CN1653672A - 电动机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机转子具有使磁通的流动向极性不同的一方取向的、由磁粉的烧结体构成的永磁体(12)，在由磁性体构成的框架(11)的定子一侧将多个该永磁体(12)极性交替相反地排列而成。

Description

电动机转子
技术领域
本发明涉及将永磁体排列在框架的定子一侧而构成的电动机转子。
背景技术
以往，提供图5及图6所示的结构作为电动机的转子。该结构为用钢板等磁性体将框架1做成扁平有盖圆筒形的容器形状，其圆周侧面部分1a位于定子(未图示)周围外面。因此，在这种情况下，电动机为转子位于定子周围外面的外转子型式。
在该框架1的定子侧的、圆周侧面部分1a的内圆面(图5中左侧、图6中下方)，沿整个圆周排列着多个永磁体。该永磁体2通常这样取向，使图6所示的磁通φ仅从定子一侧向定子相反一侧即沿轴向流动。因此，对于框架1，作为使磁通φ从定子一侧开始向定子相反一侧流过一个永磁体2再充分地回流到相邻永磁体2的背轭铁(back yoke)，要有足够的厚度。
在永磁体2的磁场强度大时，框架2的厚度过大，加工就难，所以在框架1的定子相反一侧即圆周侧面部分1a的外圆面(图5中为右侧、图6中为上方)附加环3作为第二背轭铁，因此，将框架1的厚度加厚的同时，还要留出适当的裕量，用环3补足这一部分，使磁通φ能充分地回流。
这时，要和永磁体2一起使环3和框架1不仅在磁性上而且在机械上均牢固地接合在一起，因此，从永磁体2的各相邻部分至环3的外圆都要实施合成树脂的模铸(mold)4，将永磁体2及环3相对框架1圆周侧面部1a固定。
如上所述，在现有的结构中，尤其是永磁体2的磁场强度大时，为了使流过该永磁体2的磁通φ充分地回流，要将框架1的厚度取得比较厚，也需要环3，再加上合成树脂的模铸件4也占较多的体积。最终，全体重量增加等，惯性转矩增大，使电动机的特性恶化。成本也提高。
还有，上述现有的结构中，如不增加框架1的厚度，不附加环3等，则因流过永磁体2的磁通φ不能充分回流，故作用于定子的磁场强度减小，磁场强度分布也恶化，电动机的声音、振动等均变大等，特性恶化。
本发明为鉴于上述情况而提出的，故而其目的在于提供一种电动机的转子，它使流过永磁体的磁通能充分回流，同时还力求降低整体重量和节约生产成本。
发明内容
本申请的电动机转子，具有使磁通的流动对极性不同的一方取向的、由磁粉的烧结体构成的永磁体，在由永磁性体构成的框架的定子一侧，使多个该永磁体其极性交替相反地排列而形成。
采用上述结构，由于永磁体使磁通的流动向极性不同的一方取向，极性交替相反排列，所以流过一个永磁体的磁通大部分流入相邻的永磁体并充分地回流，流过框架进行回流的部分减少。因此，对于框架就不需要作为背轭铁用的厚度，也不需要作为第二背轭铁用的环。再加上合成树脂的模铸件体积也只需要很少，由于上述缘故，整体重量能减轻，生产成本也能降低。
这时，永磁体的磁场强度可约为316[MA/m]以上。这种结构的永磁体的磁场强度大。但是，尽管如此，如上所述，由于流过永磁体的磁通大部分流入相邻的永磁体而充分地回流，所以能使磁场强度大的永磁体的磁通充分地回流，能利用其磁场强度的大小充分发挥它的性能。
框架的厚度可以为永磁体厚度的1/5以下。该结构中，永磁体的磁场强度在约316[MA/m]以上时的框架厚度例如为2[mm]以下，在减轻重量、降低成本上能够起到效果，同时框架的加工也容易。
相邻永磁体的间隔可以为永磁体宽度的1/10以下。该结构中，流过永磁体的磁通流入相邻永磁体时的磁阻(气隙)变小，即磁通回流变得容易，从而电动机的特性提高。
永磁体定子一侧表面的形状可以为中间凸起的形状。该结构中，永磁体定子一侧的表面和定子间的气隙大小在永磁体定子一侧的表面的中央部位最小，两侧变大。由此，该气隙处的磁阻也是定子一侧的表面中央部位最小，两侧最大。结果，该气隙处的磁通密度接近正弦波波形，空间高次谐波也小，从而转矩脉动变小，减少振动、噪音。
特别是，使磁粉烧结体组成的永磁体向极性不同的一方取向的制造技术难度相当高，用这项制造技术要制造出永磁体定子一侧的表面和定子间的气隙处的磁通密度为正弦波波形是件相当困难的事。相反，本结构中，仅将永磁体定子一侧的表面形状做成中间凸起的形状，就能做到这一点，能减少制造技术的困难。
一个永磁体可以是多极的。该结构中，流过永磁体的磁通在流入相邻永磁体时的磁阻比前述的更小，即磁通更加容易回流，电动机的特性进一步提高。
附图说明
图1为本发明第一实施例涉及的转子主要部分的放大横断面图。
图2为转子主要部分的纵断面图。
图3为转子主要部分的横断面图。
图4为表示本发明第二实施例的与图1相当的图。
图5为表示现有例子的与图2相当的图。
图6为表示现有例子的与图1相当的图。
具体实施方式
以下，参照图1至图3说明本发明的第一实施例。
首先，在图2及图3中表示框架11，该框架11通过对磁性材料例如钢板冲压加工而形成扁平的有盖圆筒形的容器形状，圆周侧面部分11a位于未图示的定子周围外面。因此，在这种情况下，电动机为转子位于定子的周围外面的外转子型式。
在该框架11的定子侧即圆周侧面部分11a的内圆面(图2中为左侧、图3中为下方)，在整个圆周上排列多个永磁体12，使其N、S的极性交替地相反。另外，从永磁体12的各相邻部分至各永磁体12和框架11之间通过使用合成树脂的模铸件13，将永磁体12固定在框架11(圆周侧面部分11a)上。
还有，这时，在框架11上沿圆周方向形成多个图2示出的孔14，通过对这些孔的内部至外部也使用模铸件13，从而使永磁体相对框架11的固定能更加坚固。
本例中，永磁体12例如由氧化铁等磁粉烧结后构成，又因磁通的流向在图1中如箭头所示专门沿只向成为定子侧的极性不同的一方取向而成，该取向和烧结是这样进行的，例如将磁粉和水一起放入模内的内腔中呈自由状态，在该状态下，加上磁场使磁通φ如上述那样流动，同时随着腔内水分的排出把磁粉压实，然后烧结。
然后，永磁体12其磁场强度为约316[MA/m](参考值为4[MOe]。另外，框架11其厚度T11为永磁体12的厚度T12的1/5以下(T11/T12≤0.2)。另外，相邻永磁体12的间隔g为永磁体12的宽W的1/10以下(g/W≤0.1)，除此以外，永磁体12的定子一侧的面12a将其形状做成近似半圆柱面的中间凸起。
这样，本结构中，永磁体12由使磁通的流动向极性不同一方进行取向的、磁粉的烧结体组成，在由磁性体组成的框架11的定子一侧，将多个该永磁体12极性交替相反地排列而构成。
由此，如图1所示，流过一个永磁体12的磁通φ大部分流入相邻的永磁体12能充分地回流，流过框架11后回流的部分减少。因此，对于框架11就不需要作为使该磁通φ充分回流用的背轭铁的厚度。也不需要作为第二背轭铁用的环(现有的环3)。不仅如此，再加上合成树脂的模铸件13与现有的模铸件4相比，也只需要很少的体积，最终整体重量减轻，生产成本也降低。
另外，由磁粉的烧结体组成的永磁体12和将塑料作为粘合剂将磁粉混合成的塑料永磁体等相比，因磁粉的使用量多，由此得到的磁场强度大，所以通过使用普通的、廉价的磁粉，其磁导率已能满足(塑料永磁体由于磁粉混入量少，为了得到大的磁场强度，要使用导磁率高、价贵的磁粉)。因此，在本结构中，生产成本能进一步降低。
另外，在本结构中，尤其是永磁体12其磁场强度为约316[MA/m]以上，永磁体12的磁场强度大。但尽管如此，如上所述，因流过永磁体12的磁通φ大部分流入相邻的永磁体12能充分地回流，所以能使磁场强度大的永磁体12的磁通φ充分回流，能利用其磁场强度的大小充分发挥其性能。
此外，框架11其厚度T11为永磁体12的厚度T12的1/5以下，在永磁体12的磁场强度为上述的约316[MA/m]以上时，框架11的厚度例如为2[mm]以下。由此，起到减轻重量、降低成本的效果，同时框架11的加工也变得容易。
再有，相邻永磁体12的间隔g为永磁体12的宽度W的1/10以下。由此，流过永磁体12的磁通φ在流过相邻永磁体12时的磁阻变小，即磁通φ回流变得容易，电动机特性能够提高。
此外，磁通12将定子一侧的表面12a的形状做成中间凸起。由此，永磁体12的定子一侧的表面12a和定子(磁极)之间的气隙大小在永磁体12的定子一侧的表面12a的中央部位最小，两侧最大。于是，该气隙处的磁阻也是在定子一侧的表面12a的中央部位最小，两侧最大。结果，通过该气隙处的磁通密度近似正弦波波形，空间高次谐波少，从而转矩脉动变小，能减少振动、噪音。
特别是使由磁粉的烧结体组成的永磁体12对极性不同的一方取向的制造技术难度相当高，用该项技术要使永磁体12的定子一侧的表面12a和定子间的气隙处的磁通密度为正弦波波形是一件困难的事。相反，上述结构中，只要将永磁体12的定子一侧的表面12a的形状做成中间凸起，就能做到这一点，可减轻制造技术的困难。
相对于以上所述，图4为本发明的第二实施例，和第一实施例相同的部分上标注同一标号，其说明省略，现只说明不同的部分。
这时，与前述的一个永磁体12为一个极的构成不同，一个永磁体21为多个磁极(图中示例为两极)。据此，由于流过永磁体21的磁通在流入相邻的一体的永磁体21时的磁阻比前述的更小，即磁通变得更容易回流，所以电动机的特性更加提高。
还有，永磁体21除上述以外，和前述的永磁体12构成相同。该永磁体21可以做成一个永磁体有数量比上述更多的磁极。
另外，作为转子整体不限于上述的位于定子周围外面，也可以位于定子的里面(内转子型式)。
除此之外，本发明不仅限于上述并图中示出的实施例，只要在不背离本发明的宗旨的范围内可作适当变更并实施。
工业上的实用性
如上所述，本发明的电动机的转子，通过构成电动机，作为一项能减轻全体的重量及降低生成成本、同时又能提高电动机特性的发明是相当有用的。

Claims (6)

1.一种电动机转子，其特征在于，
具有使磁通的流动向极性不同的一方取向的、由磁粉的烧结体构成的永磁体，在由磁性体构成的框架的定子一侧，将多个该永磁体其极性交替相反地排列而成。
2.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，
永磁体的磁场强度约316[MA/m]以上。
3.如权利要求2所述的电动机转子，其特征在于，
框架的厚度为永磁体厚度的1/5以下。
4.如权利要求2所述的电动机转子，其特征在于，
相邻永磁体的间隔为永磁体宽度1/10以下。
5.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，
永磁体的定子一侧的表面形状为中间凸起。
6.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，
一个永磁体有多个极。
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