專利名稱：旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其旋轉(zhuǎn)軸實(shí)質(zhì)上是整體安裝的，由非磁性材料構(gòu)成的本體部、和沿圓周方向上交錯(cuò)地密接而呈放射狀地整體配置在本體部上的永磁體、及磁性部件構(gòu)成。
構(gòu)成作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子的一個(gè)具體例子，其具有旋轉(zhuǎn)軸、嵌合·安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的套管、沿圓周方向上交錯(cuò)地密接而呈放射狀地整體配置在套管的外周部上的永磁體、及磁性部件、設(shè)置在套管、永磁體及各磁性部件的軸向兩側(cè)面且在軸向夾持上述部件，從而進(jìn)行固定的一對(duì)側(cè)蓋。套管及一對(duì)側(cè)蓋是由奧氏系的不銹鋼或鋁合金等非磁性材料形成的。各磁性部件由磁性材料構(gòu)成的金屬板，例如電磁鋼板的層疊體構(gòu)成。
套管相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被鍵結(jié)合，由此與其整體連結(jié)。在套管的外周面上形成沿圓周方向以一定間隔在軸向延伸的溝，在由電磁鋼板的層疊體構(gòu)成的各磁性部件中的半徑方向內(nèi)側(cè)的、與上述各溝相對(duì)應(yīng)的位置上形成分別在半徑方向內(nèi)側(cè)延伸的突起部。各突起部嵌合在形成在套管的外周面上的相對(duì)應(yīng)的溝中，由此各磁性部件相對(duì)于連結(jié)在旋轉(zhuǎn)軸上的套管可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置。在各磁性部件上形成比各永磁體還向半徑方向的外側(cè)伸出的突出部。由于向周向兩側(cè)伸出的法蘭部形成在該各突出部上，因此各磁性部件設(shè)置在套管上，各永磁體插入·固定在形成在各磁性部件的周向上的放射狀的空間內(nèi)的狀態(tài)下，由于沿圓周方向上保持一定間隔相對(duì)的上述各法蘭部，可防止向半徑方向的外側(cè)脫落地固定各永磁體半徑方向的外側(cè)端。從一個(gè)側(cè)蓋貫通各磁性部件及另一個(gè)側(cè)蓋地在上述一對(duì)側(cè)蓋之間設(shè)有多個(gè)通孔螺栓。將螺母擰入各通孔螺栓的端部，軸向兩側(cè)面與套管一起被夾入一對(duì)側(cè)蓋之間，由此設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的套管的外周部上的永磁體及各磁性部件與旋轉(zhuǎn)軸整體連接。各磁性部件半徑方向的外側(cè)端面分別呈實(shí)質(zhì)上同一形狀的圓弧面，而且沿圓周方向上以一定的間隔(與周向相對(duì)的上述法蘭部之間形成的間隔)地安裝在與旋轉(zhuǎn)軸具有同一軸心的一個(gè)圓形外周面上。
如上所述構(gòu)成的現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子中，為了確保更強(qiáng)的磁場，提高旋轉(zhuǎn)機(jī)的性能，要可能限度地增加放射狀配置的各永磁體的半徑方向的長度，且實(shí)現(xiàn)多極化手段。但是，可能限度地增加各永磁體半徑方向的長度，僅僅可能限度地增加永磁體的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)多極化的情況下，與各永磁體沿圓周方向上交錯(cuò)設(shè)置的各磁性部件的周向?qū)挾冗^于狹窄，由于僅從各磁性部件的外周面到各永磁體的半徑方向的內(nèi)側(cè)端之間的距離加長了，因此組裝后顯著地難于磁化。近年來，永磁體的性能顯著提高，可用小型的永磁體產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，磁化時(shí)要施加很強(qiáng)的磁化力，但是，如果各磁性部件的周向?qū)挾冗^于狹窄，組裝后磁化作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁力線的飽和現(xiàn)象，不可能對(duì)各永磁體進(jìn)行所希望那樣的磁化。此外，如果從各磁性部件的外周面到各永磁體的半徑方向的內(nèi)側(cè)端之間的距離加長了，各永磁體的半徑方向內(nèi)側(cè)端附件的部分基本沒有磁力線進(jìn)入，磁化更加困難。結(jié)果，盡管增加了永磁體的數(shù)量，且實(shí)現(xiàn)了多極化，但卻不能象希望的那樣提高作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)的性能。
上述現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子由旋轉(zhuǎn)軸、套管、連接旋轉(zhuǎn)軸和套管的鍵、多個(gè)永磁體、多個(gè)磁性部件、一對(duì)側(cè)蓋、多個(gè)通孔螺栓及螺母等多種類、多數(shù)量的部件構(gòu)成，由于不得不集合、組裝這些多種類、多數(shù)量的部件，增加了部件數(shù)量和組裝工藝，組裝作業(yè)復(fù)雜，工人的負(fù)擔(dān)大，需要比較長的組裝時(shí)間，提高了整體制作成本。
本發(fā)明是基于上述事實(shí)作出的，其目的在于，提供一種新型旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，它在增加永磁體的數(shù)量、實(shí)現(xiàn)多極化的同時(shí)，即使一體化后，仍然可確實(shí)地對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，可提高其性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新型的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，它在增加永磁體的數(shù)量、實(shí)現(xiàn)多極化的同時(shí)，即使一體化后，仍然可確實(shí)地對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，提高其性能，而且結(jié)構(gòu)簡單，部件數(shù)量少，可以以比原來低的成本進(jìn)行制作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新型的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，它在確實(shí)防止各永磁體脫落的同時(shí)，即使一體化后，仍然可確實(shí)地對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，提高其性能。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，軸機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是整體安裝的，其由非磁性材料構(gòu)成的本體部、沿圓周方向上交錯(cuò)地密接而呈放射狀地整體配置在本體部上的永磁體及磁性部件構(gòu)成的，規(guī)定各磁性部件的、在與永磁體密接的周向兩側(cè)面的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度要大于各永磁體半徑方向的長度。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，規(guī)定各磁性部件的、在與永磁體密接的周向兩側(cè)面的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度，是各永磁體的半徑方向長度的1.5～2.0倍。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，本體部具有實(shí)質(zhì)上呈圓形的外周面及兩側(cè)面，各永磁體完全埋設(shè)在本體部內(nèi)，各磁性部件只要半徑方向的外側(cè)端面露出，其它表面均埋設(shè)在本體部內(nèi)。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在各磁性部件上設(shè)置比各永磁體更向半徑方向的外側(cè)伸出的突出部，在各永磁體半徑方向的外側(cè)端面的外側(cè)，通過該各突出部，沿圓周方向形成空間部，本體部設(shè)置成，充滿永磁體及各磁性部件的半徑方向內(nèi)側(cè)面與軸機(jī)構(gòu)的外周面之間，并充滿該空間部，而且以預(yù)定的厚度覆蓋住永磁體及各磁性部件的軸向兩側(cè)面，各磁性部件的被露出的半徑方向外側(cè)端面位于與本體部的外周面實(shí)質(zhì)上處于同一平面的位置上。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，各永磁體的半徑方向靠外側(cè)的部分中的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向的外側(cè)端，兩側(cè)面相對(duì)地沿接近方向直線狀延伸，直到該外側(cè)端地形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，除了各永磁體的該半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分中的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向的內(nèi)側(cè)端，兩側(cè)面相對(duì)地沿接近方向直線狀延伸，直到該內(nèi)側(cè)端地形成半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面，在與形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面的周向側(cè)面同側(cè)的周向側(cè)面上形成半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，各永磁體的半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面的長度大于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面的長度。
所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，除了各永磁體的該半徑方向靠外側(cè)的部分以外的、半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向?qū)挾龋谠摪霃椒较騼?nèi)側(cè)部分的整個(gè)區(qū)域被形成一定。
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中，軸機(jī)構(gòu)是由實(shí)質(zhì)上整體安裝，由非磁性材料構(gòu)成的本體部、沿圓周方向上交錯(cuò)地密接以呈放射狀地整體配置在本體部上的永磁體、及磁性部件構(gòu)成，規(guī)定各磁性部件的、密接在永磁體上的周向兩側(cè)面中的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度要大于各永磁體半徑方向的長度。
本發(fā)明的優(yōu)良效果采用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，增加永磁體的數(shù)量，形成多極化的同時(shí)，即使在一體化之后也可以完全確保對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，可提高性能。其結(jié)構(gòu)簡單，減少了部件數(shù)量，可以以低于以前的成本進(jìn)行制作。另外，在可確保防止各永磁體脫落的同時(shí)，即使在一體化之后也可以完全確保對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，可提高性能。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是具有本發(fā)明轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)的側(cè)面圖。
圖2是沿圖1中A-A線所作的向視截面圖。
圖3是沿圖2中B-B線所作的向視放大截面圖。
圖4是將向心球軸承安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子的平面圖。
圖5是用于構(gòu)成設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的磁性部件的電磁鋼板的平面圖。
圖6是圖5中C部的放大圖。
圖7是從軸向看去，將套管設(shè)置在與由圖5所示的電磁鋼板的層疊體構(gòu)成的磁性體的軸心共同的軸心上的圖。
圖8是截?cái)嘁蕴坠艿妮S線為界的部分，從而表示套管的側(cè)面圖。
圖9是圖7的狀態(tài)下，切削加工通過壓鑄成形的轉(zhuǎn)子的中間產(chǎn)品(沒有安裝旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子的中間產(chǎn)品)的外周面的一部分，從軸向看到的削除狀態(tài)下的截面圖。
圖10從半徑方向的外側(cè)看到的圖9所示的轉(zhuǎn)子的中間產(chǎn)品的圖。
圖11是通過將旋轉(zhuǎn)軸裝入圖10所示的轉(zhuǎn)子的中間產(chǎn)品中，表示破開完成狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子的一部分的圖。
圖12是設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的永磁體的側(cè)面圖。
圖13是圖12所示的永磁體的斜視圖。
圖14是表示永磁體的其它實(shí)施形態(tài)的側(cè)面圖，即與圖12同樣的側(cè)面圖。
圖15是表示永磁體的其它實(shí)施形態(tài)的側(cè)面圖，即與圖12同樣的側(cè)面圖。
圖16是表示永磁體的其它實(shí)施形態(tài)的側(cè)面圖，即與圖12同樣的側(cè)面圖。
圖17是表示永磁體的其它實(shí)施形態(tài)的側(cè)面圖，即與圖12同樣的側(cè)面圖。
圖18是表示永磁體的其它實(shí)施形態(tài)的側(cè)面圖，即與圖12同樣的側(cè)面圖。圖19是表示用于構(gòu)成設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的磁性部件的電磁鋼板的其它實(shí)施形態(tài)的主要部件的平面圖，是與圖6同樣的平面圖。
下面，參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形態(tài)。圖1-圖19中實(shí)質(zhì)上相同的部件用相同的符號(hào)表示。如圖1-圖4所示，用符號(hào)2表示其整體的發(fā)電機(jī)即旋轉(zhuǎn)機(jī)包括轉(zhuǎn)子4、一對(duì)外殼部件6和8、定子10。轉(zhuǎn)子4由通過套筒14整體安裝的旋轉(zhuǎn)軸12、多個(gè)永磁體16、多個(gè)磁性部件18、和本體部20構(gòu)成。每個(gè)永磁體16完全埋置在本體部20內(nèi)，每個(gè)磁性部件18僅露出半徑方向的外側(cè)端面，其它表面全部埋設(shè)在本體部20內(nèi)。
下面更具體地說明本發(fā)明轉(zhuǎn)子4的結(jié)構(gòu)(完成后的結(jié)構(gòu))。參照圖2-圖4，本體部20由鋁合金或鋅合金等非磁性材料構(gòu)成，在實(shí)施例中由鋁合金構(gòu)成，通過后述的壓鑄，將套管14、各個(gè)永磁體16及各個(gè)磁性部件18整體埋設(shè)在一起，形成實(shí)質(zhì)上呈圓形的外圓周面和與軸向垂直延伸的兩個(gè)側(cè)面。套管14整體安裝在本體部20上。套管14安裝在與本體部20的外圓周面有共同軸心的位置上，除了其軸向的兩個(gè)端部以外，全部外圓周面都被本體部20所覆蓋。旋轉(zhuǎn)軸12壓入套管14的通孔14a(參照圖8)中，旋轉(zhuǎn)軸12通過套管14整體安裝在本體部20中。在該實(shí)施形態(tài)中，由于套管14及旋轉(zhuǎn)軸12構(gòu)成了軸機(jī)構(gòu)，因此實(shí)質(zhì)上軸機(jī)構(gòu)是整體安裝在本體部20上的。規(guī)定旋轉(zhuǎn)軸12的長度，該長度使得旋轉(zhuǎn)軸12從本體部20的兩側(cè)面向軸向外方分別僅伸出所定長度。
多個(gè)永磁體16及多個(gè)磁性部件18整體埋設(shè)在本體部20中。每個(gè)永磁體16實(shí)質(zhì)上形狀彼此相同，每個(gè)磁性部件18實(shí)質(zhì)上形狀也彼此相同。永磁體16和磁性部件18沿圓周方向上交互密接，彼此呈放射狀地以等間距地配置在本體部20上。其設(shè)置的狀態(tài)使得每個(gè)永磁體16和磁性部件18的軸向兩側(cè)面實(shí)質(zhì)上處于同一平面上。所謂“軸向”是指旋轉(zhuǎn)軸12、套管14及本體部20的共同的軸線方向，因此也就意味著轉(zhuǎn)子4的軸線方向，以下的所謂“軸向”，沒有特殊限定的就意味著上述方向。
由磁性材料形成的每個(gè)磁性部件18是由實(shí)質(zhì)上形狀相同的多個(gè)電磁鋼板構(gòu)成的，在實(shí)施形態(tài)中是由多個(gè)硅鋼板的疊層體構(gòu)成的。各磁性部件18具有呈與旋轉(zhuǎn)軸12同心的圓弧狀的半徑方向外側(cè)端面、在接線方向直線狀延伸的半徑方向內(nèi)側(cè)端面、和在半徑方向延伸的周向兩側(cè)面。向半徑方向內(nèi)側(cè)突出的用于防止脫落的突起部18a遍布軸向的所有區(qū)域地形成在上述內(nèi)側(cè)端面的周向中央。從軸向看，各突起部18a的半徑方向內(nèi)側(cè)的前端部向半徑方向的內(nèi)側(cè)呈扇形。從軸向看，上述周向兩側(cè)面中的半徑方向靠外側(cè)的部分的、沿圓周方向上相對(duì)的各側(cè)面通過軸心且與通過該側(cè)面之間的周向中心的直線相平行，上述周向兩側(cè)面中的半徑方向靠內(nèi)側(cè)的部分的、沿圓周方向上相對(duì)的側(cè)面的單面與該直線平行，在該側(cè)面的其它處相對(duì)該直線形成鈍角的凹部。形成上述靠內(nèi)側(cè)部分的該側(cè)面的其它處，使得從軸向看，通過兩個(gè)直線狀的傾斜面形成上述凹部。從軸向看，近乎正方形的矩形空間(本體部填充用空間)形成在上述靠外側(cè)部分的、周向上相對(duì)的各側(cè)面之間，而從軸向看，半徑方向的長度比周向的寬度長一些的基本呈矩形的空間(用于插入·固定永磁體的空間)形成在上述靠內(nèi)側(cè)部分的、沿圓周方向上相對(duì)的各側(cè)面之間。在各永磁體插入·固定用空間上形成上述凹部，使得其周向?qū)挾却笥诟靼霃椒较騼?nèi)側(cè)端及外側(cè)端的周向?qū)挾?。上述凹部形成在各永磁體插入·固定用空間的半徑方向靠外側(cè)部分。本體部填充用空間的周向?qū)挾却笥谟来朋w插入·固定用空間的周向?qū)挾?最大寬度)。從而在兩個(gè)空間的半徑方向的邊界處形成R形的段部。
下面用其它表現(xiàn)說明各磁性部件18的形狀，比各永磁體16更向半徑方向的外側(cè)伸出的突出部18b(參照圖3)形成在各磁性部件18上。通過各突出部18b沿圓周方向用于填充本體部20的空間(本體部填充用空間)形成在各永磁體16的半徑方向外側(cè)端面的外側(cè)。通過各磁性部件18的、比突出部18b更靠近半徑方向內(nèi)側(cè)的各部分18c(參照圖3)，沿圓周方向上形成永磁體16密接地插入·固定的空間(永磁體插入·固定用空間)。各永磁體插入·固定用空間的形狀不必說要與對(duì)應(yīng)的永磁體16相配合，使得所述永磁體16密接地插入·固定住。
例如Nd-Fe-B系等的各永磁體16在未磁化的狀態(tài)下插入·固定在上述永磁體插入·固定用用空間中。如圖12及圖13所示，各永磁體16呈細(xì)長的近乎立方體形，但從上述說明可知，各磁性部件18的、形成永磁體插入·固定用空間的側(cè)面的單面呈直線狀延伸，由于側(cè)面的其它處形成由兩個(gè)傾斜面構(gòu)成的鈍角的凹部，因此插入后的各永磁體16的兩側(cè)面也與它們相匹配。
下面假設(shè)在將各永磁體16裝入磁性部件18的狀態(tài)下，說明一個(gè)永磁體16的情況。從與上述軸方向一致的其長度方向看(即圖12)，永磁體16包括相互間以一定間隔平行地直線狀延伸的一個(gè)端面16a及另一個(gè)端面16b、與端面16a和16b垂直地直線狀延伸的一個(gè)側(cè)面16c、和通過兩個(gè)直線狀延伸的傾斜面16d及16e，形成鈍角的凸部16f的另一個(gè)側(cè)面。一個(gè)傾斜面16d，在永磁體16半徑方向靠外側(cè)的部分(圖12中靠近一個(gè)端面16a的部分)中的周向另一個(gè)側(cè)面上，隨著朝向半徑方向的外側(cè)端即端面16a，兩側(cè)面相對(duì)地在附近方向直線狀延伸，由此規(guī)定半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d。直到半徑方向的外側(cè)端，即端面16a地形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d。另一個(gè)傾斜面16e，在除了永磁體16上述半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向的內(nèi)側(cè)部分(圖12中靠近另一個(gè)端面16b的部分)中的周向的另一個(gè)側(cè)面上，隨著朝向半徑方向的內(nèi)側(cè)端即另一個(gè)端面16b，兩側(cè)面相對(duì)地在附近方向直線狀延伸，由此規(guī)定半徑方向靠內(nèi)側(cè)的傾斜面16e。直到半徑方向的內(nèi)側(cè)端，即另一個(gè)端面16b地形成半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e。借助于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d及半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e，在永磁體16半徑方向靠外側(cè)的部分與上述半徑方向的內(nèi)側(cè)部分的邊界上形成凸部16f。凸部16f的周向?qū)挾萩比半徑方向外側(cè)端的一個(gè)端面16a及半徑方向內(nèi)側(cè)端的另一個(gè)端面16b的周向?qū)挾萢和b要大。規(guī)定永磁體16的周向?qū)挾?圖12中左右方向的寬度)從凸部16f的形成部分向半徑方向的外側(cè)端(一個(gè)端面16a)及半徑方向的內(nèi)側(cè)端(另一個(gè)端面16b)逐漸減小。而且半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e的長度大于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的長度。在下面的記載中，將永磁體16的“周向?qū)挾取焙喎Q為“寬度”。
永磁體16長度方向的一個(gè)端面16g及另一個(gè)端面16h由與上述端面16a及另一個(gè)端面16b垂直的平面構(gòu)成。永磁體16的截面形狀(與圖12所述的形狀實(shí)質(zhì)上相同)規(guī)定為從長度方向的一端直到另一端實(shí)質(zhì)上相同。在圖示的實(shí)施形態(tài)中，從上述長度方向看(圖12)，一個(gè)端面16a的寬度a和另一個(gè)端面16b的寬度b實(shí)質(zhì)上相同，形成各凸部16f的部分的寬度(最大寬度)c要大于上述寬度a和b(a=b＜c)。永磁體16一個(gè)端面16a及另一個(gè)端面16b之間的長度(側(cè)面16c的長度)規(guī)定為端面16a及16b的寬度的2倍+α，永磁體16長度方向的長度(端面16g和16h之間的長度)規(guī)定為端面16a及16b的寬度的10倍。
參照圖2～圖4，如上所述構(gòu)成的各永磁體16插入·固定在各磁性部件18的永磁體插入用空間內(nèi)。在各永磁體16裝入各磁性部件18中的狀態(tài)下，各永磁體16半徑方向的外側(cè)端面(16a)沿圓周方向延伸，與界定上述本體部填充用空間的一部分的各段部沿圓周方向上幾乎處于同列位置，各半徑方向內(nèi)側(cè)端面(16b)界定永磁體插入·固定用空間的半徑方向的內(nèi)側(cè)端，最好與磁性部件18的各半徑方向內(nèi)側(cè)端面沿圓周方向上幾乎處于同列位置，限定彼此的長度。
非磁性材料即鋁合金構(gòu)成的本體部20填充各永磁體16及各個(gè)磁性部件18的半徑方向內(nèi)側(cè)與套管14的外周面之間(形成實(shí)質(zhì)上環(huán)狀的空間)，并填充上述本體部填充用空間，且以所定厚度覆蓋住各永磁體16及各個(gè)磁性部件18的軸向兩側(cè)面。這種設(shè)置容易進(jìn)行鑄造，最好是壓鑄。各磁性部件18僅有半徑方向的外側(cè)端面從本體部20中露出，形成露出面，且與本體部20的外周面實(shí)質(zhì)上處于同一平面上。即，雖然借助于本體部20，各永磁體16及各磁性部件18是整體形成的，但是其中的各永磁體16完全埋設(shè)在本體部20內(nèi)，而各磁性部件18僅有半徑方向的外側(cè)端面露出，其它表面也全部埋設(shè)在本體部20內(nèi)。換言之，各磁性部件18的半徑方向的外側(cè)端面在下述狀態(tài)下露出外部填充在各本體部填充用空間中的本體部20的一部分沿圓周方向上以等間距隔開，且通過本體部20以預(yù)定的厚度覆蓋住軸向的兩側(cè)。因此可通過各磁性部件18的該露出面對(duì)各未磁化的永磁體16進(jìn)行磁化。
上述各磁性部件18作為成形后的轉(zhuǎn)子被完成后，如上所述，作為沿圓周方向上相互分離的不連續(xù)的獨(dú)立部件配置，但是在成形前，磁性部件18通過圓弧狀的細(xì)長的橋接部與上述各本體部填充用空間的半徑方向的外端相連，通過層疊整個(gè)外周緣呈連續(xù)的圓形地整體形成的一個(gè)硅鋼板而形成的一個(gè)磁性體構(gòu)成了各磁性部件18。如上所述地由各硅鋼板形成的一個(gè)磁性體借助于本體部20，與套管14、各永磁體16一起作為轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品整體形成后，轉(zhuǎn)子4的外周緣與套管14，因而與旋轉(zhuǎn)軸12形成同心圓地進(jìn)行切削加工，切除上述各橋接部，填充在上述各橋接部的半徑方向內(nèi)側(cè)的空間中，且在成形時(shí)通過各橋接部，覆蓋半徑方向外側(cè)的本體部20的一部分露出外周面。這樣的轉(zhuǎn)子4的制作方法將在后面詳細(xì)描述。通過將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在套管14中，可完成如上所述形成的轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品。
下面詳細(xì)說明如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的轉(zhuǎn)子4的制作方法。在上述實(shí)施形態(tài)中，轉(zhuǎn)子4由旋轉(zhuǎn)軸12、套管14、多個(gè)永磁體16、多個(gè)磁性部件18及本體部20構(gòu)成，除了壓鑄成形時(shí)向圖中未示出的模型內(nèi)注液、加壓的本體部20以外，其它部件都是預(yù)先單獨(dú)制作的。其中套管14如圖8所示，包括通孔14a、在軸向以一定間隔形成在外周面上的多個(gè)環(huán)狀溝14b。在套管14的外周面覆蓋在本體部20上的狀態(tài)下整體成形時(shí)，由于本體部20的一部分填充在各環(huán)狀溝14b內(nèi)，因此可確實(shí)防止套管14相對(duì)于本體部20向軸向的脫落。旋轉(zhuǎn)軸12如圖11所示，包括為了從軸向一端可壓入套管14的通孔14a內(nèi)，限定其外徑的可壓入部分12a和設(shè)置在可壓入部分12a的另一端的大口徑法蘭部12b。法蘭部12b具有壓入套管14時(shí)確定位置用的止擋件的功能。各永磁體16是將磁性材料，例如Nd-Fe-B以一定的比例混合而成的粉末，利用公知的方法例如粉末冶金，參照圖12及圖13，形成前面說明的形狀(成形)·燒結(jié)而得到的。各永磁體16在這樣的自由狀態(tài)下是沒有被磁化的。
上述各磁性部件18作為成形后的轉(zhuǎn)子4在完成的狀態(tài)下(實(shí)施形態(tài)中是作為轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品成形后的狀態(tài))，如前所述，作為相互沿圓周方向上分離的不連續(xù)的獨(dú)立部件配置的，但在成形前，磁性部件18通過圓弧狀的細(xì)長的橋接部與上述各本體部填充用空間的半徑方向的外端相連，通過層疊整個(gè)外周緣呈連續(xù)的圓形地整體形成的一個(gè)硅鋼板而形成的一個(gè)磁性體構(gòu)成了各磁性部件18。從而在成形后，如上所述地分離為各磁性體18。
參照圖5和圖6，符號(hào)100表示磁性材料構(gòu)成的金屬板，在實(shí)施形態(tài)中為電磁鋼板的一種實(shí)施形態(tài)，即硅鋼板。硅鋼板100具有整體連續(xù)的圓形外周面，同時(shí)在半徑方向內(nèi)側(cè)形成通孔，作為整體呈近乎平墊圈那樣的基本形狀。多個(gè)窄縫102沿圓周方向上相互以一定間隔等間距地放射狀配置在硅鋼板100上。相互實(shí)質(zhì)上形狀相同的各窄縫102，其一端為半徑方向的內(nèi)側(cè)端，且向限定通孔的外周緣的一部分開放，另一端在與外周面之間，截?cái)嗯c硅鋼板100的軸心O同心的呈圓弧狀的橋接部104，封閉地形成該另一端。從軸向看，上述各窄縫102中半徑方向靠外側(cè)的部分的、沿圓周方向上相對(duì)的側(cè)面102a和102b通過硅鋼板100的軸心O，且平行于通過該側(cè)面102a和102b之間的周向中心的直線L，直線狀地延伸，而半徑方向靠內(nèi)側(cè)的部分的、沿圓周方向上相對(duì)側(cè)面的單面102c平行于直線L地直線狀延伸，而該側(cè)面的其它處，借助于兩個(gè)直線狀延伸的傾斜面102d和102e，形成相對(duì)于直線L呈鈍角的凹部102f。
從軸向看，在各窄縫102中上述靠外側(cè)部分的側(cè)面102a和102b之間形成近乎正方形的矩形空間(前面所述的本體部填充用空間)102A，而從軸向看，在上述靠內(nèi)側(cè)部分的側(cè)面的單面102c與側(cè)面的其它處102d及102e之間，半徑方向的長度比周向的寬度大一些，形成近乎矩形的空間(前面所述的永磁體插入·固定用空間)102B。本體部填充用空間102A的周向?qū)挾却笥谟来朋w插入·固定用空間102B的周向?qū)挾?凹部102f所在部分界定的最大寬度)。從而在兩個(gè)空間102A和102B半徑方向的邊界處形成含有R形的段部102g及102h。上述凹部102f形成在永磁體插入·固定用空間102B的半徑方向靠外側(cè)的部分，其周向?qū)挾却笥诳臻g102B的半徑方向外側(cè)端及內(nèi)側(cè)端的周向?qū)挾取？臻g102B的周向?qū)挾葟陌疾?02f的形成部分向半徑方向的外側(cè)及內(nèi)側(cè)逐漸減小。形成上述凹部102f的兩個(gè)傾斜面102d和102e中，位于半徑方向靠內(nèi)側(cè)的傾斜面102e的長度大于位于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面102d的長度。各窄縫102中的上述空間102B的形狀與前述的永磁體16的橫截面形狀(參照圖12)實(shí)質(zhì)上相同(更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，如果將永磁體16壓入，比上述空間102B更大)在硅鋼板100上形成上述各個(gè)窄縫102，從而在硅鋼板100上或通過各個(gè)窄縫102，沿圓周方向上形成相互間隔、以等間距呈放射狀配置的基部106。實(shí)質(zhì)上彼此形狀相同的各個(gè)基部106的半徑方向的內(nèi)側(cè)端部(界定硅鋼板100的上述通孔外圓周邊緣的一部分的半徑方向的內(nèi)側(cè)端部)106a在該通孔的切線方向沿直線延伸。各個(gè)基部106的半徑方向的內(nèi)側(cè)端部106a的周向中央處形成有向半徑方向內(nèi)側(cè)突起的用于防止脫落的突起部106b。從軸向看去，各個(gè)突起部106b的半徑方向的內(nèi)側(cè)前端向半徑方向的內(nèi)側(cè)形成扇形。
經(jīng)過沖壓機(jī)沖裁加工平板，可容易地形成如上所述構(gòu)成的硅鋼板100。將沖裁加工形成的多個(gè)硅鋼板100(例如400個(gè)1.0mm的硅鋼板100)相互整合、層疊，形成具有圓形外周面的實(shí)質(zhì)上呈圓筒形、一端向半徑方向的內(nèi)側(cè)開放，另一端斷開與外周面之間的圓弧狀橋接部104，被關(guān)閉的窄縫102形成一個(gè)磁性體180，即多個(gè)硅鋼板100的層疊體--磁性體180，該磁性體180沿圓周方向以一定間隔呈放射狀地配置(參照圖7)。作為硅鋼板100的層疊體，為了整體地固定磁性體180，可以在各個(gè)硅鋼板100的外周面實(shí)施鉚接或焊接等適當(dāng)?shù)墓潭ㄊ侄巍?br> 通過層疊硅鋼板100形成磁性體180之后，在上述各個(gè)窄縫102中插入永磁體·將未磁化狀態(tài)下的上述永磁體16插入固定用空間102B內(nèi)，使之破壞與橋接部104之間的本體部填充用空間102A(參照圖7)。各個(gè)永磁體16插入對(duì)應(yīng)空間102B內(nèi)在實(shí)施形態(tài)中是通過壓入實(shí)現(xiàn)的。參照圖7，永磁體16插入·固定在各個(gè)磁性體的窄縫102內(nèi)之后，配合磁性體180的軸心地設(shè)置上述套管14。同軸心地設(shè)置磁性體180及各個(gè)套管14可在壓鑄用的圖中未示出的鑄型內(nèi)進(jìn)行。另外，磁性體180及永磁體16的半徑方向內(nèi)側(cè)與套管14的外周面之間形成環(huán)狀空間(本體部填充用空間)182。
接著，通過將熔融的非磁性材料即鋁合金注入鑄型內(nèi)·加壓，即可利用公知的方法進(jìn)行壓鑄。即，將熔融的鋁合金填充在磁性體180及各個(gè)未磁化的永磁體16與套管14之間的本體部填充用空間182及各本體部填充用空間102A中，并將套管14、磁性體180及各個(gè)永磁體16整體地鑄入以所定厚度覆蓋磁性體180及各個(gè)永磁體16的軸向兩側(cè)面而形成的本體部20(參照圖2和圖3)中。將這樣整體形成的轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品從鑄型中取出，經(jīng)過冷卻后，圍繞套管14的軸心切削加工本體部20及磁性體180的外周面，切除各個(gè)橋接部104(參照圖9和圖10)。經(jīng)過上述切削的轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品的外周面與套管14同軸。圖6中用兩點(diǎn)劃線表示的圓弧狀的部分是表示經(jīng)過上述切削加工被切削的切削預(yù)定面。該切削余量應(yīng)達(dá)到完全切削掉磁性體180的各個(gè)橋接部104的程度。
參照圖9和圖10，經(jīng)過上述切削加工，填充在上述各個(gè)橋接部104半徑方向內(nèi)側(cè)的各個(gè)上述空間102A中、且成形時(shí)被各個(gè)橋接部104覆蓋住半徑方向外側(cè)的本體部20的各個(gè)部分露出外周面。而經(jīng)過上述切削加工，由硅鋼板100的層疊體構(gòu)成的磁性體180形成沿圓周方向上相互分離的多個(gè)磁性部件18(相對(duì)于分離前的各個(gè)基部106)，同時(shí)各個(gè)磁性部件18的半徑方向的外側(cè)端面從本體部20露出，形成露出面，且該露出面與本體部20的外周面實(shí)質(zhì)上位于同一平面上。
如圖3及圖9所示，在各個(gè)永磁體16與磁性部件18一起整體成形在本體部20上的狀態(tài)中，下述規(guī)定很重要各個(gè)磁性部件18的密接在永磁體16上的周向兩側(cè)面，其半徑方向的外側(cè)端之間的周向長度1(如圖6所示，各基部106的周向兩側(cè)面中，界定空間102B與空間102A的邊界的各角之間的周向?qū)挾?要大于各個(gè)永磁體16半徑方向的長度h(如圖12所示，從長度方向看一端面16a及另一端面16b之間的長度)。這些尺寸根據(jù)磁化后的永磁體16的磁力強(qiáng)度、周向的厚度變化，但規(guī)定l/h=1.5～2.0，實(shí)用上為了提高后述的磁化性。
接著如果有必要，則對(duì)上述轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品的軸向兩側(cè)面進(jìn)行切削加工。再將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在上述轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品中的套管14中，完成作為轉(zhuǎn)子4的形態(tài)(結(jié)構(gòu))(參照圖11)。接著對(duì)轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行配平(平衡)后，通過各個(gè)磁性部件18的外周面即上述露出面對(duì)埋設(shè)在本體部20內(nèi)的各個(gè)未磁化永磁體16進(jìn)行磁化。該磁化通過圖中未示出的磁化裝置，對(duì)各個(gè)磁性部件18的上述各露出面進(jìn)行磁化，使得周向上相互異極(N-S)。結(jié)果，沿圓周方向上密接、被各磁性部件18隔開的未磁化永磁體16的周向兩側(cè)面(圖12中的側(cè)面的單面16c、側(cè)面的另一面16d及16e)進(jìn)行磁化，在該周向的兩面形成磁極。通過上述的磁化作用，各磁化的永磁體16中夾持磁性部件18、沿圓周方向上相對(duì)的側(cè)面經(jīng)過磁化而相互同極(N-N、S-S)(參照圖3)。
從上述說明可知，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4是如下所述構(gòu)成的構(gòu)成軸機(jī)構(gòu)的套管14及旋轉(zhuǎn)軸12是由實(shí)質(zhì)上整體安裝、由非磁性材料構(gòu)成的本體部20、沿圓周方向上相互密接、呈放射狀配置在本體部20上的永磁體16及磁性部件18構(gòu)成的，且規(guī)定密接在永磁體16上的各磁性部件18的周向兩側(cè)面的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度l要大于各永磁體16半徑方向的長度h。借助于這樣的結(jié)構(gòu)，可隨著永磁體16性能的提高而縮短各永磁體16半徑方向的長度h，并且由于可以完全確保密接在永磁體16上、各磁性部件18隔開的周向上的距離1，因此如上所述地一體化之后，即使增加從各磁性部件18半徑方向的外側(cè)端面到各個(gè)永磁體16的強(qiáng)大的磁化力，也可不使各磁性部件18產(chǎn)生磁性飽和地進(jìn)行磁化。結(jié)果，在增加永磁體16的數(shù)量、多極化的同時(shí)，即使一體化后也可確保對(duì)所有的永磁體16進(jìn)行磁化，可完全保持永磁體16的高性能特性，從而可提高旋轉(zhuǎn)機(jī)2的性能。
各磁性部件18的、密接在永磁體16上的周向兩側(cè)面，其半徑方向的外側(cè)端之間的周向長度l規(guī)定為各永磁體16半徑方向長度h的1.5～2.0倍時(shí)，實(shí)用上可有效地實(shí)現(xiàn)上述磁化效果。上述周向長度l過長時(shí)，對(duì)各永磁體16的磁化性降低，不得不為了提高該磁化性使用大型化的磁化裝置，這將導(dǎo)致成本上升。還會(huì)減少永磁體16的數(shù)量，使得旋轉(zhuǎn)機(jī)2的性能低下。而如果上述周向長度1過短，與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子同樣地進(jìn)行磁化作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁束的飽和，不可能對(duì)永磁體16進(jìn)行所需的磁化。規(guī)定上述周向長度l是上述半徑方向長度h的1.5～2.0倍，雖然理論上不一定明白，但實(shí)用上可避開上述不合適的區(qū)域，從而可充分有效地進(jìn)行磁化，可提高旋轉(zhuǎn)機(jī)2的性能。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4如上所述，僅由構(gòu)成軸機(jī)構(gòu)的套管14、及旋轉(zhuǎn)軸12、本體部20、多個(gè)永磁體16及磁性部件18構(gòu)成，因此無需現(xiàn)有技術(shù)那樣的多種且多個(gè)部件，僅由最低限度必要的部件構(gòu)成，因此構(gòu)成簡單，部件數(shù)量少，結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)相比，可用低成本制成。而且各永磁體16完全埋設(shè)在本體部20內(nèi)(密封)，因此完全不必進(jìn)行為防止氧化所作的表面處理，這一點(diǎn)又可以降低成本。而且，其構(gòu)成過程中，通過壓鑄等鑄造方法可將永磁體16及各個(gè)磁性部件18整體成形在本體部20上，因此不必象現(xiàn)有技術(shù)那樣集合組裝多種類且多個(gè)部件，制作工藝顯著變?nèi)菀?，可縮短制作時(shí)間，結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)相比，可進(jìn)一步降低制作成本。而且由于永磁體16的形狀比較單一，其制作也比較簡單。
本發(fā)明旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，本體部20帶有實(shí)質(zhì)上圓形的外周面和兩個(gè)側(cè)面，各永磁體16完全埋設(shè)在本體部20內(nèi)，各磁性部件18僅有半徑方向的外側(cè)端面露出，其它表面都埋設(shè)在本體部20中，此時(shí)，整體結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，可以低成本制作。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，各磁性部件18上形成有比各永磁體16沿半徑方向更向外側(cè)延伸的突出部18b，根據(jù)各個(gè)該突出部18b，各永磁體16的半徑方向外側(cè)端面外側(cè)沿周向設(shè)有空間102A，本體部20填充永磁體16及各個(gè)磁性部件18的半徑方向內(nèi)側(cè)面與軸機(jī)構(gòu)14的外周面之間(182)，并填充在該空間102A中，且以所定厚度覆蓋住永磁體16及各個(gè)磁性部件18的軸向兩側(cè)面，當(dāng)各磁性部件18露出的半徑方向的外側(cè)端面與本體部20的外周面實(shí)質(zhì)上處于同一平面上時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)用上易于以低成本制作。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，當(dāng)本體部20填充在上述各空間102A中時(shí)，可確實(shí)防止向各個(gè)永磁體16的半徑方向外側(cè)脫落，并且可確實(shí)地對(duì)各磁性部件18的半徑方向外側(cè)端面之間進(jìn)行磁性屏蔽。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，各永磁體16半徑方向靠外側(cè)部分中周向側(cè)面的單面上，隨著朝向半徑方向外側(cè)端(一個(gè)端面16a)，兩側(cè)面相對(duì)地向附近方向直線狀延伸，半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d直到上述半徑方向外側(cè)端的情況下，與各磁性部件18沿圓周方向上密接，整體設(shè)置在本體部20上的狀態(tài)下，可確實(shí)防止向各永磁體16半徑方向外側(cè)的脫落(向硅鋼板100組裝時(shí)和轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)脫落)。如果將上述半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d換成周向側(cè)面的上述單面，形成在各永磁體16周向側(cè)面的其它處的話，不用說實(shí)質(zhì)上也可以取得相同的作用效果。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，除去各永磁體16半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向側(cè)面的單面上，隨著朝向半徑方向內(nèi)側(cè)端(另一個(gè)端面16b)，兩側(cè)面相對(duì)地向附近方向直線狀延伸，半徑方向靠內(nèi)側(cè)的傾斜面16e形成在與形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的周向側(cè)面同側(cè)的周向側(cè)面(圖12和圖13所示的實(shí)施形態(tài)中，與周向側(cè)面16c相反的側(cè)面)上的情況下，與各磁性部件18沿圓周方向上密接，整體設(shè)置在本體部20上的狀態(tài)下，可確實(shí)防止向各永磁體16半徑方向外側(cè)及內(nèi)側(cè)的脫落(向硅鋼板100組裝時(shí)和轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)脫落)。由于上述兩個(gè)傾斜面16d及16e通過磁束容易引導(dǎo)，提高了磁化性。特別是，距離各磁性部件18的半徑方向外側(cè)端面的距離遠(yuǎn)，由于半徑方向內(nèi)側(cè)傾斜面16e形成在各永磁體16半徑方向靠內(nèi)側(cè)的部分上，因此離各磁性部件18半徑方向外側(cè)端面(一個(gè)端面16a)的距離最遠(yuǎn)，也可以很好地對(duì)離半徑方向內(nèi)側(cè)端(另一個(gè)端面16b)近的部分進(jìn)行磁化。如果將上述半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d及半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e換成周向側(cè)面的上述單面，形成在各永磁體16周向側(cè)面的其它處的話，不用說實(shí)質(zhì)上也可以取得相同的作用效果。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)2的轉(zhuǎn)子4中，各永磁體16半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e的長度比半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的長度還長的情況下，在實(shí)用上可容易且確實(shí)地實(shí)現(xiàn)上述防止脫落及磁化性的效果。
參照圖1～圖4，將軸承即向心球軸承(以下簡稱為“軸承”)22及24壓入·安裝在如上所述制作的轉(zhuǎn)子4中的旋轉(zhuǎn)軸12的、從本體部20的兩側(cè)壁向外側(cè)突出的各部分上。一對(duì)殼體部件6和8通過軸承22及24可相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸12自由旋轉(zhuǎn)地支撐在轉(zhuǎn)子4的本體部20的軸向兩側(cè)上。通過將分別形成的通孔壓入軸承22及24，殼體部件6和8相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸12可自由旋轉(zhuǎn)地被支撐著。在一對(duì)殼體部件6和8上形成各自的通風(fēng)孔。定子10安裝在一對(duì)殼體部件6和8之間，使得該定子保持間隙地覆蓋轉(zhuǎn)子4的外周面上?；境蕡A筒形的定子10是由鐵、鋼材等磁性材料整體形成的。周向以一定間隙在軸向延伸的窄縫30形成在定子10內(nèi)，將由銅線束構(gòu)成的卷線32插入·固定在各窄縫30內(nèi)。轉(zhuǎn)子4的、以一定的間隙覆蓋沒有被定子10覆蓋的外表面部分的防塵罩40及42安裝在定子10上。防塵罩40及42是由耐熱性合成樹脂構(gòu)成的，隔斷各永磁體16發(fā)出的磁力線，可防止鐵粉等灰塵被吸入轉(zhuǎn)子4中。冷卻扇34及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用的皮帶輪36通過螺栓38整體安裝在旋轉(zhuǎn)軸12的一個(gè)端部。皮帶輪36通過圖中未示出的V形帶和其它動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)源，例如引擎的曲柄軸驅(qū)動(dòng)連結(jié)。如上所述構(gòu)成的發(fā)電機(jī)即旋轉(zhuǎn)機(jī)2中，由于一旦引擎動(dòng)作，通過動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，皮帶輪36及旋轉(zhuǎn)軸12，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子4，因此設(shè)置在定子10上的卷線32中產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。一旦引擎停止，轉(zhuǎn)子4停止轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電也停止了。
圖14表示永磁體16的其它實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)中，一個(gè)端面16a的寬度a大于另一個(gè)端面16b的寬度b，規(guī)定形成凸部16f的部分的寬度(最大寬度)c要大于上述寬度a和b，(b＜a＜c)，此外的結(jié)構(gòu)與圖12及圖13所示的實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同，可實(shí)現(xiàn)與該實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同的作用效果。
圖15表示永磁體16的另一個(gè)的實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)中，分別在永磁體16的兩側(cè)面形成由兩個(gè)傾斜面16d和16e形成的凸部16f。各傾斜面16d在永磁體16半徑方向靠外側(cè)的部分的周向側(cè)面的單面及其它處，隨著朝向半徑方向外側(cè)端(一個(gè)端面16a)，兩側(cè)面相對(duì)地向附近方向直線狀延伸，界定半徑方向靠外側(cè)的各傾斜面16d。半徑方向靠外側(cè)的各傾斜面16d直到半徑方向外側(cè)端即一個(gè)端面16a。各傾斜面16e在除去各永磁體16的上述半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向側(cè)面的單面及其它處，隨著朝向半徑方向內(nèi)側(cè)端(另一個(gè)端面16b)，兩側(cè)面相對(duì)地向附近方向直線狀延伸，界定半徑方向內(nèi)側(cè)的各傾斜面16e。半徑方向內(nèi)側(cè)的各傾斜面16e直到半徑方向的內(nèi)側(cè)端即另一個(gè)端面16b。借助于半徑方向靠外側(cè)的各傾斜面16d及半徑方向內(nèi)側(cè)的各傾斜面16e，在永磁體16半徑方向靠外側(cè)的部分與上述半徑方向的內(nèi)側(cè)部分的邊界上形成凸部16f。規(guī)定一個(gè)端面16a的寬度a和另一個(gè)端面16b的寬度b實(shí)質(zhì)上相同，形成各凸部16f的部分的寬度(最大寬度)c要大于上述寬度a和b，(a=b＜c)。規(guī)定永磁體16的寬度從凸部16f的形成部分向半徑方向的外側(cè)端(一個(gè)端面16a)及半徑方向的內(nèi)側(cè)端(另一個(gè)端面16b)逐漸減小。而且半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e的長度大于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的長度。從上述軸線方向看(圖15)，上述永磁體16相對(duì)于周向中央在半徑方向(圖15中的上下方向)延伸的假想中心線，在圖15中左右對(duì)稱。圖15所示的實(shí)施形態(tài)相對(duì)于前面兩個(gè)實(shí)施形態(tài)，可在半徑方向內(nèi)側(cè)和外側(cè)實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的防止脫落的效果，并且由于可從周向兩面更均衡地進(jìn)行磁化，因此可進(jìn)一步提高磁化性。
圖16表示永磁體16的其它實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)與圖15所示的實(shí)施形態(tài)相同，沿圓周方向兩側(cè)面形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d和半徑方向靠內(nèi)側(cè)的傾斜面16e，但是形成凸部16f的各部分比圖15所示的實(shí)施形態(tài)中的更靠近半徑方向的中央部。另外，一個(gè)端面16a的寬度a大于另一個(gè)端面16b的寬度b，規(guī)定形成各凸部16f的部分的寬度(最大寬度)c要大于上述寬度a和b，(b＜a＜c)。其它的基本結(jié)構(gòu)與圖15所示的實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同，該實(shí)施形態(tài)也可實(shí)現(xiàn)與該實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同的作用效果。
圖17表示永磁體16的其它實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)中，在半徑方向靠外側(cè)部分的周向側(cè)面的單面上形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d，除了半徑方向靠外側(cè)部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分的寬度籠罩該半徑方向內(nèi)側(cè)部分的整個(gè)區(qū)域。圖17中，符號(hào)16j表示該半徑方向內(nèi)側(cè)部分的另一個(gè)側(cè)面，該另一個(gè)側(cè)面16j與側(cè)面16c平行地延伸而成。該半徑方向內(nèi)側(cè)部分的寬度d與另一個(gè)端面16b的寬度b實(shí)質(zhì)上相等，規(guī)定端面16a的寬度a小于該半徑方向內(nèi)側(cè)部分的寬度d和另一個(gè)端面16b的寬度b(d=b＞a)。圖17所示的永磁體16的基本結(jié)構(gòu)為其截面呈矩形，由于其半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d形成在其半徑方向外側(cè)端部的一個(gè)角部上，因此其整體結(jié)構(gòu)比圖12～圖16所示的前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)更簡單，從而制作也比前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)更容易，可以以更低的成本進(jìn)行制作。防止永磁體16向其半徑方向的外側(cè)脫落(向硅鋼板100組裝時(shí)及轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)脫落)的效果與圖12～圖14所示的實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同，但是與硅鋼板100組裝時(shí)防止向半徑方向內(nèi)側(cè)脫落的效果不如圖12～圖14所示的實(shí)施形態(tài)。但對(duì)于硅鋼板100通過壓入進(jìn)行組裝時(shí)，可彌補(bǔ)這個(gè)弱點(diǎn)，在實(shí)用上沒有問題。該實(shí)施形態(tài)中，如果將半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d換成周向側(cè)面的上述單面，形成在其它處(圖17中的右側(cè))也可以獲得實(shí)質(zhì)上相同的作用效果。
圖18表示永磁體16的其它實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)是在圖17所示的永磁體16的一個(gè)側(cè)面16c上沿圓周方向上對(duì)稱地形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d。圖18中，各符號(hào)16j表示上述半徑方向內(nèi)側(cè)部分的相互平行的側(cè)面。該實(shí)施形態(tài)的整體結(jié)構(gòu)也比圖12～圖16所示的前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)簡單，從而制作也比前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)容易，可以以更低的成本制作。與圖17所示的實(shí)施形態(tài)相比，可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的防止永磁體16向其半徑方向的外側(cè)脫落(向硅鋼板100組裝時(shí)及轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)脫落)的效果，并且由于可從周向兩面更均衡地進(jìn)行磁化，因此可進(jìn)一步提高磁化性。
使用圖14～圖18所示的實(shí)施形態(tài)中的永磁體16時(shí)，不用說要與之形狀相配合地形成對(duì)應(yīng)的硅鋼板100的永磁體插入·固定用空間102B的形狀。
由上述說明可知，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子4中，優(yōu)選的方案是各永磁體16半徑方向靠外側(cè)部分中的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向的外側(cè)端，因此兩側(cè)面相對(duì)地在附近方向呈直線狀延伸，半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d形成直到該外側(cè)端(參照圖12～圖18所示的實(shí)施形態(tài))。另外，最好各永磁體16的除去該半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向內(nèi)側(cè)端，因此兩側(cè)面相對(duì)地向附近方向直線狀延伸，半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e形成直到該內(nèi)側(cè)端，半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e形成在與形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的周向側(cè)面同側(cè)的周向側(cè)面(參照圖12～圖16所示的實(shí)施形態(tài))上。最好是，各永磁體16半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面16e的長度比半徑方向靠外側(cè)的傾斜面16d的長度還長(參照圖12～圖16所示的實(shí)施形態(tài))。最好，各永磁體16的除了該半徑方向靠外側(cè)部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向?qū)挾萪籠罩該半徑方向內(nèi)側(cè)部分的整個(gè)區(qū)域(參照圖17及圖18所示的實(shí)施形態(tài))。
圖19表示硅鋼板100的其它實(shí)施形態(tài)的主要部件。圖19所示的硅鋼板100中(從軸向看硅鋼板100)形成有上述各窄縫102的本體部填充用空間102A，沿圓周方向上彼此相對(duì)的各側(cè)面102i及102j與上述直線L平行地直線狀延伸，再形成永磁體插入·固定用空間102B，沿圓周方向上彼此相對(duì)的各側(cè)面102m及102n通過上述軸心O，周向?qū)ΨQ地夾著上述直線L地存在于沿半徑方向延伸的直線L1和L2上。從軸向上看，各本體部填充用空間102A沿圓周方向上細(xì)長，基本為矩形。從軸向上看，各永磁體插入·固定用空間102B的半徑方向的長度比周向的寬度大，基本呈矩形，但周向的寬度從半徑方向外側(cè)端向內(nèi)側(cè)端逐漸變窄，基本呈臺(tái)狀。
各本體部填充用空間102A的周向?qū)挾却笥趯?duì)應(yīng)的永磁體插入·固定用空間102B的周向?qū)挾?根據(jù)半徑方向外側(cè)端規(guī)定的最大寬度)。因此，沿圓周方向延伸的段部102g和102h形成在兩個(gè)空間102A和102B半徑方向的邊界部，即空間102A半徑方向的內(nèi)側(cè)端。與該空間102B的橫截面形狀基本相同的、圖中未示出的永磁體16插入·固定在各永磁體插入·固定用空間102B中。由于各空間102B的半徑方向內(nèi)側(cè)端的周向?qū)挾缺绕渫鈧?cè)端窄，因此可確實(shí)防止插入后的各永磁體16向半徑方向的內(nèi)、外側(cè)脫落，可以被穩(wěn)定地固定住。而且也可以與前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)同樣很有效地獲得作為轉(zhuǎn)子4的中間產(chǎn)品整體形成后的磁化性。上述理由是縮短各本體部填充用空間102A的半徑方向的長度及其狀態(tài)，各永磁體16向半徑方向的外側(cè)移動(dòng)等。借助于各窄縫102，沿圓周方向上相互保持一定間隔、等間距地放射狀配置的各基部106的半徑方向內(nèi)側(cè)端106a在接線方向直線狀延伸，但是也可以與上述軸心O形成同心圓弧狀。圖19所示的實(shí)施形態(tài)中，與圖6所示的實(shí)施形態(tài)相同的突起部106b形成在各基部106的半徑方向內(nèi)側(cè)端106a也是可以的。
通過層疊如上所述構(gòu)成的硅鋼板100，與前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)相同地形成一個(gè)磁性體180，永磁體16插入·固定在上述各空間102B中之后，即可使用與前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)實(shí)質(zhì)上相同的方法制作轉(zhuǎn)子4，可獲得實(shí)質(zhì)上相同的作用效果。由于圖19所示的硅鋼板100的形狀比前幾個(gè)實(shí)施形態(tài)中的硅鋼板100的形狀更簡單，因此制作更加容易，可以更低的成本進(jìn)行制作。又由于永磁體16的形狀更加簡化，其制作更加容易。圖19所示的實(shí)施形態(tài)中，各空間102B的側(cè)面102m和102n也可以是平行于上述直線L的其它實(shí)施形態(tài)。該實(shí)施形態(tài)的情況下，從軸向看，各空間102B實(shí)質(zhì)上形成矩形，由于插入·固定后的永磁體16的橫截面形狀也呈基本相同的矩形，因此永磁體16的形狀更加簡化，制作更加容易，從而可以更低的成本進(jìn)行制作。該實(shí)施形態(tài)中，永磁體16插入各空間102B的狀態(tài)下，通過壓入實(shí)現(xiàn)永磁體16的上述插入可確保永磁體16不向半徑方向的內(nèi)、外側(cè)脫落。另外，通過本體部20整體成形后，借助于各空間102A可確實(shí)防止向半徑方向的外側(cè)脫落。
下面參照附圖基于實(shí)施形態(tài)詳細(xì)說明本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可進(jìn)行其它各種變形和改進(jìn)。例如，上述實(shí)施形態(tài)中的旋轉(zhuǎn)機(jī)2是發(fā)電機(jī)，但是也可以換成是與上述旋轉(zhuǎn)機(jī)2具有實(shí)質(zhì)上相同結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，不用說也可以獲得與上述實(shí)質(zhì)上相同的作用效果。另外上述實(shí)施形態(tài)中，磁性體180(所以各磁性部件18)是由電磁鋼板的一種實(shí)施形態(tài)即硅鋼板100的層疊體構(gòu)成的，但是也可以由其它軟磁性鋼板(相對(duì)于電磁鋼板來說保持磁性較弱的鋼板)，例如SPCC、SPHC、SS41P等軟磁性鋼板的層疊體構(gòu)成的其它實(shí)施形態(tài)。總之，不是非磁性材料，如果是由磁性材料(強(qiáng)磁性材料或者弱磁性材料都可以)構(gòu)成的鋼板的層疊體也可以?；蛘?，磁性體180(所以各磁性部件18)不是電磁鋼板的層疊體，也可以是由磁性材料構(gòu)成的預(yù)先整體成形的毛坯構(gòu)成的其它實(shí)施形態(tài)。
再者，上述實(shí)施形態(tài)中，整體鑄入套管14、磁性體180(所以各磁性部件18)及各永磁體16的本體部20是由鋁合金和鋅合金等非磁性金屬材料形成的，也可以是由具有耐熱性的高強(qiáng)度合成樹脂等非金屬材料形成的。另外，上述實(shí)施形態(tài)中，整體鑄入構(gòu)成軸機(jī)構(gòu)的套管14、磁性體180及各永磁體16中之后，將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在套管14中，不使用套管14，也可以采用與磁性體180及各永磁體16一起直接整體鑄入旋轉(zhuǎn)軸12的其它實(shí)施形態(tài)。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸12的、沒有必要鑄入的部分上沒有附著鋁合金等熔融材料，從而要對(duì)旋轉(zhuǎn)軸12進(jìn)行完全地封閉。另外，上述實(shí)施形態(tài)中，整體地鑄入套管14、磁性體180及各永磁體16之后，在磁性體180的外周面上進(jìn)行上述切削加工，或者將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在套管14中之后，也可以采用在磁性體180的外周面上進(jìn)行上述切削加工的其它實(shí)施形態(tài)。另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在套管14中之后，進(jìn)行形狀配平，或者將旋轉(zhuǎn)軸12壓入·安裝在套管14中之前，也可以采用進(jìn)行配平的實(shí)施形態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)良效果采用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，增加永磁體的數(shù)量，形成多極化的同時(shí)，即使在一體化之后也可以完全確保對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，可提高性能。其結(jié)構(gòu)簡單，減少了部件數(shù)量，可以以低于以前的成本進(jìn)行制作。另外，在可確保防止各永磁體脫落的同時(shí)，即使在一體化之后也可以完全確保對(duì)各永磁體進(jìn)行磁化，可提高性能。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，軸機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是整體安裝的，其由非磁性材料構(gòu)成的本體部、沿圓周方向上交錯(cuò)地密接而呈放射狀地整體配置在本體部上的永磁體及磁性部件構(gòu)成的，規(guī)定各磁性部件的、在與永磁體密接的周向兩側(cè)面的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度要大于各永磁體半徑方向的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，規(guī)定各磁性部件的、在與永磁體密接的周向兩側(cè)面的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度，是各永磁體的半徑方向長度的1.5～2.0倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，本體部具有實(shí)質(zhì)上呈圓形的外周面及兩側(cè)面，各永磁體完全埋設(shè)在本體部內(nèi)，各磁性部件只要半徑方向的外側(cè)端面露出，其它表面均埋設(shè)在本體部內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在各磁性部件上設(shè)置比各永磁體更向半徑方向的外側(cè)伸出的突出部，在各永磁體半徑方向的外側(cè)端面的外側(cè)，通過該各突出部，沿圓周方向形成空間部，本體部設(shè)置成，充滿永磁體及各磁性部件的半徑方向內(nèi)側(cè)面與軸機(jī)構(gòu)的外周面之間，并充滿該空間部，而且以預(yù)定的厚度覆蓋住永磁體及各磁性部件的軸向兩側(cè)面，各磁性部件的被露出的半徑方向外側(cè)端面位于與本體部的外周面實(shí)質(zhì)上處于同一平面的位置上。
5.如權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，各永磁體的半徑方向靠外側(cè)的部分中的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向的外側(cè)端，兩側(cè)面相對(duì)地沿接近方向直線狀延伸，直到該外側(cè)端地形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，除了各永磁體的該半徑方向靠外側(cè)的部分以外的半徑方向內(nèi)側(cè)部分中的周向側(cè)面的單面及/或其它處，隨著朝向半徑方向的內(nèi)側(cè)端，兩側(cè)面相對(duì)地沿接近方向直線狀延伸，直到該內(nèi)側(cè)端地形成半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面，在與形成半徑方向靠外側(cè)的傾斜面的周向側(cè)面同側(cè)的周向側(cè)面上形成半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，各永磁體的半徑方向內(nèi)側(cè)的傾斜面的長度大于半徑方向靠外側(cè)的傾斜面的長度。
8.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，除了各永磁體的該半徑方向靠外側(cè)的部分以外的、半徑方向內(nèi)側(cè)部分的周向?qū)挾?，在該半徑方向?nèi)側(cè)部分的整個(gè)區(qū)域被形成一定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)子,其旋轉(zhuǎn)軸是由整體安裝的,非磁性材料構(gòu)成的本體部、沿圓周方向上交錯(cuò)地密接而呈放射狀地整體配置在本體部上的永磁體、及磁性部件構(gòu)成。規(guī)定各磁性部件的、密接在永磁體上的周向兩側(cè)面中的半徑方向外側(cè)端之間的周向長度要大于各永磁體半徑方向的長度。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1296324SQ0013352
公開日2001年5月23日 申請日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者桑原徹 申請人:五十鈴自動(dòng)車株式會(huì)社