永久磁鐵轉子及其製造方法
2023-07-20 20:19:26
專利名稱：永久磁鐵轉子及其製造方法
技術領域：
本發明涉及用於永久磁鐵電動機的永久磁鐵轉子及其製造方法，尤其涉及在永久磁鐵外周上具有非磁性金屬套的永久磁鐵轉子及其製造方法。
近年來，考慮節能通過變換器進行運轉的永久磁鐵電動機系統明顯增多。在永久磁鐵電動機的永及磁鐵轉子中，用來將永久磁鐵保持和覆蓋的外套通常有非金屬制和金屬制的兩種。
作為非金屬外套，例如考慮使用玻璃帶，它儘管在強度方面大致可與金屬外套相提並論，但其另一方面，因使用的粘接劑為溫度所限，例如存在進行永久磁鐵轉子組裝時不能使用熱套，以及在玻璃帶的粘接工序上很費工夫等問題。
對於金屬外套，雖然具有能耐高溫，且和非金屬外套相比，雖具有容易加工、工藝性好的優點，但其另一面存在因材料具有導電性而產生渦流損失，使電動機效率降低的問題。
為了減少渦流損失，可考慮使用導電率低的金屬材料，例如鈦、鉻等，然而因這些材料價格昂貴而不實用，也可考慮使用金屬薄板材料，卻又帶來使保持永久磁鐵的保持強度下降等問題。
作為解決這些問題的措施有如日本專利特開昭58-46856號公報上所揭示的，就是在使用的非磁性金屬外套上，按每隔開規定間隔設置圓周方向縫隙，從而可使金屬外套上產生的渦流損失減少的結構。
按下來，參照後述
圖11、12對由特開昭58-46856號公報上所述的傳統技術進行說明。
圖11中，作為傳統一例的永久磁鐵轉子是由轉子軸2，配置在轉子軸2的外周上的軛鐵3，配置在軛鐵3的外周上的多個弓形永久磁鐵4，以及配置在所述多個永久磁鐵4的外周上，將多個永久磁鐵4保持住的非磁性金屬圓筒蓋1e組成。而且在上述非磁性金屬圓筒蓋1e上，每隔開規定間隔沿非磁性金屬圓筒蓋1e的圓周方向設置縫隙9。這樣，通過設置縫隙9，把在非磁性金屬圓筒蓋1e上發生的渦流通路細分，其結果，從總體上看，通過使形成渦流通路的長度變長，使電阻增大，能使渦流損失減小。
但是，在上述特開昭58-46856號公報上所述傳統結構中，由於在非磁性金屬圓筒蓋1e上設置縫隙9，使在進行永久磁鐵轉子組裝時，產生的永久磁鐵4的微細缺損碎片從上述縫隙9飛散的可能性增高。由於針對上述永久磁鐵4產生缺損，為改善組裝工藝性，將永久磁鐵4在磁化前進行組裝，在完成組裝後，利用定子電極進行磁化，從而使組裝時的永久磁鐵4處於比磁化前較脆的狀態。尤其在將永久磁鐵電動機用於封閉型壓縮機場合，由於構成壓端結構部分的間隙十分微小，從而存在在進行壓縮機組裝時，若永久磁鐵4產生缺損的微細碎片進入壓縮機的壓縮結構部，發生使上述壓縮結構部分因上述微細碎片兩被鎖住的嚴重不良的問題。
此外，在上述特開昭58-46856號公報所述傳統結構中，還存在在用熱套或壓入使非磁性金屬圓筒蓋1e向多個永久磁鐵4的外周上嵌合之際，由於在非磁性金屬圓筒蓋1e上設置縫隙9，如圖12所示，發生非磁性金屬圓筒蓋1e的縫隙9被永久磁鐵4的尖角部4a鉤住而不能恰當壓入的組裝不適合的問題。
因此，本發明正是為解決上述這些問題，目的在於提供渦流損失小，組裝容易、故障少的永久磁鐵轉子及其製造方法。
根據為解決上述課題的本發明第一種方案的永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在所述轉子軸的外周上，形成轉子磁路的軛鐵，配置在所述軛鐵外周上的永久磁鐵，以及配置在所述永久磁鐵外周上、且在其外面上具有沿軸向每隔開規定間隔設置的多道圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋。
根據為解決上述課題的本發明第二種方案的永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在所述轉子軸外周上、形成轉子磁路的軛鐵，配置在所述軛鐵外周上的永久磁鐵，以及配置在永久磁鐵外周上、且在其外面上具有螺旋形凹部的非磁性金屬圓筒蓋。
根據為解決上述課題的本發明第三種方案的永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在所述轉子軸外周上、形成轉子磁路的軛鐵，配置在所述軛鐵外周上的永久磁鐵，以及將非磁性金屬板成螺旋狀疊繞在上述永久磁鐵外周上形成的非磁性金屬圓筒蓋。
根據為解決上述課題的本發明第四種方案的永久磁鐵，包括轉子軸，配置在轉子軸外周上、形成轉子磁路的軛鐵，配置在上述軛鐵外周上的永久磁鐵，以及設置在所述永久磁鐵外周上、與所述永久磁鐵的軸向長度相同或稍長的薄壁非磁性金屬圓筒蓋和按隔開規定間隔設置在所述長的非磁性金屬圓筒蓋的外周上的多個短的非磁性金屬圓筒蓋。
此外，在上述本發明第四種方案的永久磁鐵轉子中，最好使位於內側的長的非磁性金屬圓筒蓋的壁厚比位於外側的短的非磁性金屬圓筒蓋的壁厚更薄。
根據為解決上述課題的本發明第五種方案的永久磁鐵轉子製造方法，將形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸的外周上，將永久磁鐵配置在上述軛鐵的外周上，把在非磁性金屬圓筒外周上沿軸向隔開規定間隔、用機械加工形成多道圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在上述永久磁鐵的外周上。
根據為解決上述課題的本發明第六種方案的永久磁鐵轉子製造方法，把形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸外周上，將永久磁鐵配置在上述軛鐵外周上，按照把沿著垂直於非磁性金屬條全長方向、隔開規定間隔形成的凹槽作成圓周方向凹部那樣，將所述非磁性金屬條形成圓筒形，將形成圓筒形的端部間進行焊接後切斷成規定長度而成的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在所述永久磁鐵外周上。
在為解決上述課題的本發明第六種方案的永久磁鐵轉子的製造方法中，最好在進行上述非磁性金屬條的軋制時，沿著與軋制方向垂直方向設置所述凹槽。
為解決上述課題的本發明第七種方案永久磁鐵轉子製造方法，將形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸外周上，將永久磁鐵配置在上述軛鐵外周上，把在非磁性金屬圓筒外周上用機械加工形成螺旋狀凹部的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在上述永久磁鐵外周上。
上述本發明第一方案的永久磁鐵轉子以及本發明第五、第六方案的永久磁鐵轉子的製造方法，由於具備配置在永久磁鐵外周上、且在其外面上具有隔開規定間隔設置多道圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋，使得在進行轉子組裝時不出現因永久磁鐵的一部分缺損而發生微細碎片向外部飛出現象。
由於非磁性金屬圓筒蓋的內面光滑，從而使向永久磁鐵外周上熱套或壓入的操作容易，不發生組裝不適當的情況。
此外，由於把在非磁性金屬圓筒蓋上產生的渦流通路細分，其結果，從總體上看能使渦流通路長度變長，電阻增大，渦流損失變小。
而且，在本發明第六方案的永久磁鐵轉子的製造方法中，由於沿非磁性金屬條的全長、並垂直於其長度方向隔開規定間隔形成凹槽，將所述凹槽形成圓周方向凹部那樣將所述非磁性金屬條形成圓筒形，將形成的圓筒形端部間進行焊接後切斷成規定長度而得到非磁性金屬圓筒蓋，因而使非磁性金屬圓筒蓋的工藝性優良，尤其，通過在進行所述非磁性金屬條軋制時，沿著與軋制方向垂直的方向設置所述凹槽，可進一步降低成本。
本發明第二方案的永久磁鐵轉子以及本發明第七方案的永久磁鐵轉子製造方法相對使用帶圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋的發明第一、第五、第六方案只是在使用帶螺旋形凹部的非磁性金屬圓筒蓋上不相同，而在本質上，它們具有相同作用。
本發明第三方案永久磁鐵轉子，由於具備將非磁性金屬板按疊繞捲成螺旋狀而形成螺旋形非磁性金屬圓筒蓋，因而在進行轉子組裝時不發生因永久磁鐵一部分缺損而產生微細碎片向外飛出的現外象。
此外，由於按螺旋狀卷繞構成上述非磁性金屬圓筒蓋，使熱套或壓入操作比較容易，不發生組裝不適當的情況。
此外，由於能將在上述非磁性金屬圓筒蓋上發生的渦流通路細分，其結果，從整體上看，能使渦流通路長度變長，電阻增大，渦流損失變小。
本發明第四方案的永久磁鐵轉子，由於具備設置在永久磁鐵外周上、與所述永久磁鐵軸向長度相等或稍長的薄壁非磁性金屬圓筒蓋，以及在所述非磁性金屬圓筒蓋的外周上，按隔開規定間隔設置的多個短的非磁性金屬圓筒蓋，用長的非磁性金屬圓筒蓋使不發生在轉子組裝時因永久磁鐵一部分缺損而產生的微細碎片向外部飛出。
此外，由於長的非磁性金屬圓筒蓋內面光滑，從而使向永久磁鐵的外周上熱套或壓入操作容易，不出現組裝不適當的情況。
又因設置多個短的非磁性金屬圓筒蓋，能充分維持作為非磁性金屬圓筒蓋所需的強度。
特別是當使位於內側的長的非磁性金屬圓筒蓋的厚度比位於外鍘的短的非磁性金屬圓筒蓋的厚度還薄，薄的非磁性金屬圓筒蓋的電阻變大，從而使渦流損失減少，通過使多個較厚的非磁性金屬圓筒蓋相互間具有間隙，把渦流通路細分，使電阻增大，渦流損失變小，從而能減少渦流損失。
對附圖的簡單說明。
圖1為表示本發明第1實施例永久磁鐵轉子的立體圖，圖2為表示上述永久磁鐵轉子主要部分的剖面圖，圖3為表示將該非磁性金屬圓筒蓋向永久磁鐵上嵌合動作的圖，圖4為表示該非磁性金屬圓筒蓋的形成方法的圖，圖5為表示該非磁性金屬圓筒蓋的形成方法的圖，圖6為表示本發明第2實施例的非磁性金屬圓筒蓋的形成方法的圖，圖7為表示本發明第3實施例永久磁鐵轉子的立體圖，圖8為表示該永久磁鐵轉子主要部分的圖，圖9為表示本發明第4實施例永久磁鐵轉子的立體圖，圖10為表示該永久磁鐵轉子主要部分的圖，圖11為表示傳統一例的永久磁鐵轉子的立體圖，圖12為表示將傳統一例的永久磁鐵轉子的非磁性金屬圓筒蓋向永久磁鐵上嵌合動作的圖。
現參照圖1-5對使用本發明永久磁鐵轉子製造方法的永久磁鐵轉子的第1實施例進行說明。
圖1中，本實施例的永久磁鐵轉子由轉子軸2，配置在轉子軸2的外周、形成轉子磁路的軛鐵3，配置在上述軛鐵3的外周上的多個弓狀永久磁鐵4，配置在上述多個永久磁鐵4的外周上，將上述多個永久磁鐵4保持住、帶有圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋1組成。而且，如圖2所示，在上述非磁性金屬圓筒蓋1上沿其外周上圓周方向，且沿軸向每隔一定間隔設置圓周方向凹部5。
根據上述組成，用在非磁性金屬圓筒蓋1上設置的圓周方向凹部5，能把在非磁性金屬圓筒蓋1上發生的渦流通路細分，其結果，成為從總體上看，能使渦流通路變長，電阻增大，從而使渦流損失變小。此外，由於在非磁性金屬圓筒蓋1上不形成傳統例那樣的狹縫，因而沒有因在轉子組裝時使永久磁鐵4的一部分缺損而發生的微細碎片飛出外部。此外，如圖3所示，由於在非磁性金屬圓筒蓋1上不形成如傳統例那樣的狹縫。當把設有圓周方向凹部5的非磁性金屬圓筒蓋1向組裝在軛鐵3外周上的弓形永久磁鐵4的外周上沿圖示方向進行熱套或壓入時因內面光滑而壓入操作容易，從而不發生組裝不適當情況。
在上述場合，為了使減低渦流的效果大，可以使圖2所示的圓周方向凹部5的底的厚度T2無限變薄，然而，若考慮加工性和組裝性，當把非磁性金屬圓筒蓋1的板厚作為T1時，使T2/T1＝0.1-0.5的範圍較適當。不用說，此範圍因永久磁鐵轉子的大小和非磁性金屬圓筒蓋1的厚度而變化，即不限於此。此外，設置圓周方向凹部5的間隔也對減低渦流效果有較大作用，因此，間隔越小，效果越大，然而，這需要兼顧加工性和生產性來決定。
進行本實施例非磁性金屬圓筒蓋1的圓周方向凹部5的加工可以有多種方法。當使用非磁性金屬管時，可將金屬制的芯構件插入其內側，將所述芯構件固定在車床上使進行迴轉，可將工具向其上壓靠進行塑性加工等。此外，如圖4所示，沿箭頭所指，非磁性金屬條7的軋制方向，按規定節距形成多條凹槽5a，可利用將一般的熱軋帶鋼形成圓筒狀，其搭接部分進行焊接而製成管子的技術，如圖5所示，形成圓筒狀，將其端部6間進行焊接。在此場合，可連續進行非磁性金屬圓筒蓋1的製造。
現參照圖6對本發明第2實施例進行說明。
為了得到帶有如圖6所示螺旋狀凹部的非磁性金屬圓筒蓋1a，可使用非磁性金屬管，將金屬制芯構件插入其內側，將所述芯構件固定在車床上使進行迴轉，將工具向其上壓靠，進行塑料加工形成螺旋狀凹部5b。
對於本實施例，除了相對第1實施例的凹部為圓周方向凹部5來說，本實施例為螺旋狀凹部5b以外，均和第1實施例一樣，且省略對其進行說明。
現用圖7、圖8對本發明第3實施例進行說明。
圖7、圖8中表示本實施例永久磁鐵轉子具有轉子軸2，配置在轉子軸2的外周上，形成轉子磁路的軛鐵3，配置在軛鐵3的外周上的多個弓狀永久磁鐵4以及由呈螺旋狀疊繞在上述多個永久磁鐵4的外周上而成的非磁性金屬板8組成的螺旋卷繞非磁性金屬圓筒蓋1b。
上述組成的本實施例，由於是呈螺旋狀疊繞而成的非磁性金屬圓筒蓋1b，因而在進行轉子組裝時，不會出現因永久磁性4的一部分缺損而發生微細碎片向外部飛出現象，且因將渦流通路細分使電阻增大而使渦流損失減少。
現參照圖9、圖10對本發明第4實施例進行說明。
圖9、圖10中，本實施例永久磁鐵轉子具有轉子軸2，配置在轉子軸2的外周上、形成轉子磁路的軛鐵3，配置在軛鐵3的外周上的多個弓形永久磁鐵4，此外。為了防止在組裝轉子時因永久磁鐵4的一部分缺損而發生微細碎片向外部飛出，而在所述多個永久磁鐵4的外周上設置和上述永久磁鐵軸向長度相等或稍長、且厚度較薄的非磁性金屬圓筒蓋1c，進而，為使所述長的非磁性金屬圓筒蓋1c的機械強度增強，而在其外周上設置多個短的非磁性金屬圓筒蓋1d。此外，使相互間隔開間隙5c安裝短的非磁性金屬圓筒蓋1d。使兩蓋1c、1d的合起來的厚度和第1實施例的非磁性金屬圓筒蓋1的厚度大致相同。
上述組成的本實施例用長的非磁性金屬圓筒蓋1c防止在組裝轉子時因永久磁鐵4的一部分缺損而發生微細碎片向外部飛出。而且，通過使位於內側的長的非磁性金屬圓筒蓋1c的厚度比位於外側的短的非磁性金屬圓筒蓋1d的厚度還薄時，因使長的非磁性金屬圓筒蓋1c的電阻變大而使渦流損失變小，以及因多個短的非磁性金屬圓筒蓋1d相互間具有間隙5c，將渦流通路細分，使電阻增大而使渦流損失變小，從而能使整個渦流損失變小，此外，因長的非磁性金屬圓筒蓋1c的內面光滑，從而能使向永久磁鐵4上的壓入操作容易和不發生組裝不適當的情況。
綜上所述，當採用本發明永久磁鐵轉子的非磁性金屬圓筒蓋，使本發明能總的滿足用傳統技術無法達到的要求，即具有非磁性金屬圓筒蓋的渦流損失小，因非磁性金屬圓筒蓋內面光滑而使組裝作業性變好，以及可防止在進行永久磁鐵轉子組裝時因永久磁鐵缺損而發生微細碎片向外飛出等效果，從而提供渦流損失小，組裝容易，故障少的永久磁鐵轉子及其製造方法。
權利要求
1.一種永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在該轉子軸的外周上、形成轉子磁路的軛鐵，配置在上述軛鐵外周上的永久磁鐵，其特徵在於，還包括配置在上述永久磁鐵外周上，且具有在其外面上沿軸向隔開規定間隔設置多道圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋。
2.一種永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在該轉子軸外周上、形成轉子磁路的軛鐵，配置在所述軛鐵外周上的永久磁鐵，其特徵在於，還包括配置在上述永久磁鐵外周上，在其外周面上具有螺旋狀凹部的非磁性金屬圓筒蓋。
3.一種永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在該轉子軸外周上，形成轉子磁路的軛鐵，配置在上述軛鐵外周上的永久磁鐵，其特徵在於，還包括配置在上述永久磁鐵外周上，由非磁性金屬板疊繞成螺旋狀而形成的非磁性金屬圓筒蓋。
4.一種永久磁鐵轉子，包括轉子軸，配置在該轉子軸外周上，形成轉子磁路的軛鐵，配置在所述軛鐵外周上的永久磁鐵，其特徵在於，還包括設置在所述永久磁鐵外周上、和所述永久磁鐵軸向長度相等或稍長的薄壁非磁性金屬圓筒蓋，以及沿軸向隔開規定間隔設置在所述長的薄壁非磁性金屬圓筒蓋的外周上的多個短的非磁性金屬圓筒蓋。
5.根據權利要求4所述的永久磁鐵轉子，其特徵在於，使位於內側的長的非磁性金屬圓筒蓋的厚度比位於外側的短的非磁性金屬圓筒套的厚度薄。
6.一種永久磁鐵轉子製造方法，將形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸的外周上，將永久磁鐵配置在所述軛鐵外周上，其特徵在於，把在非磁性金屬圓筒外周上、沿軸向隔開規定間隔，通過機械加工形成多道圓周方向凹部而成的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在所述永久磁鐵的外周上。
7.一種永久磁鐵製造方法，將形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸的外周上，將永久磁鐵配置在所述軛鐵外周上，其特徵在於，將非磁性金屬條形成圓筒狀，在形成此圓筒狀時形成圓周方向凹部，此所述圓周方向凹部就是沿所述非磁性金屬條的全長方向的垂直方向隔開規定間隔形成的凹槽，將形成的圓筒形端部間進行焊接，後切斷成規定長度而成的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在所述永久磁鐵外周上。
8.根據權利要求7所述的製造方法，其特徵在於，沿垂直於所述非磁性金屬條軋制時的軋制方向設置所述凹槽。
9.一種永久磁鐵轉子製造方法，將形成轉子磁路的軛鐵配置在轉子軸外周上，將永及磁鐵配置在所述軛鐵外周上，其特徵在於，把用機械加工在非磁性金屬圓筒外周上形成螺旋狀凹部的非磁性金屬圓筒蓋熱套或壓入在所述永久磁鐵外周上。
全文摘要
一種永久磁鐵轉子，具有轉子軸，配置在轉子軸外周上的軛鐵，配置在軛鐵外周上的永久磁鐵，配置在永久磁鐵外周上，在其外面上形成多道圓周方向凹部的非磁性金屬圓筒蓋；上述永久磁鐵轉子製造方法，其特徵在於把在非磁性金屬圓筒外周上沿軸向隔開規定間隔形成多道圓周方向凹部的圓筒蓋熱套或壓入在永久磁鐵外周上，具有渦流損失小，組裝容易，且故隙少等優點。
文檔編號H02K1/27GK1142701SQ9610254
公開日1997年2月12日 申請日期1996年1月26日 優先權日1995年4月14日
發明者伊藤浩 申請人:松下電器產業株式會社