永磁铁贴面式马达的磁铁固定构造及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及永磁铁贴面式马达的磁铁固定构造及其设计方法，是设法使得假使磁铁剥离也能够确保安全性的技术。
【背景技术】
[0002]永磁铁贴面式马达(SPM马达:Surface Permanent Magnet Motor)是在转子铁芯的表面粘贴永磁铁而形成了磁极的旋转励磁式同步马达。SPM马达由于能够高效地利用磁铁具有的强磁力，所以小型且能够产生高转矩，并且能够实现低转矩脉动化。
[0003]这样的SPM马达被用作电梯、游戏设施、各种机械装置的驱动源(马达)。
[0004]在如电梯等那样要求高可靠性的设备/仪器中使用的SPM马达中，为了防止与转子铁芯粘接的磁铁从转子铁芯剥落，以往进行了种种研究(参照例如专利文献1、2)。
[0005]其原因为，当万一磁铁从转子铁芯剥落时，因为有时剥落了的磁铁会夹在或咬合在转子与定子之间等，马达会突然锁定而无法旋转(详情后述)。
[0006]此处，参照图8以及图9，对设法避免了磁铁从转子铁芯剥离的、以往的SPM马达的磁铁固定构造的一个例子进行说明。另外，图8、图9是在与SPM马达的旋转轴正交的方向上截断而得的剖面图，仅示出转子铁芯、定子、磁铁的一部分。
[0007]在图8所示的以往例子中，在转子铁芯I的表面(周面)，在轴向上延伸地形成有燕尾槽形的磁铁插入槽2。在该磁铁插入槽2中，插入有截面形状大致为梯形的磁铁(永磁铁)
3。磁铁3是从磁铁插入槽2的端面沿着轴向插入的，通过粘接剂与磁铁插入槽2(转子铁芯I)粘接。
[0008]即，通过燕尾槽构造和粘接剂，磁铁3被固定于磁铁插入槽2(转子铁芯I)。
[0009]在定子4与转子铁芯I的表面之间、以及定子4与磁铁3的外周侧面之间形成有间隔。因此，即使转子铁芯I旋转，转子铁芯1、磁铁3也不会与定子4接触。
[0010]在图8所示的以往例子中，即使粘接剂老化而粘接力降低，通过燕尾槽构造，仍保持将磁铁3固定于磁铁插入槽2 (转子铁芯I)的状态，防止磁铁3从转子铁芯I剥落。
[0011]在图9所示的以往例子中，在转子铁芯11的表面(周面)，在轴向上延伸地形成有截面形状为矩形(长方形)的磁铁插入槽12。在该磁铁插入槽12中，插入有截面形状为矩形(长方形)的磁铁(永磁铁)13。磁铁13从转子铁芯11的半径方向的外周侧朝向内周侧而插入于磁铁插入槽12，通过粘接剂被粘接于磁铁插入槽12 (转子铁芯11)。
[0012]在磁铁13的外周，以环绕转子铁芯11的周面一周的状态配置绑定带15。通过该绑定带15，将各磁铁13按压到磁铁插入槽12侧。
[0013]因此，通过粘接剂和绑定带15，磁铁13被固定于磁铁插入槽12(转子铁芯11)。另夕卜，作为绑定带15，使用热硬化类型的带等。
[0014]在定子14与转子铁芯11的表面之间以及定子14与磁铁13的外周侧面之间、进而定子14与绑定带15之间，形成有间隔。因此，S卩使转子铁芯11旋转，转子铁芯11、磁铁13、进而绑定带15也不会与定子14接触。
[0015]在图9所示的以往例子中，即使粘接剂老化而粘接力降低，通过绑定带15，仍保持磁铁13被固定于磁铁插入槽12(转子铁芯11)的状态，防止磁铁13从转子铁芯11剥落。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:日本特开2000-152535号公报
[0019]专利文献2:日本特开平9-9539号公报
[0020]专利文献3:日本特开2013-165601号公报
【发明内容】
[0021]发明所要解决的技术问题
[0022]但是，在图8所示的以往技术中，由于必须使磁铁插入槽2成为燕尾槽形并且使磁铁3大致成为梯形，所以额外需要用于加工磁铁插入槽2以及磁铁3的作业工时或时间，进而需要专用工具。随之还产生成本上升。
[0023]在图9所示的以往技术中，由于需要绑定带15，所以零件数量增加，需要绑定带15的卷绕作业、热硬化作业。随之还产生成本上升。
[0024]进而，在作为绑定带15使用了热硬化类型的带等的情况下，存在如下问题:当热硬化温度比磁铁13的退磁温度高时，磁铁13会退磁而马达特性会降低。
[0025]因此，本申请的发明者期望开发具有如下特性的马达，进行了各种探讨和研究:
[0026](I)不使用燕尾槽形的磁铁插入槽、绑定带，从而加工、制造容易而能够实现降低成本；
[0027](2)而且，即使是作为固定单元仅使用粘接剂而将磁铁固定于转子铁芯的磁铁插入槽的构造，也不用担心会导致马达突然锁定这样的情况；
[0028](3)进而，构造简单。
[0029]另外，当马达突然锁定而无法旋转时，由该马达所驱动的设备/仪器可能会在不期望的位置或者/并且以不期望的状态停止而成为问题。
[0030]另一方面，即使假设大量磁铁中的一部分磁铁剥离，如果能够在一部分磁铁剥离了的状态下原样地维持马达的旋转，则能够使由马达所驱动的设备/仪器的停止位置/状态返回至原本的停止位置/状态，而不会成为问题。
[0031]根据这样的观点，本申请的发明者进行了探讨/研究。
[0032]在此，对本申请发明者进行过的探讨/研究进行说明。
[0033]对如下的马达进行了探讨:如图10所示，仅通过粘接剂将截面形状为矩形(长方形)的磁铁(永磁铁)23粘接/固定于形成在转子铁芯21的表面(周面)的、截面形状为矩形(长方形)的磁铁插入槽22。另外，在图10中，24是定子。
[0034]在图10所示的马达中，当由于老化而粘接剂的粘接力降低时，无法完全消除如下情况的可能性:由于离心力、定子24侧的磁吸引力等，如图11所示，磁铁23完全剥落而从磁铁插入槽22脱离，或者如图12所示，磁铁23部分性地剥落而从磁铁插入槽22倾斜地脱离。
[0035]当如图11所示，在磁铁23完全剥落而从磁铁插入槽22脱离的状态下持续旋转时，如图13所示，有时磁铁23会脱离磁铁插入槽22而磁铁23会夹在转子铁芯21与定子24之间而咬合。当成为这样的状态时，马达有时会突然锁定而无法旋转。另外，在图13中，箭头表示旋转方向。
[0036]另外，当如图11所示，在磁铁23完全剥落而从磁铁插入槽22脱离的状态下持续旋转时，如图14所示，从磁铁插入槽22剥落的磁铁23有时会与相邻的磁铁23碰撞。由于这样的碰撞，磁铁23会破损，而其破片会夹在转子铁芯21与定子24之间而咬合。当成为这样的状态时，马达有时会突然锁定而无法旋转。另外，在图14中，箭头表示旋转方向。
[0037]当如图12所示，在磁铁23部分性地剥落而从磁铁插入槽22倾斜地脱离的状态下持续旋转时，磁铁23中的倾斜地脱离的部分(接近定子24侧的部分)有时会夹在转子铁芯21与定子24之间而咬合。当成为这样的状态时，马达有时会突然锁定而无法旋转。
[0038]探讨了上述各情况的结果是，本申请的发明人新开发了一种马达，在该马达中，无需使用燕尾槽形的磁铁插入槽、绑定带，作为固定手段仅使用粘接剂，将磁铁固定(粘接)于转子铁芯的表面的磁铁插入槽，其中，假使磁铁从磁铁插入槽剥落，马达也不会突然锁定。
[0039]解决技术问题的技术方案
[0040]解决上述课题的本发明的永磁铁贴面式马达的磁铁固定构造，通过将永磁铁插入形成于转子铁芯的表面的在轴向上延伸的磁铁插入槽、并通过粘接剂粘接而构成，其特征在于，
[0041]所述磁铁插入槽的截面形状为矩形，并且具有位于圆周方向的两侧的槽侧面和位于内周侧的槽底面，
[0042]所述永磁铁具有位于圆周方向的两侧的相互平行的平面即磁铁侧面、位于内周侧的平面即磁铁下表面以及位于外周侧的磁铁上表面，
[0043]在所述永磁铁从所述磁铁插入槽脱离而所述磁铁上表面与定子的内周面接触的状态下，如下述那样定义了各点以及长度时，以
[0044]长度La〈长度Lb
[0045]的方式，相对所述磁铁侧面的长度来规定所述槽侧面的长度，
[0046]其中，
[0047]点C:所述磁铁上表面与所述定子的内周面的接触点，
[0048]点D:所述磁铁侧面中的与所述槽侧面接触的面的位于最外周侧的点，
[0049]点E:所述槽侧面中的与所述磁铁侧面接触的面的位于最内周侧的点，
[0050]长度La:点C所在的半径方向位置与点D所在的半径方向位置之间的半径方向的长度，
[0051]长度Lb:点C所在的半径方向位置与点E所在的半径方向位置之间的半径方向的长度。
[0052]