永磁铁式同步机及永磁铁式同步机的固定件的制造方法

技术领域

本发明涉及通过扭矩密度的提高而实现电动机的小型化的永磁铁式同步机及永磁铁式同步机的固定件的制造方法。

背景技术

在工业用电动机、车载用电动机等旋转机中，谋求小型化、高速化、使用转速范围的宽范围化。作为响应这些要求的旋转机，提出了下述旋转机，其将转子构造设为简单且牢固的电动机构造，在固定件侧设为使用电枢绕组和永磁铁的构造(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开2002－199679号公报

专利文献2：日本特表2010－504071号公报

发明内容

但是，在现有技术中，存在下面这样的课题。

在现有的例如专利文献1的结构中，成为在固定件齿中央部埋设有永磁铁的构造，在芯座部附近没有埋设永磁铁。因此，存在下述问题，即，在永磁铁径向的与转子相反侧，即，与转子相反的一侧磁通短路，扭矩密度降低。

另外，在一体物的定子铁芯中，在将磁铁埋入至齿中央部后需要进行绕线作业。其结果，成为难以高密度地实施绕线的构造。

另外，专利文献2通过由1个齿构成而能够高密度地实施绕线。但是，在分割的齿间埋入有磁铁。因此，在为了降低绕线电阻而以高占空率实施绕线的情况下，需要对绕线施加张力。其结果，2个分割的齿间的磁铁，由于绕线的卷紧，有可能发生破裂、缺口。

并且，专利文献2使用了磁铁粉末。因此，为了防止粉末从齿洒落，夹入磁铁的铁芯必须设置在轴向上全部接触的部位。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到在实施绕线时，能够抑制向分割的齿间的磁铁施加的力，防止磁铁的破裂、缺口的永磁铁式同步机及永磁铁式同步机的固定件的制造方法。

本发明所涉及的永磁铁式旋转电机具有固定件，该固定件是多个分割铁芯块在转子的旋转方向相连而构成的，在该永磁铁式同步机中，多个分割铁芯块具有下述部件而构成：永磁铁；一对齿，其在旋转方向，以夹着永磁铁的方式配置于永磁铁的两端；以及连结用齿，其相对于夹有永磁铁的一对齿，设置于轴向端部，使一对齿连结。

另外，本发明所涉及的永磁铁式旋转电机的固定件的制造方法具有下述步骤，即，在将电磁钢板层叠而形成一对齿时，在将各个电磁钢板层叠后，通过模具以具有铆接部的方式成型，由此使各个电磁钢板连结。

发明的效果

根据本发明，夹入磁铁的齿相对于磁铁的磁通方向垂直地分割，因此漏磁通少，能够实现电动机的扭矩密度高的构造。并且，在轴向的一部分具有以跨着磁铁的形式连结的其他构造的齿。其结果，能够得到在实施绕线时，能够抑制向分割的齿间的磁铁施加的力，防止磁铁的破裂、缺口的永磁铁式同步机及永磁铁式同步机的固定件的制造方法。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的永磁铁式同步机的旋转方式中的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式1中的永磁铁式同步机的分割铁芯块的结构的图。

图3是本发明的实施方式1中的分割铁芯块所包含的齿部分的结构图。

图4是将本发明的实施方式1中的分割铁芯块所包含的齿进行组装时的说明图。

图5是表示在本发明的实施方式2中的永磁铁式同步机的轴向的两端部设置的齿的结构的图。

图6是本发明的实施方式3中的永磁铁式同步机的线性方式中的剖视图。

图7是表示本发明的实施方式4中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图8是用于对本发明的实施方式4中的分割铁芯块的齿构造进行说明的图。

图9是表示本发明的实施方式5中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图10是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。

图11是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块的、在轴向端部配置的与图10不同的齿构造进行说明的图。

图12是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块的、在轴向端部配置的与图10、图11不同的齿构造进行说明的图。

图13是表示本发明的实施方式6中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图14是表示本发明的实施方式7中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图15是将本发明的实施方式7中的分割铁芯块所包含的齿进行组装时的说明图。

图16是表示本发明的实施方式8中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图17是用于对本发明的实施方式8中的分割铁芯块的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。

图18是用于对本发明的实施方式9中的分割铁芯块的齿构造进行说明的图。

图19是表示本发明的实施方式10中的永磁铁式同步机的旋转方式的齿的结构的图。

图20是本发明的实施方式10中的分割铁芯块所包含的齿部分的结构图。

图21是表示本发明的实施方式11中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图22是用于对本发明的实施方式11中的分割铁芯块的、在永磁铁的两侧配置的齿及在轴向端部配置的齿的构造进行说明的图。

图23是在本发明的实施方式11中，相对于在图22中通过冲裁制作出的齿，将磁铁插入的说明图。

图24是表示构成本发明的实施方式12中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的齿和磁铁的说明图。

图25是从上侧观察本发明的实施方式12的图24中的A－A’的轴向的图。

图26是用于对本发明的实施方式13中的分割铁芯块的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。

图27是表示本发明的实施方式14中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的结构的图。

图28是将本发明的实施方式14中的分割铁芯块所包含的齿进行组装时的说明图。

图29是从间隙面侧观察本发明的实施方式15中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块的倾斜图。

图30是将本发明的实施方式15中的分割铁芯块所包含的齿进行组装时的说明结构图。

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的永磁铁式同步机及永磁铁式同步机的固定件的制造方法的优选的实施方式进行说明。

本发明的技术特征点在于，在所谓的永磁铁式同步机中，在埋入有磁铁的定子实施了绕线，将磁铁埋入的部分的齿具有以隔着磁铁而相邻的齿彼此不连结，以在轴向跨着磁铁的方式连结的其他形状的齿部，被实施了绕线。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1中的永磁铁式同步机的旋转方式中的剖视图。在图1中，将深度方向设为轴向，将从转子的中心向外侧扩展的方向设为径向。该图1所示的本发明的永磁铁式同步机具有定子铁芯1、绕线2、永磁铁3及转子铁芯4而构成。此外，在图1中，例示出转子凸极数为10、固定件齿数及磁铁数为12的旋转电机。而且，图1所示的定子铁芯1具有多个分割铁芯块10而构成。

另外，图2是表示本发明的实施方式1中的永磁铁式同步机的分割铁芯块10的结构的图。分割铁芯块10对夹入有永磁铁3的齿实施了绕线2。

下面，使用图3、图4，对齿的结构详细地进行说明。图3是本发明的实施方式1中的分割铁芯块10所包含的齿部分的结构图。

如图3所示，构成1个分割铁芯块10的齿成为下述构造，即，在相对于旋转方向的垂直方向分割为齿11a和齿11b，并且在分割的齿间夹入永磁铁3。

在这里，齿11a和齿11b由层叠钢板构成，是将薄钢板堆积而构成的。永磁铁3相对于齿，配置于齿11a、11b的中央部或者中心位置，在图3所示的方向磁化，并且设置为在周向相邻的永磁铁的磁化方向，即取向方法相互成为周向反方向。即，成为N极彼此相对，S极彼此相对的配置。

另外，在图3中，从转子和固定件的间隙面起径向的齿11a、11b的L1和永磁铁3的长度L2成为L1＝L2。其结果，能够更多地得到磁铁磁通，能够使输出增加。

下面，图4是将本发明的实施方式1中的分割铁芯块10所包含的齿进行组装时的说明图。成为在图3所示的齿部分的轴向的两端部设置形状不同的连结用齿21的构造。如图4所示，具有不同的形状的连结用齿21，为了防止漏磁通，连结部分31由薄壁构成。在连结部分31的厚度大的情况下，漏磁通增大，扭矩降低。另外，在图4中，连结用齿21设置于轴向的两端部。此外，在图4中，连结用齿21设为设置于轴向的两端的构造，但并不特别限定于该构造。

在分割的齿11a、11b之间夹入永磁铁3，实施了绕线2的情况下，为了将绕线2更多地卷绕，施加张力而实施绕线2。因此，被齿11a和齿11b夹入的永磁铁3受到应力，发生缺口、破裂。如果在永磁铁3发生缺口、破裂，缺口、破裂的部分从同步机脱离，则会出现下述结果，即，来自永磁铁3的磁通减少，输出减少。

因此，在本实施方式1中，在轴向的两端部安装齿21的部件而实施了绕线。通过设为如上所述的构造，从而与齿21的薄壁连结的部分即电桥31，能够防止由绕线2产生的卷紧，减少永磁铁3所承受的应力。

另外，齿21由与齿11a、11b相同的电磁钢板构成，由此能够将材料费抑制得较低。另外，在需要强度的情况下，可以是仅齿21不是薄板的电磁钢板，而由板厚不同的SPCC(Steel Plate Cold Commercial：冷轧钢板)等构成。

另外，为了减少漏磁通，仅齿21由非磁性的材料构成，由此能够提高输出。

如以上所述，根据实施方式1，具有夹入有永磁铁的铁芯的一部分通过电桥连结的结构。其结果，在对夹入永磁铁的铁芯实施了绕线时，由电桥部分接受在相对于间隙面的垂直方向施加的卷紧力，能够抑制向磁铁施加的力，能够防止磁铁的缺口、破裂。

实施方式2.

图5是表示在本发明的实施方式2中的永磁铁式同步机的轴向的两端部设置的齿22的结构的图。在此前的实施方式1中，齿21中的薄壁部分的电桥31如图4所示是3个部位。

与此相对，本实施方式2中的齿22如图5所示，将空隙32设置于3个部位，由此具有4个部位的电桥31。如上所述，通过增多电桥部分，从而能够增加针对绕线的卷紧的强度。此外，在图5中将电桥部分设为4个部位，但并不限定于如上所述的数量。

如以上所述，根据实施方式2，根据用途，将电桥数量适当地设计，由此能够实现针对绕线的卷紧具有期望的强度的齿构造。

实施方式3.

图6是本发明的实施方式3中的永磁铁式同步机的线性方式中的剖视图。在线性方式中，固定件侧如图6所示，将横向作为行进方向，进行直线运动。实施了绕线2的齿的结构等与此前的实施方式1相同。在通常的线性电动机中，在固定件6侧使用永磁铁。因此，伴随可动件5的移动距离，需要磁铁，需要大量在固定件使用的磁铁，成本高。

与此相对，如图6所示，通过将具有本发明所涉及的永磁铁的齿构造应用于线性电动机的可动件5侧，从而固定件6侧能够不使用永磁铁，而由薄板的电磁钢板等构成。其结果，能够实现线性电动机的低成本化。

如以上所述，根据实施方式3，通过将本发明所涉及的齿构造应用于线性电动机，从而能够设为仅在驱动侧具有永磁铁的结构。因此，与在固定件侧具有永磁铁的线性电动机相比，在移动距离变长的情况下，能够减少永磁铁的数量，因此能够实现成本减少。

实施方式4.

图7是表示本发明的实施方式4中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。另外，图8是用于对本发明的实施方式4中的分割铁芯块10的齿构造进行说明的图。更具体地说，图8(a)是表示在轴向的端部分设置的齿23的形状的图。另外，图8(b)是表示由构成图7的2分割的齿11a、11b夹入有永磁铁3的状态的图。

在图8中，齿23中的相当于电桥31的部分的宽度W1和永磁铁3的磁铁宽度W2的关系成为W1＞W2。

通过具有如上所述的关系，从而能够抑制图8(a)的电磁钢板等部件与磁铁相接的面积，能够减少齿23的电桥31的部分处的漏磁通，能够抑制输出降低。另外，齿23与此前的实施方式1同样地，由与夹入有永磁铁3的齿11a、11b相同的电磁钢板构成，由此能够将材料费抑制得较低。

另外，在需要强度的情况下，可以是仅齿23不是薄板的电磁钢板，而由板厚不同的SPCC等构成。另外，为了减少漏磁通，仅齿23由非磁性的材料构成，由此能够提高输出。

如以上所述，根据实施方式4，电桥部分的宽度具有比永磁铁的取向方向的宽度大的结构。其结果，漏磁通能够减少，能够抑制输出的降低。

实施方式5.

图9是表示本发明的实施方式5中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。另外，图10是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块10的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。

如图10所示，在本实施方式5中的轴向端部设置的齿24，将薄壁的电桥31的部分设为2个部位，与此前的实施方式1相比减少了电桥部分。另外，通过将电桥31配置于实施绕线2的部分即L3部分，从而能够提高磁铁针对绕线2的卷紧的强度。

另外，齿24分离出齿前端部分。齿前端部的漏磁通导致空隙磁通密度的降低。因此，通过使齿前端部分离，从而能够减少漏磁通，能使输出提高。

另外，图11是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块10的、在轴向端部配置的与图10不同的齿构造进行说明的图。更具体地说，该图11所示的齿24a是将薄壁连结的电桥31设置于芯座部分的端部和实施绕线的部分而成的。

另外，图12是用于对本发明的实施方式5中的分割铁芯块10的、在轴向端部配置的与图10、图11不同的齿构造进行说明的图。更具体地说，该图12所示的齿24b是在图11的实施绕线的部分设置有2处薄壁连结部即电桥31而成的。

如以上所述，根据实施方式5，根据所需的强度而改变电桥部的数量，由此能够防止由绕线所形成的卷紧引起的磁铁的破裂等。

实施方式6.

图13是表示本发明的实施方式6中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。图13的结构如此前的实施方式3中的图8中说明所述，电桥31的W1和磁铁宽度W2的关系成为W1＞W2，并且如此前的实施方式5中说明所述，在实施绕线2的部分使用设置有电桥31的齿25。

如以上所述，根据实施方式6，能够减少电桥部分的漏磁通，能够提高输出。

实施方式7.

图14是表示本发明的实施方式7中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。另外，图15是将本发明的实施方式7中的分割铁芯块10所包含的齿进行组装时的说明图。

如图14、图15所示，本实施方式7中的齿构造成为下述构造，即，将此前的实施方式1中的齿21不仅设置于轴向的两端部，还设置于多个部位。如上所述，通过将齿21设置于多个部位，从而永磁铁3被分割。其结果，涡电流降低，并且具有薄壁的连结的齿21增加，由此强度也增加。

如以上所述，根据实施方式7，将具有电桥的齿还设置于轴向的两端部以外，具有将永磁铁分割的构造。其结果，能够使涡电流降低，并且也能够使齿的强度增加。

实施方式8.

图16是表示本发明的实施方式8中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。另外，图17是用于对本发明的实施方式8中的分割铁芯块10的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。

如图17所示，本实施方式8中的在轴向端部设置的齿26，具有飞出防止部33。如上所述，如图17所示，通过模具等制作设置有飞出防止部33的机构的部件，成为将飞出防止部33的机构折弯。通过将使一部分折弯的构造即飞出防止部33用于轴向的两端部，从而能够防止永磁铁3向径向飞出。

此外，在图16中，设为在外径侧，即，芯座的外周面侧设置有飞出防止部33的构造，但通过设置于与转子的外周面相对的固定件的间隙面侧，从而防止向间隙面侧飞出。另外，通过设置于外径侧和间隙面侧的两侧，从而能够防止从两侧飞出。

如以上所述，根据实施方式8，设置于轴向端部的齿具有飞出防止部。其结果，能够防止磁铁向芯座侧或者间隙面侧飞出。

实施方式9.

图18是用于对本发明的实施方式9中的分割铁芯块10的齿构造进行说明的图。如图18所示，在将在轴向的端部分配置的齿21中的齿的宽度设为W3，将使分割的齿11a、11b和永磁铁3组合而成的部分的宽度设为W4的情况下，具有W3≥W4的关系。

即，图18所示的齿21的实施绕线的部分的旋转方向的宽度W3，与夹入有永磁铁3的状态下的一对齿11a、11b的旋转方向的宽度W4相比形成得大。

通过设为W3≥W4，从而能够不将由来自绕线2的卷紧所产生的力施加于齿11a、11b而实施绕线2。

如以上所述，根据实施方式9，将成为W3≥W4的齿用于轴向端部，由此能够使得不将由来自绕线的卷紧产生的力施加于永磁铁。其结果，能够防止磁铁的破裂、缺口。

实施方式10.

图19是表示本发明的实施方式10中的永磁铁式同步机的齿12a的结构的图。更具体地说，本实施方式10中的齿12a设置有铆接部34。

通过模具进行冲裁，进行冲压，由此能够使铆接部分具有轴向的抓持力。其结果，在制作时，通过1个齿实现的操作变得容易。

另外，图20是本发明的实施方式10中的分割铁芯块10所包含的齿部分的结构图。图20所示的齿12b是将齿12a翻转的构造，将这些2个齿12a、12b组合使用的构造。如以上方式使用齿12a、12b，由此模具的尺寸变小，模具的费用能够减少。

此外，在图19中，设置有2处铆接部34，但并不限定于2处，为了增加抓持力，也可以设置大于或等于3处铆接部34。

另外，也可以取代本实施方式10的铆接部34，通过粘接、螺栓等轴向固定单元将齿在轴向固定。

如以上所述，根据实施方式10，关于将永磁铁夹入的一对齿，具有能够对在轴向层叠的钢板进行固定的单元。其结果，能够具有轴向的抓持力。

实施方式11.

图21是表示本发明的实施方式11中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。在本实施方式11中，在配置于轴向的端部的齿27也设置有铆接部34。

另外，图22是用于对本发明的实施方式11中的分割铁芯块10的、在永磁铁的两侧配置的齿13a、13b及在轴向端部配置的齿27的构造进行说明的图。对连结的齿27进行冲裁，并且通过模具对齿13a、13b进行冲裁，在轴向对铆接部34进行抓持，最后通过安装齿27而构成。

另外，图23是在本发明的实施方式11中，相对于在图22中通过冲裁制作出的齿，将磁铁插入的说明图。如图22所示，通过模具制作齿，因此能够将对齿13a、13b和齿27进行冲裁的模具由相同模具制作。其结果，能够通过顺序冲压将齿13a、13b、齿27在同一作业中堆积，能够缩短制作的时间。另外，轴向也能够通过铆接部抓持，因此制作性提高。

此外，在图22所示的齿13a、13b设置有2处铆接部34，但并不限定于2处，为了增加抓持力，也可以将铆接部34设置大于或等于3处。

另外，在图23中，将磁铁从芯座侧插入，但并不特别进行限定，将磁铁从内侧插入也没有问题。

如以上所述，根据实施方式11，将夹入永磁铁的齿和在轴向端部设置的齿通过相同模具制作，由此能够缩短制作的时间。并且，能够通过铆接将轴向的齿的紧固部连结。

实施方式12.

图24是表示构成本发明的实施方式12中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的齿和磁铁的说明图。另外，图25是从上侧观察本发明的实施方式12的图24中的A－A’的轴向的图。

在将齿14a、14b的轴向的长度设为L4，将永磁铁3的轴向的长度设为L5的情况下，具有L4≥L5的关系。通过具有如上所述的关系，从而能够不将由向轴向的卷紧产生的绕线2的力传递至永磁铁3而进行保护。

如以上所述，根据实施方式12，通过将成为L4≥L5的齿用于磁铁的两侧，从而能够使得不将由来自绕线的卷紧产生的力施加于永磁铁。其结果，能够防止磁铁的破裂、缺口。

实施方式13.

图26是用于对本发明的实施方式13中的分割铁芯块10的、在轴向端部配置的齿构造进行说明的图。在使用电磁钢板，制作出具有在实施方式10中进行了说明的图19的形状的齿12a的情况下，如果将电磁钢板的厚度设为t，则与齿21的薄壁连结的电桥31的部分的厚度t1由于冲裁的模具的限制而设为t1≥t。

t1越细，漏磁通越能够减少，但在过薄的情况下，在模具的冲裁时在t1部分产生畸变、弯曲等，强度降低。其结果，在将此前的实施方式1中的齿11a、11b和永磁铁3组合，作为1个齿构成而实施绕线2时，由于薄壁部的强度不足而发生卷紧，有可能发生永磁铁3的破裂、缺口。与此相对，通过设为t1≥t，从而能够消除薄壁部的强度不足。

如以上所述，根据实施方式13，通过将电桥部的厚度适当地设定，从而在实施绕线时，能够抑制向分割的齿间的磁铁施加的力，防止磁铁的破裂、缺口。

实施方式14.

图27是表示本发明的实施方式14中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的结构的图。另外，图28是将本发明的实施方式14中的分割铁芯块10所包含的齿进行组装时的说明图。

本实施方式14中的轴向的端部分的齿28，不是通过电桥31连结的构造，而是没有成为空隙的部分的构造。由此，能够进一步增加强度。

另外，更优选为，如果轴向的端部分的齿是非磁性的材料，则能够防止端部的漏磁通。

如以上所述，根据实施方式14，将没有成为空隙的部分的齿用于轴向端部，由此与电桥部所涉及的构造相比较，能够进一步增加齿强度。

实施方式15.

图29是从间隙面侧观察本发明的实施方式15中的永磁铁式同步机的旋转方式的分割铁芯块10的倾斜图。另外，图30是将本发明的实施方式15中的分割铁芯块10所包含的齿进行组装时的说明图。

如图29所示，本实施方式15中的齿29b构成为在间隙面的轴向的一部分设置有薄壁部分的电桥31。另一方面，齿29a在固定件的间隙面侧和芯座的外周面侧设置有电桥31。

如上所述，通过采用在间隙面的轴向的一部分设置有薄壁部分的电桥31的齿29b，从而能够防止磁铁向间隙侧飞出。另外，通过如图30这样进行组装，从而将1个齿的铁芯部分首先组装，然后如此前的图23说明所述，通过从芯座侧插入永磁铁3，从而能够准备组装。

另外，在间隙面的一部分设置有薄壁部分的电桥，因此从此前的图3中的间隙面起芯座部分中的磁铁和铁芯的长度关系成为L1＞L2。

此外，在图30中没有记载铆接部分，但如此前的图23所示，通过设置铆接部34而能够准备组装。通过对模具的一部分进行切换，从而能够制作图30中的全部部件，通过相同模具一边连续地进行冲压一边进行组装，由此能够缩短进行制作的时间。

另外，能够通过同一模具进行制作，因此也能够减少模具成本。此外，在图30中，在轴向的间隙面的一部分设置有薄壁部分的电桥，但并不特别对数量进行规定。

如以上所述，根据实施方式15，将在轴向的端部以外设置的齿形状设为仅在间隙面侧具有电桥。其结果，能够实现组装的容易化。

标号的说明

1定子铁芯，2绕线，3永磁铁，4转子铁芯，5可动件，6固定件，10分割铁芯块，11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a、14b齿(一对齿)，21、22、23、24、24a、24b、25、26、27、28、29a、29b齿(连结用齿)，31电桥，32空隙，33防止部，34铆接部。