CN110277846A - 转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够有效地使用磁铁保持部的张力而使磁铁有效地保持在转子铁心上的转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法。转子(1)是SPM式旋转电机的转子，其具备转子铁心(3)、设置在转子铁心的周面(3a)上的磁铁(11)、以及使磁铁保持于周面的磁铁保持部(12)，磁铁保持部具备：多个槽部(13)，它们从转子铁心的周面形成到转子铁心的半径方向内部；保持件(14)，其在所述周面上覆盖磁铁并将磁铁保持在该周面上，该覆盖的部分的两端侧(14a、14a)分别进入到不同的槽部内；以及卡止部(15)，其设置在各槽部的转子铁心的里侧，用于卡止保持件，以便防止保持件从槽部脱出。

Description

转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法

技术领域

本发明涉及转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法。

背景技术

在SPM式旋转电机(例如表面永磁同步电动机：Surface Permanent MagnetSynchronous Motor)中，磁铁设置在转子的表面上。对此，在该转子中，在磁铁的外表面上卷绕有由碳纤维等构成的加强材料，以避免磁铁因离心力而飞散(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-188612号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，所述专利文献1的技术仅在包含磁铁在内的转子的外表面上单纯地卷绕加强材料。因此，在上述技术中，未能有效地使用加强材料的张力来防止磁铁因离心力而引出的情况。因此，在所述专利文献1的技术中，存在无法有效地利用加强材料使磁铁在转子铁心上停留着这样的不良情况。

本发明的课题在于，提供一种能够有效地使用磁铁保持部的张力而使磁铁有效地保持在转子铁心上的转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法。

用于解决课题的方案

本发明的转子是SPM式旋转电机的转子，其特征在于，所述转子具备：转子铁心；磁铁，其设置在所述转子铁心的周面上；以及磁铁保持部，其使所述磁铁保持于所述周面，所述磁铁保持部具备：多个槽部，它们从所述转子铁心的周面形成到所述转子铁心的半径方向内部；保持件，其在所述周面上覆盖所述磁铁并将该磁铁保持在该周面上，该覆盖的部分的两端侧分别进入到不同的所述槽部内；以及卡止部，其设置在所述各槽部的所述转子铁心的里侧，用于卡止所述保持件，以便防止该保持件从该槽部脱出。

另一本发明的转子的磁铁安装方法的特征在于，所述转子的磁铁安装方法具备如下工序：第一收纳工序，在该第一收纳工序中，将保持件对折地收纳到从周面到半径方向内部形成有多个槽部的转子铁心的一个所述槽部；第一卡止工序，在该第一卡止工序中，利用在收纳有所述保持件的槽部的里侧设置的卡止部来卡止该保持件；以及配置工序，在该配置工序中，在位于两个槽部之间的所述周面上配置用于构成磁极的磁铁，该两个槽部为，卡止了所述保持件的槽部即卡止槽部、以及与该卡止槽部相邻的所述槽部即相邻槽部；第二收纳工序，在该第二收纳工序中，将所述保持件对折后从所述卡止槽部引出的一片保持件再次对折地收纳于所述相邻槽部；以及第二卡止工序，在该第二卡止工序中，在利用所述保持件将所述磁铁按压于所述周面的状态下，利用设置于所述相邻槽部的里侧的卡止部来卡止该保持件。

发明效果

根据本发明，可提供能够有效地使用磁铁保持部的张力而使磁铁有效地保持在转子铁心上的转子、旋转电机及转子的磁铁安装方法。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的转子的立体图。

图2的(a)是将本发明的一实施方式的转子沿径向切断后的局部剖视图，图2的(b)是(a)的A部分(一个磁极部分)的放大图。

图3A是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第二工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3B是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的预备工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3C是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第三工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3D是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第三工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3E是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第四工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3F是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第四工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3G是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第五工序及第六工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图3H是对本发明的一实施方式的转子的磁铁安装方法的第七工序进行说明的转子铁心的局部剖视图。

图4是对本发明的一实施方式的转子的作用效果进行说明的转子的单一磁极部分的径向剖视图。

图5是对作为针对本发明的一实施方式的比较例的转子的作用效果进行说明的转子的局部剖视图。

附图标记说明：

1 转子

3 转子铁心

4 磁极

3a 周面

11 磁铁

12 磁铁保持部

13 槽部

14 保持件

14a 两端

15 卡止部

15a 孔(圆筒)

15b 扩径构件

131 卡止槽部

132 相邻槽部。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1是本实施方式的SPM式旋转电机、在此为表面永磁同步电动机(SPMSM：SurfacePermanent Magnet Synchronous Motor)的转子1的立体图。该转子1是表面永磁同步电动机的内转子，并具备旋转轴2和将旋转轴2作为旋转中心的固定在旋转轴2上的圆柱状的转子铁心3。

在转子铁心3的周面3a设置有例如四个磁极4。各磁极4通过将例如六根磁铁11连续地在转子铁心3的周向上并排而形成。各磁铁11的长度与转子铁心3的长度大致相同。

图2的(a)是将转子1沿径向切断后的局部剖视图，图2的(b)是图2的(a)的A部分(一个磁极4部分)的放大图。在形成各磁极4的转子铁心3的周面3a形成有收纳磁铁11的凹状的磁铁收纳凹部3b。而且，在各磁铁收纳凹部3b收纳各六根磁铁11，通过磁铁保持部12将磁铁11保持于转子铁心3的周面3a(磁铁收纳凹部3b内)。

磁铁保持部12具备槽部13、保持件14及卡止部15。

首先，磁铁保持部12具备从转子铁心3的周面3a形成到半径方向内部的多个槽部13。槽部13形成在磁铁收纳凹部3b内。在本例中，每各磁极4形成有七根槽部13。即，各磁极4中的槽部13的根数比设置于该磁极4的磁铁11的个数多一根。该各槽部13的长边方向是转子铁心3的长边方向，该各槽部13从转子铁心3的长度的端部形成到端部。在各磁极4中，相邻的槽部13彼此的间隔大致相同。而且，在各磁极4中，关于各槽部13的深度，在转子铁心3的周向上较浅的槽部13与较深的槽部13交替地出现。

保持件14是片状的构件，例如由碳纤维等具有挠性的坚韧的材料形成。保持件14在转子铁心3的周面3a上覆盖各磁铁11而将磁铁11保持在周面3a上。保持件14的覆盖各磁铁11的部分的两端14a、14a侧分别进入到相邻的槽部13、13内。具体而言，保持件14对折而进入到各槽部13内。而且，至少在单一的磁极4中，一片保持件14进入到全部的槽部13内。需要说明的是，也可以在全部的磁极4中，使一片保持件14进入到各槽部13。

另外，在各槽部13的转子铁心3的里侧、例如最深部，设置有将保持件14卡止的卡止部15，以便防止保持件14从该槽部13脱出。即，在各槽部13的最深部，形成有直径比该槽部13宽度长的径向剖面为大致圆形的孔、即圆筒15a。该圆筒15a的长边方向与转子1的长边方向相同。对折后的保持件14的被折叠的部分在圆筒15a内沿着该圆筒15a的内周面而扩宽。由此，保持件14的对折部分也成为圆筒形状，扩径构件15b将长边方向设为圆筒15a的长边方向而收纳在保持件14的对折部分的内部。即，扩径构件15b例如是螺旋弹簧这样的构件，扩径构件15b在圆筒15a内且在保持件14的对折部分的内侧弹性地扩径。由此，扩径构件15b将保持件14呈圆筒状扩宽而将保持件14按压于圆筒15a的内周面。圆筒15a的直径比槽部13的宽度长，因此，即便从转子铁心3的外部拉伸保持件14，扩径构件15b也在圆筒15a内撑紧。因此，保持件14不会从槽部13内脱离，保持件14被卡止部15卡止。

在各磁极4中，各卡止部15沿转子铁心3的周向呈交错状配置。即，在各磁极4中，在周向观察下，设置于较浅的槽部13的最深部的各卡止部15与设置于较深的槽部的最深部的各卡止部15交替地出现。需要说明的是，各卡止部15不必设置于槽部13的最深部，也可以设置于槽部13的深度的中间地点。

这样，利用磁铁保持部12，相对单一的磁极4而将多个、在本例中为六个磁铁11保持于转子铁心3的周面3a(磁铁收纳凹部3b内)。在由一片保持件14对单一的磁极4的各磁铁11进行支承的情况下，一片保持件14的两端部14b、14b从该磁极4中的转子铁心3的周向两端侧的各槽部13内伸出。期望通过胶粘或其他方法将该两端部14b、14b卡止于转子铁心3，以避免保持件14从槽部13引出。另外，在全部的磁极4中使用一片保持件14的情况下，保持件14的端部也从两个槽部13分别伸出。这种情况也期望将保持件14的端部分别卡止于转子铁心3，以避免保持件14从槽部13引出。

接着，对用于制造所述结构的转子1的转子的磁铁安装方法进行说明。转子的磁铁安装方法通过依次进行第一工序至第七工序的各工序而实施。

(1)第一工序

在转子的磁铁安装方法中所需的是，所述结构的转子铁心3、保持件14、扩径构件15b、以及细钢丝51(图3A)。作业者准备这些构件。

(2)第二工序(第一收纳工序)

如图3A所示，作业者将保持件14向位于磁极4的第一个端部的槽部13内插入(箭头a)。在该情况下，由于槽部13窄，因此，将钢丝51抵靠于保持件14而使钢丝51通过槽部13直至达到圆筒15a，由此插入保持件14。在将钢丝51抵靠于保持件14而向槽部13内压入穿过时，利用钢丝51，使保持件14成为对折的状态而进入到槽部13内。

在该情况下，当槽部13狭窄而难以使用钢丝51插入保持件14时，事先进行第二工序前的预备工序。即，作业者使用液体氮等将转子铁心3冷却，如图3B的箭头b所示那样使其收缩而将槽部13的间隔扩大。

(3)第三工序

在保持件14到达圆筒15a之后，如图3C所示，将保持件14在圆筒15a内呈袋状扩宽。在该情况下，可以通过将保持件14从转子铁心3的外侧经由槽部13送入圆筒15a内而将保持件14呈袋状扩宽。或者，也可以接着使用钢丝51，将保持件14按压于圆筒15a的内周面。在图3C中使用钢丝51。

这样，如图3D所示，作业者使保持件14与圆筒15a的内周面整个面接触，使保持件14在圆筒15a内成为圆筒状部14c。

(4)第四工序(第一卡止工序)

如图3E所示，作业者将沿长边方向延展而缩小了直径尺寸的扩径构件15b向圆筒状部14c内插入。如果可能的话，该扩径构件15b的插入可以从槽部13内进行，也可以从形成于转子铁心3的端面的圆筒15a的开口进行。

接着，如图3F所示，作业者解除了扩径构件15b的沿长边方向的延展，将扩径构件15b的直径尺寸弹性地扩大。由此，扩径构件15b的直径尺寸扩大，将保持件14从内侧按压于圆筒状部14c的内周面。由此，圆筒状部14c被从内侧按压于圆筒15a的内周面。由于圆筒15a的直径比槽部13的宽度长，因此，圆筒15a内的保持件14不会通过槽部13而向圆筒15a外脱离。即，在圆筒15a内形成卡止部15。

(5)第五工序(配置工序)

如图3G所示，在位于形成有卡止部15的槽部13与和该卡止槽部131相邻的槽部之间的转子铁心3的周面3a上(磁铁收纳凹部3b内)配置磁铁11。形成有卡止部15的槽部13成为卡止槽部131，与其相邻的槽部13成为相邻槽部132。

需要说明的是，磁铁11期望通过胶粘剂或其他方法固定在磁铁收纳凹部3b内。

(6)第六工序(第二收纳工序)

如图3G所示，作业者通过与第二工序同样的方法，将从卡止槽部131引出的相邻槽部132侧的保持件14向相邻槽部132插入。

(7)第七工序(第二卡止工序)

如图3H所示，作业者通过与第三工序及第四工序同样的方法，在相邻槽部132的圆筒15a内形成卡止部15。此时，拉伸保持件14，成为利用保持件14将在第五工序中配置的磁铁11按压于转子铁心3的周面3a(磁铁收纳凹部3b内)的状态。

以下，如图3H所示，通过重复进行第二工序～第七工序，从而依次逐个地将磁铁11从磁铁收纳凹部3b内的一方侧安装到另一方侧。在本例中通过安装六个磁铁11而形成单一的磁极4。其他磁极4也通过同样的方法而形成。

需要说明的是，在利用一片保持件14对单一的磁极4的各磁铁11进行支承的情况下，一片保持件14的两端部14b、14b从该磁极4中的转子铁心3的周向两端侧的各槽部13内伸出。期望通过胶粘或其他方法将该两端部14b、14b卡止于转子铁心3，以避免保持件14从槽部13引出。另外，在全部的磁极4中使用一片保持件14的情况下，保持件14的端部也从两个槽部13分别伸出。这种情况也期望将保持件14的端部分别卡止于转子铁心3，以避免保持件14从槽部13引出。需要说明的是，保持件14的两端部14b、14b不会受到产生于磁铁11的离心力，因此，该两端部14b、14b不可能从转子铁心3的周面3a剥离。

接着，对本实施方式的转子1的作用效果进行说明。

图5的(a)是成为本实施方式的转子1的比较例的转子101的主视图。该转子101在圆筒状的转子铁心102的周面103上设置有四个磁极104。这里，为了方便，设单一的磁极104由单一的磁铁形成。在转子铁心102设置有旋转轴105。在包含磁极104在内的转子铁心102的周面103的整体卷绕有碳纤维片106。由此，利用其张力防止了磁极(磁铁)104因离心力而从转子铁心102脱落的情况。

图5的(b)是转子101的单一的磁极(磁铁)104和覆盖该磁极104的片材106的主视图。箭头F示出通过转子101的旋转而向磁极104施加的离心力。另外，箭头T示出使磁极104保持在转子铁心102的周面103上的碳纤维片106的张力。

在利用张力T有效地抑制离心力F时，理想的是，张力T的朝向与离心力F的朝向成为完全相反的朝向。然而，如图5的(b)所示，现实中，碳纤维片106的宽度方向处于转子铁心102的周面103的方向。因此，由碳纤维片106产生的现实的张力T与所述理想的张力T的角度差为图5的(b)所示的角度θ。该角度θ是较大的角度。因此，片材106的张力T未完全有效地用于克服向磁极(磁铁)104施加的离心力而使磁极(磁铁)104停留在转子铁心102上。即，张力T的与离心力F完全相反的朝向的成分的大小远小于张力T的大小。

与此相对，图4是本实施方式的转子1的单一的磁极4部分的径向剖视图。需要说明的是，在图4中，为了方便，省略了扩径构件15b的图示。在本实施方式中，克服离心力F的保持件14的张力T的方向为转子铁心3的半径方向朝下(标号31为半径的中心)。在本实施方式中，能够最有效地克服离心力F的张力T的朝向也与离心力F的朝向是完全相反的朝向。即便在图4的例子中，张力T的朝向与离心力F不是完全相反，但该理想的朝向与现实的张力T的朝向所成的角度θ也相当地小。因此，张力T的与离心力F完全相反的朝向的成分的大小与张力T自身的大小相比差别不大。因此，与比较例的转子101的情况下的片材106相比，在本实施方式的转子1的保持件14中，能够有效地利用张力T来克服离心力F。

另外，保持件14为片状，因此，能够使用钢丝51等使其容易地进入转子铁心3的槽部13内。此外，利用磁铁保持部12，相对于单一的磁极4而将多个、在所述的例子中为六个磁铁11保持于转子铁心3的周面3a。因此，各个磁铁11中的转子铁心3的周向的宽度短。因此，能够减小所述的角度θ，因此，在这一方面，也能够有效地利用张力T来克服离心力F。

另外，相对于单一的磁极4分割为多个磁铁11，并利用保持件14进行分隔，因此，各磁铁11中的转子铁心3的周向的剖面面积窄。因此，能够降低磁铁11所产生的涡电流，抑制磁铁11的发热。

此外，在各磁极4中，卡止部15在转子铁心3的周向上呈交错状排列。即，卡止部15所处的转子铁心3的深度交替地变浅或变深。因此，在卡止部15的转子铁心3内的深度相同的情况下，在相同的深度形成多个圆筒15a。与此相比，本实施方式的转子1能够提高转子铁心3的机械强度。

在此基础上，卡止部15利用收纳在圆筒15a内且能够在圆筒15a的内部扩径的扩径构件15b来卡止保持件14，该圆筒15a设置于各槽部13，且直径比槽部13的宽度长。因此，能够容易地进行磁铁收纳凹部3b内的磁铁11的保持作业。

需要说明的是，本发明当然不局限于以上说明的本实施方式。例如在所述的例子中，各磁极4使用六个磁铁11，但也可以使用五个以下，还可以使用七个以上。

此外，所述实施方式在内转子型的转子1中应用了本发明，但也可以在外转子型的转子的各磁极中使用所述那种结构的磁极4。

Claims (8)

1.一种转子，是SPM式旋转电机的转子，其特征在于，

所述转子具备：

转子铁心；

磁铁，其设置在所述转子铁心的周面上；以及

磁铁保持部，其使所述磁铁保持于所述周面，

所述磁铁保持部具备：

多个槽部，它们从所述转子铁心的周面形成到所述转子铁心的半径方向内部；

保持件，其在所述周面上覆盖所述磁铁并将该磁铁保持在该周面上，该覆盖的部分的两端侧分别进入到不同的所述槽部内；以及

卡止部，其设置在所述各槽部的所述转子铁心的里侧，用于卡止所述保持件，以便防止该保持件从该槽部脱出。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述保持件是片状的构件。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，

利用所述磁铁保持部，相对于单一的磁极而将多个所述磁铁保持于所述周面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子，其特征在于，

所述卡止部在所述转子铁心的周向上呈交错状地配置有多个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子，其特征在于，

所述卡止部利用收纳在孔内且能够在所述孔内扩径的扩径构件来卡止所述保持件，所述孔设置于所述各槽部，且直径比该槽部的宽度长。

6.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备权利要求1至5中任一项所述的转子。

7.一种转子的磁铁安装方法，其特征在于，

所述转子的磁铁安装方法具备如下工序：

第一收纳工序，在该第一收纳工序中，将保持件对折地收纳到从周面到半径方向内部形成有多个槽部的转子铁心的一个所述槽部；

第一卡止工序，在该第一卡止工序中，利用在收纳有所述保持件的槽部的里侧设置的卡止部来卡止该保持件；以及

配置工序，在该配置工序中，在位于两个槽部之间的所述周面上配置用于构成磁极的磁铁，该两个槽部为卡止了所述保持件的槽部即卡止槽部以及与该卡止槽部相邻的所述槽部即相邻槽部；

第二收纳工序，在该第二收纳工序中，将所述保持件对折后从所述卡止槽部引出的一片保持件再次对折地收纳于所述相邻槽部；以及

第二卡止工序，在该第二卡止工序中，在利用所述保持件将所述磁铁按压于所述周面的状态下，利用设置于所述相邻槽部的里侧的卡止部来卡止该保持件。

8.根据权利要求7所述的转子的磁铁安装方法，其特征在于，

通过重复进行所述第一收纳工序、所述第一卡止工序、所述配置工序、所述第二收纳工序及所述第二卡止工序，使所述磁铁连续地在所述周面上保持多个，由该多个磁铁形成单一的磁极。