电动机组件、电动机、装置的制作方法

文档序号:19325100发布日期:2019-12-04 01:00阅读:169来源:国知局
电动机组件、电动机、装置的制作方法

本发明涉及电动机组件、包括电动机组件的电动机以及装置。



背景技术:

以往以来,在搭载于电气设备等的电动机组件的定子的定子磁轭(定子磁心)中大多使用电磁钢板。为了提高电动机组件的效率,该定子磁轭(定子磁心)所使用的电磁钢板具有磁损耗较低的特性。例如,对于电磁钢板而言,对电磁钢板的表面实施覆膜,使电磁钢板彼此电绝缘,抑制了涡流增大。而且,通过提高电磁钢板的si的含量而提高电磁钢板自身的电阻,同样地抑制了涡流产生。例如,在电动机所使用的无取向性电磁钢板中的高级电磁钢板中,添加了2wt%~3wt%左右的si,在中低级电磁钢板中,添加了1wt%左右的si。近年来,也开发了使si的添加量提高到6wt%~7wt%左右的电磁钢板。

另一方面,在具备永磁体部的转子那一侧的转子磁轭(转子磁心)中也大多使用电磁钢板。此外,在将电磁钢板使用于定子和转子之际,主要出于工业生产中的大量生产的观点和工业生产中的经营的视点考虑,大多是在定子和转子中均采用相同的品种·材质的电磁钢板的情形。

只要在电动机组件的旋转驱动的动作状态下不产生不良情况的动作,即使定子和转子均是相同的品种·材质的电磁钢板,也不会特别成为障碍。

不过,在电动机组件的旋转动作因某些原因而停止的情况(以下,将该旋转动作停止的形态表述为马达锁定)下,在转子的旋转停止了的状态下,存在来自定子的旋转磁场作为反向磁场向转子施加的情况。该反向磁场有时引起被搭载到转子的永磁体部的退磁。通过实施模拟地再现马达锁定时的状况的退磁试验,也进行由搭载到转子的永磁体部的退磁引起的不良现象的状态的确认。

对于因马达锁定时的反向磁场而产生永磁体部的退磁的原因之一,如以下这样考察。即、在马达锁定时,旋转驱动停止了的转子位于来自定子的旋转磁场中。并且,转子的永磁体部也位于旋转磁场中。该旋转磁场能引起向使转子的永磁体部退磁的方向作用的状态。另一方面,转子的磁心所使用的电磁钢板具有绝缘覆膜、且较高地含有si,因此,电磁钢板的电阻率是比铜等的电阻率大的值。因电磁感应而产生的电磁钢板的涡流微小。因而,由于来自定子的旋转磁场而在转子的电磁钢板产生的涡流微小。来自定子的旋转磁场也不会被由涡流产生的磁场抵消,而是到达位于转子的内部的永磁体部。旋转磁场也能引起作为使永磁体部退磁的程度的较强的反向磁场而发挥作用的情况。例如,如图10所示,反向磁场(箭头16)从定子沿着实质上的径向流入转子2。因此,若位于转子2的外周部的粘结磁体部10的磁化方向10a为与反向磁场的方向相反的方向(与箭头16的方向实质上相反的方向),则粘结磁体部10有时退磁。若退磁了的粘结磁体部10不再次磁化,则不会恢复成原来的残留磁通密度,来自粘结磁体部10的磁通量保持因退磁而减少了的状态。因而,电动机组件呈现与初始的特性相比劣化了的特性。

如此,为了降低由电磁钢板的涡流导致的损耗而施加的比较大量的si含量、以及使电磁钢板彼此电绝缘的绝缘覆膜等抑制涡流的产生,因此,无法抑制由马达锁定时的反向磁场导致的永磁体部的退磁这样的现象。

此外,一般而言,出于提高安全率的技术思想的观点考虑,大多是如下情形:在电动机和电动机组件的永磁体部搭载具有较高的矫顽力的稀土类烧结磁体等,从而抑制由马达锁定时的反向磁场导致的永磁体部的退磁。不过,经济性成为课题。

例如,在搭载于转子的永磁体部采用ndfeb烧结磁体等较高的矫顽力的磁体的情况下,较高的矫顽力有效地发挥作用。因而,即使是在产生了马达锁定的情况下,由反向磁场导致的永磁体部的退磁也很少。也就是说,仅凭永磁体部采用ndfeb烧结磁体等较高的矫顽力的磁体,就能够实现无需针对退磁的考察的高水准的电动机和电动机组件。

另一方面,在搭载于转子的永磁体部采用粘结磁体的情况下,粘结磁体的矫顽力比ndfeb烧结磁体等磁体的矫顽力差。因此,磁轭部的电磁钢板的材质、转子的构造等需要基于粘结磁体的退磁进行详细的考察。此外,与ndfeb烧结磁体等烧结磁体相比,粘结磁体在粘结磁体自身的形状和相对于转子的配置方面自由度较高。因而,期待一些新的结构的转子的构思。

顺带说下,在采用表面磁体型的转子的电动机组件的情况下,能考察到如下内容:为了防止高速旋转时的磁体飞散而设置的保护管起到利用由涡流产生的磁场将前述的来自定子的旋转磁场抵消,抑制磁体的退磁的功能。

例如,将非磁性材料的筒状的保护管设置于转子的最外周,防止高速旋转时的磁体飞散。将保护管特别设为非磁性材料的原因在于,不妨碍来自转子所具备的磁体的磁通向定子那一侧交链。在如果将磁性材料用于保护管的情况下,来自转子的磁体的磁通在导磁率较高的保护管内穿过而向相邻的磁极那一侧分支的比例变高。因而,与定子那一侧交链的磁通减少,导致电动机组件的效率降低。

例如,在除了防止磁体飞散之外还意图抑制由涡流损耗导致的电动机的效率降低的情况下,也能构思如下结构:在转子的中央部未设置防止飞散的保护管,仅在上下端谋求防止飞散功能。即、若存在保护管,则从定子产生的交流磁场在保护管处衰减。因而,通过未设置保护管,从而能够避免使电动机组件效率降低。

此外,示出上述的技术思想的现有技术文献存在例如专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4等。此外,同样的内容的文献比较多见。

近年来,有助于提高电动机组件的性能的新的粘结磁体的开发很盛行。渴望着该新的粘结磁体的有效利用。尤其是,期望该新的粘结磁体的高性能化应用于将粘结磁体(永磁体)埋设于转子内部的永磁体埋入(内嵌式永磁体:interiorpermanentmagnet(ipm))型的转子。不过,如上所述,若发生电动机组件的旋转驱动的动作状态停止的情况(所谓马达锁定),则成为转子的旋转停止了的状态。也可能发生来自定子的旋转磁场作为使转子的粘结磁体的磁化状态退磁的反向磁场施加于粘结磁体的情况。另外,在沿袭了现有技术的转子的结构的情况下,考察到:即使稍微提高搭载于转子的粘结磁体的矫顽力,无论如何也达不到ndfeb烧结磁体等的较高的值的矫顽力,难以消除粘结磁体的退磁。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-259304号公报

专利文献2:日本特开2009-95200号公报

专利文献3:日本特开2000-312447号公报

专利文献4:日本特开平10-304610号公报



技术实现要素:

因此,本发明的目的在于,提供在转子内部配置有粘结磁体的结构中谋求了提高针对电动机组件的退磁的抗性的新的结构的电动机组件和电动机。

为了达成上述的目的,本件申请的发明人等反复不断进行试行错误且进行了深入研究。在下述内容中说明其详细情况。

本发明是包括定子和具有多个磁极的转子的电动机组件。转子包括具有磁凸极性的结构。具有磁凸极性的结构包括:多个d轴磁通通路,其用于产生由来自定子的旋转磁场产生的旋转力矩的成分中的磁力矩;以及多个q轴磁通通路,其用于产生旋转力矩的成分中的磁阻力矩。在多个d轴磁通通路的各d轴磁通通路的一部分包括粘结磁体部,在多个q轴磁通通路的各q轴磁通通路的一部分包括与粘结磁体部接触、或与粘结磁体部之外的粘结磁体部接触的相邻部。将连结多个磁极的中心和转子的旋转轴的中心的直线的延长线设为d轴,将与d轴错开90度的电角度且穿过转子的旋转轴的中心的直线设为q轴,作为粘结磁体部的位于接近q轴的部位的主要部分的粘结磁体部主要部分处的磁化方向是磁化方向的磁化方向假想延长直线与q轴交叉而成的交点处的4个角中的一个角。该一个角是由q轴所包含的线段中的交点与转子的外周之间的q轴线段和磁化方向假想延长直线夹着的角部。角部的角度处于30度~150度的范围。

根据本发明的结构,针对在马达锁定时从定子那一侧产生的磁场成为反向磁场、沿着转子的实质上的径向流入(出)的情况,通过将粘结磁体部的主要部分的磁化方向设为预定的角度,能够抑制粘结磁体部的退磁。因而,能够提供即使在马达锁定时从定子那一侧产生的磁场发挥作用、也能够抑制特性的劣化的包括埋入磁体型转子的电动机组件、电动机、电气设备等。因而,产业的价值变大。

附图说明

图1是表示实施方式1的电动机组件的构造例的剖视图。

图2是表示实施方式1的电动机组件的包括旋转轴在内的平面的截面的剖视图。

图3是表示在实施方式1的电动机组件的马达锁定时,来自定子的旋转磁场作为反向磁场向转子施加的状态的说明图。

图4a是表示实施方式1中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的形态1的图。

图4b是表示实施方式1中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的形态2的图。

图5是表示实施方式1中的感应电压的模拟结果的图表。

图6是表示实施方式2的电动机组件的构造例的立体图。

图7是从旋转轴方向观察实施方式2的电动机组件的平面图。

图8是表示实施方式2中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的图。

图9是表示在实施方式2的电动机组件的马达锁定时,来自定子的旋转磁场作为反向磁场向转子施加的状态的说明图。

图10是表示作为以往例的一个例子而示出的埋入磁体型转子的磁化方向的概略图。

具体实施方式

以下,一边参照附图一边对本发明进行说明。此外,本发明并不被以下的各实施方式限定。

(实施方式1)

图1是表示本实施方式的电动机组件的构造例的剖视图。图2是表示本实施方式的电动机组件的包括旋转轴在内的平面的截面的剖视图。图1所示的电动机组件的极数与槽数的组合是所谓6极9槽的集中绕组的结构。电动机组件具有:定子1,其在9个齿部具备集中绕组的卷装体;以及转子2,其具备6个磁极部,该6个磁极部具有磁凸极性。

本发明中的电动机组件的结构并不限定于此。在图1中例示有由在1个齿部5卷绕绕组而成的集中绕组形成的卷装体6,但本发明并不限于此。例如,能够采用跨多个齿部5地卷装绕组而成的分布绕组或波形绕组等各种绕组的形态。

卷装体6也能够适用于例如10极9槽的集中绕组的结构、10极12槽的集中绕组的结构、12极9槽的集中绕组的结构、14极12槽的集中绕组的结构、4极24槽的分布绕组的结构、4极36槽的分布绕组的结构、6极36槽的分布绕组的结构、8极48槽的分布绕组的结构、4极12槽的波形绕组的结构、4极12槽的波形绕组的结构、6极18槽的波形绕组的结构等众所周知的极数与槽数的组合中的任一种。

如图1所示,本实施方式的电动机组件14具有:实质上呈圆筒状的定子1;以及转子2,其旋转自如地保持于定子1的内侧。在转子2的中心设置有轴孔3。在轴(未图示)贯穿轴孔3的状态下将转子2和轴固定在一起。此外,轴的两端部具备将轴支承成旋转自如的一对轴承。在图1中,轴和轴承是不言而喻的内容,并未图示。

定子1具有:定子1的芯7,其具有实质上呈圆筒状的磁轭部4和向磁轭部4的内侧延伸的齿部5;以及在齿部5的各齿部卷装绝缘电线而设置的卷装体6。在齿部5与卷装体6之间设置有使两者电绝缘的绝缘体8。转子2具备:圆柱状的转子2的芯9;以及粘结磁体部10,其分别设置于沿着转子2的周向形成有多个(在本例中,是6个)的配置孔11。此外,构成卷装体6的绝缘电线的芯线的材质使用含有铜、铜合金、铝以及铝合金中的任一种和不可避免的杂质的材料。定子1的芯7由电磁钢板的层叠体构成。对电磁钢板进行冲裁加工,形成包括磁轭部和齿部的定子芯片材,层叠多张定子芯片材来构成作为定子1的芯7的电磁钢板的层叠体。电磁钢板含有fe和si作为主成分,作为副成分,并没有特别限定。在电磁钢板的成分中含有未能确定的不可避免的杂质。电磁钢板的表面具备绝缘性的覆膜。作为相当于电磁钢板的材料,例如,定子1的芯7也可以使用被称为35h300的新日铁住金株式会社制的电磁钢板。此外,35h300的厚度尺寸是0.35mm。

图4a是表示实施方式1中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的形态1的图。图4b是表示实施方式1中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的形态2的图。在本实施方式中,转子2的芯9也可以采用定子1的芯7所使用的被称为35h300的电磁钢板。如后述那样,在转子2的芯9采用被称为35h300的电磁钢板的情况下,也通过将粘结磁体部10的粘结磁体部主要部分10c的磁化方向10a设为由与转子2的外周之间的q轴线段和磁化方向10a的假想延长直线夹着的角部的角度θ处于30度~150度的范围,从而能够抑制粘结磁体部10的退磁。能够抑制如下的现象:在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场成为反向磁场而发挥作用,该反向磁场从转子2的实质上的径向流入而使粘结磁体部10产生退磁。考察到:对于马达锁定时的从定子1那一侧产生的磁场的方向与粘结磁体部主要部分10c的磁化方向10a,彼此的方向不是以相反方向相对,而是彼此的方向不同,因此,抑制粘结磁体部10的退磁。

粘结磁体部10至少含有磁体粉末和树脂材料。磁体粉末的磁性材料的种类并没有特别限定,例如,可从nd-fe-b系磁体粉末、sm-co系磁体粉末、sm-fe-n系磁体粉末、铁氧体系磁体粉末、或它们的混合物等适当选择。示出粘结磁体部10的与轴向垂直的面的截面形状呈实质上的v字状的形状的情况,但并不限定于该形状。可适当选择长方形、梯形、u字状、圆弧状等适于电动机组件的规格的形态。

关于本实施方式中的转子2的体形,转子2的直径处于30mm~60mm的范围。转子2的旋转轴的长度方向上的长度尺寸(圆柱形状的长度尺寸)处于15mm~60mm的范围。在是这样的转子2的体形的情况下,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部10的厚度尺寸需要至少2mm左右。此外,定子1的体形根据转子2的体形来选择。

在将粘结磁体部主要部分10c的磁化方向10a设为由与转子2的外周之间的q轴线段和磁化方向10a的假想延长直线夹着的角部的角度θ处于30度~150度时,粘结磁体部10中的粘结磁体部主要部分10c所占的范围如以下这样。在将转子2的直径设为60mm左右时,优选是从转子2的外径附近到转子2的内部的直径20mm左右的范围。在将转子2的直径设为30mm左右时,优选是从转子2的外径附近到转子2的内部的直径10mm左右的范围。

如上所述,本实施方式的电动机组件14至少包括定子1和具有多个磁极的转子2。转子2包括具有磁凸极性的结构。该具有磁凸极性的结构包括:多个d轴磁通通路,其用于产生由来自定子1的旋转磁场产生的旋转力矩的成分中的磁力矩;以及多个q轴磁通通路,其用于产生旋转力矩的成分中的磁阻力矩。在多个d轴磁通通路的各d轴磁通通路的至少一部分包括粘结磁体部10,且在多个q轴磁通通路的各q轴磁通通路的至少一部分包括与粘结磁体部10接触或与粘结磁体部10之外的粘结磁体部接触的相邻部。将连结多个磁极各自的中心和转子2的旋转轴的中心的直线的延长线设为d轴2d,将与各d轴2d错开90度的电角度且穿过转子2的旋转轴的中心的直线设为q轴2q,配置于接近各q轴2q的位置的粘结磁体部10的粘结磁体部主要部分10c处的磁化方向10a是通过磁化方向10a的磁化方向假想延长直线10b与q轴2q交叉而成的交点处的4个角中的一个角。一个角是由q轴2q所包括的线段中的交点与转子2的外周之间的q轴线段2r和磁化方向假想延长直线10b夹着的角部。角部的角度θ处于30度~150度的范围。

在本实施方式的电动机组件中,确认到:针对在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场成为反向磁场,从转子2的实质上的径向流入而使粘结磁体部10退磁的现象,能够抑制该现象(退磁)。以下记载其确认方法和结果。确认方法使用了基于有限元法的磁场的数值分析。在该数值分析中,首先,针对具备具有未退磁的状态的粘结磁体部的转子2的电动机组件,算出感应电压。接着,在从构成为定子1的卷装体的三相线圈中的一相向其他两相施加了直流的退磁电流的状态下,使转子2仅旋转1圈。之后,再次算出感应电压。求出该退磁电流的通电前后的感应电压的变化(降低率),定义为退磁率。将其结果图表化并表示在图5中。图5是表示实施方式1中的感应电压的模拟结果的图表。

此外,上述的数值分析中的反向磁场的值是在反向磁场的方向和粘结磁体部10的磁化方向磁场的方向以相反方向彼此相对时在粘结磁体部10产生退磁的程度的磁场的值。上述的数值分析中的反向磁场的值设为比粘结磁体的保持力hcj的值增大了两成左右的值而进行了数值分析。作为本实施方式所使用的粘结磁体的磁特性,保持力hcj是850[ka/m]左右。残留磁通密度br是630[mt]左右。密度是5.0[mg/m3]左右。

粘结磁体部10的粘结磁体部主要部分10c的磁化方向10a与由与转子2的外周之间的q轴线段和磁化方向10a的假想延长直线夹着的角部的角度θ相等。使该角度θ从10度变化到170度,利用数值分析求出来感应电压的降低率。对于图5所示的结果,在作为图4a所示的磁化方向10a的角度θ处于30度~150度的范围时,退磁率低于1%,退磁的影响微小,是优选的。

如图4a(形态1)所示,优选的是,粘结磁体部10的主要部分的磁化方向10a的角度θ在粘结磁体部10的主要部分的各部分均设为实质上恒定的角度。另外,如图4b(形态2)所示,也可以是,针对粘结磁体部10的粘结磁体部主要部分10c的各部分,磁化方向10a的角度θ1、角度θ2~角度θn(n是3以上的自然数)稍微变化,并在一定程度的角度范围内分散。

作为磁化方向10a的角度θ与退磁率之间的关系如图5所示那样。若将作为磁化方向10a的角度θ设为30度,则退磁率成为约1%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为40度,则退磁率成为约0.75%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为50度,则退磁率成为约0.6%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为60度,则退磁率成为约0.5%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为70度,则退磁率成为约0.4%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为80度,则退磁率成为约0.25%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为90度,则退磁率成为约0.25%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为100度,则退磁率成为约0.25%,则退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为110度,则退磁率成为约0.3%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为120度,则退磁率成为约0.45%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为130度,则退磁率成为约0.65%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为140度,则退磁率成为约0.75%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为150度,则退磁率成为约1%,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为30度~150度,则退磁率成为低于约1%的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为30度~90度,则退磁率成为约1%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为40度~90度,则退磁率成为约0.75%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为50度~90度,则退磁率成为约0.6%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为60度~90度,则退磁率成为约0.5%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为70度~90度,则退磁率成为约0.4%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为30度~110度,则退磁率成为约1%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

若将作为磁化方向10a的角度θ设为30度~130度,则退磁率成为约1%或约0.65%~约0.25%的范围的值,退磁的影响微小,是优选的。

此外,如上所述,对于数值分析的结果,作为反向磁场的值,设为在反向磁场的方向与粘结磁体部10的磁化方向磁场的方向以相反方向彼此相对时,在粘结磁体部10产生退磁的程度的磁场的值,设为比粘结磁体的保持力hcj的值增大了两成左右的值,进行了数值分析。另外,本实施方式所使用的粘结磁体的磁特性是各向同性的磁特性。保持力hcj是850[ka/m]左右。残留磁通密度br是630[mt]左右。使用密度是5.0[mg/m3]左右的情况进行了数值分析。

此外,假设反向磁场的值是例如粘结磁体的保持力hcj的值的10倍~100倍程度的异常地过大的值,粘结磁体越过退磁而达到接近消磁的状态、或达到沿着与反向磁场的方向同向的磁化方向被磁化(日文:着磁)的状态。这点不必说明,是不言而喻的。

另外,本实施方式中的转子2的极数是6,但只要是2n倍(n是自然数),就能够适用本实施方式。

此外,图5是在转子2中使用了被称为35h300的新日铁住金株式会社制的电磁钢板的情况的结果。当在转子2中使用了其他种类的电磁钢板或钢材的情况下,呈现大致同样的倾向,不会较大地不同。因而,自不待言,能够引用本实施方式的结果。

在本实施方式的电动机组件中,转子2具有磁凸极性。如图1所示,转子2的箭头12横穿的部位是d轴磁通通路构成部,产生由来自定子1的旋转磁场产生的旋转力矩的成分中的磁力矩。转子2的箭头13横穿的部位是q轴磁通通路构成部,产生由来自定子1的旋转磁场产生的旋转力矩的成分中的磁阻力矩。d轴磁通通路构成部和q轴磁通通路构成部至少包括粘结磁体部和钢板中的任一者的层叠体。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板可以在钢板的成分中至少含有fe和以0.8wt%为上限值的si。根据本实施方式的结构,将钢板的si含量设为微小的量,因此,钢板的导电率比电磁钢板的导电率小。由于来自外部的反向磁场的电磁感应而产生的钢板的涡流呈现比电磁钢板中的涡流的值大的值。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板是不具有绝缘覆膜的钢板。也就是说,通过将转子2的芯构成为钢板的层叠体,钢板的基材面彼此接触。另外,也可以在钢板涂敷提高钢板的基材面彼此的电导通的导电性材料。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板是将0.35mm设为厚度尺寸的下限值的钢板。此外,通过增大钢板的厚度尺寸,在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场产生更多的转子2的外周附近处的涡流,能够抑制粘结磁体部的退磁。在电磁钢板的情况下,其厚度尺寸也可以设为0.5mm左右。本实施方式中的电动机组件所包含的钢板可以在钢板的成分中至少包括fe和以0.8wt%为上限值的si。也可以将钢板的厚度尺寸设为0.5mm左右。例如,也可以使用将钢板的厚度尺寸设为0.5mm程度并被称为50h470、50h400或50h350的新日铁住金株式会社制的电磁钢板。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

此外,在钢板的基材面不可避免地产生由自然氧化形成的氧化膜。因而,本实施方式中的电动机组件包括钢板的基材面彼此接触的结构和钢板隔着由基材面的自然氧化形成的氧化膜而接触的结构。另外,也可以是,旨在抑制在钢板的基材面不可避免地产生的由自然氧化形成的氧化膜,而使转子2的表面的至少一部分具备覆盖转子2的表面的覆膜。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

在使本实施方式的电动机组件旋转驱动之际,在电动机组件因某些原因而锁定了的情况下,保持转子2的旋转停止了的状态,存在来自定子1的旋转磁场作为向转子2施加的反向磁场而发挥作用的情况。将该状况示意性地表示在图3中。图3是表示在实施方式1的电动机组件的马达锁定时,来自定子1的旋转磁场作为反向磁场向转子2施加的状态的说明图。图3所示的箭头15示意性地表示上述的反向磁场。如上所述,该反向磁场是旋转磁场。因此,若该反向磁场沿着引起被搭载到转子2的磁体的退磁的方向施加,则也可能产生磁体退磁的情况。因此,以往以来持续认识到该问题。

本实施方式中的、使用了钢板或电磁钢板的电动机组件的芯(定子1的芯和转子2的芯)的制造方法如下所述那样。利用开卷机将从金属材料等的制造厂商供给来的卷状的钢板或电磁钢板向压力机输送。钢板或电磁钢板被设置到压力机的模具冲裁成预定的轴向截面形状的芯片材。通过层叠该芯片材而使该芯片材一体化,形成芯(层叠来自钢板或电磁钢板的作为加工品的芯片材而构成的层叠体)。

如以上这样,本实施方式的电动机组件14包括定子1和具有多个磁极的转子2。转子2包括具有磁凸极性的结构。具有磁凸极性的结构包括:多个d轴磁通通路,其用于产生由来自定子1的旋转磁场产生的旋转力矩的成分中的磁力矩;以及多个q轴磁通通路,其用于产生旋转力矩的成分中的磁阻力矩。在多个d轴磁通通路的各d轴磁通通路的一部分包括粘结磁体部10,在多个q轴磁通通路的各q轴磁通通路的一部分包括与粘结磁体部10接触、或与粘结磁体部10之外的粘结磁体部接触的相邻部。将连结多个磁极的中心和转子2的旋转轴的中心的直线的延长线设为d轴2d,将与d轴2d错开90度的电角度且穿过转子2的旋转轴的中心的直线设为q轴2q,作为粘结磁体部10的位于接近q轴2q的部位的主要部分的粘结磁体部主要部分10c处的磁化方向是磁化方向的磁化方向假想延长直线与q轴2q交叉而成的交点处的4个角中的一个角。一个角是由q轴2q所包含的线段中的交点与转子2的外周之间的q轴线段2r和磁化方向假想延长直线10b夹着的角部。角部的角度处于30度~150度的范围。

由此,相对于在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场成为反向磁场而沿着转子2的实质上的径向流入(出)的情况,通过将粘结磁体部主要部分10c的磁化方向10a设为预定的角度,从而能够抑制粘结磁体部10的退磁。因而,能够提供即使在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场起作用也能够抑制特性的劣化的包括埋入磁体型转子的电动机组件、电动机、电气设备等。

因而,产业的价值变大。

更优选的是,角度处于30度~90度的范围。

进一步优选的是,角度处于40度~90度的范围。

进一步优选的是,角度处于50度~90度的范围。

进一步优选的是,角度处于60度~90度的范围。

进一步优选的是,角度处于70度~90度的范围。

更优选的是,角度处于30度~110度的范围。

更优选的是,角度处于30度~130度的范围。

也可以是,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部的截面形状是v字状的形状。

也可以是,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部的截面形状是u字状的形状。

也可以是,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部的截面形状是圆弧状的形状。

优选的是,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部10的厚度尺寸的下限值是2mm。

优选的是,转子的直径处于30mm~60mm的范围。

也可以是,多个d轴磁通通路的各d轴磁通通路的一部分和多个q轴磁通通路的各q轴磁通通路的一部分包括层叠多张钢板而成的层叠体,钢板的成分含有fe和以0.8wt%为上限值的si。

也可以是,转子2所包括的层叠体包括钢板的基材面彼此接触的结构。

也可以是,转子2所包括的层叠体包括钢板的基材面彼此接触的结构以及钢板隔着由基材面的自然氧化形成的氧化膜而接触的结构。

也可以是,转子2所包括的层叠体包括以0.35mm为厚度尺寸的下限值的钢板。

也可以是,转子2具备覆盖转子2的表面的覆膜。

另外,也可以是,电动机组件14的定子1包括:定子1的芯7,其具有实质上呈圆筒状的磁轭部4和向磁轭部4的内侧延伸的多个齿部5;以及卷装于多个齿部5的各个齿部的绝缘电线的卷装体6,定子1的芯7包括电磁钢板的层叠体。

另外,本实施方式的电动机包括:电动机组件;输出轴,其输出电动机组件的旋转力矩;以及轴承,其将输出轴支承成旋转自如。由此,提供可靠性较高的电动机。

另外,本实施方式的装置搭载有电动机,该电动机包括:电动机组件;输出轴,其输出电动机组件的旋转力矩;以及轴承,其将输出轴支承成旋转自如。由此,提供可靠性较高的装置。

(实施方式2)

图6是表示本实施方式的电动机组件的构造例的立体图。图7是从旋转轴线方向观察本实施方式的电动机组件的平面图。图6和图7所示的本实施方式的电动机组件的极数与槽数的组合是所谓10极12槽的集中绕组的结构。电动机组件具有:定子1,其在12处齿部具备集中绕组的卷装体;以及转子2,其具备具有磁凸极性的10处磁极部。对于其他的结构,与实施方式1同样。

在使本实施方式的电动机组件旋转驱动之际,在电动机组件因某些原因而锁定了的情况下,在转子2的旋转停止了的状态下,存在来自定子1的旋转磁场作为向转子2施加的反向磁场而发挥作用的情况。将该状况示意性地表示在图6中。如上所述,以往以来认识到如下的问题:该反向磁场是旋转磁场,因此,若该反向磁场沿着引起被搭载到转子2的磁体的退磁的方向施加,则磁体退磁。

此外,图6和图7例示有由在1个齿部5卷绕绕组而成的集中绕组形成的卷装体6,本发明并不限于此。卷装体6能够采用例如跨多个齿部5地卷装绕组而成的分布绕组或波形绕组等各种绕组的形态。

卷装体6也能够适用于例如10极9槽的集中绕组的结构、10极12槽的集中绕组的结构、12极9槽的集中绕组的结构、14极12槽的集中绕组的结构、4极24槽的分布绕组的结构、4极36槽的分布绕组的结构、6极36槽的分布绕组的结构、8极48槽的分布绕组的结构、4极12槽的波形绕组的结构、4极12槽的波形绕组的结构、6极18槽的波形绕组的结构等众所周知的极数与槽数的组合中的任一种。另外,本实施方式中的转子2的极数是10,只要是2n倍(n是自然数),就能够适用本发明。

如图6和图7所示,本实施方式中的电动机组件14具有:实质上呈圆筒状的定子1;以及转子2,其旋转自如地保持于定子1的内侧。在转子2的中心设置有轴孔3。在轴(未图示)贯穿轴孔3的状态下,将转子2和轴固定在一起。此外,轴的两端部具备将轴支承成旋转自如的一对轴承。在图6和图7中,对于轴和轴承,是不言而喻的,并未图示。

定子1具有:定子1的芯7,其具有实质上呈圆筒状的磁轭部4和向磁轭部4的内侧延伸的齿部5;以及在齿部5的各齿部卷装绝缘电线而设置的卷装体6。在齿部5与卷装体6之间设置有使两者电绝缘的绝缘体(省略图示)。转子2具备:圆柱状的转子2的芯9;以及粘结磁体部20,其设置于沿着转子2的周向形成的多个(在本例中,是10处)的配置孔11的各配置孔11。此外,构成卷装体6的绝缘电线的芯线的材质使用含有铜、铜合金、铝以及铝合金中的任一种和不可避免的杂质的材质。定子1的芯7由电磁钢板的层叠体构成。对电磁钢板进行冲裁加工,形成包括磁轭部和齿部的定子芯片材,层叠多张定子芯片材而构成作为定子1的芯7的电磁钢板的层叠体。电磁钢板含有fe和si作为主成分,作为副成分,并没有特别限定。在电磁钢板的成分中含有未能确定的不可避免的杂质。电磁钢板的表面具备绝缘性的覆膜。作为与上述相当的电磁钢板,例如,在定子1的芯7中可以使用被称为35h300的新日铁住金株式会社制的电磁钢板。此外,35h300的厚度尺寸是0.35mm。

图8是表示实施方式2中的粘结磁体部主要部分的磁化方向的图。在本实施方式中,在转子2的芯9中可以采用定子1的芯7所使用的被称为35h300的电磁钢板。如上所述,在转子2的芯9采用被称为35h300的电磁钢板的情况下,也通过将粘结磁体部20中的粘结磁体部主要部分20c的磁化方向20a设为由与转子2的外周之间的q轴线段和磁化方向20a的假想延长直线20b夹着的角部的角度θ处于30度~150度的范围,能够抑制粘结磁体部20的退磁。能够抑制如下的现象:在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场成为反向磁场而发挥作用,该反向磁场从转子2的实质上的径向流入而使粘结磁体部20产生退磁。对于马达锁定时的从定子1那一侧产生的磁场的方向与粘结磁体部20的主要部分的磁化方向20a,彼此的方向不是以相反方向相对而是彼此的方向不同,因此,考察到抑制粘结磁体部20的退磁。

粘结磁体部20至少含有磁体粉末和树脂材料。磁体粉末的磁性材料的种类并没有特别限定,例如,可从nd-fe-b系磁体粉末、sm-co系磁体粉末、sm-fe-n系磁体粉末、铁氧体系磁体粉末、或它们的混合物等适当选择。示出粘结磁体部20的与轴向垂直的面的截面形状呈实质上的圆弧形状的情况,但并不限定于该形状。可适当选择长方形、梯形、v字形等适于电动机组件的规格的形态。

关于本实施方式中的转子2的体形,转子2的直径处于30mm~60mm的范围。转子2的旋转轴的长度方向上的长度尺寸(圆柱形状的长度尺寸)处于15mm~60mm的范围。在是这样的转子2的体形的情况下,与转子2的旋转轴垂直的方向的截面中的粘结磁体部20的厚度尺寸需要至少2mm左右。此外,定子1的体形可根据转子2的体形来选择。

在将粘结磁体部20中的粘结磁体部主要部分20c的磁化方向20a设为由与转子2的外周之间的q轴线段和磁化方向20a的假想延长直线20b夹着的角部的角度θ处于30度~150度时,粘结磁体部20中的粘结磁体部主要部分20c所占的范围如下这样。在将转子2的直径设为60mm左右时,优选的是从转子2的外径附近到转子2的内部的直径20mm左右的范围。在将转子2的直径设为30mm左右时,优选的是从转子2的外径附近到转子2的内部的直径10mm左右的范围。

另外,在本实施方式的电动机组件中,转子2具有磁凸极性,包括产生磁力矩的d轴磁通通路构成部和产生磁阻力矩的q轴磁通通路构成部。该d轴磁通通路构成部和q轴磁通通路构成部至少包括粘结磁体部和钢板中的任一者的层叠体。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板也可以在钢板的成分中至少含有fe和以0.8wt%为上限值的si。根据本实施方式中的结构,将钢板的si含量设为微小的量,因此,钢板的导电率比电磁钢板的导电率小。由于来自外部的反向磁场的电磁感应而产生的钢板的涡流呈现比电磁钢板处的涡流的值大的值。来自外部的反向磁场被该转子2的外周附近处的涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板是不具有绝缘覆膜的钢板。也就是说,通过将转子2的芯构成为钢板的层叠体,钢板的基材面彼此接触。另外,也可以向钢板涂敷提高钢板的基材面彼此的电导通的导电性材料。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

本实施方式中的电动机组件的转子2所包含的钢板是以0.35mm为厚度尺寸的下限值的钢板。此外,通过增大钢板的厚度尺寸,在马达锁定时从定子1那一侧产生的磁场产生更多的转子2的外周附近处的涡流,能够抑制粘结磁体部的退磁。在电磁钢板的情况下,也可以将其厚度尺寸设为0.5mm左右。本实施方式中的电动机组件所包含的钢板也可以在钢板的成分中至少含有fe和以0.8wt%为上限值的si。也可以将钢板的厚度尺寸设为0.5mm左右。例如,也可以使用将钢板的厚度尺寸设为0.5mm左右并被称为50h470、50h400或50h350的新日铁住金株式会社制的电磁钢板。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

此外,在钢板的基材面不可避免地产生由自然氧化形成的氧化膜。因而,本实施方式中的电动机组件包括钢板的基材面彼此接触的结构以及钢板隔着由基材面的自然氧化形成的氧化膜接触的结构。另外,也可以是,旨在抑制在钢板的基材面不可避免地产生的由自然氧化形成的氧化膜,而在转子2的表面的至少一部分具备用于覆盖转子2的表面的覆膜。根据该结构,易于产生转子2的外周附近处的涡流。来自外部的反向磁场被该涡流消除,提高抑制产生粘结磁体部的退磁的情况的效果。

在使本实施方式的电动机组件旋转驱动之际,在电动机组件因某些原因而锁定了的情况下,在转子2的旋转停止了的状态下,存在来自定子1的旋转磁场作为向转子2施加的反向磁场而发挥作用的情况。将该状况示意性地表示在图9中。图9是表示在本实施方式的电动机组件的马达锁定时,来自定子的旋转磁场作为反向磁场向转子施加的状态的说明图。图9所示的箭头15示意性地表示上述的反向磁场。如上所述,该反向磁场是旋转磁场。因此,若该反向磁场沿着引起被搭载到转子2的磁体的退磁的方向施加,则也可能产生磁体退磁的情况。因此,以往以来认识到该问题。

此外,本实施方式中的使用了钢板或电磁钢板的电动机组件的芯(定子1的芯和转子2的芯)的制造方法如下这样。利于开卷机将从金属材料等的制造厂商供给来的卷状的钢板或电磁钢板向压力机输送。钢板或电磁钢板被设置到压力机的模具冲裁成预定的轴向截面形状的芯片材。通过层叠该芯片材而使其一体化,形成芯(将层叠来自钢板或电磁钢板的作为加工品的芯片材而构成的层叠体称为芯)。

如上所述,在马达锁定时,若来自定子1那一侧的磁场到达转子2,则在转子2的外周附近更多地产生相对于来自定子1的磁场的涡流。由该涡流形成的磁场沿着消除来自外部的磁场的方向作用。其结果,作为来自外部的磁场的来自定子1的磁场在转子2的外周附近被消除,来自定子1的磁场所影响的转子2的内部的区域微小,也能够减少向粘结磁体部作用的磁通的量。因而,能够抑制粘结磁体部的退磁。

产业上的可利用性

本发明抑制由于反向磁场向电动机组件和电动机的转子所包括的粘结磁体部施加而导致的退磁。因而,本发明能够提供提高了可靠性的电动机和电动机组件。

附图标记说明

1、定子;2、转子;2d、d轴;2q、q轴;2r、q轴线段;3、轴孔;4、磁轭部;5、齿部;6、卷装体;7、芯;8、绝缘体;9、芯;10、粘结磁体部;10a、磁化方向;10b、磁化方向假想延长直线;10c、粘结磁体部主要部分;11、配置孔;12、箭头;13、箭头;14、电动机组件;15、箭头;16、箭头;20、粘结磁体部;20a、磁化方向;20b、假想延长直线;20c、粘结磁体部主要部分;θ、角度;θ1、角度;θ2、角度;θn、角度。

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