專利名稱：永磁電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在轉(zhuǎn)子鐵心中具有永磁體的無刷直流電動機等電動機，更詳細(xì)地說，涉及有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩而謀求高效率化的永磁電動機。
在無刷直流電動機等的電動機中，在其內(nèi)轉(zhuǎn)子的鐵心中埋設(shè)了永磁體，在圖23和圖24中表示了其一個例子。這些圖是從與其旋轉(zhuǎn)軸線垂直的面看電動機內(nèi)部的平面圖。
首先，在圖23的例子中，轉(zhuǎn)子鐵心2配置在磁場旋轉(zhuǎn)的例如24槽的定子鐵心1內(nèi)。該例中的電動機的極數(shù)是4極，因此，在轉(zhuǎn)子鐵心2中根據(jù)其極數(shù)設(shè)置4個永磁體3。
各永磁體3形成為截面為矩形的帶板狀，在轉(zhuǎn)子鐵心2的外周緣側(cè)，沿著與該轉(zhuǎn)子鐵心2的直徑線垂直的方向相對配置N極和S極各一對。各永磁體3沿著與圖23的紙面垂直的方向被埋設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心2內(nèi)。
在各永磁體3之間形成作為用于防止相鄰永磁體之間的磁通短路和泄露的磁通屏障的孔4。在該例中，孔4表示為三角形的孔，配置在各永磁體3的兩端上。在轉(zhuǎn)子鐵心2的中心設(shè)置使未圖示的轉(zhuǎn)軸穿過的中心孔5。
其中，當(dāng)由永磁體3所產(chǎn)生的氣隙部(定子鐵心1的齒與永磁體3之間)的磁通分布為正弦波狀時，該電動機的轉(zhuǎn)矩T被表示為T=Pn{φa·Ia·cosβ-0.5(Ld-Lq)·Ia2·sin2β}。
其中，Φa是由d,q坐標(biāo)軸上的永磁體3所產(chǎn)生的電樞交鏈磁通，Id、Lq是d,q軸電感，Ia是d,q坐標(biāo)軸上的電樞電流的振幅，β是距d,q坐標(biāo)軸上的電樞電流的q軸的超前角，Pn是極對數(shù)。
在上式中，第一項是由永磁體3所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，第二項是由d軸電感和q軸電感之差所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩。詳細(xì)內(nèi)容可參照T.IEEJapan,Vol.117-D,No8,1997的論文。
在作為一個現(xiàn)有例子的圖24的轉(zhuǎn)子鐵心2中使用截面圓弧狀的永磁體6，其轉(zhuǎn)矩T同樣可以通過上述運算式求出。
但是，在這些現(xiàn)有例子中，由于導(dǎo)磁率較小的永磁體3、6大致成直角地配置在d軸的磁路中，則d軸電感Ld同樣較小。與此相對應(yīng)，由于在q軸的磁路中沿著該磁路埋入較大的永磁體3、6，則q軸電感Lq更大，q軸電感Lq與d軸電感Ld并不怎么顯著不同。
因此，作為上述轉(zhuǎn)矩計算式中的參數(shù)的電感差(Ld-Lq)的值較小，而存在磁阻轉(zhuǎn)矩較小的問題。
為了解決該問題，本發(fā)明的目的是提供一種永磁電動機，一方面把d軸電感Ld抑制得較小，另一方面使q軸電感Lq較大，就能增大磁阻轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的可以這樣實現(xiàn)提供一種永磁電動機，把由永磁體構(gòu)成磁極的轉(zhuǎn)子鐵心配置在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵心內(nèi)，其特征在于，作為上述轉(zhuǎn)子鐵心，使用把在各磁極中埋設(shè)了永磁體的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第一鐵心件和沒有永磁體的磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第二鐵心件同軸接合成一體的轉(zhuǎn)子鐵心。
這樣，通過把轉(zhuǎn)子鐵心分割成電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生部和磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生部，就能根據(jù)其分割比來任意設(shè)定上述轉(zhuǎn)矩計算式中的電感差(Ld-Lq)的值的大小。
在本發(fā)明中，在第一鐵心件內(nèi)埋設(shè)在每個磁極中具有預(yù)定截面形狀的永磁體，而在與第二鐵心件的各永磁體相對的位置上，沿著來自定子鐵心的磁通的磁路形成槽，通過該槽使q軸電感Lq變大。
在此情況下，從第一鐵心件側(cè)看，第二鐵心件側(cè)的槽可以配置在埋設(shè)在該第一鐵心件內(nèi)的永磁體的截面形狀的投影面積內(nèi)。由此，在第一鐵心件與第二鐵心件的接觸面上，槽作為防止磁通的短路和泄露的磁通屏障而起作用。
在本發(fā)明中包含以下幾種形態(tài)，由此能夠起到與上述相同的作用效果。
作為第一形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，使永磁體成為扇形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長圓弧側(cè)。在第二鐵心件側(cè)，在該永磁體的扇形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成槽。這樣，通過使用扇形截面的較大的永磁體來作為永磁體，就能增大電磁轉(zhuǎn)矩。
作為第二形態(tài)，第一鐵心件側(cè)，與第一形態(tài)相同，使永磁體成為扇形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長圓弧側(cè)，而在第二鐵心件側(cè)，在該永磁體的扇形截面的投影面積內(nèi)，設(shè)置多個例如2個槽，這些槽分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀。
作為第三形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，使永磁體成為階臺形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長邊側(cè)。在第二鐵心件側(cè)，在該永磁體的階臺形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成槽。在該形態(tài)中，與第一形態(tài)相同，永磁體較大，就能增大電磁轉(zhuǎn)矩。
作為第四形態(tài)，第一鐵心件側(cè)，與第三形態(tài)相同，使永磁體成為階臺形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長邊側(cè)，而在第二鐵心件側(cè)，設(shè)置多個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽，同時，至少對于一個槽，其全體配置成包含在永磁體的階臺形截面的投影面積內(nèi)。
作為第五形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，把永磁體分割成矩形截面的兩個磁體片，沿著磁極的邊界線平行地配置它們。在第二鐵心件側(cè)，在這兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
作為第六形態(tài)，第一鐵心件側(cè)，與第五形態(tài)相同，把永磁體分割成兩個磁體片，沿著磁極的邊界線平行地配置它們，而在第二鐵心件側(cè)，在這兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第一槽和沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀以便于跨在各投影面積部分上的第二槽。
作為第七形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，把永磁體分割成矩形截面的兩個磁體片，把這兩個磁體片配置成其各自一端具有向著該第一鐵心件的中心方向相互接近的角度。在第二鐵心件側(cè)，在這兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
作為第八形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，與第七形態(tài)相同，把永磁體分割成矩形截面的兩個磁體片，把這兩個磁體片配置成其各自一端具有向著該第一鐵心件的中心方向相互接近的角度，在第二鐵心件側(cè)，在這兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第一槽，在各投影面積以外的部分中，設(shè)置沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第二槽。
作為第九形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，成為矩形截面的帶板狀，把在其板厚方向上充磁的永磁體配置成其板厚間的中心線位于各磁極的邊界線上，把其一方的極作為相鄰的磁極的任一方的磁極，把另一方的極作為相鄰的磁極的另一方的磁極。在第二鐵心件側(cè)，在這兩個磁體片的各自一方的極的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
作為第十形態(tài)，第一鐵心件側(cè)與第九形態(tài)相同，并且，第二鐵心件側(cè)與第九形態(tài)相同，在永磁體的各自一方的極的投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第一槽，而在該形態(tài)的情況下，進一步在投影面積以外的部分中，設(shè)置沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第二槽。
作為第十一形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，使永磁體成為圓弧形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其凸面?zhèn)?。在第二鐵心件側(cè)，在該永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成槽。
作為第十二形態(tài)，在第一鐵心件側(cè)，使永磁體成為圓弧形截面，向著該第一鐵心件的中心方向配置其凸面?zhèn)?。在第二鐵心件側(cè)，在該永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成槽。
作為第十三形態(tài)，第一鐵心件側(cè)，與第十二形態(tài)相同，使永磁體成為圓弧形截面，向著該第一鐵心件的中心方向配置其凸面?zhèn)龋谏鲜龅诙F心件側(cè)，在該永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，設(shè)置多個例如2個槽，這些槽分別沿著來自定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀。
在上述任一種形態(tài)中，第一鐵心件的永磁體可以是廉價并且容易得到的鐵氧體磁體。
在本發(fā)明中，第一鐵心件和第二鐵心件都由通過沖壓機所沖壓的電磁鋼板的疊裝體所組成，在第一鐵心件用的各電磁鋼板上沖出永磁體埋設(shè)孔，同時，在第二鐵心件用的各電磁鋼板上在其永磁體埋設(shè)孔的投影面積內(nèi)沖出各個槽。
即，第二鐵心件側(cè)的槽被配置在第一鐵心件側(cè)的永磁體埋設(shè)孔的投影面積內(nèi)，第二鐵心件側(cè)的槽的尺寸小于第一鐵心件側(cè)的永磁體埋設(shè)孔。
由此，在轉(zhuǎn)子鐵心的制造過程中，首先，把將要構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心材料(電磁鋼板)作為對象，沖出第二鐵心件用的槽，然后，對于該第一鐵心件所需要的多張鐵心材料沖出第一鐵心件用的永磁體埋設(shè)孔，以便于蓋住以前形成的第二鐵心件的槽。因此，不會引起成本負(fù)擔(dān)，而能夠有效地得到由電磁鋼板組成的鐵心疊裝體。
然后，在該鐵心疊裝體中埋設(shè)永磁體材料，并進行充磁，在此情況下，也可以預(yù)先對該永磁體材料進行充磁，然后埋設(shè)到鐵心疊裝體中。
本發(fā)明可以用于作為空調(diào)機的壓縮機驅(qū)動而使用的無刷直流電動機，由此，謀求空調(diào)機的性能提高。
本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點及特征將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的描述而得到進一步說明。在這些附圖中

圖1表示本發(fā)明的第一實施例的簡要平面圖；圖2沿著第一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的d軸的截面圖；圖3構(gòu)成第一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第一鐵心件的平面圖；圖4構(gòu)成第一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第二鐵心件的平面圖；圖5表示本發(fā)明的第二實施例的簡要平面圖；圖6構(gòu)成第二實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第一鐵心件的平面圖；圖7構(gòu)成第二實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第二鐵心件的平面圖；圖8表示本發(fā)明的第三實施例的簡要平面圖；圖9構(gòu)成第三實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第一鐵心件的平面圖；圖10構(gòu)成第三實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第二鐵心件的平面圖；圖11表示裝置本發(fā)明的第四實施例中從第一鐵心件側(cè)看其轉(zhuǎn)子鐵心的平面圖；圖12表示本發(fā)明的第五實施例的簡要平面圖；圖13構(gòu)成第五實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第一鐵心件的平面圖；圖14構(gòu)成第五實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的第二鐵心件的平面圖；圖15至圖22分別是從第二鐵心件看作為變形例的轉(zhuǎn)子鐵心的平面圖；圖23和圖24分別是表示現(xiàn)有例子的簡要平面圖。
首先，參照圖1至圖4，來對本發(fā)明的永磁電動機的第一實施例進行說明。蓋永磁電動機包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵心16和可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在蓋定子鐵心16內(nèi)的轉(zhuǎn)子鐵心10。
在該實施例中，定子鐵心16具有24槽，繞制三相(U相、V相和W相)的電樞繞組。在此情況下，外徑側(cè)的繞組為U相，內(nèi)徑側(cè)的繞組為W相，位于其中間的繞組是V相，但是，槽數(shù)和電樞繞組的形態(tài)可以是任意的。
如圖2的截面圖所示的那樣，轉(zhuǎn)子鐵心10通過把第一鐵心件12和第二鐵心件14同軸地接合成一體而構(gòu)成。在轉(zhuǎn)子鐵心10的旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置用于插通未圖示的轉(zhuǎn)軸的中心孔15。
第一鐵心件12用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，如圖3所示的那樣，在第一鐵心件12內(nèi)埋設(shè)永磁體11。在該實施例中，在永磁體11中使用扇形截面的鐵氧體磁體。
由于該實施例的永磁電動機的磁極數(shù)為4極，則在第一鐵心件12內(nèi)沿圓周方向等間隔地配置4個永磁體11并使其長圓弧側(cè)向著鐵心外周緣側(cè)。
第二鐵心件14用于產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，不設(shè)永磁體。即，如圖4所示的那樣，在第二鐵心件14上根據(jù)該永磁電動機的極數(shù)(4極)而僅在圓周方向等間隔形成4個槽13。
各槽13沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路形成為圓弧狀。即，各槽13的凸面?zhèn)认蛑F心的中心孔15而配置，如果從中心孔15側(cè)看，各槽13為反圓弧狀。
各槽13在位置上與第一鐵心件12側(cè)的永磁體11是1∶1的對應(yīng)關(guān)系，在第一鐵心件12與第二鐵心件14同軸重合的情況下，槽13為不會超出永磁體11的投影面積的大小。
由于圖1是從第二鐵心件14側(cè)看轉(zhuǎn)子鐵心10的平面圖，則永磁體11用虛線表示，雖然在該虛線內(nèi)用實線來表示槽13，也容易理解為槽13是配置在永磁體11的投影面積內(nèi)。
這樣，由電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第一鐵心件12和磁阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第二鐵心件14來構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心10，第一鐵心件12相對于轉(zhuǎn)子鐵心10的全軸長度可以占據(jù)1/2以上，在該實施例中是這樣的。
根據(jù)該轉(zhuǎn)子鐵心10，在第一鐵心件12中，使各永磁體11為扇形截面，第一鐵心件12的大部分由該永磁體11所占據(jù)，因此，能夠把電磁轉(zhuǎn)矩提高到最大限度。
與此相對應(yīng)，在第二鐵心件14中，由于沒有永磁體，則不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，通過槽13而減小了來自定子鐵心16的磁通的磁路磁阻。這意味著q軸電感Lq變大。
因此，d軸與q軸的電感差(Ld-Lq)變大，就能增大磁阻轉(zhuǎn)矩。由于第二鐵心件14的槽13包含在第一鐵心件12的永磁體11的截面形狀內(nèi)，在第一鐵心件12與第二鐵心件14的接觸面上，槽13發(fā)揮磁通屏障的功能，由此，能夠防止永磁體11的磁通的短路、泄露。
這樣，在第一鐵心件12側(cè)主要產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而在第二鐵心件14側(cè)產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，由此，就能在第一鐵心件12側(cè)不考慮磁阻轉(zhuǎn)矩來決定永磁體11的大小，以便于專門使電磁轉(zhuǎn)矩盡量增大。
在第二鐵心件14側(cè)，能夠與第一鐵心件12分離，而獨自地決定槽13的長度及其寬度，以便于使磁阻轉(zhuǎn)矩變?yōu)樽畲?，并且，使磁通屏障的功能最大限度地發(fā)揮，因此，能夠得到效率高的電動機。
通過適當(dāng)?shù)剡x擇與轉(zhuǎn)子鐵心10相對的第一鐵心件12與第二鐵心件14的構(gòu)成比率，就能得到所需要的電磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩。
在該轉(zhuǎn)子鐵心10的制造工序中，可以采用這樣的自動鐵心疊裝方式在自動沖壓機中通過鐵心沖壓金屬模具來從電磁鋼板沖壓出鐵心材料，在把該鐵心材料按預(yù)定張數(shù)層疊在金屬模具內(nèi)之后，插過鉚釘來進行鉚接。
在該沖壓加工工序中，雖然可以預(yù)先分別沖壓出預(yù)定張數(shù)的第一鐵心件12用的鐵心材料和第二鐵心件14用的鐵心材料，但是，在本發(fā)明中，首先，沖壓出構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心10的所需要的全部的鐵心材料來作為第二鐵心件14用。即，在全部的鐵心材料上形成槽13。然后，從該鐵心材料中取出第一鐵心件12所需要的張數(shù)，對其沖出用于埋設(shè)永磁體11的孔。
在此情況下，永磁體11的埋設(shè)孔被沖成蓋住以前形成的第二鐵心件14用的槽13，因此，在第一鐵心件12用的鐵心材料上僅形成永磁體11的埋設(shè)孔。
這樣，在把第一鐵心件12和第二鐵心件14組裝成一體之后，在第一鐵心件12中埋設(shè)作為永磁體11的鐵氧體磁體材料并進行充磁，由此得到轉(zhuǎn)子鐵心10。
可以在對永磁體材料進行充磁而成為永磁體11之后，埋設(shè)到鐵心內(nèi)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，就不需要引入新的設(shè)備，能夠能夠利用現(xiàn)有的裝置來制造轉(zhuǎn)子鐵心10，因此，成本負(fù)擔(dān)不會增加。
通過把該轉(zhuǎn)子鐵心10用于作為空調(diào)機的壓縮機用電動機的無刷直流電動機，能夠謀求空調(diào)機的性能提高(運行效率的上升、振動和噪聲的降低)，而不會成本伴隨著增加。
下面通過圖5至圖7來對本發(fā)明的第二實施例進行說明。在第二實施例中，通過把圖6的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第一鐵心件12和圖7所示的磁阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第二鐵心件14同軸地接合成一體來構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心10(參照圖2)。
在第一鐵心件12內(nèi)在每個磁極上埋設(shè)永磁體17，在該第二實施例中，各永磁體1 7由階臺形截面(最好是等角階臺形截面)的例如鐵氧體磁體組成，其長邊(底邊)側(cè)沿著鐵心外周緣配置。
當(dāng)比較該階臺形截面的永磁體17和上述第一實施例中的扇形截面的永磁體11時，由于在扇形截面的情況下需要進行曲線加工，則其加工成本變高，而在第二實施例中為階臺形截面，由此，全部的邊可以通過直線加工實現(xiàn)，因此，加工成本為低成本的。在第二實施例中，為了防止缺陷而把階臺形截面的銳角位置切成直線的。
在第二鐵心件14中，與上述第一實施例相同，沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路，槽18形成為圓弧狀的。如圖5所示的那樣，在該第二實施例中，各槽18形成在第一鐵心件12側(cè)的永磁體17的投影面積內(nèi)。
對于定子鐵心16，由于與上述第一實施例相同，而不進行特別的說明。
根據(jù)該第二實施例，在由上述第一實施例說明的效果的基礎(chǔ)上，進一步使加工成本便宜，而謀求永磁電動機的成本降低。
在圖8至圖10中，表示了本發(fā)明的第三實施例。在該第三實施例中，通過把圖9的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第一鐵心件12和圖10所示的磁阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第二鐵心件14同軸地接合成一體來構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心10(參照圖2)。
在第一鐵心件12內(nèi)埋設(shè)永磁體，在此情況下，每一個磁極使用兩個永磁體片19a、19b。各永磁體片19a、19b都由矩形截面的例如鐵氧體磁體的帶板組成，分別沿著各磁極的邊界線B配置。
即，在該實施例中，由于是4極的，則在各磁極之間假想地存在垂直的兩條邊界線B，對于S極而言，各永磁體片19a、19b配置成在其S極表面?zhèn)缺舜讼噜?，并且沿著邊界線B、B相互垂直，在N極側(cè)，各永磁體片19a、19b配置成在其N極表面?zhèn)缺舜讼噜?，并且沿著邊界線B、B相互垂直。
各永磁體片19a、19b可以通過直線加工而使其截面為矩形狀的，因此，加工成本便宜。
對于第二鐵心件14，在上述第一和第二實施例中，沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路而連續(xù)形成槽13、18，而在該第三實施例中，如圖10所示的那樣，該槽對應(yīng)于第一鐵心件12側(cè)的永磁體片19a、19b而分割成兩個槽20a、20b。
即，如圖8所示的那樣，一方的槽20a配置在永磁體片19a的投影面積內(nèi)，另一方的槽20b配置在永磁體片19b的投影面積內(nèi)。這樣，槽被分割成兩個槽20a、20b，分別沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路而形成為圓弧狀。
根據(jù)該第三實施例，在上述各實施例的效果的基礎(chǔ)上，還具有能夠在第一鐵心件12中使磁阻轉(zhuǎn)矩更大。即，在每個磁極上沿著磁極的邊界線B配置兩個永磁體片19a、19b，以便于不妨礙來自定子鐵心16的磁通的磁路(參照圖9的實線箭頭)。
下面，對圖11的第四實施例進行說明。該第四實施例是改變了上述第三實施例中的第一鐵心件12側(cè)的永磁體，而第二鐵心件14的構(gòu)成與上述第三實施例相同。圖11是從第一鐵心件12側(cè)看轉(zhuǎn)子鐵心10的平面圖。因此，與其他的實施例的轉(zhuǎn)子鐵心10的平面圖不同，永磁體用實線表示，而對槽20a、20b用點劃線表示。
在該第四實施例中，作為在第一鐵心件12中所埋設(shè)的永磁體，使用使夾住上述第三實施例的各磁極的邊界線B而相鄰的兩個永磁體片19a、19b(參照圖9)為一體化的形狀的永磁體21。
即，該永磁體21由板厚稍厚的矩形截面的例如鐵氧體磁體組成，在其板厚方向進行充磁。在該實施例中，4個永磁體21配置成使其板厚間的中心線位于各磁極間的邊界線B上。由此，一個永磁體21與相鄰的S和N的各磁極共有，使用其一方的S極側(cè)作為轉(zhuǎn)子鐵心10的S極的磁極，使用另一方的N極側(cè)作為轉(zhuǎn)子鐵心10的N極的磁極。
對于第二鐵心件14，沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路形成兩個槽20a、20b，以分別對應(yīng)于各永磁體21的S極側(cè)的二分之一和N極側(cè)的二分之一(參照圖10)。
根據(jù)該第四實施例，與上述第三實施例相比，使用的永磁體的數(shù)量減少，就能降低制造成本。
下面通過圖12至圖14來對本發(fā)明的第五實施例進行說明。在該第五實施例中，通過把圖13的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第一鐵心件12和圖14所示的磁阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生用的第二鐵心件14同軸地接合成一體來構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心10。對于定子鐵心16，由于與上述各實施例相同，而不進行特別的說明。
在第一鐵心件12內(nèi)埋設(shè)永磁體，在此情況下，使用圓弧狀截面的鐵氧體磁體作為該永磁體22。在每個磁極上，使其凸面?zhèn)认蛑F心外周緣側(cè)來配置永磁體22。即，4個永磁體22沿著第一鐵心件12的圓周方向均等地配置。
與此相對應(yīng)，如圖14所示的那樣，在第二鐵心件14側(cè)，與各永磁體22相對應(yīng)，4個槽23分別沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路形成為圓弧狀。
在此情況下，槽23配置成其凸面?zhèn)认蛑F心的中心方向，對于第一鐵心件12側(cè)的永磁體22，為相反圓弧的關(guān)系，而如圖12所示的那樣，槽23為不能從永磁體22的投影面積內(nèi)露出。
作為該第五實施例構(gòu)成，能夠得到與上述各實施例同樣的效果，即，得到d軸和q軸的電感差(Ld-Lq)較大并且磁阻轉(zhuǎn)矩較大的永磁電動機。
以上對本發(fā)明的代表性的實施例進行了說明，而在本發(fā)明中包含了以下這樣的各種變形例。在這些變形例中，由于定子鐵心16側(cè)不需要變更，則在變形例的各圖中僅表示轉(zhuǎn)子鐵心10的簡要平面圖。
與該變形例相關(guān)的轉(zhuǎn)子鐵心10的各平面圖是從第二鐵心件14側(cè)看時的圖，因此，把在第二鐵心件14中所形成的槽作為實線，用點劃線來表示與第二鐵心件14相對而成為紙面后方的第一鐵心件12內(nèi)的永磁體。
首先，圖15的第一變形例把上述第一實施例作為基礎(chǔ)，在第一鐵心件12上與上述第一實施例相同，在每個磁極上使其長圓弧側(cè)向著鐵心外周緣側(cè)來埋設(shè)扇形截面的永磁體11。
與此相對應(yīng)，在第二鐵心件14中，與各永磁體11相對應(yīng)，分別形成兩個槽13a、13b。各槽13a、13b都沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路成為圓弧狀。各槽13a、13b相互平行而把其凸面?zhèn)扰渲贸上蛑F心的中心方向，而其形成范圍與上述第一實施例相同，處于永磁體11的投影面積內(nèi)。
圖16的第二變形例把上述第二實施例作為基礎(chǔ)，在第一鐵心件12上與上述第二實施例相同，每個磁極上使其長邊(底邊)側(cè)向著鐵心外周緣側(cè)來埋設(shè)階臺形截面的永磁體17。
與此相對應(yīng)，在第二鐵心件14中，與各永磁體17相對應(yīng)，分別形成兩個槽1Sa、18b。各槽18a、18b都沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路成為圓弧狀。各槽18a、18b相互平行而把其凸面?zhèn)扰渲贸上蛑F心的中心方向。在此情況下，一方的槽18a其全體形成在永磁體17的投影面積內(nèi)，另一方的槽18b其兩端從永磁體17的投影面積露出，而這樣的形態(tài)也包含在本發(fā)明中。
圖17的第三變形例把上述第三實施例作為基礎(chǔ)。即，在第一鐵心件12內(nèi)在一個磁極上埋設(shè)兩個永磁體片19a、19b。
與此相對應(yīng)，在第二鐵心件14中，在各永磁體片19a、19b的投影面積內(nèi)，槽20a、20b分別沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路形成為圓弧狀，而在該變形例中，進一步追加形成槽20c。
該槽20c分別設(shè)在與第一鐵心件12側(cè)的各磁極相對應(yīng)的部分中，在此情況下，從鐵心中心看，各槽20c在槽20a、20b的外側(cè)的位置上沿著來自定子鐵心16的磁通的磁路形成為連續(xù)的圓弧狀。
在該變形例中，各槽20c從一方的永磁體片19a的投影面積部分到另一方的永磁體片19b的投影面積部分形成為連續(xù)的圓弧狀，在此情況下，可以是各永磁體片19a、19b的投影面積部分之外的位置。
圖18的第四變形例把上述第四實施例作為基礎(chǔ)，在此情況下，把構(gòu)成第一鐵心件12側(cè)的各磁極的兩個永磁體片19a、19b的配置進行少許變更。
即，在上述第三實施例中，把構(gòu)成各磁極的兩個永磁體片19a、19b配置成與各磁極之間的邊界線B相平行(參照圖9)，如該實施例那樣，使分配給一個磁極的永磁體片19a、19b的鐵心中心側(cè)的各一端側(cè)以預(yù)定角度傾斜，以便于比上述第三實施例更相互接近。在該第四實施例中，第二鐵心件14與上述第三實施例相同。
可以在該第四實施例中追加形成在圖17的變形例中說明的槽20c，作為第五變形例來在圖19中表示其。在該第五實施例中，槽20c形成在永磁體片19a、19b的各投影面積部分之外的位置上。
圖20的第六變形例把上述第六實施例作為基礎(chǔ)。即，第一鐵心件12側(cè)的永磁體21的構(gòu)成為在前面的圖11中說明的沒有，在第二鐵心件14上與一個磁極相對應(yīng)而形成兩個槽20a、20b，而在該第六實施例中，追加形成在圖17的變形例中說明的槽20c。在該第六實施例中，與第五實施例相同，槽20c形成在永磁體片19a、19b的各投影面積部分之外的位置上。
下面對圖21的第七變形例進行說明。該第七變形例把上述第五實施例作為基礎(chǔ)。即，在上述第五實施例中，第一鐵心件12的永磁體22為圓弧狀截面，在每個磁極上使其凸面?zhèn)认蛑F心外周緣側(cè)來配置該永磁體22，而如該第七變形例那樣，各永磁體22可以使其凸面?zhèn)认蛑F心中心側(cè)來配置。
在該第七變形例中，與第五實施例相同，在第二鐵心件14側(cè)，在永磁體22的各投影面積內(nèi)形成一個槽23，如在圖22中表示的第八變形例那樣，在永磁體22的各投影面積內(nèi)相互平行地形成兩個槽23a、23b。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)進行了表示和說明，但是，應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的條件下進行變化和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。例如，在上述具體的說明中，使永磁電動機的極數(shù)為4極來進行說明，而在與之不同極數(shù)的情況下，可以使用與其極數(shù)相對應(yīng)的永磁體，也能得到本發(fā)明的效果。
附圖中的標(biāo)號說明在圖1中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸在圖3中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸在圖4中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸MAGNETIC CIRCUIT磁路在圖5中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸在圖6中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸在圖7中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸MAGNETIC CIRCUIT磁路在圖8中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸在圖9中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸MAGNETIC CIRCUIT磁路MAGNETIC FLUX磁通在圖10中q-AXIS:q軸d-AXIS:d軸MAGNETIC CIRCUIT磁路
權(quán)利要求
1．一種永磁電動機，把由永磁體構(gòu)成磁極的轉(zhuǎn)子鐵心配置在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵心內(nèi)，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子鐵心是把在各磁極中埋設(shè)了永磁體的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第一鐵心件和沒有永磁體的磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第二鐵心件同軸接合成一體的轉(zhuǎn)子鐵心。
2．一種永磁電動機，把由永磁體構(gòu)成磁極的轉(zhuǎn)子鐵心配置在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵心內(nèi)，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子鐵心包含相對于其旋轉(zhuǎn)中心軸同軸地接合成一體的第一鐵心件和第二鐵心件，在上述第一鐵心件內(nèi)埋設(shè)在上述每個磁極上具有預(yù)定截面形狀的永磁體，在與上述第二鐵心件的上述各永磁體相對的位置上，沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路形成槽。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述槽配置在上述永磁體的截面形狀的投影面積內(nèi)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為扇形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長圓弧側(cè)，上述第二鐵心件側(cè)的槽，在該永磁體的扇形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為扇形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長圓弧側(cè)，上述第二鐵心件側(cè)的槽，在該永磁體的扇形截面的投影面積內(nèi)，設(shè)置多個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為階臺形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長邊側(cè)，上述第二鐵心件側(cè)的槽，在該永磁體的階臺形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為階臺形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其長邊側(cè)，在上述第二鐵心件側(cè)，設(shè)置多個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽，同時，至少一個槽其全體配置在上述永磁體的階臺形截面的投影面積內(nèi)。
8．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體由沿著磁極的邊界線平行地配置的矩形截面的兩個磁體片組成，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
9．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體由沿著磁極的邊界線平行地配置的矩形截面的兩個磁體片組成，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第一槽和沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀以便于跨在各投影面積部分上的第二槽。
10．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體由矩形截面的兩個磁體片組成，這兩個磁體片的各自一端被配置成具有向著該第一鐵心件的中心方向相互接近的角度，同時，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
11．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體由矩形截面的兩個磁體片組成，這兩個磁體片的各自一端被配置成具有向著該第一鐵心件的中心方向相互接近的角度，同時，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述兩個磁體片的矩形截面的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第一槽，在各投影面積以外的部分中，設(shè)置沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第二槽。
12．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為矩形截面的帶板狀，在其板厚方向上進行充磁，同時，其板厚間的中心線配置成位于各磁極的邊界線上，把其一方的極作為相鄰的磁極的任一方的磁極來使用，把另一方的極作為相鄰的磁極的另一方的磁極來使用，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述磁體片的各自一方的極的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
13．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為矩形截面的帶板狀，在其板厚方向上進行充磁，同時，其板厚間的中心線配置成位于各磁極的邊界線上，把其一方的極作為相鄰的磁極的任一方的磁極來使用，把另一方的極作為相鄰的磁極的另一方的磁極來使用，在上述第二鐵心件側(cè)，在上述磁體片的各自一方的極的各投影面積內(nèi)，設(shè)置兩個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽，在上述投影面積以外的部分中，設(shè)置沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的第二槽。
14．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為圓弧形截面，沿著該第一鐵心件的外周緣配置其凸面?zhèn)?，上述第二鐵心件側(cè)的槽，在上述永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成。
15．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為圓弧形截面，向著該第一鐵心件的中心方向配置其凸面?zhèn)?，上述第二鐵心件側(cè)的槽，在上述永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路圓弧狀地形成。
16．根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件側(cè)的永磁體成為圓弧形截面，向著該第一鐵心件的中心方向配置其凸面?zhèn)龋谏鲜龅诙F心件側(cè)，在上述永磁體的圓弧形截面的投影面積內(nèi)，設(shè)置多個分別沿著來自上述定子鐵心的磁通的磁路而形成為圓弧狀的槽。
17．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁電動機，其特征在于，上述永磁體是鐵氧體磁體。
18．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永磁電動機，其特征在于，上述第一鐵心件和第二鐵心件都由通過沖壓機所沖壓的電磁鋼板的疊裝體所組成，在上述第一鐵心件用的各電磁鋼板上沖出永磁體埋設(shè)孔，同時，在上述第二鐵心件用的各電磁鋼板上在其永磁體埋設(shè)孔的投影面積內(nèi)沖出上述槽。
19．一種具有權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)子鐵心的無刷直流電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種把由永磁體構(gòu)成磁極的轉(zhuǎn)子鐵心配置在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵心內(nèi)的永磁電動機,把在各磁極中埋設(shè)了永磁體的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第一鐵心件和沒有永磁體的磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生用的第二鐵心件同軸接合成一體的轉(zhuǎn)子鐵心,來作為轉(zhuǎn)子鐵心,由此,能夠增大磁阻轉(zhuǎn)矩,而提高電動機的效率。
文檔編號H02K1/27GK1222002SQ9812502
公開日1999年7月7日 申請日期1998年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月29日
發(fā)明者成田憲治, 河合裕司, 鈴木孝史, 相馬裕洽, 奧寺浩之, 河西宏治, 福田好史 申請人:富士通將軍股份有限公司