永磁體旋轉電機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及永磁體旋轉電機，尤其涉及能夠實現高速大容量且低轉矩脈動化 的永磁體旋轉電機。
【背景技術】
[0002] 在稀土類磁體特別是釹磁體的高性能化的同時，使用了這種磁體的永磁體旋轉電 機不斷進行著大轉矩化、大容量化以及高速化。就這些電機而言，以電動沖壓用驅動永磁體 旋轉電機為代表，作為規格達到了轉矩為數十kNm，轉速為數百轉/分，容量為1000kW。在這 些永磁體旋轉電機中，作為永磁體使用了高性能的釹磁體，因此無需活用磁阻轉矩。因此， 采用將永磁體配置在轉子鐵芯的外表面的所謂的表面磁體式永磁體旋轉電機的例子較多。 通過該結構，完成一種永磁體旋轉電機，其產生大致與電流成比例的轉矩，所謂的伺服特性 良好，對于體型而言的轉矩密度較高，轉矩脈動較小。
[0003] 另一方面，為了應對主設備的大型化、旋轉電機的廉價化，不斷尋求相同體型下的 永磁體旋轉電機的容量（轉矩X轉速）進一步提升。這能夠通過使旋轉電機高速化而使 成本的增加最小來達成。
[0004] 在該高速大容量化的表面磁體式永磁體旋轉電機的課題中，存在如下課題：牢固 的磁體保持機構、轉子所產生的損失最小化以及降低轉矩脈動等。
[0005] 在電動沖壓用永磁體旋轉電機中存在將永磁體收納在層疊硅鋼片中的所謂的埋 入構造的永磁體轉子，表面磁體式永磁體旋轉電機一長一短，本實用新型以具有上述特征 的表面磁體式永磁體旋轉電機為對象。
[0006] 在表面磁體式永磁體旋轉電機中米用如下結構：將永磁體配置在轉子表面，并在 永磁體間配置磁體按壓件。特別地，為了確保強度而優選導電性金屬的磁體按壓件。但是另 一方面，導電性金屬的磁體按壓件在永磁體的空隙磁通、定子繞線上產生的磁通的作用下， 會在磁體按壓件內部產生阻礙旋轉電機高速化的渦流損耗。該渦流損耗存在對相同體型下 的容量提升起相反作用的缺點。
[0007] 作為這種永磁體旋轉電機的磁體保持的公開例，存在日本特開2013-62897號公 報（專利文獻1)。在專利文獻1中，公開了如下構造：以表面磁體構造在轉子鐵芯的外周 配置永磁體，在該永磁體間，作為磁體保持構件，利用T字形的磁體按壓件進行永磁體的周 向定位和磁體保持。
[0008] 此外，作為其他的磁體保持方法，存在日本特開平9-19092號公報（專利文獻2)。 在專利文獻2中，公開了如下方法：在永磁體的兩端設置傾斜部，在永磁體間配置具有與該 傾斜一致的傾斜部的隔離件，通過將隔離件螺紋固定于轉子鐵芯來進行固定。其中，公開 了配置第一隔離件和第二隔離件的構造，對于第一隔離件而言，在周向上每隔一個改變隔 離件的厚度，使其具有與磁體大致相同的厚度，隔離件固定于轉子鐵芯，對于第二隔離件而 言，使隔離件的厚度小于永磁體的厚度，在隔離件與轉子鐵芯之間設置空隙，該第二隔離件 通過固定構件固定于永磁體的傾斜部。
[0009] 另外，作為其他的磁體保持方法，存在日本特開2001-268830號公報（專利文獻 3)。在專利文獻3中，公開了如下構造。將把圓周向外周端部減薄成大致錐狀的多個弧形 永磁體等間隔地相離配置，并且在圓筒狀的軛鐵的外周表面設置沿軸向的槽部。該位置與 永磁體隔開的位置相對應。在該結構下，將與楔部和嵌合部構成為一體的軌道狀構件沿軸 向插入，用粘接劑將永磁體、軛鐵以及軌道狀構件固定為一體，上述楔部按壓弧形永磁體外 周端部，上述嵌合部嵌合于圓筒形軛鐵的槽部。
[0010] 另外，作為其他的磁體保持方法，存在日本特開2013-135506號公報（專利文獻 4)。在專利文獻4中，公開了如下構造：將從由樹脂制成的圓盤狀保持件在軸向上延伸的 T字形的磁體保持件配置在永磁體間，通過將其固定于圓盤從而保持永磁體，上述圓盤配置 于圓盤狀的保持件的軸向相反側。
[0011] 專利文獻1 :日本特開2013-62897號公報
[0012] 專利文獻2 :日本特開平9-19092號公報
[0013] 專利文獻3 :日本特開2001-268830號公報
[0014] 專利文獻4 :日本特開2013-135506號公報 【實用新型內容】
[0015]在上述專利文獻1中，磁體按壓件的材質并無特別限定，但是在非金屬的情況下 在強度上存在困難。此外，在導電性金屬的情況下，永磁體被T字形的磁體按壓件從外周固 定，因此能夠構成可與朝向外周的離心力和周向的轉矩相對應的磁體保持結構，但是，另一 方面，存在以下課題。即、第一，磁體按壓件配置到磁體表面的定子面的附近，所以在無負 載時，因定子鐵芯的槽的內周面的狹縫的影響而引起永磁體空隙磁通脈動，在有負載時，因 定子繞線的高次諧波磁動勢而引起空隙磁通脈動，存在由上述永磁體空隙磁通脈動和因高 次諧波磁動勢引起的空隙磁通的脈動而產生較大的渦流的隱患。第二，磁體的厚度在周向 恒定，因此永磁體的空隙磁通密度中含有較多的高次諧波成分，轉矩脈動變大。第三，T字 形的磁體按壓件與轉子鐵芯直接接觸，因此空隙消失而永磁體不會受到沿半徑方向按壓的 力。第四，T字形磁體按壓件的外周位置比永磁體外周更靠外部，因此永磁體的磁空隙長度 變大，轉矩降低。
[0016]此外，在專利文獻2中，存在以下課題：第一，因為是按壓永磁體的側面的傾斜部 的結構，因此難以牢固地固定施加于永磁體的半徑方向上的離心力；第二，磁體按壓件配置 到永磁體表面，因此在導電性金屬的磁體按壓件的情況下，會產生因渦流造成的損耗；以及 第三，磁體厚度在周向均等，因此會產生轉矩脈動。
[0017]此外，在專利文獻3中，存在以下課題：第一，因為是利用軌道狀的磁體按壓件將 一端配置于轉子鐵芯并將另一端配置于永磁體的外周的結構，因此不易向永磁體施加半徑 方向上的力，因此難以適用于高轉矩的旋轉電機；以及第二，磁體按壓件的位置與永磁體的 外周大致等同，因此在導電性金屬的磁體按壓件的情況下，存在產生因渦流造成損耗的隱 患。
[0018]此外，在專利文獻4中，表示了將來從軸向的樹脂制磁體按壓件由軸向兩端的圓 盤固定的結構，但存在如下課題：雖然能夠在小型永磁體旋轉電機中確保強度，但在作為本 實用新型的對象的大轉矩、高速大容量化的表面磁體式永磁體旋轉電機中無法確保強度。
[0019] 另外，在上述現有技術文獻中，并未公開能夠在使用可確保機械強度的導電性金 屬作為磁體按壓件的基礎上減小磁體按壓件渦流損耗的結構。
[0020] 為了解決上述課題，本實用新型包括多個解決上述課題的方法，本實用新型的第 一方案為，一種永磁體旋轉電機，其具備：將定子繞線卷繞于層疊定子鐵芯的定子；以及永 磁體轉子，該永磁體轉子位于上述定子的內周且具有軸、轉子鐵芯、在轉子鐵芯的外周彼此 相鄰且以極性交替變化的方式配置的弧形狀的由稀土類磁體構成的永磁體、以及限定上述 永磁體在周向上的位置并且按壓該永磁體的外周的一部分的磁體按壓件，上述永磁體旋轉 電機的特征在于，上述磁體按壓件由導電性金屬構成且是帶凸緣的U字形形狀，利用固定 構件將該磁體按壓件固定于上述轉子鐵芯，從而利用上述磁體按壓件的凸緣在半徑方向上 固定上述永磁體的外周的一部分。
[0021] 本實用新型的第二方案為，上述永磁體具有上述定子的內半徑的1/2以下的外周 半徑。
[0022] 本實用新型的第三方案為，上述磁體按壓件利用固定構件隔著間隙固定于上述轉 子鐵芯。
[0023] 本實用新型的第四方案為，在將從上述定子鐵芯的內徑至上述永磁體的中心的外 徑為止的空隙長度設為Lg時，使上述磁體按壓件的最外周從上述定子鐵芯的內徑向內周 側離開Lg的2倍以上。
[0024] 本實用新型的第五方案為，在將上述定子鐵芯的槽距設為ts且將從上述定子鐵 芯的內徑至上述永磁體的中心的外徑為止的空隙長度設為Lg時，使上述磁體按壓件的最 外周從上述定子鐵芯的內徑向內周側離開TS/Lg的1/8倍以上。
[0025] 本實用新型的第六方案為，就上述磁體按壓件而言，在半徑方向上按壓永磁體的 凸緣的厚度與將按壓上述的不同極性的永磁體的凸緣之間連結起來的板的厚度一致。
[0026] 本實用新型的第七方案為，就上述磁體按壓件而言，在半徑方向上按壓永磁體的 凸緣的厚度與將按壓上述的不同極性的永磁體的凸緣之間連結起來的板的厚度不同。
[0027] 本實用新型的第八方案為，上述磁體按壓件通過拉拔來制造。
[0028] 本實用新型的第九方案為，上述磁