轉子的制作方法
【專利摘要】轉子(1)的轉子鐵心至少在段扭轉邊界(6)一側包括多個突起(211、311)，并且在多個永磁體(22、32)的外周包括筒狀的非磁性環(5)，所述非磁性環(5)安裝成覆蓋邊界，非磁性環具有多個內徑隆起部(51)，永磁體的每一個及突起的每一個與相對應的內徑隆起部抵接。
【專利說明】
轉子
技術領域
[0001]本發明涉及一種旋轉電機的轉子。
【背景技術】
[0002]在旋轉電機的轉子中，存在包括用于對安裝在轉子周圍的永磁體進行保持的非磁性環的轉子。
[0003]例如，在專利文獻I中，公開了至少包括轉子鐵心、多個磁體和非磁性環的轉子。多個磁體在轉子鐵心的外周沿周向排列固定，非磁性環設置成從外側將上述多個磁體包圍。
[0004]此外，在專利文獻2中，公開了一種結構，其為了降低齒槽轉矩及轉矩波動，而將轉子設置成在上下段沿周向錯開規定角度的段扭轉(日文:段X年二一)。
現有技術文獻專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特開2009 —106065號公報專利文獻2:日本專利特開2011 — 55706號公報發明的公開
發明所要解決的技術問題
[0006]在此，如專利文獻2所示，在將轉子設為段扭轉的結構的情況下，若像專利文獻I所示的結構這樣使非磁性環與永磁體接觸，則存在如下情況:在段扭轉邊界周邊與其它部位之間，非磁性環的周長差變大，在非磁性環上產生過大的載荷，發生非磁性環的壓曲及破損。此外，若為了避免上述情況，而以段扭轉的兩側均為最大直徑的方式構成非磁性環來進行使用，則這樣會存在非磁性環與磁體間的壓接不充分這樣的風險。
[0007]本發明為解決上述技術問題而作，其目的在于提供一種旋轉電機的轉子，能避免在段扭轉邊界周邊處的非磁性環的應變量增加，并能避免壓曲及破損。
解決技術問題所采用的技術方案
[0008]為了實現上述目的，本發明的轉子具有多個磁極，且具有兩段以上的段扭轉結構，其中，所述轉子的轉子鐵心至少在段扭轉邊界一側包括多個突起，并且在多個所述磁極的外周包括筒狀的非磁性環，所述非磁性環安裝成覆蓋所述段扭轉邊界，所述非磁性環具有多個內徑隆起部，多個所述磁極的每一個及多個所述突起的每一個與所對應的所述內徑隆起部抵接。
發明效果
[0009]根據本發明，能避免在段扭轉邊界周邊處的非磁性環的應變量增加，并能避免壓曲及破損。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明實施方式I的旋轉電機的轉子(非磁性環安裝前)的立體圖。
圖2是本發明實施方式I的旋轉電機的轉子(非磁性環安裝前)的俯視圖。 圖3是本發明實施方式I的旋轉電機的轉子的立體圖。
圖4是本發明實施方式I的旋轉電機的轉子的俯視圖。
圖5是圖4的V部分的放大圖。
圖6分別涉及段扭轉角為5°、8°、10°時的情況，其是表示在各多邊形的非磁性環上產生的應變量的圖表。
圖7是段扭轉角為10°時的四邊形的鐵心的立體圖。
圖8是段扭轉角為10°時的四邊形的鐵心及非磁性環的圖。
圖9是本發明實施方式2的旋轉電機的轉子(非磁性環安裝前)的立體圖。
圖10是本發明實施方式2的旋轉電機的轉子的俯視圖。
【具體實施方式】
[0011]以下，根據【附圖說明】本發明的實施方式。另外，在圖中，相同符號表示相同或相應部分。
[0012]實施方式I
圖1及圖2分別是非磁性環安裝前的本實施方式I的旋轉電機的轉子的立體圖及俯視圖。圖3是本發明實施方式I的旋轉電機的轉子的立體圖。圖4是本實施方式I的旋轉電機的轉子的俯視圖，圖5是圖4的V部的放大圖。
[0013]如圖1至圖5所示，轉子I包括轉子第一段部2和轉子第二段部3。轉子第一段部2和轉子第二段部3在轉子軸4的延伸方向上排列。此外，轉子第一段部2和轉子第二段部3除了在周向(旋轉方向)上錯開段扭轉角10°之外，以同樣方式構成。
[0014]轉子第一段部2包括轉子鐵心21和多個永磁體(磁極)22。轉子鐵心21是將多個電磁鋼板(由磁性材料構成)層疊而構成的，該多個電磁鋼板包括在周向上等間隔配置的多個突起211 ο多個永磁體22粘貼在對應的一對突起211之間，且與上述一對突起211非接觸地配置。
[0015]轉子第二段部3也與轉子第一段部2同樣地構成，包括轉子鐵心31和多個永磁體(磁極)32。轉子鐵心31是將多個電磁鋼板(由磁性材料構成)層疊而構成的，該多個電磁鋼板包括在周向上等間隔配置的多個突起311。多個永磁體32粘貼在對應的一對突起311之間，且與上述一對突起311非接觸地配置。
[0016]多個永磁體與多個突起在周向上以等角度間距配置。在作為本發明一例的本實施方式I中，示出了段數為2、磁極數為8的情況。藉此，在轉子第一段部2及轉子第二段部3的每一個上，永磁體22、32及突起211、311分別設置八個。
[0017]本發明的轉子鐵心至少在邊界6—側包括多個突起，在作為一例的本實施方式I中，突起211、311分別在所對應的轉子第一段部2或轉子第二段部3中的轉軸方向的全長范圍內連續地延伸。換言之，永磁體22、32分別在所對應的轉子第一段部2或轉子第二段部3的轉軸方向的全長范圍內連續地延伸，突起211、311各自的長度(轉軸方向長度)與永磁體22、32的長度(轉軸方向長度)相同。此外，突起211、311各自的外周面形成為俯視時呈沿朝徑向外側隆起的走向彎曲的圓弧狀。
[0018]此外，在轉子第一段部2及轉子第二段部3的每一個中，當將從轉子軸4的軸心(轉子的旋轉中心)至轉子鐵心21、31的突起211、311的最外部為止的徑向距離設為LI，將突起211、311的曲率半徑設為Rl，將從轉子軸4的軸心(轉子的旋轉中心)至磁極(永磁體22、32)的最外部為止的徑向距離設為L2，將磁極(永磁體22、32)的曲率半徑設為R2時，相關各個部件構成為滿足距離LlS距離L2且曲率半徑Rl =曲率半徑R2。
[0019]另外，轉子I包括非磁性環5。非磁性環5由非磁性材料(例如不銹鋼)構成，其是俯視(沿著轉子軸4的延伸方向觀察)時呈大致正十六邊形的筒構件。
[0020]非磁性環5安裝成覆蓋轉子第一段部2及轉子第二段部3各自的八個永磁體22、32的外周、轉子第一段部2及轉子第二段部3各自的八個突起211、311的外周、以及上述轉子第一段部2與轉子第二段部3間的邊界6的外周。
[0021]非磁性環5包括磁極的個數與轉子鐵心的突起的個數之和、S卩16個圓弧狀的內徑隆起部51。藉此，非磁性環5的外形(外徑)具有將上述多個內徑隆起部51作為平緩的棱線連接這樣的大致正十六邊形的環圈狀(日文:少一 7°狀)的輪廓。
[0022]非磁性環5的內徑隆起部51的內周面(內徑側的面)與多個磁極(永磁體22、32)的每一個及轉子鐵心的多個突起的每一個的外周面接觸，并對每一個磁極施加朝徑向內側的作用力。
[0023]此外，當將與多個磁極和轉子鐵心的多個突起全部相切的假想外切圓的周長設為L3，將非磁性環5的內周長設為L4時，非磁性環5構成為滿足假想外切圓的周長L3>非磁性環的內周長L4。
[0024]此外，轉子鐵心的突起比與在該突起的兩側與之相鄰的一對磁極相切的共同切線C更朝徑向外側突出。
[0025]在此，在將磁極、轉子鐵心的突起、非磁性環的結構一般化來進行說明時，若將旋轉電機的轉子的極數、也就是磁極的個數設為n，則轉子鐵心的突起的個數為n，非磁性環形成為正2n邊形(正m邊形)，磁極和轉子鐵心的突起以等間距配置。在俯視觀察時，穿過轉子軸4的軸心且穿過磁極的中央部的徑向的線與穿過轉子4的軸心且穿過突起的中央部的徑向的線之間所成的角度Θ滿足
θ = 360°/2η……(I)。
[0026]接著，使用圖6及圖7，對非磁性環的邊數和應變量相對于段扭轉角度的關系進行說明。
[0027]圖6是表示段扭轉角為5°、8°、10°時在各多邊形的非磁性環上產生的應變量的圖表。在此，如圖7及圖8中示意表示的那樣，當將在段扭轉邊界之外的轉子鐵心的周長設為L5，段扭轉邊界6處的周長設為L6時，非磁性環的應變量γ用下式(2)表示。
γ =(L6-L5)/L5X100……(2)
此外，在m邊形中，當將對角線的長度的一半設為a，對角線間所成的角度設為0m，段扭轉角設為Θ’時，周長L5、L6分別用下述式(3)、式(4)表示。
L5=mXaX[2X(l —cos9m)]1/2......(3)
L6=mXaX[2X(l —cos9，) ] 1/2+m XaX {2 X [I —cos(0m-0，)] }1/2......(4)
[0028]接著，當使用式(3)及式(4)表示上述式(2)時，則能如下式(5)這樣示出。 γ = {(I —cos9，)1/2+[l —cos(9m_9，)]1/2}/[(l —cos9m)1/2]......(5)
[0029]圖7及圖8是轉子鐵心為正方形且段扭轉角為20°時的例子，即是m= 4、0m = 9O°、0’=10°時的說明圖。從圖6可知，在非磁性環上產生的應變量隨著邊數減少而增加，另外隨著段扭轉角變大而增加。若是圖7及圖8的結構，則在非磁性環上產生的應變量為3.2%左右。
[0030]在圖1至圖5所示的結構的情況下，由于段扭轉角為10°、非磁性環的變形形狀為十六邊形，因此，圖1?圖5即是m=16、9m = 22.5°、θ，=10°的例子，
在非磁性環上產生的應變量為0.5%左右。與此相對的是，若是段扭轉角同樣為10°但在轉子鐵心上沒有突起、即非磁性環的變形形狀為八邊形時的結構，也就是m=8、0m = 45°、Θ’= 10°的結構，則在非磁性環上產生的應變量為1.4%左右。藉此，在轉子鐵心上具有突起的本實施方式I中，與在轉子鐵心上沒有突起的情況相比，能將在非磁性環上產生的應變量降低60%左右。
[0031]如以上所說明的那樣，在本實施方式I中，在轉子鐵心的磁體之間設置突起后，將非磁性環配置于該轉子鐵心，以使磁體和轉子鐵心的突起雙方與非磁性環抵接，因此，能使上述轉子鐵心與非磁性環抵接的抵接部位為更多點，并能使非磁性環變形成邊數更多的多邊形。此外，通過這樣使非磁性環變形成邊數更多的多邊形，從而在無需增加部件數及擴大磁體與定子間的距離的情況下能避免伴隨段扭轉而產生的在段邊界附近處的非磁性環的應變量增加，并能避免壓曲及破損。
[0032]實施方式2
接著，基于圖9及圖10，對本發明的實施方式2進行說明。圖9是本發明實施方式2的旋轉電機的轉子(非磁性環安裝前)的立體圖。圖10是本發明實施方式2的旋轉電機的轉子的俯視圖。另外，本實施方式2除了以下所說明的部分之外，與上述實施方式I相同。
[0033]在本實施方式2中，其特征是，在轉子的轉軸方向上局部地(至少在邊界側)設置突起。圖9至圖10示出了這樣的本實施方式2的特征的一例。本實施方式2的轉子7與實施方式I同樣地，包括轉子第一段部8和轉子第二段部9。轉子第一段部8和轉子第二段部9在轉子軸4的延伸方向上排列。此外，轉子第一段部8和轉子第二段部9除了在周向(旋轉方向)上錯開段扭轉角10°之外，以同樣方式構成。
[0034]轉子第一段部8包括轉子鐵心和多個永磁體822，轉子第一段部8的轉子鐵心由轉子鐵心部分83和轉子鐵心部分81構成，其中，上述轉子鐵心部分83不包括突起且利用電磁鋼板(由磁性材料構成)形成，上述轉子鐵心部分81包括突起811且利用非磁性材料形成。
[0035]同樣地，轉子第二段部9也包括轉子鐵心和多個永磁體822，轉子第二段部9的轉子鐵心也由轉子鐵心部分83和轉子鐵心部分81構成，其中，上述轉子鐵心部分83不包括突起且利用電磁鋼板(由磁性材料構成)形成，上述轉子鐵心部分81包括突起811且利用非磁性材料形成。
[0036]轉子第一段部8的轉子鐵心部分81和轉子第二段部9的轉子鐵心部分81位于轉子第一段部8與轉子第二段部9間的邊界10—側的區域。即，轉子第一段部8的突起811和轉子第二段部9的突起811僅設置在轉子第一段部8與轉子第二段部9間的邊界10—側。
[0037]此外，轉子第一段部8的永磁體822的側面與突起811的側面接觸，轉子第二段部9的永磁體832的側面也與突起811的側面接觸。
[0038]根據本實施方式2的旋轉電機的轉子，因與實施方式I相同的理由，而能降低在段扭轉邊界周邊處在非磁性環上產生的應變量，并且通過使永磁體與轉子鐵心的突起接觸，能可靠地限制永磁體的周向的位置，通過將包括突起的轉子鐵心部分設為非磁性材料，能避免因磁通從永磁體漏出而引起的轉矩降低。
[0039]以上，參照優選的實施方式對本發明的內容進行了具體說明，但對于本領域技術人員來說，能夠基于本發明的基本技術思想及啟示采用各種變形形態，這點是自不待言的。
(符號說明)
[0040]1、7 轉子 5非磁性環
6、10邊界
21、31轉子鐵心
22、32、822、832永磁體(磁極)
211、311、811 突起
51內徑隆起部 81轉子鐵心部分。
【主權項】
1.一種轉子，其具有多個磁極，且具有兩段以上的段扭轉結構，其特征在于， 所述轉子的轉子鐵心至少在段扭轉邊界一側包括多個突起，并且在多個所述磁極的外周包括筒狀的非磁性環，所述非磁性環安裝成覆蓋所述段扭轉邊界， 所述非磁性環具有多個內徑隆起部， 多個所述磁極的每一個及多個所述突起的每一個與所對應的所述內徑隆起部抵接。2.如權利要求1所述的轉子，其特征在于， 所述轉子鐵心的所述突起比與一對所述磁極相切的共同切線更朝徑向外側突出，其中，一對所述磁極在所述突起的兩側與該突起相鄰。3.如權利要求1或2所述的轉子，其特征在于， 當將從所述轉子的旋轉中心到所述突起的最外部為止的徑向距離設為LI，將從所述轉子的旋轉中心到所述磁極的最外部為止的徑向距離設為L2時， 滿足距離LlS距離L2。4.如權利要求1至3中任一項所述的轉子，其特征在于， 所述突起各自的長度與所述磁極的長度相同。5.如權利要求1至3中任一項所述的轉子，其特征在于， 所述突起僅設置在所述段扭轉邊界一側。6.如權利要求1至5中任一項所述的轉子，其特征在于， 所述突起各自的外周面形成為俯視時呈沿朝徑向外側隆起的走向彎曲的圓弧狀。7.如權利要求1至6中任一項所述的轉子，其特征在于， 具有所述突起的轉子鐵心由磁性材料構成，所述突起與相鄰的一對所述磁極不接觸。8.如權利要求1至6中任一項所述的轉子，其特征在于， 具有所述突起的轉子鐵心部分由非磁性材料構成，所述突起與相鄰的一對所述磁極接觸。9.如權利要求1至8中任一項所述的轉子，其特征在于， 多個所述永磁體與多個所述突起在周向上以等角度間距配置。
【文檔編號】H02K1/27GK105981263SQ201480075172
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年2月10日
【發明人】有働豊秋, 阿久津悟, 堀秀輔, 市川崇敬, 滝澤勇二
【申請人】三菱電機株式會社