磁铁嵌入式转子以及磁铁嵌入式转子的制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103986260 A (43)申请公布日 2014.08.13 CN 103986260 A (21)申请号 201410046318.3 (22)申请日 2014.02.10 2013-025769 2013.02.13 JP H02K 1/27(2006.01) H02K 15/03(2006.01) H01F 13/00(2006.01) (71)申请人 株式会社捷太格特 地址 日本大阪府 (72)发明人 吉川浩 平光明 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 李洋 苏琳琳 (54) 发明名称 磁铁嵌入式转子以及磁铁嵌入式转子。

2、的制造 方法 (57) 摘要 本发明提供能够提高励磁用永磁铁的磁化率 的磁铁嵌入式转子， 该磁铁嵌入式转子 （4） 具备 ： 第一环形芯 （42） ， 其被嵌入有第一永磁铁 （46） ； 和第二环形芯 （43） ， 其被嵌入有与第一永磁铁 （46） 分体的第二永磁铁 （47） ， 该磁铁嵌入式转子 构成为第二环形芯 （43） 与第一环形芯 （42） 的外 周嵌合的结构。而且由第一永磁铁 （46） 以及第二 永磁铁 （47） 构成励磁用永磁铁 （41） 。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)。

3、发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103986260 A CN 103986260 A 1/1 页 2 1. 一种磁铁嵌入式转子， 其特征在于， 具备 ： 第一环形芯， 其被嵌入有第一永磁铁 ； 和 第二环形芯， 其被嵌入有与所述第一永磁铁分体的第二永磁铁， 并且该第二环形芯与 所述第一环形芯的外周嵌合， 由所述第一永磁铁以及所述第二永磁铁构成励磁用永磁铁。 2. 根据权利要求 1 所述的磁铁嵌入式转子， 其特征在于， 分别在所述第一环形芯以及所述第二环形芯的嵌合面， 形成在各环形芯的圆周方向卡 合的卡合结构。 3. 一种磁铁嵌入式转子的制造方法， 。

4、其特征在于， 包含 ： 对嵌入到第一环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第一永磁铁的工序 ； 对嵌入到第二环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第二永磁铁的工序 ； 以及 在经过了磁化工序的所述第一环形芯的外周组装经过了磁化工序的所述第二环形芯， 以便由所述第一永磁铁以及所述第二永磁铁构成励磁用永磁铁的工序。 权 利 要 求 书 CN 103986260 A 2 1/5 页 3 磁铁嵌入式转子以及磁铁嵌入式转子的制造方法 0001 本申请在此引用并写入了 2013 年 2 月 13 日提交的日本专利申请 2013-025769 号 的包括说明书、 附图和摘要在内的公开的全部内容。 技术领域 0002 本。

5、发明涉及磁铁嵌入式转子及其制造方法。 背景技术 0003 公知有构成为在转子的内部嵌入了励磁用永磁铁的结构的 IPM 电动机 （Interior Permanent Magnet Motor ： 内嵌式永磁电动机） 。 作为该IPM电动机所使用的磁铁嵌入式转 子的制造方法例如公知有日本特开 2010 193587 号公报所记载的方法。在该方法中， 准 备形成有多个磁铁插入孔的圆筒状的转子， 将磁性部件嵌入到该磁铁插入孔后， 以覆盖转 子的外周的方式配置磁化装置。然后， 通过利用磁化装置从转子的外周面向其内部供给磁 通， 来磁化被嵌入到转子中的磁性部件， 形成励磁用永磁铁。 0004 如日本特开。

6、 2010 193587 号公报所记载的那样， 在从转子的外周面供给磁通的 情况下， 能够向被嵌入到转子中的磁性部件供给的磁通量由转子的外周面的表面积、 和能 够从磁化装置供给的每单位面积的磁通量来决定。 由于能够从磁化装置供给的每单位面积 的磁通量存在界限， 所以在转子的外周面的面积相对于磁性部件的磁化面的面积较小的情 况下， 难以向磁性部件供给足够的磁通， 从而使永磁铁的磁化率降低。 0005 另外， 在从转子的外周面供给磁通的情况下， 越是转子的径向内侧的部分越难以 供给磁通。 因此， 当在转子的径向内侧的部分嵌入有磁性部件的情况下， 难以向磁性部件供 给足够的磁通， 从而使永磁铁的磁化。

7、率降低。 0006 而且， 在由于这些重要因素引起了永磁铁的磁化率降低的情况下， 不会从永磁铁 产生足够的磁通， 从而使转子的外周面的磁通密度降低。这是导致与电动机的定子线圈交 链的有效磁通量减少， 使电动机的输出转矩降低的重要因素。 发明内容 0007 本发明的目的之一在于提供能够使励磁用永磁铁的磁化率提高的磁铁嵌入式转 子及其制造方法。 0008 解决上述问题的磁铁嵌入式转子的一个方式具备 ： 第一环形芯， 其中嵌入有第一 永磁铁 ； 和第二环形芯， 其中嵌入有独立于上述第一永磁铁的第二永磁铁， 并且该第二环形 芯与上述第一环形芯的外周嵌合。 而且由上述第一永磁铁以及上述第二永磁铁构成励磁。

8、用 永磁铁。 0009 另外， 解决上述问题的磁铁嵌入式转子的制造方法的一个方式具备 ： 对嵌入到第 一环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第一永磁铁的工序 ； 对嵌入到第二环形芯中的磁性 部件进行磁化而形成第二永磁铁的工序 ； 以及在经过了磁化工序的上述第一环形芯的外周 组装经过了磁化工序的上述第二环形芯， 以使得由上述第一永磁铁以及上述第二永磁铁构 说 明 书 CN 103986260 A 3 2/5 页 4 成励磁用永磁铁的工序。 0010 根据上述构成以及上述制造方法， 能够分别进行对嵌入到第一环形芯中的磁性部 件进行磁化而形成第一永磁铁的工序， 和对嵌入到第二环形芯中的磁性部件进行磁化而。

9、形 成第二永磁铁的工序。若像这样分别进行各环形芯的磁化工序， 则能够分别从第一环形芯 以及第二环形芯的外周面供给磁通， 所以能够向嵌入到各环形芯中的磁性部件供给足够的 磁通。 0011 特别是， 在也能够向配置于转子的径向内侧的第一环形芯的磁性部件， 即以往难 以供给磁通的部位供给足够的磁通这一点， 其效果较大。而且若能够向嵌入到各环形芯中 的磁性部件供给足够的磁通， 则能够将各环形芯的永磁铁充分磁化， 所以结果是能够提高 励磁用永磁铁的磁化率。 0012 在上述磁铁嵌入式转子的其他方式中， 分别在上述第一环形芯以及上述第二环形 芯的嵌合面， 形成在各环形芯的圆周方向卡合的卡合结构。 根据该构。

10、成， 通过卡合结构能够 防止各环形芯在圆周方向的位置偏移。 0013 即能够防止第一永磁铁以及第二永磁铁在圆周方向的位置偏移。 由此能够准确地 配置并保持由第一永磁铁以及第二永磁铁构成的励磁用永磁铁的磁通， 所以能够确保电动 机的输出转矩。 0014 通过以上的磁铁嵌入式转子及其制造方法， 能够提高励磁用永磁铁的磁化率。 附图说明 0015 通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述， 本发明前述的和其 它的特点和优点得以进一步明确， 其中， 相同附图标记表示相同元件， 其中， 0016 图1是针对磁铁嵌入式转子的一个实施方式表示使用了该转子的IPM电动机的剖 面结构的剖视图。 00。

11、17 图 2 是针对实施方式的磁铁嵌入式转子表示其平面结构的俯视图。 0018 图 3 是针对实施方式的磁铁嵌入式转子表示其励磁用永磁铁周边的放大结构的 俯视图。 0019 图 4 是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法， 示意性地表示第一环形芯的 磁化工序的俯视图。 0020 图 5 是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法， 示意性地表示第二环形芯的 磁化工序的俯视图。 0021 图 6 是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法， 表示第一环形芯以及第二环 形芯的组装工序的立体图。 0022 图 7 是针对磁铁嵌入式转子的其他的实施方式表示其平面结构的俯视图。 具体实施方式 0023 以。

12、下， 对磁铁嵌入式转子的一个实施方式进行说明。 首先， 参照图1， 对使用了本实 施方式的磁铁嵌入式转子的 IPM 电动机的结构进行说明。 0024 如图 1 所示， 该 IPM 电动机具备 ： 固定于壳体 1 的内周面的圆筒状的定子 2、 经由 未图示的轴承被壳体1支承为能够旋转的输出轴3、 以及被一体地安装于输出轴3的外周的 说 明 书 CN 103986260 A 4 3/5 页 5 转子 4。 0025 定子 2 构成为沿其轴向层叠了多片电磁钢板的结构。在定子 2 的内周面形成有朝 向径向内侧延伸的十二个 T 形管 20。在各 T 形管 20 上缠绕有定子线圈 21。 0026 转子 。

13、4 具备 ： 圆筒状的转子芯 40、 以及嵌入到转子芯 40 内部的 10 组 U 字型的励 磁用永磁铁 41。 0027 如图2所示， 转子芯40构成为第二环形芯43与第一环形芯42的外周嵌合的结构。 即转子芯 40 为在径向分割成了两个环形芯 42、 43 的结构。此外， 各环形芯 42、 43 在轴向层 叠多片电磁钢板而构成。 0028 在第一环形芯 42 中， 以等角度间隔形成有 10 个沿其轴向贯通的第一磁铁插入孔 44。第一磁铁插入孔 44 与第一环形芯 42 的轴向正交的剖面形状成 U 字型。如图 3 所示， 在这些第一磁铁插入孔 44 中分别插入有由粘结磁铁构成的 U 字型的第。

14、一永磁铁 46。第一 永磁铁 46 以 U 字的内侧部分与外侧部分为不同磁极的方式被磁化。如图 2 所示， 在第一环 形芯 42 中， 在圆周方向交互地配置有 U 字的内侧部分被磁化成 N 极的第一永磁铁 46、 和 U 字的内侧部分被磁化成 S 极的第一永磁铁 46。 0029 在第二环形芯 43 中， 以等角度间隔形成有 10 组在其圆周方向成对且沿轴向贯通 的第二磁铁插入孔 45。一对第二磁铁插入孔 45 被配置在使第一磁铁插入孔 44 的 U 字两臂 部向第一环形芯 42 的径向外侧延长的位置， 并且与第二环形芯 43 的轴向正交的剖面形状 成直线形。在这些第二磁铁插入孔 45 中插入。

15、有由粘结磁铁构成的一对直线形的第二永磁 铁47。 如图3所示， 第二永磁铁47以一对永磁铁的对置部分和其相反侧的部分为不同磁极 的方式被磁化。如图 2 所示， 第二环形芯 43 在圆周方向交互地配置有对置部分被磁化成 N 极的一对第二永磁铁 47、 和相对部分被磁化成 S 极的一对第二永磁铁 47。 0030 而且， 在转子芯 40 中， 由第一环形芯 42 的第一永磁铁 46 以及第二环形芯 43 的第 二永磁铁 47 构成 U 字型的励磁用永磁铁 41。通过该励磁用永磁铁 41， 转子芯 40 具有在其 外周部分沿着圆周方向交互地具有 N 极和 S 极的 10 极结构。 0031 在这样构。

16、成的 IPM 电动机中， 若向定子线圈 21 供给三相交流电流， 则形成旋转磁 场。通过该旋转磁场与励磁用永磁铁 41 所形成的磁场作用， 来向转子 4 赋予转矩， 使输出 轴 3 旋转。 0032 接下来， 对转子 4 的制造方法与转子 4 的作用一起进行说明。 0033 在制造转子 4 时， 首先层叠电磁钢板而分别形成第一环形芯 42 以及第二环形芯 43。然后， 如图 4 所示利用注塑成型向第一环形芯 42 的第一磁铁插入孔 44 嵌入磁性部件 48， 并且如图5所示利用注塑成型向第二环形芯43的第二磁铁插入孔45嵌入磁性部件49。 然后， 分别对各环形芯 42、 43 进行磁化工序。 。

17、0034 即， 对于第一环形芯42， 如图4所示， 以包围其外周面的方式配置第一磁化装置5。 第一磁化装置 5 由配置于第一环形芯 42 的外周面的 10 个磁化轭 50 和缠绕在各磁化轭 50 上的磁化线圈 51 构成。磁化轭 50 分别被对置配置于在第一环形芯 42 中被磁性部件 48 的 U 字两臂部夹持着的部位的外周面。 0035 在第一磁化装置 5 中， 若由未图示的电源向磁化线圈 51 供给电流， 则如图中虚线 所示那样以经由第一环形芯 42 并连结相邻的磁化轭 50、 50 间的方式产生磁通。利用该磁 通来磁化磁性部件 48， 形成第一永磁铁 46。 说 明 书 CN 10398。

18、6260 A 5 4/5 页 6 0036 另外， 如图 5 所示， 对于第二环形芯 43， 也使用第二磁化装置 6 进行相同的磁化工 序。第二磁化装置 6 由配置于第二环形芯 43 的外周面的 10 个磁化轭 60 和缠绕在各磁化 轭 60 上的磁化线圈 61 构成。磁化轭 60 分别被配置为与在第二环形芯 43 中被一对磁性部 件 49 夹持着的部位的外周面对置。 0037 第二磁化装置6基于向磁化线圈61的电流供给如图中虚线所示那样产生磁通。 由 此第二环形芯 43 的磁性部件 49 被磁化， 形成第二永磁铁 47。 0038 然后， 如图 6 所示， 通过压入等将第二环形芯 43 组装。

19、在第一环形芯 42 的外周， 使 它们嵌合。两芯的旋转方向的相对位置以第一永磁铁 46 以及第二永磁铁 47 作为整体成 U 字型的方式， 并且以第一永磁铁 46 形成于第一环形芯 42 的外周面的磁极与第二永磁铁 47 形成于第二环形芯 43 的外周面的磁极一致的方式定位。由此嵌入了 U 字型的励磁用永磁 铁 41 的转子 4 完成。 0039 若像这样分别进行嵌入到第一环形芯42中的磁性部件48的磁化工序和嵌入到第 二环形芯43中的磁性部件49的磁化工序， 则能够分别从第一环形芯42以及第二环形芯43 的外周面供给磁通， 所以能够向嵌入到各环形芯 42、 43 中的磁性部件 48、 49 。

20、供给足够的磁 通。另外， 如图 4 所示， 若采用这种磁化方法， 则大幅缩短配置于转子 4 的径向内侧的第一 环形芯 42 的磁性部件 48 与磁化轭 50 的距离。因此， 也能够向以往难以供给磁通的径向内 侧的磁性部件48供给足够的磁通。 而且若能够向嵌入到各环形芯42、 43中的磁性部件48、 49供给足够的磁通， 则能够充分地磁化各环形芯42、 43的永磁铁46、 47， 所以其结果是能够 提高励磁用永磁铁 41 的磁化率。由此能够实现 IPM 电动机的高输出化和小型化。 0040 根据本实施方式的转子 4， 能够得到以下的效果。 0041 由嵌入了第一永磁铁 46 的第一环形芯 42 。

21、和嵌入了与第一永磁铁 46 分体的第二 永磁铁 47 的第二环形芯 43 构成转子 4。而且使第二环形芯 43 与第一环形芯 42 的外周嵌 合， 并由第一永磁铁 46 以及第二永磁铁 47 构成励磁用永磁铁 41。由此能够提高励磁用永 磁铁 41 的磁化率。 0042 此外， 上述实施方式也能够通过对其进行了适当变更的以下方式来实施。 0043 也可以分别在第一环形芯 42 以及第二环形芯 43 的嵌合面上设置在转子 4 的圆周 方向卡合的卡合结构。例如如图 7 所示， 在第一环形芯 42 上且在成为嵌合面的外周面， 形 成向外侧突出的凸部 42a。另外在第二环形芯 43 上且在成为嵌合面的。

22、内周面， 形成与凸部 卡合的凹部43a。 若设置这种由凸部42a以及凹部43a构成的卡合结构， 则能够防止第一环 形芯 42 以及第二环形芯 43 在圆周方向的位置偏移。即能够防止第一永磁铁 46 以及第二 永磁铁 47 在圆周方向的位置偏移。由此能够准确地配置并保持由第一永磁铁 46 以及第二 永磁铁 47 构成的励磁用永磁铁 41 的磁通， 所以能够确保电动机的输出转矩。 0044 在上述实施方式中， 各环形芯 42、 43 构成为电磁钢板的层叠结构， 但各环形芯 42、 43也可以各由一片电磁钢板构成。 另外作为各环形芯42、 43的材质， 也可以代替电磁钢板， 使用电磁软铁。 0045。

23、 在上述实施方式中， 作为第一永磁铁46以及第二永磁铁47使用了粘结磁铁， 但例 如也可以使用烧结磁铁等。 在上述实施方式中， 将励磁用永磁铁41形成为U字型， 但励磁用 永磁铁 41 的形状并不限于此。例如也可以将励磁用永磁铁 41 形成为 V 字型、 马蹄形。另 外也可以与励磁用永磁铁 41 的形状一起， 适当地变更第一永磁铁 46 以及第二永磁铁 47 各 说 明 书 CN 103986260 A 6 5/5 页 7 自的形状。 0046 在上述实施方式中， 由两个环形芯 42、 43 构成了转子芯 40， 但也可以由三个以上 的环形芯构成转子芯 40。即， 能够适当地变更转子芯 40 。

24、的分割数。 0047 在上述实施方式中， 磁化装置5、 6利用磁化线圈51、 61产生磁化用的磁通， 但取而 代之， 磁化装置 5、 6 例如也可以利用永磁铁产生磁化用的磁通。 0048 在上述实施方式中， 转子 4 的磁极数是 10 极， 但对转子 4 的磁极数并不限定， 也可 以适当地变更。 另外， 也可以与转子4的磁极数一起变更第一环形芯42以及第二环形芯43 各自的形状， 或者变更第一永磁铁 46 以及第二永磁铁 47 各自的数量、 形状等。 说 明 书 CN 103986260 A 7 1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103986260 A 8 2/5 页 9 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103986260 A 9 3/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103986260 A 10 4/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103986260 A 11 5/5 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 103986260 A 12 。