CN203504322U - 转子和电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子（10）和一种电动机，其中，转子（10）为埋入磁铁式电动机转子，具备：通过层叠多个电磁钢板而形成的铁芯（11）；配置在形成在铁芯的圆周方向上的多个磁铁插槽（30）的各个中的磁铁（M）；以及位于上述磁铁插槽及配置在该磁铁插槽中的上述磁铁之间的间隙的非铁芯部（35、36），在铁芯的至少两个非铁芯部上具备在轴线方向上加固铁芯的加固部（40）。

Description

转子和电动机

技术领域

本实用新型涉及转子和电动机。本实用新型尤其涉及具备下述部件的转子：通过层叠多个电磁钢板而形成的铁芯；配置在形成在该铁芯的圆周方向上的多个磁铁插槽的各个中的磁铁；位于上述磁铁插槽及配置在该磁铁插槽的上述磁铁之间的间隙的非铁芯部。

背景技术

普通的埋入磁铁式转子的铁芯通过层叠多个圆板状电磁钢板而形成为圆筒状。并且，在铁芯上沿圆周方向形成多个磁铁插槽，在磁铁插槽中配置有磁铁。通常，在一个极中，多个磁铁并置在磁铁插槽内。但是，在要求转子以高速旋转的场合，就一个极而言，多个磁铁并置在多个磁铁插槽的各个中。在该场合，一个极的多个磁铁的磁极的方向是相同的。

通常，在轴线方向上并置多个磁铁。相对于此，当使用在轴线方向上细长的磁铁时，由于磁铁自身的涡电流损失，磁铁发热，其温度上升。另外，细长的磁铁制造时的作业性低，并且，难以供应这种磁铁。并且，在多个细长的磁铁的边界面在轴线方向上位于相同位置的场合，以作用在细长的磁铁之间的反作用力为起因，在构成铁芯的电磁钢板上产生龟裂，或在电磁钢板之间形成间隙。其结果，还存在铁芯分离，转子破损的情况。

并且，存在转子及定子作为装入式电动机直接组装在机床等上的场合。这种装入式电动机的转子与轴不同，从制造人员直接搬入购买者。并且，购买者将轴插入转子并最终组装。在这种转子的搬入时及组装时，为了避免铁芯的电磁钢板分离，要求铁芯具有一定以上的强度。

另外，机床的主轴一般要求较粗，其刚性也高。因此，在转子作为装入式电动机的部件组装在机床的主轴上的场合，要求转子的内径更大。尤其在主轴高速旋转的场合，该倾向大。并且，当转子的内径变大时，铁芯的截面积减少，因此其强度也下降。

在日本特开平9-200982号公报中，公开了在磁铁的各个的外侧形成铆钉孔的铁芯。并且，使螺钉等通过这些铆钉孔并从轴线方向两端部夹持铁芯，防止铁芯的电磁钢板在层叠方向上剥离。

并且，在磁铁插槽与配置在磁铁插槽的磁铁之间形成非铁芯部。这些非铁芯部位于形成在磁铁插槽的两侧部与磁铁的两侧部之间的间隙。利用非铁芯部，来自磁铁的磁通更多地通过定子的铁芯。

一般地，非铁芯部是空心的，还存在用于粘接磁铁的粘接剂稍微涂敷在非铁芯部上的场合。或者，如日本特开2006-109683号公报及日本特开平5-236684号公报所公开的那样，还存在用于将磁铁固定在磁铁插槽中的树脂填充到非铁芯部的场合。这种树脂以磁铁不会在磁铁插槽内移动的程度埋入磁铁插槽与磁铁之间的间隙即可。

在此，在使转子以高速旋转的场合，需要将在最高转数下在转子上产生的应力的最大值抑制为由转子的材料等决定的容许应力值以下。但是，在日本特开平9-200982号公报所公开的铆钉孔对提高转数是不合适的。另外，在转子旋转时产生的应力在铆钉孔附近为最大。因此，为了抑制应力，期望排除铆钉孔。

并且，在日本特开2006-109683号公报及日本特开平5-236684号公报中，在向磁铁插槽的树脂填充部填充粘接剂的场合，粘接剂支撑铁芯，因此，具有抑制转子由于离心力而破损的效果。但是，这种效果限定于转子以低速旋转的场合。因此，在转子以高速旋转的场合，利用粘接剂等树脂填充间隙是没有意义的。即，在转子以高速旋转的场合，无法利用粘接剂等树脂支撑铁芯及构成铁芯的电磁钢板的重量。

另外，在日本特开平5-236684号公报中，公开了在磁铁插槽的空隙的截面积大的场合，将固形物填塞到空隙中的结构。该固形物具有与铁芯的比重相等的比重，其形状也未明确规定。因此，当仅将固形物填塞到空隙时，存在铁芯的重量变大，并且其强度也因为冷却而下降的场合。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供不需要铆钉孔，大内径且能高速旋转，并且能够防止铁芯在层叠方向上破损的埋入磁铁式电动机转子和电动机。

为了实现上述目的，根据第一方案，提供一种转子，其为埋入磁铁式电动机的转子，具备：通过层叠多个电磁钢板而形成的铁芯；配置在形成在该铁芯的圆周方向上的多个磁铁插槽的各个中的磁铁；以及位于上述磁铁插槽及配置在该磁铁插槽中的上述磁铁之间的间隙的非铁芯部，在上述铁芯的至少两个非铁芯部具备在轴线方向上加固上述铁芯的加固部。

根据第二方案，在第一方案中，上述加固部至少由第一材料与第二材料构成，上述第一材料是在填充到上述非铁芯部时具有流动性，且在填充后固化的材料，上述第二材料是在上述非铁芯部中，在轴线方向上至少部分地延伸的至少一个细长部件。

根据第三方案，在第二方案中，上述第二材料是纤维。

根据第四方案，在第二方案中，上述第二材料是布状、垫子状、薄板状、薄膜状或毛毡状的材料。

根据第五方案，在第二方案中，上述第二材料是线状、棒状或绳状的材料。

根据第六方案，在第二方案中，上述第二材料是棒状或管状的材料。

根据第七方案，在第一方案中，上述加固部是被插入上述非铁芯部，并从上述铁芯的一端延伸到另一端的插入部件，在上述铁芯的轴线方向，张力施加在上述插入部件上，上述插入部件在上述铁芯的一端及另一端被固定。

根据第八方案，在第一方案中，上述加固部是被插入上述非铁芯部，并且从上述铁芯的一端延伸到另一端的、浸渍了热固化性树脂的碳纤维制薄板，通过加热上述碳纤维制薄板并使其固化，从而固定在上述非铁芯部内。

根据第九方案，提供一种安装了第一至第八任一方案的转子的电动机。

本实用新型的效果如下。

在第一方案中，在非铁芯部设置加固部。因此，不需要铆钉孔，并且不会使转子的强度下降地提高铁芯的轴线方向的强度，能够防止铁芯的电磁钢板在层叠方向上剥离。另外，由于不需要铆钉孔，因此旋转时的离心力方向的强度也不会下降。

在第二方案中，通过第一材料固化，第二材料也在非铁芯部内被固定，因此能够提高铁芯的轴线方向的强度。

根据附图所示的本实用新型的优选的实施方式的详细的说明，本实用新型的这些目的、特征及优点以及其他目的、特征及优点更明确。

附图说明

图1是具备根据本实用新型的转子的电动机的纵剖视图。

图2是根据本实用新型的转子的立体图。

图3A是图1所示的转子的横剖视图。

图3B是另一转子的横剖视图。

图4是转子的铁芯的局部立体图。

图5是铁芯的第一局部放大立体图。

图6是铁芯的第二局部放大立体图。

图7是铁芯的第三局部放大立体图。

图8是铁芯的第四局部放大立体图。

图9是铁芯的第五局部放大立体图。

图10是铁芯的第六局部放大立体图。

图11是铁芯的第七局部放大立体图。

图12是铁芯的第八局部放大立体图。

图13是转子的另一铁芯的局部立体图。

图14是铁芯的第九局部放大立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本实用新型的实施方式。在以下的附图中，对同样的部件标注相同的参照符号。为了容易理解，这些图适当改变比例尺。

图1是具备根据本实用新型的转子的电动机的纵剖视图。图1所示的电动机1包括转子10、配置在转子10的周围的定子20。如图1所示，定子20组装在机床等的外壳22上。另外，转子10主要包括铁芯11、插入铁芯11内的旋转轴12。另外，从图1可以看出，转子10的铁芯11与定子20的定子用铁芯21面对地配置。

图2是根据本实用新型的转子的立体图。转子10的铁芯11通过层叠多个圆板状的电磁钢板，并利用铆接、焊接、粘接等互相固定这些电磁钢板而形成。因此，如图2所示，铁芯11是圆筒形状。

图3A是图2所示的转子的横剖视图。在图3A中，多个磁铁插槽30在铁芯11的圆周方向上以等间隔形成。再次参照图2可以看出，磁铁插槽30的各个沿轴线方向从铁芯11的一端延伸到另一端。

并且，在这些磁铁插槽30中配置有具有长方形的截面的磁铁M。在磁铁插槽30的各个中，多个磁铁M并置在铁芯11的轴线方向上。一个磁铁插槽30中的多个磁铁M的磁极互相相等。但是，从图3A可以看出，一个磁铁插槽30中的多个磁铁M的磁极与邻接的磁铁插槽30中的多个磁铁M的磁极互相不同。另外，即使是在一个磁铁插槽30中配置细长的单一的磁铁的场合，也包含在本实用新型的范围内。

另外，图3B是另一转子的横剖视图。在图3B中，多对磁铁插槽31、32在铁芯11的圆周方向上以等间隔形成。在这些磁铁插槽31、32的各个中与上述相同地配置同极的磁铁M1、M2。另外，在本申请说明书中，将这些同极的磁铁插槽31、32统称为“磁铁插槽30”。

与参照图3A进行说明相同，一对磁铁插槽31、32中的多个磁铁M1、M2的磁极互相相等。但是，一对磁铁插槽31、32中的多个磁铁M的磁极与邻接的另一对磁铁插槽31、32中的多个磁铁M1、M2的磁极互相不同。另外，在图3B中以简洁的目的，未表示局部的磁铁M1、M2的磁极。另外，图3B所示的例子在需要使转子10高速旋转的场合是有效的。

并且，图4是转子的铁芯的局部立体图，图5是铁芯的第一局部放大立体图。从这些图可以看出，磁铁插槽30的两侧部比对应的磁铁M的两侧部突出。因此，在磁铁插槽30的两侧部与磁铁M的两侧部之间分别形成间隙。将这种与磁铁插槽30与磁铁M之间的间隙对应的部位分别称为非铁芯部35、36。

在不具有非铁芯部35、36的场合，来自某些磁铁的磁通的一部分不通过定子用铁芯21地通过磁极间桥部B，成为向相反侧的磁铁的捷径。因此，这种非铁芯部35、36起到防止磁通泄露且抑制磁铁M短路的效果。

在图4及图5中，表示一个磁铁插槽30的一方的非铁芯部35的截面。非铁芯部35从铁芯11的一端沿铁芯11的轴线方向延伸到未图示的另一端。在图5中，非铁芯部35是空隙，未填充其他部件或材料。

即使在上述图3B中，也在磁铁插槽31的两侧部形成非铁芯部35a、35b。同样地，在磁铁插槽32的两侧部形成非铁芯部36a、36b。

下面，对在一个非铁芯部35中填充特定的填充物的结构进行说明。为了确保转子10的平衡，在相对于该非铁芯部35在圆周方向上以等间隔配置的另一非铁芯部35中也填充同样的填充物。由此，抑制转子10旋转时的振动及噪音，并避免由于振动，机床的各部件产生故障。

另外，可以在其他非铁芯部36、35a、35b、36a、36b中也填充特定的填充物，在该场合，在沿圆周方向以等间隔配置的其他非铁芯部36、35a、35b、36a、36b中也填充相同的填充物。当然了，也可以在全部的非铁芯部35、36、35a、35b、36a、36b中填充填充物。

图6是铁芯的第二局部放大立体图。在图6中，作为基材的第一材料41、用于在轴线方向上加固铁芯11的第二材料42的混合物作为加固部40填充到非铁芯部35整体。第一材料41及第二材料42任一个都是非磁性体，第二材料42是在非铁芯部35中沿轴线方向至少局部地延伸的细长部件。

第一材料41例如是热固化性树脂。作为热固化性树脂的例子，列举环氧、苯酚、聚亚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚酯、硅酮。在第一材料41是热固化性树脂的场合，第一材料41在固化前利用填充、涂敷、吹出、浸渍、喷雾等方法供给到非铁芯部35。接着，加热第一材料41并固化。

或者，第一材料41可以是利用溶剂、例如水、酒精类、酮类、芳香族碳化氢类、乙酸酯类、环己烷类等提高流动性的其他材料。在该场合，利用填充、涂敷、吹出、浸渍、喷雾等方法将利用溶剂提高了流动性的材料供给到非铁芯部35。接着，利用加热使溶剂挥发而使材料固化。另外，能将能作为粘接剂利用的所有的树脂作为第一材料41使用。

另外，图6所示的第二材料42是短纤维。作为这种纤维，列举玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、其他木质纤维或木棉等天然纤维。短纤维与第一材料41混合，并一起供给到非铁芯部35。

或者，如作为铁芯的第三局部放大立体图的图7所示，可以将短纤维与第一材料41的混合物作为加固部40在轴线方向上涂敷在或吹向非铁芯部35的内壁。并且，当使第一材料41固化时，通过具有第二材料42，能够提高铁芯11的轴线方向的强度。

另外，图8是铁芯的第四局部放大立体图。在图8中，上述第一材料41与作为长纤维的第二材料42的混合物作为加固部40填充到非铁芯部35。长纤维的种类与上述短纤维的种类相同。在这样纤维比较长的场合，预先将第一材料41浸渍在长纤维中。并且，将长纤维涂敷或粘贴在非铁芯部35的内壁或堵塞在非铁芯部35内。另外，在长纤维比铁芯11的轴线方向长度短的场合，期望多个纤维局部地在轴线方向上重叠并不会在轴线方向上间断地固定在非铁芯部35内。由此，能够进一步提高铁芯11的轴线方向的强度。

在图6至图8所示的实施方式中，短纤维或长纤维从铁芯11的一端到另一端利用第一材料41分布在非铁芯部35内。利用这种短纤维或长纤维，提高铁芯11的轴线方向的强度，因此，能够避免铁芯11的电磁钢板在轴线方向上剥离。如上所述，期望短纤维及长纤维在非铁芯部35内不会在轴线方向上间断。由此，能够在铁芯11的长度部分整体提高铁芯11的轴线方向的强度。

图9是铁芯的第五局部放大立体图。在图9中，将布状、垫子状、薄板状、薄膜状或毛毯状的第二材料42插入非铁芯部35。接着，将第一材料41填充到非铁芯部35并固化，由此，制成加固部40。第二材料42可以单一也可以多个。作为图9所示的第二材料42，列举用于绝缘纸的材料。这种材料例如是芳族聚酰胺、PET、玻璃纤维布、聚苯硫醚等。另外，也能够利用碳纤维。在图9所示的例子中，由于不需要将切断为适当的形状的例如布状的第二材料42与第一材料41混合，因此能够比较简单地制造加固部40。

图10是铁芯的第六局部放大立体图。在图10中，在非铁芯部35上配置上述第一材料41、作为绳或线的第二材料42。将绳或线预先切断为适当的长度，将一个或多个绳或线插入非铁芯部35。并且，将第一材料41填充到非铁芯部35并固化，由此，制造加固部40。或者，可以在将第一材料41涂敷在一个或多个绳或线上后，将这些绳或线插入非铁芯部35，接着，使第一材料41固化。作为绳或线的第二材料42例如由芳族聚酰胺、PET、玻璃纤维布、聚苯硫醚、碳纤维制造。在图10所示的例子中，由于不需要将切断为适当的形状的绳或线的第二材料42与第一材料41混合，因此能够比较简单地制造加固部40。

另外，在图9及图10所示的例子中，只要第二材料42的长度是铁芯11的长度以上，则只要相对于一个非铁芯部35插入至少一个第二材料42即可。当然，在图9及图10所示的例子中，可以将多个第二材料42插入一个非铁芯部35，从而提高铁芯11的轴线方向的强度。

另外，图11是铁芯的第七局部放大立体图。在图11中，加固部40的第二材料42是棒或管。将作为预先切割为适当的长度的棒或管的一个或多个第二材料42插入非铁芯部35。并且，将第一材料41填充到非铁芯部35中并固化，由此，制造加固部40。

图12是铁芯的第八局部放大立体图。如图12所示，在将第一材料41涂敷到一个或多个棒或管后，将这些棒或管插入非铁芯部35，接着，使第一材料41固化。期望图9～图12所示的第二材料42为铁芯11的轴线方向长度左右那样长。在图9～图12所示的第二材料42比轴线方向长度短的场合，使多个第二材料42局部地重叠而配置，由此，优选在铁芯11的轴线方向长度整体，第二材料42未间断。由此，避免铁芯11的强度局部变小，并且能在铁芯11的长度部分整体上提高铁芯11的轴线方向的强度。

图13是转子的另一铁芯的局部立体图。在图13中，将从铁芯11的一端延伸到另一端的插入部件45插入非铁芯部35，折弯插入部件45并利用粘接剂等固定在铁芯11的一端及另一端。插入部件45是布、绳、线、薄板等，单独起到作为加固部40的作用。

在该场合，优选在插入部件45上施加规定的张力并将插入部件45固定在铁芯11的两端。由此，将铁芯11压缩保持在轴线方向上，能够进一步防止铁芯11的电磁钢板在层叠方向上剥离。

图14是铁芯的第九局部放大立体图。在图14中，将从铁芯11的一端延伸到另一端的半固化薄板46插入非铁芯部35。半固化薄板46例如是浸渍了热固化性树脂的碳纤维制薄板或玻璃纤维薄板。因此，通过加热被插入非铁芯部35的半固化薄板46，使半固化薄板46固化，从而能够固定在非铁芯部35的内壁。

在本实用新型中，将加固部40设在非铁芯部35、36等上。因此，不需要现有技术的铆钉孔，不会降低转子10的强度，能够提高铁芯11的轴线方向的强度。其结果，能防止铁芯11的电磁钢板在层叠方向上剥离。另外，由于不需要现有技术的铆钉孔，因此旋转时的离心力方向的强度也不会下降。

尤其在多个电磁钢板利用粘接剂或铆钉等互相结合的场合，提高电磁钢板相对于粘接剥离的强度。因此，能够排除铁芯11的电磁钢板分离、分解等不良状况。

另外，尤其在利用粘接互相结合多个电磁钢板的场合，由于铁芯11的内径越大，粘接面积越小，因此在铁芯11的轴线方向的强度普遍下降。因此，本实用新型的加固部40在粘接面积小的铁芯11、即内径大的铁芯11的场合尤其有效。

另外，本实用新型未限定于包括利用粘接剂或铆钉等互相结合多个电磁钢板的铁芯11的转子10。包括通过层叠多个电磁钢板而形成的铁芯的全部的部件包含在本实用新型的范围内。

使用优选的实施方式说明了本实用新型，但本领域技术人员当然能在不脱离本实用新型的范围内进行上述改变及多种其他改变、省略、追加。

Claims (9)

1.一种转子，其为埋入磁铁式电动机转子，具备：通过层叠多个电磁钢板而形成的铁芯（11）；配置在形成在该铁芯的圆周方向上的多个磁铁插槽（30）的各个中的磁铁（M）；以及位于上述磁铁插槽及配置在该磁铁插槽中的上述磁铁之间的间隙的非铁芯部（35、36），该转子的特征在于，

在上述铁芯的至少两个非铁芯部具备在轴线方向上加固上述铁芯的加固部（40）。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

上述加固部至少由第一材料（41）与第二材料（42）构成，

上述第一材料是在填充到上述非铁芯部时具有流动性，且在填充后固化的材料，

上述第二材料是在上述非铁芯部中，在轴线方向上至少部分地延伸的至少一个细长部件。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

上述第二材料是纤维。

4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

上述第二材料是布状、垫子状、薄板状、薄膜状或毛毡状的材料。

5.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

上述第二材料是线状、棒状或绳状的材料。

6.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

上述第二材料是管状的材料。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

上述加固部是被插入上述非铁芯部，并从上述铁芯的一端延伸到另一端的插入部件（45），在上述铁芯的轴线方向，张力施加在上述插入部件上，并且上述插入部件在上述铁芯的一端及另一端被固定。

8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

上述加固部是被插入上述非铁芯部，并且从上述铁芯的一端延伸到另一端的、浸渍了热固化性树脂的碳纤维制薄板，通过加热上述碳纤维制薄板并使其固化，从而固定在上述非铁芯部内。

9.一种电动机，其特征在于，

安装了权利要求1～8任一项所述的转子。

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