CN1228901C

CN1228901C - 旋转电动机

Info

Publication number: CN1228901C
Application number: CN 03102738
Authority: CN
Inventors: 田中俊则; 深泽启一; 松井佑介; 山本京平; 大畑克已; 藤本宪悟
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: FR2842362B1; CN1467898A; FR2842362A1; JP2004048851A

Abstract

本发明提供一种可有效地防止磁铁角部的破损和断裂，同时价格低、生产率高、性能优的旋转电动机。在所述电动机中，磁铁20具有比定子铁心10的轴向两端面在轴向突出的突出部21，在该突出部21配设有非磁性体的保护构件23，至少覆盖突出部21的外周面的角部22。

Description

旋转电动机

技术领域

本发明涉及一种具有固定于转子外周的磁铁的旋转电动机。

背景技术

作为具有固定于转子外周的磁铁的传统装置，有如记载于特公平5-20979号公报、特开平7-284237号公报的装置。根据特公平-20979号公报所载，是在转轴上固定圆筒形轭铁，在该轭铁的外周面粘结多个圆弧状磁铁，并在由杯形状的非磁性体材料构成的2个保护壳的内面涂布粘接剂后，由转轴两端侧将该保护壳嵌入固定，而覆盖所述磁铁的，因此，保护壳成为大致覆盖磁铁外表面的状态。藉由保护壳的覆盖，可以防止因伴随转子的旋转产生的离心力等而引起的磁铁的飞散。

又，根据特开平7-284237号公报所载，所述电动机具有：设有轴的转子铁心，配置在该转子铁心周围的多个永久磁铁，将该多个永久磁铁与该转子铁心固定地连接的连接装置；所述连接装置由围绕所述多个永久磁铁并朝轴向相互离开而配置的多个环构件构成，该多个环构件以静配合的方式与该多个永久磁铁的半径方向外表面贴紧，以使永久磁铁能固定地且牢固地与铁心连结而设置连接装置的。

在上述传统装置中，未记载定子铁心与保护壳或环构件的相互关系，但容易想到：在定子铁心的内周面与转子的外周面的空隙，配置所述保护壳或环构件，仅增大相当于所述保护壳或环构件的厚度部分的空隙尺寸。

传统装置如以上那样构成，由于在定子铁心的内周面与磁铁的外周面的空隙配置前述保护壳或环构件，所以必须增大仅相当于所述保护壳或环构件的厚度部分的空隙尺寸，而相应地出现电动机的性能降低的问题。另外，传统装置是用保护壳大致覆盖磁铁的外表面，因而使保护壳形成大型化；或由于将多个环构件配置在磁铁的轴向尺寸的范围内所以需要多个环构件等，因而除了成本提高、组装性降低外，还存在涡流的损失增加等问题。再有，特别在磁铁组装时，磁铁的角部多发生破损和断裂，即使靠近磁铁轴向的中央设置保护构件，但保护构件未配置在磁铁的角部时，也存在不能发挥保护构件的效果这一问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种可有效地防止磁铁的破损，同时价格低、生产率高、性能好的旋转电动机。

本发明技术方案1的旋转电动机为这样一种旋转电动机，所述旋转电动机具有：定子铁心，配置在该定子铁心内周的转子，与所述定子铁心的内周面保持预定的空隙并固定在所述转子外周的磁铁；所述磁铁具有比所述定子铁心的轴向两端面在轴向突出的突出部，在该突出部配设有非磁性体的保护构件，(所述保护构件)至少覆盖所述突出部的外周面的角部。

本发明技术方案2的旋转电动机为：转子在与轴形成一体的轭铁部的外周面固定有磁铁。

本发明技术方案3的旋转电动机为：固定在转子外周的磁铁是由多个圆弧形状构成，并且每1个磁铁是被多个磁极磁化的磁铁。

本发明技术方案4的旋转电动机为：所述保护构件由不锈钢形成。

本发明技术方案5的旋转电动机为：所述保护构件为覆盖磁铁突出部的外周面及轴向端面的杯形状。

本发明技术方案6的旋转电动机为：保护构件与磁铁粘结在一起。

本发明技术方案7的旋转电动机为用于电动动力转向装置用电动机。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的电动液压动力转向装置用无刷电动机的电动机部的剖视图。

图2是本发明实施形态1的转子的轴向剖视图。

图3是本发明实施形态1的转子的径向剖视图。

图4是本发明实施形态1的保护构件的正视图及其A-A剖视图。

图5是本发明实施形态1的转子的轴向剖视图。

图6是本发明实施形态2的转子的轴向剖视图。

图7是本发明实施形态2的保护构件的正视图及其B-B剖视图。

图8是本发明实施形态3的转子的轴向剖视图。

图中，1为电动机，3为定子，4为转子，10为定子铁心，18为轴，19为轭铁部，20为磁铁，21为突出，2为角部，23为保护构件。

具体实施方式

实施形态1

以下，结合附图说明本发明的实施形态1。图1是作为本发明的旋转电动机的一例，表示车辆电动液压动力转向装置用无刷电动机的电动机部的剖视图。图2是本发明实施形态1的转子的轴向剖视图，图3是本发明实施形态1的转子的径向剖视图，图4(a)是保护构件的正视图，(b)是其A-A剖视图。另外，以下在图中相同或相当部分用同一符号说明。在图1中，1是电动机，在由钢板构成的机壳2的内周通过压入等固定有定子3，与定子3的内周面保持所定空隙地，配设有转子4。转子4由设在由铝构成的机座5一侧的轴承6及设在机壳一侧的轴承7作旋转自如地支承。另外，轴承6的外环被压入固定在机座5上，转子4成为固定在所述轴承6的内环上的结构，转子4具有控制轴向移动的轴向移动控制器。

定子3系在电磁钢板层叠的定子铁心10上装有用尼龙等成形的线圈骨架11以进行绝缘，在9个齿12上卷绕着定子线圈13。定子线圈13的线径，譬如为Φ1~Φ2左右的漆包铜线，定子线圈13的首端与尾端等的线圈端末14，用配置在定子3侧部的线圈连接体15进行所定的接线(譬如3相三角形接线)。设置在线圈连接体15的接线端子16与供给电动机1的电源连接。另外，通过设在线圈连接体15的卡合爪17与线圈骨架11卡合，由此，使线圈连接体15与定子3构成一体。

在图1~图4中，转子4与轴18形成一体并具有构成铁心的轭铁部19，在轭铁部19的外周面用粘接剂固定有与轭铁部19的轴向长度尺寸基本相同、其截面为圆弧形状的3个铁氧体磁铁20。磁铁20与定子铁心10的内周面平行地延伸，并具有比定子铁心10的轴向的两端面在轴向突出的突出部21，该突出部21的外周面的角部22用保护构件23覆盖。保护构件23为如图4所示的杯形状，譬如由板厚0.1mm的不锈钢的板材冲压形成，插入到磁铁20的突出部21后用粘接剂固定。另外，磁铁20在配设保护构件23后，如图3所示，被6极磁化。

定子3的内径尺寸d、保护构件23的外径尺寸D1、磁铁20的外径尺寸D2的关系为d＞D1＞D2。譬如，d是47.7mm、D1是47.2mm、D2是46.8mm，定子3的内径尺寸d及磁铁20的外径尺寸D2是与在空隙中未设保护构件23时的尺寸相等，保护构件23的外径尺寸D1设定为仅比定子3的内径尺寸d略小一点，至少是转子4能通过定子3的内径组装的尺寸。这样，与在空隙中设保护构件23的情况相比，空隙尺寸缩小。

以下，说明这样构成的实施形态1的动作。由无图示的控制装置将经过PWM(pulsewidth modulation)调节的电力供给接线端子16，即向被线圈连接体15进行过3相三角形接线的定子线圈13通电，由于与设置在转子4的磁铁20发生的电磁作用而使轴18旋转，由于该旋转力驱动无图示的电动液压动力转向装置的液压泵，则通过该油压可以辅助转向的控制力。另外，电动液压动力转向装置用无刷电动机的使用规格为12V、约50~100A、4500r/min，所以特别要求电动机的安全性和应答性、静音性要好，而且小型、高性能、价格低。

由于实施形态1具有上述这样构成，保护构件23覆盖在突出部21的外周面的角部22，所以可以有效地防止磁铁20的破损和断裂，还可防止因离心力引起磁铁20的上浮等提高旋转电动机的品质。尤其，铁氧体在角部22组装时易发生破损和断裂，所以可获得良好的效果。由于磁铁20的轴向长度与轭铁部19的轴向长度尺寸基本相同，所以除了磁铁20的定位容易外，譬如，对于磁铁20比轭铁部19长时磁铁20的内径的角部易破损来说，因尺寸基本相同，故内径侧的角部不会破损，只要外周面的角部22用保护构件覆盖就可有效地防止磁铁20的破损和断裂。另外，轭铁部19的轴向长度超过与磁铁20的轴向长度基本相同的尺寸时，也可以获得内径侧的角部不破损的效果。再有，在角部22在轴心方向设阶梯部，并在该阶梯部配置保护构件23时，由于设阶梯部，所以除了成本提高外，新的角部易破损，而不设阶梯部则成本低可有效地防止破损。

又，由于将保护构件23配设在突出部21，所以保护构件23小型、价廉、组装性好，转子4的旋转不平衡和惯性也小，而且涡流损失减少、性能提高，可实现旋转电动机的小型化。特别经过PWM调节后，对于减少涡流损失的效果大。再有，与保护构件23配设在空隙中的情况相比，可缩小空隙，所以可提高旋转电动机的性能、实现小型化。再有，转子4具有控制轴向移动的轴向移动控制器，所以保护构件23与定子3不接触。

具有与轴18形成一体的轭铁部19可与轴18同时加工，所以生产率高，轴18与轭铁部19的外周面的同轴度好，由于在其外周面固定有磁铁20，所以磁铁20的外周面及保护构件23的同轴度也良好，因此易通过定子3的内径组装，并可相应地增加保护构件23的板厚，由此，可更有效地防止磁铁20的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮。另外，因为具有优异的同轴度，所以可进一步缩小空隙，提高旋转电动机的性能，实现小型化。

磁铁20由3个圆弧形状构成，并由6极将其磁化。所以与如图5所示的磁铁20由6个圆弧形状构成的情况比较，磁铁20的个数减少，除了能更有效地防止组装时磁铁20的破损和断裂外，还可降低磁铁20的成本，提高组装性。另外，作为圆弧形状，其制作容易、尺寸精度高，组装后的磁铁20的外周面的同轴度也更好。再者，由3个圆弧形状构成时，1个圆弧的角度为120度，磁铁20在制造上没有问题，但考虑这一点后决定磁铁20的个数。另外，磁铁20在配设保护构件23后被磁化，所以在配置保护构件23之前无磁力，不会附着磁铁20的碎片或夹杂物，因而能提高可靠性，更有效地防止在配设保护构件23后的磁化工序和组装工序等的过程中出现的磁铁20的破损和断裂。

保护构件23由不锈钢形成，所以其强度高。即使突出部21的宽度比较窄也能更有效地防止磁铁20的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮。除此之外，所述保护构件小型、加工容易、价格低，还能控制性能降低。

由于保护构件23为覆盖磁铁20的突出部21的外周面及轴向端面的杯形状，所以能更有效地防止磁铁20的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮，而且保护构件23不会向定子3的方向移动与定子3接触。另外，由于保护构件23的强度提高，所以能更有效地防止因离心力引起的磁铁20的上浮。

由于保护构件23与磁铁20粘结在一起，所以能更有效地防止磁铁20的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮，而且保护构件23不会向定子3的方向移动与定子3接触。保护构件23作为杯形状，通过将其粘结能进一步提高其效果。

对于电动动力转向装置用电动机，特别要求电动机的安全性和小型高性能而且价廉。而使用本发明的旋转电动机，可以获得最佳的电动动力转向装置用电动机。

实施形态2

结合图6及图7说明本发明的实施形态2。图6是转子的轴向剖视图，图7(a)是保护构件的正视图，(b)是其B-B剖视图。转子4具有与轴18形成一体的轭铁部19，在轭铁部19的外周面插入端面为圆筒形状的铁氧体磁铁20并用粘接剂固定。磁铁20与定子铁心10的内周面平行地延伸，并具有比定子铁心10的轴向的两端面在轴向突出的突出部21，该突出部21的外周面的角部22用环状的保护构件23覆盖。保护构件23为如图7所示的形状，譬如切断板厚0.1mm的不锈钢的管材，插入到磁铁20的突出部21后用粘接剂固定。另外，磁铁20在配设保护构件23后，被6极磁化。

实施形态2这样构成具有与实施形态1基本同样的效果，特别，磁铁20为圆筒形状，所以零件件数减少，组装性提高。但是，一般圆筒形状的磁铁20的成本较高。另外，保护构件23为环状，所以价格低，能有效地防止角部的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮。

实施形态3

结合图8说明本发明的实施形态3。图8是转子的轴向的剖视图，转子4具有与轴18形成一体的轭铁部19，在轭铁部19的外周面插入端面为圆筒形状的铁氧体磁铁20并用粘接剂固定。磁铁20与定子铁心10的内周面平行地延伸并具有比定子铁心10的轴向的两端面在轴向突出的突出部21，该突出部21的外周面的角部22用所述同样的环状保护构件23覆盖。另外，磁铁20在与定子3的空隙部具有凹部24，在凹部24装有热收缩管25。热收缩管25的外径小于磁铁20的外径尺寸D2。再有，轭铁部19的轴向长度比磁铁20的轴向长度长些。

由于实施形态3的这样构成，因此，具有与前述实施形态基本同样的效果，特别是由于增设了热收缩管25，所以可提高防止因离心力引起的磁铁20的上浮的效果，即使轴向长的磁铁20也能有效地防止上浮。

上述实施形态说明了保护构件23采用不锈钢覆盖突出部21的外周面的角部22，但也可以用强度低的热收缩管或浸渗热硬化性树脂的玻璃纤维等覆盖，也可以在不脱离本发明宗旨的范围内作适当更改。

另外，作为旋转电动机用无刷电动机作了说明，但也可以是发电机或发电电动机。

如上所述，根据本发明技术方案1的旋转电动机，所述旋转电动机具有：定子铁心，配置在该定子铁心内周的转子，与所述定子铁心的内周面保持所定的空隙并固定在所述转子外周的磁铁，所述磁铁具有比所述定子铁心的轴向两端面在轴向突出的突出部，在该突出部配设有非磁性体的保护构件，至少覆盖所述突出部的外周面的角部，所以能有效地防止磁铁的破损和断裂，防止因离心力引起的磁铁的上浮等，进一步提高旋转电动机的品质。另外，保护构件的形成小型化，所以价格低、组装性好，旋转不平衡和惯性也小，而且涡流损失减少、性能提高，可实现旋转电动机的小型化。再有，与保护构件配设在空隙中的情况相比，可缩小空隙，所以可提高旋转电动机的性能、实现小型化。

根据本发明技术方案2的旋转电动机，转子在与轴形成一体的轭铁部的外周面固定有磁铁，所以可与轴18同时加工，且生产率高，轴18与轭铁部19的外周面的同轴度好，由于在其外周面固定有磁铁20，所以磁铁20的外周面及保护构件23的同轴度也良好，因此易通过定子3的内径组装，并可相应地增加保护构件23的板厚，可更有效地防止磁铁20的破损和断裂及因离心力引起的磁铁20的上浮。另外，同轴度好，所以可进一步缩小空隙，提高旋转电动机的性能，实现小型化。

根据本发明技术方案3的旋转电动机，固定在转子外周的磁铁是由多个圆弧形状构成，并且每1个磁铁是被多个磁极磁化的磁铁，所以磁铁的个数减少，除了能更有效地防止组装时磁铁20的破损和断裂外，还可降低磁铁的成本，提高组装性。另外，作为圆弧形状，制作容易、尺寸精度高，组装后的磁铁20的外周面的同轴度也更好。

根据本发明技术方案4的旋转电动机，保护构件由不锈钢形成，所以强度高，即使突出部的宽度比较窄也能更有效地防止磁铁的破损和断裂及因离心力引起的磁铁的上浮，除此之外，小型、加工容易、价格低，还能控制性能降低。

根据本发明技术方案5的旋转电动机，由于保护构件为覆盖磁铁的突出部的外周面及轴向端面的杯形状，所以能更有效地防止磁铁的破损和断裂及因离心力引起的磁铁的上浮，而且保护构件不会向定子的方向移动与定子接触。另外，由于保护构件的强度提高，所以能更有效地防止因离心力引起的磁铁的上浮。

根据本发明技术方案6的旋转电动机，由于保护构件与磁铁粘结在一起，所以能更有效地防止磁铁的破损和断裂及因离心力引起的磁铁的上浮，而且保护构件不会向定子的方向移动与定子接触。

根据本发明技术方案7的旋转电动机，由于是被用于电动动力转向装置用电动机，所以对于特别要求安全性和应答性、静音性好，而且小型、高性能、价格低的电动动力转向装置用电动机来说是最佳的旋转电动机。

Claims

1.一种旋转电动机，所述旋转电动机具有：定子铁心，配置在该定子铁心内周的转子，及与所述定子铁心的内周面保持预定的空隙并固定在所述转子外周的磁铁，其特征在于，所述磁铁具有比所述定子铁心的轴向两端面在轴向突出的突出部，在该突出部配设有非磁性体的保护构件，至少覆盖所述突出部的外周面的角部。

2.根据权利要求1所述的旋转电动机，其特征在于，转子在与轴形成一体的轭铁部的外周面固定有磁铁。

3.根据权利要求1所述的旋转电动机，其特征在于，固定在转子外周的磁铁是由多个圆弧形状构成，并且每1个磁铁是被多个磁极磁化的磁铁。

4.根据权利要求2所述的旋转电动机，其特征在于，固定在转子外周的磁铁是由多个圆弧形状构成，并且每1个磁铁是被多个磁极磁化的磁铁。

5.根据权利要求1~3的任意1项所述的旋转电动机，其特征在于，保护构件由不锈钢形成。

6.根据权利要求1~3的任意1项所述的旋转电动机，其特征在于，保护构件为覆盖磁铁突出部的外周面及轴向端面的杯形状。

7.根据权利要求1~3的任意1项所述的旋转电动机，其特征在于，保护构件与磁铁粘结在一起。

8.根据权利要求1~3的任意1项所述的旋转电动机，其特征在于，所述旋转电动机是用于电动动力转向装置用的电动机。