專利名稱：永久磁鐵轉(zhuǎn)子及其制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永久磁鐵轉(zhuǎn)子及其制造裝置，尤其涉及在磁鐵插入孔內(nèi)設(shè)置壓住并固定永久磁鐵片的結(jié)合凸起的永久磁鐵轉(zhuǎn)子及其制造裝置。
通常，將多塊圓形沖制鋼板疊合成轉(zhuǎn)子鐵心，在鋼板上兩個同心圓之間每隔規(guī)定角度沖制出沖孔，在由沖孔重合而成的磁鐵插入孔中插入斷面呈圓弧形的永久磁鐵片，這樣形成永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
圖29分解示出上述已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子51由轉(zhuǎn)子鐵心54、塊數(shù)為復(fù)數(shù)的永久磁鐵片56、配置在轉(zhuǎn)子鐵心54兩端的一對端板57和連接兩塊端板57的鉚釘58構(gòu)成，鐵心54由多塊加工有圓弧狀沖孔52的圓形沖制鋼板53疊合而成，永久磁鐵片56插入由沖孔52重合而成的磁鐵插入孔55中。
圖30示出永久磁鐵轉(zhuǎn)子51的橫截面。沖制鋼板53具有圓形外周，在沖制鋼板53兩個同心圓之間每隔90度沖制出沖孔52。將沖制鋼板53疊合，沖孔52即形成磁鐵插入孔55。轉(zhuǎn)子鐵心54的磁鐵插入孔55的外側(cè)部分構(gòu)成外環(huán)部59，內(nèi)側(cè)部分構(gòu)成軛鐵部60，外環(huán)部59與軛鐵部60通過連接部61相連。磁鐵插入孔55中插入永久磁鐵片56，永久磁鐵片56的截面形狀與磁鐵插入孔55的開口形狀大致相合。
永久磁鐵片56在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過程中受到離心力及振動，因此，必須固定在磁鐵插入孔55中，使之不發(fā)生搖動。另一方面，外環(huán)部59為了防止磁通漏出，寬度要盡可能小。為此，若用大的壓力將永久磁鐵片56壓入并固定在磁鐵插入孔55內(nèi)部，會給外環(huán)部59在機械強度方面造成極大困難。此外，通常難以高精度地制造永久磁鐵片56，永久磁鐵片56的截面形狀與磁鐵插入孔55的開口形狀不能高精度地一致。
因此，在永久磁鐵56片與磁鐵插入孔55之間注入樹脂，或者利用模壓等手段固定永久磁鐵片56。因而，制造工序增多，永久磁鐵轉(zhuǎn)子成本增大。
對此，有人提出了一種永久磁鐵轉(zhuǎn)子，在磁鐵插入孔內(nèi)側(cè)設(shè)置凸起，依靠該凸起將永久磁鐵片壓向一方，從而固定住永久磁鐵片(參照特開昭63-80744號公報)。
圖31放大示出記載在上述特開昭63-80744號公報中的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一部分。該永久磁鐵轉(zhuǎn)子71具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)心72及永久磁鐵片73，轉(zhuǎn)子鐵心72由大致呈圓柱狀的軛鐵部74與寬度小的圓環(huán)狀外環(huán)部75構(gòu)成，永久磁鐵片73具有圓弧狀截面，插在軛鐵部74與外環(huán)部75之間。
在永久磁鐵片73內(nèi)側(cè)的軛鐵部74外周設(shè)置個數(shù)為復(fù)數(shù)的用于固定永久磁鐵片的凸起76。在凸起76的基部設(shè)置開口77，以提供凸起76的徑向彈力。
根據(jù)這種永久磁鐵轉(zhuǎn)子71，凸起76的前端部接觸永久磁鐵片73的內(nèi)側(cè)面，在壓力與開口77的作用下變形。其反作用是，永久磁鐵片73由于凸起76的彈性復(fù)原力壓向外環(huán)部75，而被固定住。
但是另一方面，具有上述凸起的已有永久磁鐵轉(zhuǎn)子在凸起的基部設(shè)置開口，從而使凸起具有彈性，在該方法中，凸起的徑向彈性系數(shù)大，略微壓縮變形即產(chǎn)生大的反彈力。因此，在凸起的壓力下永久磁鐵片會損壞。
另外，上述凸起基部所設(shè)的開口處在永久磁鐵片磁通所經(jīng)過的通路上的轉(zhuǎn)子鐵心軛鐵部中，因而妨礙了磁通的通過，永久磁鐵片的磁力特性惡化。
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的問題，提供一種不會損害永久磁鐵片的磁力特性并且能可靠地將永久磁鐵片固定在磁鐵插入孔中的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
另外，上述永久磁鐵轉(zhuǎn)子在磁鐵插入孔內(nèi)具有細長的結(jié)合凸起，因此，與已往的永久磁鐵轉(zhuǎn)子相比，沖孔的開口形狀等變得復(fù)雜。以往永久磁鐵轉(zhuǎn)子的制造裝置難以制造本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
因此，本發(fā)明的另一目的在于提供能簡單并且準確地制造本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的制造裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子由沿著圓形鋼板圓周沖出多個具有圓弧狀開口部的沖孔的多塊沖壓鋼板疊合構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心，將截面呈圓弧狀的永久磁鐵片從沖孔插入磁鐵插孔中，至少在構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心的一部分沖壓鋼板上設(shè)置向磁鐵插孔內(nèi)側(cè)突出的細長結(jié)合凸起，利用該凸起擠壓固定住永久磁鐵片。
本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置將具有沖孔的多塊沖壓鋼板疊合構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心，將永久磁鐵片從該轉(zhuǎn)子鐵心的沖孔插入磁鐵插孔中，還設(shè)置了擠壓轉(zhuǎn)子鐵心的第一壓緊裝置，和在第一壓緊裝置壓緊轉(zhuǎn)子鐵心的狀態(tài)下將永久磁鐵片壓入磁鐵插孔中的第二壓緊裝置。
本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子在磁鐵插孔內(nèi)側(cè)設(shè)有細長的舌狀結(jié)合凸起，利用該結(jié)合凸起將永久磁鐵片壓向另一方并固定住。該結(jié)合凸起藉助其細長形狀，在比較大的變形時，利用彈性復(fù)原力能可靠地固定住永久磁鐵片。另外，該結(jié)合凸起由變形產(chǎn)生的彈性復(fù)原力處在較小的范圍內(nèi)，因此，其壓力不易使永久磁鐵片損壞。
另外，本發(fā)明的結(jié)合凸起設(shè)置在磁鐵插孔的角部，因此，不必在處于磁通通路中的轉(zhuǎn)子鐵心的軛鐵部上穿設(shè)通孔，從而不會妨礙永久磁鐵片中磁通的通過，永久磁鐵片的磁力特性不會惡化。
本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的制造裝置在將永久磁鐵片壓入之前，依靠第一壓緊裝置將轉(zhuǎn)子鐵心沿轉(zhuǎn)子的軸向壓緊，在該狀態(tài)下，由第二壓緊裝置將永久磁鐵片壓入，在永久磁鐵片壓入時，轉(zhuǎn)子鐵心處于在轉(zhuǎn)子軸向被壓緊的狀態(tài)，因此，防止了轉(zhuǎn)子鐵心的外環(huán)部在永久磁鐵片壓入方向產(chǎn)生變形的情況。
在上述永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置中，在必要時，可在第一壓緊裝置中設(shè)置壓入時引導(dǎo)永久磁鐵片的導(dǎo)塊，藉此，能更容易地壓入永久磁鐵片。
另外，在第一壓緊裝置中設(shè)置限制轉(zhuǎn)子鐵心徑向膨脹變形的外周保持環(huán)，藉此能防止由永久磁鐵片壓入所帶來的轉(zhuǎn)子鐵心徑向的變形。
再者，在第一壓緊裝置和承載轉(zhuǎn)子鐵心的底座兩者之一上設(shè)置壓緊外環(huán)部的凸起，藉此能使外環(huán)部軸向的變形為預(yù)先規(guī)定的尺寸，安裝上與變形后的轉(zhuǎn)子鐵心端面緊密接合的端板，即能得到導(dǎo)磁效率良好的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子用具有沖孔的多塊沖壓鋼板疊合成轉(zhuǎn)子鐵心，在沖孔重合成的磁鐵插孔中插入永久磁鐵片，在沖孔的一個部位設(shè)置易產(chǎn)生彈性變形的結(jié)合凸起，使該結(jié)合凸起與插入磁鐵插孔中的永久磁鐵片互相接合，依靠結(jié)合凸起的彈性復(fù)原力將永久磁鐵片擠壓向另一方，將其固定住。下面參照


本發(fā)明的設(shè)有結(jié)合凸起的永久磁鐵轉(zhuǎn)子實施例。
圖1是分解示出本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子一個實施例的斜視圖。
圖2是剖視圖，放大示出本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子一個實施例的一部分。
圖3是縱向剖視圖，示出本發(fā)明的結(jié)合凸起與永久磁鐵片的接合狀態(tài)。
圖4是縱向剖視圖，示出在沖壓鋼板疊合方向上間斷地設(shè)置結(jié)合凸起的實施例中結(jié)合凸起與永久磁鐵片的接合狀態(tài)。
圖5是平面圖，放大示出本發(fā)明另一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分。
圖6是剖視圖，示出本發(fā)明另一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心與永久磁鐵片的接合狀態(tài)。
圖7說明沖出沖孔一部分(包含結(jié)合凸起的一個側(cè)邊)的第一工序。
圖8說明沖出沖孔其余部分(包括結(jié)合凸起另一側(cè)邊)的第2工序。
圖9是平面圖，放大示出本發(fā)明再一實施例的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分。
圖10是剖視圖，示出兩個沖裁區(qū)域內(nèi)外環(huán)部端部寬度變窄的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一部分。
圖11示出兩個沖裁區(qū)域設(shè)置成外環(huán)部寬度不變情況下的沖孔形狀。
圖12是永久磁鐵轉(zhuǎn)子的局部剖視圖，兩個沖裁區(qū)域設(shè)定成使外環(huán)部等寬，藉此使沖裁區(qū)域重復(fù)處的凸起處于干擾永久磁鐵片的位置上。
圖13說明在連接部附近設(shè)置的凸起的兩個沖裁區(qū)域的形狀與重復(fù)狀態(tài)。
圖14是永久磁鐵轉(zhuǎn)子的局部剖視圖，在連接部附近的沖孔角部設(shè)置兩個沖裁區(qū)域形成的凸起。
圖15說明在連接部設(shè)置凸起的兩個沖裁區(qū)域的形狀與重復(fù)狀態(tài)。
圖16是連接部分上設(shè)置有凸起的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的剖視圖。
圖17是斜視圖，分解示出在與一個鉚接部一致的位置上設(shè)有平衡孔的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
圖18示出在與一個鉚接部一致的位置上設(shè)置平衡孔的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的端面。
圖19是剖視圖，放大示出設(shè)有平衡孔的鉚接部。
圖20說明鉚接部周圍磁通的狀態(tài)。
圖21說明包圍鉚接部的平衡孔周圍的磁通狀態(tài)。
圖22是剖視圖，示出沖孔內(nèi)側(cè)與外側(cè)圓弧的軸心位置不同的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
圖23是剖視圖，放大示出沖孔內(nèi)側(cè)與外側(cè)圓弧軸心位置不同的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一部分。
圖24示出具有第一壓緊裝置和第二壓緊裝置的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的結(jié)構(gòu)。
圖25是斜視圖，示出第一壓緊裝置內(nèi)設(shè)有導(dǎo)塊的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的一部分。
圖26示出具有鐵心外保持環(huán)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的結(jié)構(gòu)的一部分。
圖27是斜視圖，示出在導(dǎo)塊之下和底座之上設(shè)置擠壓轉(zhuǎn)子鐵心部分外環(huán)部的凸起的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的部分結(jié)構(gòu)。
圖28是斜視圖，分解示出由具有壓緊部分外環(huán)部的凸起的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置所制造出的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
圖29是分解示出已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的斜視圖。
圖30是已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的橫剖面圖。
圖31是另一種已有的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的局部放大剖面圖。
圖32的圖線示出，在外環(huán)部因永久磁鐵片而產(chǎn)生塑性變形之前結(jié)合凸起即發(fā)生塑性變形的永久磁鐵轉(zhuǎn)子中，外環(huán)部及結(jié)合凸起變形與應(yīng)力的關(guān)系。
圖1分解示出本發(fā)明一個實施例的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。構(gòu)成永久磁鐵轉(zhuǎn)子1的有多塊帶有沖孔2的圓形沖壓鋼板3疊合成的轉(zhuǎn)子鐵心4、插入由沖孔2重合成的磁鐵插孔5中的永久磁鐵片6、配置在轉(zhuǎn)子鐵心4兩端面的一對端板7和連接兩塊端板7的鉚釘8。
圖2放大示出上述永久磁鐵轉(zhuǎn)子的局部剖面。如圖2所示，沖孔2是在與沖壓鋼板3同心的兩個同心圓C1、C2之間每隔大致90度沖壓而成的。轉(zhuǎn)子鐵心4的沖孔2的外側(cè)構(gòu)成外環(huán)部9，沖孔2的內(nèi)側(cè)構(gòu)成軛鐵部10，外環(huán)部9與軛鐵部10由連接部11連接。在軛鐵部10的邊緣部位設(shè)置插入鉚釘8的鉚釘孔12。
在由沖孔2重合而成的磁鐵插孔5內(nèi)側(cè)的角部5a處，形成向磁鐵插孔5的開口中心部凸出的細長舌狀結(jié)合凸起13。永久磁鐵片6具有與磁鐵插孔5的開口部形狀大致相吻合的圓弧狀截面。永久磁鐵片6內(nèi)側(cè)的角部6a削去棱角，具有切角面6b。結(jié)合凸起13的前端部在彎曲狀態(tài)下與永久磁鐵片6的切角面6b接觸。
圖3放大示出磁鐵插孔5內(nèi)的永久磁鐵片6與結(jié)合凸起13的接合狀態(tài)。在組裝時，永久磁鐵片6沿P1方向壓入轉(zhuǎn)子鐵心4的磁鐵插孔5中。設(shè)置在磁鐵插孔5角部5a的結(jié)合凸起13端部與永久磁鐵片6的切角面6b相接合，在永久磁鐵片6壓入力量的作用下朝M向彎曲。插入后，永久磁鐵片6依靠結(jié)合凸起13的彈性復(fù)原力沿方向P2被偏置。
本實施例的永久磁鐵轉(zhuǎn)子1藉助上述結(jié)構(gòu)，在磁鐵插孔5的內(nèi)部由結(jié)合凸起13將永久磁鐵片6擠壓在徑向外側(cè)的外環(huán)部9上，并固定住。結(jié)合凸起13從磁鐵插孔5的角部5a至永久磁鐵片6的切角面6b之間，形成細長狀，利用適當?shù)膹椥詮?fù)原力將永久磁鐵片6可靠地固定住，而且，不會因為擠壓力過大而使永久磁鐵片6損壞。另外，因為永久磁鐵片6在角部6a固定，所以，位于磁通通路中的轉(zhuǎn)子鐵心4上沒有開孔，并且，轉(zhuǎn)子鐵心4與永久磁鐵片6之間不存在大的間隙，因而不會損害永久磁鐵片6的導(dǎo)磁特性。
在上述實施例中，結(jié)合凸起13設(shè)置在磁鐵插孔5內(nèi)側(cè)的角部5a處，將永久磁鐵片6擠向外環(huán)部9的方向，但也可以將結(jié)合凸起13設(shè)置在磁鐵插孔5外側(cè)的角部，將永久磁鐵片6擠壓在軛鐵部10上。
通過在沖壓鋼板3疊合方向上間斷地設(shè)置結(jié)合凸起13的辦法，能夠調(diào)節(jié)上述結(jié)合凸起13的彈性復(fù)原力。
圖4示出在沖壓鋼板疊合方向上間斷地設(shè)置結(jié)合凸起的情況下永久磁鐵與結(jié)合凸起的接合狀態(tài)。與圖3中相同的部分標以相同的符號，其說明省略。從圖4清楚地看出，在沖壓鋼板3的疊合方向上間斷地設(shè)置結(jié)合凸起13，從而使與永久磁鐵6單位長度相接觸的結(jié)合凸起13的數(shù)量減少，藉此可調(diào)節(jié)對永久磁鐵片6的擠壓力。
圖5放大示出另一實施例的具有結(jié)合凸起的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分。
該實施例的結(jié)合凸起13設(shè)置成從轉(zhuǎn)子鐵心4的軛鐵部10伸向連接部11，與軛鐵10的外周形成規(guī)定角度，橫穿磁鐵插孔5的角部5a。圖6示出具有這種結(jié)合凸起13的磁鐵插孔5內(nèi)插入永久磁鐵片6的狀態(tài)。插入該實施例的轉(zhuǎn)子鐵心4的磁鐵插孔5中的永久磁鐵片6削去內(nèi)側(cè)的角部6a，形成切角面6b，如圖6所示，該切角面6b有一與結(jié)合凸起13相交叉的角度。這樣，在插入永久磁鐵片6時，其切角面6b與結(jié)合凸起13的前端部相互接觸，結(jié)果，結(jié)合凸起13朝圖示M方向彎曲，受結(jié)合凸起13的彈性復(fù)原力的作用，永久磁鐵片6沿P2方向被擠壓向外環(huán)部9，并被固定。
上述實施例的結(jié)合凸起13具有細長形狀，從軛鐵部10朝著連接部11橫穿磁鐵插孔5的角部5a，因此鋼板的沖裁作業(yè)費時。以下對本實施例的沖壓鋼板的沖裁工序進行說明。
圖7與圖8分別示出沖出上述實施例的沖孔2的兩個工序。圖7示出僅沖裁出結(jié)合凸起13的一個側(cè)邊13a與沖孔2的端部的第1沖裁工序。圖中的斜線區(qū)域A示出由第1沖裁工序沖出的開口部A1。該開口部A1的邊緣的一部分與結(jié)合凸起13靠向角部側(cè)的側(cè)邊13a一致。在第1沖裁工序后，利用圖8所示的第2沖裁工序沖出結(jié)合凸起13的另一側(cè)邊13b和沖孔2的其余部分。圖8的斜線區(qū)域B示出第2沖裁工序沖出的開口部B1。開口部B1邊緣的一部分與結(jié)合凸起13的另一側(cè)邊13b一致。這樣，由于將兩個開口部A1和B1接合而沖出沖壓鋼板3的沖孔2。結(jié)合凸起13不會彎曲，并且，結(jié)合凸起可以在橫穿沖孔2角部的方向上形成。
在上述實施例中，結(jié)合凸起13是從軛鐵部10延伸向連接部11;反之，如圖9所示，結(jié)合凸起13橫穿磁鐵插孔5a，也可以從連接部11延伸向軛鐵部10。
在利用上述連續(xù)的兩個沖裁工序形成沖孔2的情況下，如圖8所示，細致時可以看出由第1沖裁工序沖出的區(qū)域A的徑向?qū)挾仍O(shè)定得比第二沖裁工序沖出的區(qū)域B的徑向?qū)挾嚷源?，因此，如圖10所示，連接部11附近外環(huán)部9的一部分9a的寬度變窄。外環(huán)部9的機械強度因該外環(huán)部寬度小的部分9a而降低。外環(huán)部寬度窄的部分9a的尺寸是根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)時必需保持住永久磁鐵片6的要求而決定的，除該部分9a之外，外環(huán)部9的寬度增大，存在磁力效率低的問題。
為此設(shè)計了如圖11所示的方法，區(qū)域A和B配置成使外環(huán)部9等寬。這種情況下，在區(qū)域A與B的開口邊緣的交點處形成有凸起14。而為了避免這種凸起14，則考慮了圖12所示的方法，在永久磁鐵片6的外周面上設(shè)置槽6c。但是，槽6c妨礙了磁通的通過，永久磁鐵轉(zhuǎn)子1的磁力特性會降低。
為了解決上述問題，本發(fā)明另一實施例的永久磁鐵轉(zhuǎn)子在永久磁鐵片與磁鐵插孔之間形成空隙，將上述凸起配置成凸出在上述空隙中，從而不妨礙磁通的通過。
圖13和14示出在沖孔的轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)角部設(shè)置凸起的實施例。圖13中，區(qū)域A和B設(shè)定成其開口邊緣在連接部11的附近交叉的形狀。
另一方面，永久磁鐵片6轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)的角部被削去，如圖14所示。這樣，在永久磁鐵片6切削后的角部與沖孔角部2a之間形成空隙26，凸起14置于該空隙2b中。
根據(jù)該實施例，凸起14不會妨礙永久磁鐵片6的插入，也不會阻礙插入后永久磁鐵片6的磁通的通過。此外，外環(huán)部9的寬度變得一致，能同時獲得外環(huán)部9的機械強度和磁力效率。
圖15和16示出另一實施例。在該實施例中，如圖15所示，區(qū)域A和B設(shè)定成使凸起14凸出于連接部11的兩側(cè)。
另一方面，如圖16所示，永久磁鐵片6在轉(zhuǎn)子圓周方向的長度較短。在永久磁鐵片6的端部與連接部11之間形成圖16所示那樣的空隙2C，凸起14被置于該空隙2C之內(nèi)。
本實施例的作用和效果與上述在沖孔角部2a設(shè)置凸起14的實施例完全相同，不再進行說明。
為了固定本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的永久磁鐵片，由結(jié)合凸起將其壓向轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)。但是，為提高磁力效率，外環(huán)部形成必要的最小限度的寬度。另一方面，提高永久磁鐵片尺寸精度在技術(shù)上是困難的。因而，在壓入比磁鐵插孔大的永久磁鐵片時，由于結(jié)合凸起的壓力，外環(huán)部會向轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)膨脹。
為此，本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子求出在一定壓力下外環(huán)部與結(jié)合凸起的變形，如圖32所示，將外環(huán)部與結(jié)合凸起各自的尺寸和形狀確定為在外環(huán)部的應(yīng)力到達屈服點B之前，結(jié)合凸起的應(yīng)力先到達屈服點A。
由于根據(jù)外環(huán)部的寬度來調(diào)節(jié)結(jié)合凸起的長度及角度，在插入比規(guī)定尺寸大的永久磁鐵片時，在外環(huán)部的應(yīng)力達到屈服點而凸出之前，結(jié)合凸起的應(yīng)力已經(jīng)先達到屈服點，產(chǎn)生彎曲。這時，發(fā)生塑性變形的結(jié)合凸起仍有復(fù)原力，可依靠該復(fù)原力擠壓固定住永久磁鐵片。另外，結(jié)合凸起利用了在達到屈服點后產(chǎn)生塑性變形的空間，因此，可以彌補永久磁鐵尺寸的偏差。
另外，在結(jié)合凸起的長度方向設(shè)置缺口，或者改變結(jié)合凸起的形狀，調(diào)節(jié)結(jié)合凸起的凸出角度，以使結(jié)合凸起變形時容易到達屈服點，這些本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員容易作出的變形都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
上述沖壓鋼板疊合構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，在進行沖裁工序時，各沖壓鋼板的某一部位產(chǎn)生凹陷，凹陷的爪部與其它沖壓鋼板結(jié)合，從而疊合成一體(下文中該凹陷部稱為“鉚接部”。并把這樣地將沖壓鋼板束縛成一體稱之為“鉚接'”)。
以往，疊合的轉(zhuǎn)子鐵心在壓入永久磁鐵片之后，在兩端安裝端板，再在端面上安裝配重，以消除重量上的不平衡，減小轉(zhuǎn)動時的振動。作為配重的替代，或者在設(shè)置配重的同時，也可在轉(zhuǎn)子鐵心的端部設(shè)穿孔(以下將該穿孔稱為平衡孔)。
但是，上述配重使永久磁鐵轉(zhuǎn)子的構(gòu)造復(fù)雜化，而穿過轉(zhuǎn)子鐵心的平衡孔與鉚接部會阻礙磁通的通過，使永久磁鐵轉(zhuǎn)子的磁力效率降低。
下文對解決上述問題的永久磁鐵轉(zhuǎn)子進行說明。
圖17分解示出本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。永久磁鐵轉(zhuǎn)子1由下列部件構(gòu)成多塊具有沖孔2的圓形沖壓鋼板3疊合而成的轉(zhuǎn)子鐵心4、插入由沖孔2重合成的磁鐵插孔5中的永久磁鐵片6、配置在轉(zhuǎn)子鐵心4兩個端面口的一對端板7、平衡塊14和鉚釘8。沖壓鋼板3由鉚接部16相互約束。在轉(zhuǎn)子鐵心4的軛鐵部10上，在圓周上隔開規(guī)定角度配置穿過鉚釘8的通孔12和鉚接部16。在轉(zhuǎn)子鐵心與鉚接部16之一的位置相貼合的部位上設(shè)置有規(guī)定直徑和規(guī)定深度的平衡孔17。
圖18示出轉(zhuǎn)子鐵心4的端面。本實施例的轉(zhuǎn)子鐵心4中，鉚釘通孔12與鉚接部16構(gòu)成45°角，在與中心等距的位置上交叉。在與一個鉚接部16相同的位置上設(shè)置平衡孔17。該平衡孔17具有包含鉚接部16的內(nèi)徑。
圖19示出從圖18所示箭頭C-C方向所見的平衡孔17與鉚接部16的剖面。鉚接部16具有在半個圓周上凹陷的一對爪部16a，各個爪部16a與相鄰的沖壓鋼板3接合。各塊沖壓鋼板3依靠這一爪部16a的接合而相互壓住。平衡孔17的內(nèi)徑比上述兩爪16a形成的小圓大，包含了整個鉚接部16。平衡孔17的內(nèi)徑與深度根據(jù)各永久磁鐵轉(zhuǎn)子重量的不平衡度而決定。
以下參照附圖20和21說明本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的作用。
如圖20所示，由于爪部16a造成鋼板有不連續(xù)部分，鉚接部16阻礙了磁通W的通過。而平衡孔17也由于鋼板上的通孔而妨礙了磁通W的通過，如圖21所示。平衡孔17設(shè)置在鉚接部16的同一位置上，使之包含鉚接部16，這與將它們分開設(shè)置的情況相比，妨礙磁通通過的部分減少了，可提高磁通效率。
利用平衡孔17消除永久磁鐵轉(zhuǎn)子1的重量不平衡的方法，可以省略配重14。
另外，預(yù)先將磁鐵片在徑向制成重量均衡，再進行組裝，則很容易取得平衡。
設(shè)置平衡孔17的部分減少了鉚接部16產(chǎn)生的約束力，但永久磁鐵轉(zhuǎn)子1最終是由鉚釘8約束的，因而約束力不受影響。
根據(jù)前面第一個實施例，沖孔2是靠沖下兩個直徑不同的同心圓C1、C2之間的一部分而形成的，永久磁鐵片6的截面形狀具有與該沖孔2相吻合的形狀。
但是，這種情況下，在沖孔2的內(nèi)部，永久磁鐵片6在轉(zhuǎn)子圓周方向上產(chǎn)生形狀偏差的情況是可能的，因此，為了使永久磁鐵片6壓入后各沖孔2與永久磁鐵片6的中心正確一致，有必要高度注意作業(yè)管理。
為此，考慮了一種永久磁鐵轉(zhuǎn)子，使沖孔與永久磁鐵片內(nèi)、外面圓弧的軸心位置不同，從而使沖孔與永久磁鐵片的中心在該形狀下自動對合。
圖22示出沖孔與永久磁鐵片在轉(zhuǎn)子徑向上的內(nèi)、外面圓弧軸心位置錯開的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的端面。在該永久磁鐵轉(zhuǎn)子1中，如圖22所示，各沖孔2外側(cè)圓弧面的軸心O2相對永久磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸心O1，位于更靠近沖孔2的轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)。另外，各沖孔2內(nèi)側(cè)的圓弧面軸心如圖22所示，與永久磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸心O1重合。
另一方面，永久磁鐵片6的截面形狀與沖孔2的形狀吻合。這種情況下，永久磁鐵片6的磁極中心處于中心O1、O2之連線上。
沖孔2與永久磁鐵片6的內(nèi)、外面的半徑分別用r1和r2表示，外面的半徑r2可根據(jù)軸心O1與軸心O2之間的長度設(shè)計成使外環(huán)部位于沖孔2中心部位的寬度h1為一定值，同時，磁鐵片的體積不是最小為宜。
圖23放大示出沖孔2之一。從圖22可以明白，將沖孔2外面的軸心O2相對于內(nèi)面的軸心O1配置在更靠近沖孔2的徑向外側(cè)，可以使外環(huán)部9的中心寬度h1窄于端部的寬度h2(a1＜h2)。
與此相對，永久磁鐵片6中心部的寬度H1大于端部的寬度H2(H1＞H2)。這樣，沖孔2與永久磁鐵片6的中心分別由其形狀來決定位置，使永久磁鐵片6與沖孔2吻合后壓入，可以使外環(huán)部9的中心與永久磁鐵片6的中心正確對準。
上述各永久磁鐵轉(zhuǎn)子1在磁鐵插孔5中具有結(jié)合凸起13，依靠該結(jié)合凸起13將永久磁鐵片6擠壓固定住。因而，在壓入永久磁鐵片6時，永久磁鐵片6始終受到轉(zhuǎn)子的朝向徑向外側(cè)的壓力。
另一方面，為了提高磁力效率，外環(huán)部9的寬度取為所必需的最小限定。因此，由于永久磁鐵片6與外環(huán)部9的摩擦，外環(huán)部9在永久磁鐵片6的壓入方向上會產(chǎn)生變形。
下面說明永久磁鐵轉(zhuǎn)子的制造裝置，它在壓入永久磁鐵片6時，能防止外環(huán)部9變形。
圖24示出永久磁鐵轉(zhuǎn)子的制造裝置的結(jié)構(gòu)，它具有在永久磁鐵片壓入之前壓緊轉(zhuǎn)子鐵心的第一壓緊裝置，和壓入永久磁鐵片的第二壓緊裝置。
圖中，永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置21具有框架22。在框架22的基底上設(shè)置承載轉(zhuǎn)子鐵心4的底座23，在該底座23上面豎置用于確定轉(zhuǎn)子鐵心4的位置的螺栓24。
在框架22上端的梁上安裝第一壓緊裝置25和個數(shù)為復(fù)數(shù)的第二壓緊裝置26。第一壓緊裝置25由第一壓緊端25a和液壓裝置25b構(gòu)成。第二壓緊裝置26由第二壓緊端26a和液壓裝置26b構(gòu)成。第一壓緊端25a具有所壓緊的轉(zhuǎn)子鐵心軛鐵部的形狀，由液壓裝置25b驅(qū)動。另一方面，第二壓緊端26a的成形為只壓縮永久磁鐵片6，由液壓裝置26b驅(qū)動。第一壓緊裝置25和第二壓緊裝置26分別獨立驅(qū)動，第二壓緊裝置26的各個液壓裝置26b的驅(qū)動最好同步。
在用該永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置21加工永久磁鐵轉(zhuǎn)子時，將轉(zhuǎn)子鐵心4定位在底座23上，先用第一壓緊裝置25將轉(zhuǎn)子鐵心4沿軸向壓縮，在壓縮狀態(tài)下，再用第二壓緊裝置26壓入永久磁鐵片6。
在用上述壓入方法壓入永久磁鐵片6時，轉(zhuǎn)子鐵心4被壓在底座上后，依靠永久磁鐵片6的壓入力來防止外環(huán)部9變形。
另外，第一壓緊裝置25在軸向壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4，因此，沖壓鋼板的鉚接部被壓緊，約束力增強。這種作業(yè)通常稱為“同步鉚接”，在沖壓鋼板疊合后進行。因而，利用本發(fā)明的永久磁鐵制造裝置，可以省略最后的鉚接工序，更容易制造永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
上述永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置21的第一壓緊端25a的端部設(shè)置有導(dǎo)引永久磁鐵片6的導(dǎo)塊，藉此能更容易地壓入永久磁鐵片6。
圖25示出在第一壓緊端的端部設(shè)有導(dǎo)塊的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置局部。圖中，第一壓緊端25a的端部具有導(dǎo)引永久磁鐵片6的導(dǎo)塊27。導(dǎo)塊27的下半面制成能壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4的全部端面的形狀。另外，導(dǎo)塊27具有形狀及位置與轉(zhuǎn)子鐵心4的磁鐵插孔5相吻合的導(dǎo)孔27a。
根據(jù)該永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置，在永久磁鐵片6壓入之前，利用導(dǎo)塊27在軸向壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4。接著，在導(dǎo)孔27a中插入永久磁鐵片6的下端，使之在壓入方向相對合。在第一壓緊裝置25壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4的狀態(tài)下，由第二壓緊裝置壓入永久磁鐵片6。壓入方向預(yù)先對合，永久磁鐵片6經(jīng)由導(dǎo)孔27a導(dǎo)引壓入，因而可靠而且方便。
在上述永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置中，由于永久磁鐵片6的壓入，轉(zhuǎn)子鐵心4會在轉(zhuǎn)子徑向膨脹凸出，這種情況導(dǎo)致電機旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)障礙。
圖26示出設(shè)置有能防止轉(zhuǎn)子鐵心在徑向上膨脹凸出的鐵心外保持環(huán)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的局部。
圖26中，永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置21具有與轉(zhuǎn)子鐵心4的端部和外周面都嵌合的一對鐵心外保持環(huán)28、29。鐵心外保持環(huán)29可與底座23成為一體。
在永久磁鐵片6壓入之時，使鐵心外保持環(huán)28、29嵌合在轉(zhuǎn)子鐵心4的端部，由第一壓緊裝置25壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4，在該狀態(tài)下，由第二壓緊裝置26將永久磁鐵片6壓入。
這樣，在永久磁鐵片6壓入時，利用鐵心外保持環(huán)28、29防止了轉(zhuǎn)子鐵心外周面的膨脹凸出。
該鐵心外保持環(huán)也可以做成至少保持住轉(zhuǎn)子鐵心4端部處的外周面，或者覆蓋全部的外周面。
下文說明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置為預(yù)先使轉(zhuǎn)子鐵心的外環(huán)部產(chǎn)生規(guī)定尺寸的預(yù)變形，從而得到磁力效率高的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
圖27示出使外環(huán)部產(chǎn)生規(guī)定尺寸預(yù)變形的永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置的局部。
圖27中，永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置21在第一壓緊端25a的下端具有導(dǎo)塊27。導(dǎo)塊27與轉(zhuǎn)子鐵心4外環(huán)部9接觸的部位設(shè)置個數(shù)為復(fù)數(shù)的凸起30。各凸起30制成將外環(huán)部9在與永久磁鐵片6的中心一致的部分壓低一規(guī)定尺寸。
另外，本實施例中，在底座23上也設(shè)置了與設(shè)在導(dǎo)塊27上的凸起30相同的凸起30。
根據(jù)該實施例，在用第一壓緊裝置25壓縮轉(zhuǎn)子鐵心4時，轉(zhuǎn)子鐵心4外環(huán)部9的這一規(guī)定部分被凸起30壓下規(guī)定尺寸。該外環(huán)部9的壓下尺寸依據(jù)轉(zhuǎn)子鐵心4整體的壓縮和凸起30的高度而始終大致保持一定。
永久磁鐵片6壓入之后，轉(zhuǎn)子鐵心4如圖28所示那樣變形。在轉(zhuǎn)子鐵心4上安裝端板7，它與圖28所示的外環(huán)部9無縫隙地緊密貼合。
這樣就能得到端板7與外環(huán)部9緊密接合的永久磁鐵轉(zhuǎn)子1。該永久磁鐵轉(zhuǎn)子1因為沒有磁通從端板7與轉(zhuǎn)子鐵心4的端面的間隙中漏出，所以磁力效率高。上述凸起30也可以只設(shè)置在導(dǎo)塊27與底座23兩者之一上。
從上述說明可以清楚地看到，本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子利用磁鐵插孔角部所設(shè)的細長舌狀永久磁鐵片，將永久磁鐵片擠壓向一方，固定在磁鐵插孔中，因而能可靠地固定住永久磁鐵片，并且，由于結(jié)合凸起的彈性適當，很少使永久磁鐵片損壞。
此外，本發(fā)明永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置具有在壓入永久磁鐵片之前在軸向上壓縮轉(zhuǎn)子鐵心的第一壓緊裝置、在第一壓緊裝置壓縮轉(zhuǎn)子鐵心的狀態(tài)下將永久磁鐵片壓入的第二壓緊裝置，因而永久磁鐵片的壓入很少引起轉(zhuǎn)子鐵心的外環(huán)部變形。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵轉(zhuǎn)子，沿著圓形鋼板的圓周沖出多個具有圓弧狀開口部的沖孔的沖壓鋼板多炔疊合，構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心，將截面呈圓弧狀的永久磁鐵片插入由上述沖孔重合而成的磁鐵插孔中，其特征在于，上述沖壓鋼板的上述沖孔的外側(cè)部分構(gòu)成上述轉(zhuǎn)子鐵心的外環(huán)部，內(nèi)側(cè)部分構(gòu)成上述轉(zhuǎn)子鐵心的軛鐵部，在連接上述外環(huán)部和軛鐵部的連接部附近的上述沖孔角部設(shè)有突出于上述磁鐵插孔內(nèi)側(cè)的細長結(jié)合凸起，該結(jié)合凸起與上述永久磁鐵片接合，將上述永久磁鐵片壓緊固定住。
2.如權(quán)利要求1所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述永久磁鐵片角部削去一部分，具有切角面，上述結(jié)合凸起在上述切角面處與上述永久磁鐵片接合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述結(jié)合凸起在上述沖壓鋼板的疊合方向上間斷地設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，帶有上述結(jié)合凸起的沖孔角部由兩個其沖裁部分部分重疊的沖裁金屬模重復(fù)沖裁而成，利用這兩個沖裁金屬模沖裁部分的重疊所形成的沖孔內(nèi)面的凸起包容在上述永久磁鐵片在轉(zhuǎn)子圓周方向上的端部與上述磁鐵插孔內(nèi)側(cè)面之間的空隙中。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，在將上述永久磁鐵片壓入上述磁鐵插孔中時，上述沖孔及結(jié)合凸起的尺寸及形狀構(gòu)造成在上述外環(huán)部因上述永久磁鐵片壓入而產(chǎn)生塑性膨脹之前上述結(jié)合凸起已先屈服變形。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述沖壓鋼板藉助鉚接部而疊合成一體，在與該鉚接部位置貼合的轉(zhuǎn)子鐵心部位設(shè)置規(guī)定深度的平衡孔。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述各沖孔在轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)的圓弧的軸心點相對于轉(zhuǎn)子徑向內(nèi)側(cè)的圓弧的軸心點更靠近沖孔的轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)，上述永久磁鐵片的截面形狀做得與上述沖孔大致吻合。
8.一種永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造裝置，用多塊具有沖孔的沖壓鋼板疊合構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心，將永久磁鐵片插入該轉(zhuǎn)子鐵心上由上述沖孔重合而成的磁鐵插孔中，其特征在于，其結(jié)構(gòu)還包括壓緊上述轉(zhuǎn)子鐵心的第一壓緊裝置，在上述第一壓緊裝置壓縮上述轉(zhuǎn)子鐵心的狀態(tài)下將上述永久磁鐵片壓入上述磁鐵插孔中的第二壓緊裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會損害永久磁鐵片的磁力特性、能將永久磁鐵片可靠地固定在磁鐵插孔內(nèi)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。用沖有多個沖孔2的沖壓鋼板3多塊疊合構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心4，將截面為圓弧狀的永久磁鐵片6插入由沖孔2重合而成的磁鐵插孔5中，至少在構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心4的一部分沖壓鋼板3的沖孔2中設(shè)置將永久磁鐵片6壓緊固定住的細長結(jié)合凸起13。
文檔編號H02K1/27GK1088364SQ9311722
公開日1994年6月22日 申請日期1993年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月2日
發(fā)明者二見俊彥, 信太義春 申請人:東芝株式會社