CN202309273U - 永磁铁型旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供能够削减部件种类、降低制造成本的永磁铁型旋转电机的转子。该永磁铁型旋转电机的转子，其在芯板(2)的叠层块(1)中埋入永磁铁(3)，将端板(4)与叠层块的两端重叠并用螺栓(5)固定，进而安装在转子轴(8)上，其中，在该芯板冲压形成有磁铁插入孔(2a)、转子轴孔和固定螺栓孔，并且在转子轴孔的圆周上冲压形成有键槽(2d)，在芯板(2)的键槽(2d)与磁铁插入孔(2a)的中心位置之间沿周向设定有相对偏移角度θ，进而叠层块(1)以键槽(2d)为基准将芯板(2)以相同朝向叠层，并且在叠层块(1)的两端，作为阻止磁铁脱落用的端板(4)重合有正反面朝向与叠层块的芯板(2)相反的芯板，用螺栓将二者固定成一体。

Description

永磁铁型旋转电机的转子

技术领域

本实用新型涉及永磁铁型旋转电机的转子结构。

背景技术

作为永磁铁型旋转电机的转子，已知有在成为芯板(电磁钢板)的叠层体的转子芯中埋入永磁铁，在其两端重叠端板并用螺栓固定成一体，进而将转子芯的组装体安装到转子轴上的磁铁埋入型转子结构(例如，参照专利文献1)。

接着，以磁极数为6且无偏斜(skew)的磁铁埋入型转子为例，其现有结构由图10表示。在图10(a)～(c)中，1是将圆盘状的芯板2(电磁钢板)在轴向上叠层而成的转子芯的叠层块，3是埋入到叠层块1中的立方体形状的永磁铁，4是与叠层块1的两端重叠以阻止永磁铁3脱落的端板，5是将叠层块1与端板4固定成一体的固定螺栓，5a是螺栓头部，6是螺母，7是插入螺母6与端板4之间的垫片(springwasher，弹簧垫圈)，8是转子轴，8a是将转子芯组装体与转子轴6结合的键(埋头键：sunk key)。

在此，如图10(c)所示，在芯板2冲压形成有：以圆盘的中心O为基准与磁极数(6极)相对应的磁铁插入孔2a(长方形的方孔)；使四个固定螺栓5通过的螺栓插通孔2b；使转子轴8通过的转子轴孔2c；和外接在转子轴孔2c的圆周上的键槽2d。另外，磁铁插入孔2a沿着芯板2的外周定位以使得与永磁铁3的外形对应的孔形成正六边形的各边。此外，螺栓孔2b相对于芯板2的中心O以90°间隔在四个部位穿孔。

另一方面，配置于芯叠层块1的两端并挡住磁铁插入孔2a的端面的阻止磁铁脱落用的端板4，为了防止永磁铁3漏磁，采用黄铜、铜、不锈钢等非磁性材料制成，使得端板4自身不形成漏磁的磁路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-354722号公报(图3、图4)

发明内容

在上述现有的转子结构中，用于防止永磁铁3脱落而配置于芯叠层块1的两端的端板4，由不锈钢等非磁性材料构成以防止永磁铁漏磁。因此，转子的构成部件的种类增加，端板4的制作费、组装工序数量也增加，制造成本升高。

另外，在上述的专利文献1中公开了以下的结构，即用树脂模制转子芯整体以阻止永磁铁脱落的结构，来取代非磁性材料的端板的使用，但是由于在制造、组装生产线上需要树脂模制设备等，实际上难以降低制造成本。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面，一种永磁铁型旋转电机的转子，在芯板的叠层块中埋入永磁铁，并将上述叠层块用螺栓固定，进而安装在转子轴上，该永磁铁型旋转电机的转子的特征在于：在上述芯板冲压形成有磁铁插入孔、转子轴孔和螺栓插通孔，并且在转子轴孔的圆周上冲压形成有键槽，上述芯板的键槽与磁铁插入孔的中心位置之间设定有圆周方向上的相对偏移角度θ，进而在上述叠层块中，以键槽为基准将芯板以相同的朝向叠层，并且在该叠层块的两端，作为阻止磁铁脱落用的端板重合有板的正反面的朝向与叠层块相反的芯板并将二者用螺栓固定成一体(技术方案1)。

另外，在上述转子芯组装结构中，将芯板的叠层块在轴向上分成两个块，其中一个块的芯板正向叠层，另一个块的芯板反向叠层，在上述块彼此之间形成有与芯板的偏移角度θ相应的段偏斜角2×θ(技术方案2)。

另外，根据第二发明，一种永磁铁型旋转电机的转子，在芯板的叠层块中埋入永磁铁，并将上述叠层块用螺栓固定，进而安装在转子轴上，该永磁铁型旋转电机的转子的特征在于：在上述芯板冲压形成有磁铁插入孔、转子轴孔和螺栓插通孔，分别与上述永磁铁的各极对应地在靠近上述磁铁插入孔的位置插通有固定螺栓，并且从两端紧固该螺栓的固定部件的周缘的一部分以架设在磁铁插入孔的端面上的方式突出，由此将永磁铁在轴向上阻止脱落地保持(技术方案3)，具体而言，螺栓插通孔靠近磁铁插入孔的中央内周缘地穿设(技术方案4)，在此，所插通的固定螺栓的螺栓头部、螺母、以及与螺栓头部、螺母组合的垫片作为固定部件，以使该固定部件的周缘的一部分架设在磁铁插入孔上的方式，将转子芯用螺栓固定(技术方案5)。

另外，为了抑制永磁铁的漏磁，上述固定螺栓及其固定部件是非磁性材料制成(技术方案6)。

如上所述，根据本实用新型的第一方面，将在键槽与磁铁插入孔的中心位置之间沿周向设定有相对偏移角度θ的形状的芯板作为叠层芯的部件，当以该键槽为基准将芯板正反面朝向相反地重合时，因上述偏移角度θ而使磁铁插入孔之间相互倾斜地交叉。于是，在本实用新型中，在将永磁铁埋入到芯板的叠层块中的状态下，使正反面朝向相反的芯板与该叠层块的两端重合并用螺栓固定成一体。由此，在叠层块的两端配置的芯板作为阻止永磁铁脱落的端板发挥作用。

由此，不需要像现有的结构那样在芯叠层块的两端设置用非磁性材料制成的作为其他部件的端板，而是将转子芯的叠层部件即芯板原样(不做改变地)转用做端板，能够阻止埋入在转子芯的叠层块中的永磁铁脱落，由此实现削减构成转子的部件种类，并降低制造成本。

而且，由于在芯板的大致整周区域形成有磁铁插入孔，所以相对于作为端板配置在叠层块的两端的芯板(电磁钢板)，上述磁铁插入孔成为磁路的空隙，永磁铁的漏磁减少。

另外，在将芯叠层块在轴向上分成两个块的基础上，使一个块的芯板正向(以正面朝向)叠层，另一个块的芯板反向(以反面朝向)叠层，并组装转子芯，由此在该块相互之间形成与上述的偏移角度θ相应的段偏斜角2×θ，从而能够抑制永磁铁型旋转电机的齿槽转矩(cogging torque)、转矩脉动(torque ripple)。

另外，根据上述本实用新型的第二方面的结构，在将像现有结构那样设置在转子芯两端的阻止永磁铁脱落用的非磁性端板省略了的无端板结构中，能够利用在轴向上将转子芯的芯板固定的螺栓固定体，防脱落地保持埋入在转子芯中的永磁铁，由此能够减少部件的种类，降低制造成本。

此外，当更换由于经年变化而使得磁特性发生劣化的永磁铁时，通过将上述螺栓固定体卸下，能够简单地从转子中取出埋入的磁铁来更换新的磁铁。进而，通过使螺栓固定体为非磁性材料制成，能够与现有的非磁性端板同等地抑制永磁铁的漏磁。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的转子的结构图，(a)是沿着转子轴向的转子组装体的截面图，(b)、(c)分别是(a)中的向视A-A、B-B的截面图。

图2是表示图1的芯板的形状的图，(a)、(b)分别是芯板的正向、反向的俯视图。

图3是本实用新型的实施例2的转子的结构图，(a)是沿着转子轴方向的转子组装体的截面图，(b)、(c)、(d)、(e)分别是(a)中的向视A-A、B-B、C-C、D-D的截面图。

图4是本实用新型的实施例3的转子的结构图，(a)是纵截面图，(b)、(c)分别是从(a)图的左、右侧看到的端面图。

图5是图1(a)的P部放大图，(a)、(b)分别是截面图和端面图。

图6是本实用新型的实施例4的转子结构的纵截侧面图。

图7是本实用新型的实施例5的转子结构的纵截侧面图。

图8是本实用新型的实施例6的转子结构的纵截侧面图。

图9是本实用新型的实施例7的转子结构的纵截侧面图。

图10是磁铁埋入型转子的现有结构图，(a)是纵截侧面图，(b)、(c)分别是(a)图的向视A-A、B-B的截面图。

附图标记的说明

1       转子芯的叠层块

1A、1B  块划分(块)

2       芯板

2a      磁铁插入孔

2b      固定螺栓孔

2c      转子轴孔

2d   键槽

3    永磁铁

4    端板

5    固定螺栓

5a   螺栓头部

6    螺母

7    垫片

8    旋转轴

8a   键

9    双螺纹螺栓(双头螺栓)

θ   磁铁插入孔/键槽间的相对偏移角度

具体实施方式

以下，根据图1～图3所示的实施例说明本实用新型的实施方式。

另外，在实施例的图中，对与图10对应的部件标注相同的附图标记，省略其说明。

(实施例1)

首先，以与图10同样为6且无偏斜的磁铁埋入型转子为例，利用图1(a)～(c)对本实用新型的实施例1涉及的转子结构进行说明。

图示实施例的转子与图10的现有结构大体相同，但是在构成芯叠层块1(转子芯1)的电磁钢板的芯板2、和配置在叠层块1的两端阻止永磁铁3脱落的端板4，在如下所述的关系位置上冲压形成有磁铁插入孔2a、螺栓孔2b、转子轴孔2c和键槽2d。

即，在图2(a)、(b)所示的实施例的芯板2中，在板周区域分布形成的磁铁插入孔2a的中心位置P与从板2的中心O起通过键槽2d的半径方向的假想线之间，沿周向设定有规定的偏移角度θ(例如θ＝2.5°)。另外，在图示实施例中，以键槽2d为基准在芯板2的正向(参照图2(a))中上述偏移角度θ被设定为顺时针方向，当将该芯板2的朝向翻过来(参照图2(b))时则上述偏移角度θ反转成逆时针方向。由此，当以键槽2d为基准使图2(a)的正向芯板与图2(b)的反向芯板重合时，螺栓孔2b、转子轴孔2c、键槽2d的位置重合，但是磁铁插入孔2a相互倾斜地交叉。

然后，将上述芯板2叠层来组装图1的转子芯时，首先使上述芯板2的板面为正向地(图2(a))对齐，进而以键轴2d或螺栓孔2b为基准使芯板2在轴向上叠层来构筑叠层块1，在该叠层状态下将长方体的永磁铁3从侧面插入到磁铁插入孔2a从而埋入在叠层块1中。另外，在组装叠层块1时，例如将芯板2依次插入到立在螺栓孔2b中的棒状的装配架(jig)使之叠层，永磁铁3涂敷了粘接剂等装入磁铁插入孔2a中。

接着，在埋入有永磁铁3的芯叠层块1的两端，作为阻止磁铁脱落用的端板4使(参照图2(b))一片或多片芯板2为反向地重合(以键槽2d为基准地重合)，在该状态下将固定螺栓5嵌插到螺栓孔2b中，紧固螺母5a从而组装转子芯。

在组装该转子芯的状态下，如图1(c)所示，相对于埋入叠层块1中的永磁铁3(参照图1(b))，在其轴向的两端反向地重合的芯板2(参照图2(b))的磁铁插入孔2a倾斜交叉，从外侧部分覆盖永磁铁3。由此，埋入叠层块1中的永磁铁3在轴向上的脱落被阻止，被保持在埋入位置。

接着，使转子轴8通过在上述工序中预组装而成的转子芯的组装体，将键8a(埋头键)插入键槽2d中，并固接于转子轴8。另外，也能够采用不使用键8a，而是将转子芯组装体烧嵌并固接于转子轴8的方法。

根据上述转子的组装结构，排除图10所示的现有结构中使用的非磁性材料的端板，而是通过另外使用芯叠层块1的叠层部件即电磁钢板的芯板2使其反向地重合，能够阻止脱落地保持埋入芯叠层块1中的永磁铁3，由此与现有结构相比能够削减部件的种类，并且降低制造成本。

另外，在配置于芯叠层块1的两端作为阻止磁铁脱落的端板4的电磁钢板制的芯板2，形成在其周域的磁铁插入孔2a就这样成为磁路的空隙，因此减少了永磁铁3的漏磁，从而能够确保转子芯的良好的磁特性。

(实施例2)

接着，作为上述实施例1的应用实施例，根据图3对与本实用新型的权利要求2对应的实施例2的结构进行说明。其中，在图3的附图中对与图1对应的部件标注相同的附图标记。

该实施例2有效利用在芯板2的磁铁插入孔2a与键槽2d之间设定的周向的相对偏移角度θ(例如θ＝2.5°)，在转子芯的叠层块1形成段偏斜，用来降低齿槽转矩、转矩脉动。

即，在图3(a)～(e)中，成为芯板2的叠层体的叠层块1在轴向上被分成两个块1A和1B。在此，块1A将芯板2正向(参照图2(a))叠层，块1B将芯板2反向(参照图2(b))叠层，这两个块1A和1B以键槽2d为基准进行组合，在此基础上，按各块1A、1B将永磁铁3插入到该芯板2的磁铁插入孔2a中。进而，在叠层块1的两端，与实施例1所述同样地，作为阻止永磁铁3脱落用的端板4，在块1A的左侧端面重合有反向的芯板2(参照图2(b))，在块1B的右侧端面重合有正向的芯板2(参照图2(a))，在此基础上，用嵌插到螺栓孔2b中的螺栓5将其固定成一体，构成转子芯的组装体。

根据该芯组装体，如图3(b)、(c)所示，在装入块1A的磁铁插入孔2a中的永磁铁3与装入块1B的磁铁插入孔2a中的永磁铁3之间，设定有与上述的顺时针方向、逆时针方向的偏移角度θ相应的段偏斜角2×θ。此外，如图3(d)、(e)所示，作为叠层块1的端面4的、与块1A、1B的端面重合且正反面朝向相反的芯板阻止埋入到块1A、1B中的永磁铁3脱落。

另外，在图示实施例1、2中，设定转子的磁极数为6，芯板2的磁铁插入孔2a与键槽2d的相对偏移角度为θ＝2.5°，在实施例2中形成有段偏斜角2×θ＝5°，但是磁极数、偏移角度θ并不限定于此。

(实施例3)

接着，根据图4～图9所示的实施例对本实用新型的实施方式进行说明。其中，在各实施例的附图中对与图10对应的部件标注相同的附图标记，省略其说明。

首先，利用图4、图5对本实用新型的基本实施例进行说明。图示实施例的转子结构，是从图10所示的现有的组装结构中省略了端板4的无端板结构，为了不使用端板而防止埋入到转子芯1中的永磁铁3在轴向上脱落，将固定螺栓5以如下方式配置，并利用该固定螺栓5的螺栓头部5a和螺母6保持永磁铁3使其不会脱落。

即，在图10的现有结构中，在磁极数为6的转子芯1，以90°间隔在永磁铁3的内周侧配置有四根固定螺栓5，与此相对，在图示实施例的结构中，固定螺栓5的根数与永磁铁3的磁极数一样是6根，进而，各根固定螺栓5分别与各极的永磁铁3对应地靠近其中央的内周侧附近，嵌插在转子芯1中，在该嵌插位置利用螺栓头部5a和从相反侧与螺栓5的螺纹轴部螺合紧固的螺母6固定转子芯1。而且，在该螺栓固定状态下螺栓头部5a和螺母6，以其周缘的一部分架设于在转子芯1中穿设的永磁铁插入孔的端面上的方式突出，在轴向上保持永磁铁3的两端不使其脱落(参照图5(a)、(b))。

根据上述的转子组装结构，不使用现有结构的端板4(参照图10)，而是由在永磁铁插入孔的端面上突出的固定螺栓5的螺栓头部5a和螺母6的周缘起到防止埋入到转子芯1中的永磁铁3脱落的功能，将各极的永磁铁3保持在规定位置，由此能够减少转子的组装部件的种类，降低制作成本。此外，通过相对于永磁铁3将固定螺栓5在磁铁插入孔的大致中央位置处且在其内周缘附近插通，能够消除不平衡荷重地稳定性良好地保持永磁铁3不使其脱落。

另外，在上述结构中，向转子1的永磁铁插入孔突出与永磁铁3的端面相对的螺栓头部5a、螺母6的面积较小，对永磁铁的漏磁产生的影响也较小，不过，如果使固定螺栓5、螺母6(固定螺栓5的部件)为非磁性材料制成，漏磁的影响就完全没有，因此能够确保与现有的使用非磁性端板的转子结构同等的磁特性。

接着，作为图4所示的实施例3的变形例，利用图6～图9示出将螺栓固定体的组合进行局部变更而成的实施例4～7的结构。

(实施例4)

图6是对于图4的螺栓固定结构，在螺栓头部5a、螺母6的内侧组合垫片7，使该垫片7的周缘的一部分向永磁铁插入孔的端面突出，保持永磁铁3不使其脱落。在该结构中，通过将垫片7的外径尺寸选定为比螺栓头部5a、螺母6的外径尺寸大一圈的尺寸，与永磁铁3的端面相对的防止脱落的确保范围增大。

(实施例5)

图7是将图6所示的垫片7仅与螺母6组合，螺栓头部5a不隔着垫片架设在永磁铁插入孔上，其他部分与图6的实施例4相同。

(实施例6)

图8是作为转子1的固定螺栓，利用在螺栓的两端切出螺纹部9a的双螺纹螺栓9，利用通过与该螺栓9的两端螺纹部9a螺合来紧固的螺母6的周缘部，保持永磁铁3不使其脱落。

(实施例7)

图9是在图8中的螺母6的内侧组合垫片7，利用该垫片7保持永磁铁3不使其脱落。

Claims (6)

1.一种永磁铁型旋转电机的转子，在芯板的叠层块中埋入永磁铁，并将所述叠层块用螺栓固定，进而安装在转子轴上，该永磁铁型旋转电机的转子的特征在于：

在所述芯板冲压形成有磁铁插入孔、转子轴孔和螺栓插通孔，并且在转子轴孔的圆周上冲压形成有键槽，

在所述芯板的键槽与磁铁插入孔的中心位置之间设定有圆周方向上的相对偏移角度θ，进而在所述叠层块中，以键槽为基准将芯板以相同的朝向叠层，并且在该叠层块的两端，作为阻止磁铁脱落用的端板重合有板的正反面的朝向与叠层块相反的芯板并将二者用螺栓固定成一体。

2.如权利要求1所述的永磁铁型旋转电机的转子，其特征在于：

将芯板的叠层块在轴向上分成两个块，其中一个块的芯板正向叠层，另一个块的芯板反向叠层，在所述块彼此之间形成有与芯板的偏移角度θ相应的段偏斜角2×θ。

3.一种永磁铁型旋转电机的转子，在芯板的叠层块中埋入永磁铁，并将所述叠层块用螺栓固定，进而安装在转子轴上，该永磁铁型旋转电机的转子的特征在于：

在所述芯板冲压形成有磁铁插入孔、转子轴孔和螺栓插通孔，

分别与所述永磁铁的各极对应地在靠近所述磁铁插入孔的位置插通有固定螺栓，并且从两端紧固该螺栓的固定部件的周缘的一部分以架设在磁铁插入孔的端面上的方式突出，由此将永磁铁在轴向上阻止脱落地保持。

4.如权利要求3所述的永磁铁型旋转电机的转子，其特征在于：

螺栓插通孔靠近磁铁插入孔的中央内周缘地穿设。

5.如权利要求3或4所述的永磁铁型旋转电机的转子，其特征在 于：

固定螺栓的螺栓头部、螺母、以及与螺栓头部、螺母组合的垫片作为固定部件，以使该固定部件的周缘的一部分架设在磁铁插入孔上的方式，将转子芯用螺栓固定。

6.如权利要求3或4所述的永磁铁型旋转电机的转子，其特征在于：

固定螺栓及其固定部件是非磁性材料。 

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