CN204349623U - 永磁体旋转电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种永磁体旋转电机，其具备：将定子绕线卷绕于层叠定子铁芯的定子；以及永磁体转子，该永磁体转子位于上述定子的内周且具有轴、转子铁芯、在转子铁芯的外周彼此相邻且以极性交替变化的方式配置的弧形状的由稀土类磁体构成的永磁体、以及限定上述永磁体在周向上的位置并且按压该永磁体的外周的一部分的磁体按压件，上述永磁体旋转电机的特征在于，上述磁体按压件由导电性金属构成且是带凸缘的U字形形状，利用固定构件将该磁体按压件固定于上述转子铁芯，从而利用上述磁体按压件的凸缘在半径方向上固定上述永磁体的外周的一部分。

Description

永磁体旋转电机

技术领域

本实用新型涉及永磁体旋转电机，尤其涉及能够实现高速大容量且低转矩脉动化的永磁体旋转电机。

背景技术

在稀土类磁体特别是钕磁体的高性能化的同时，使用了这种磁体的永磁体旋转电机不断进行着大转矩化、大容量化以及高速化。就这些电机而言，以电动冲压用驱动永磁体旋转电机为代表，作为规格达到了转矩为数十kNm，转速为数百转/分，容量为1000kW。在这些永磁体旋转电机中，作为永磁体使用了高性能的钕磁体，因此无需活用磁阻转矩。因此，采用将永磁体配置在转子铁芯的外表面的所谓的表面磁体式永磁体旋转电机的例子较多。通过该结构，完成一种永磁体旋转电机，其产生大致与电流成比例的转矩，所谓的伺服特性良好，对于体型而言的转矩密度较高，转矩脉动较小。

另一方面，为了应对主设备的大型化、旋转电机的廉价化，不断寻求相同体型下的永磁体旋转电机的容量(转矩×转速)进一步提升。这能够通过使旋转电机高速化而使成本的增加最小来达成。

在该高速大容量化的表面磁体式永磁体旋转电机的课题中，存在如下课题：牢固的磁体保持机构、转子所产生的损失最小化以及降低转矩脉动等。

在电动冲压用永磁体旋转电机中存在将永磁体收纳在层叠硅钢片中的所谓的埋入构造的永磁体转子，表面磁体式永磁体旋转电机一长一短，本实用新型以具有上述特征的表面磁体式永磁体旋转电机为对象。

在表面磁体式永磁体旋转电机中采用如下结构：将永磁体配置在转子表面，并在永磁体间配置磁体按压件。特别地，为了确保强度而优选导电性金属的磁体按压件。但是另一方面，导电性金属的磁体按压件在永磁体的空隙磁通、定子绕线上产生的磁通的作用下，会在磁体按压件内部产生阻碍旋转电机高速化的涡流损耗。该涡流损耗存在对相同体型下的容量提升起相反作用的缺点。

作为这种永磁体旋转电机的磁体保持的公开例，存在日本特开2013-62897号公报(专利文献1)。在专利文献1中，公开了如下构造：以表面磁体构造在转子铁芯的外周配置永磁体，在该永磁体间，作为磁体保持构件，利用T字形的磁体按压件进行永磁体的周向定位和磁体保持。

此外，作为其他的磁体保持方法，存在日本特开平9-19092号公报(专利文献2)。在专利文献2中，公开了如下方法：在永磁体的两端设置倾斜部，在永磁体间配置具有与该倾斜一致的倾斜部的隔离件，通过将隔离件螺纹固定于转子铁芯来进行固定。其中，公开了配置第一隔离件和第二隔离件的构造，对于第一隔离件而言，在周向上每隔一个改变隔离件的厚度，使其具有与磁体大致相同的厚度，隔离件固定于转子铁芯，对于第二隔离件而言，使隔离件的厚度小于永磁体的厚度，在隔离件与转子铁芯之间设置空隙，该第二隔离件通过固定构件固定于永磁体的倾斜部。

另外，作为其他的磁体保持方法，存在日本特开2001-268830号公报(专利文献3)。在专利文献3中，公开了如下构造。将把圆周向外周端部减薄成大致锥状的多个弧形永磁体等间隔地相离配置，并且在圆筒状的轭铁的外周表面设置沿轴向的槽部。该位置与永磁体隔开的位置相对应。在该结构下，将与楔部和嵌合部构成为一体的轨道状构件沿轴向插入，用粘接剂将永磁体、轭铁以及轨道状构件固定为一体，上述楔部按压弧形永磁体外周端部，上述嵌合部嵌合于圆筒形轭铁的槽部。

另外，作为其他的磁体保持方法，存在日本特开2013-135506号公报(专利文献4)。在专利文献4中，公开了如下构造：将从由树脂制成的圆盘状保持件在轴向上延伸的T字形的磁体保持件配置在永磁体间，通过将其固定于圆盘从而保持永磁体，上述圆盘配置于圆盘状的保持件的轴向相反侧。

专利文献1：日本特开2013-62897号公报

专利文献2：日本特开平9-19092号公报

专利文献3：日本特开2001-268830号公报

专利文献4：日本特开2013-135506号公报

实用新型内容

在上述专利文献1中，磁体按压件的材质并无特别限定，但是在非金属的情况下在强度上存在困难。此外，在导电性金属的情况下，永磁体被T字形的磁体按压件从外周固定，因此能够构成可与朝向外周的离心力和周向的转矩相对应的磁体保持结构，但是，另一方面，存在以下课题。即、第一，磁体按压件配置到磁体表面的定子面的附近，所以在无负载时，因定子铁芯的槽的内周面的狭缝的影响而引起永磁体空隙磁通脉动，在有负载时，因定子绕线的高次谐波磁动势而引起空隙磁通脉动，存在由上述永磁体空隙磁通脉动和因高次谐波磁动势引起的空隙磁通的脉动而产生较大的涡流的隐患。第二，磁体的厚度在周向恒定，因此永磁体的空隙磁通密度中含有较多的高次谐波成分，转矩脉动变大。第三，T字形的磁体按压件与转子铁芯直接接触，因此空隙消失而永磁体不会受到沿半径方向按压的力。第四，T字形磁体按压件的外周位置比永磁体外周更靠外部，因此永磁体的磁空隙长度变大，转矩降低。

此外，在专利文献2中，存在以下课题：第一，因为是按压永磁体的侧面的倾斜部的结构，因此难以牢固地固定施加于永磁体的半径方向上的离心力；第二，磁体按压件配置到永磁体表面，因此在导电性金属的磁体按压件的情况下，会产生因涡流造成的损耗；以及第三，磁体厚度在周向均等，因此会产生转矩脉动。

此外，在专利文献3中，存在以下课题：第一，因为是利用轨道状的磁体按压件将一端配置于转子铁芯并将另一端配置于永磁体的外周的结构，因此不易向永磁体施加半径方向上的力，因此难以适用于高转矩的旋转电机；以及第二，磁体按压件的位置与永磁体的外周大致等同，因此在导电性金属的磁体按压件的情况下，存在产生因涡流造成损耗的隐患。

此外，在专利文献4中，表示了将来从轴向的树脂制磁体按压件由轴向两端的圆盘固定的结构，但存在如下课题：虽然能够在小型永磁体旋转电机中确保强度，但在作为本实用新型的对象的大转矩、高速大容量化的表面磁体式永磁体旋转电机中无法确保强度。

另外，在上述现有技术文献中，并未公开能够在使用可确保机械强度的导电性金属作为磁体按压件的基础上减小磁体按压件涡流损耗的结构。

为了解决上述课题，本实用新型包括多个解决上述课题的方法，本实用新型的第一方案为，一种永磁体旋转电机，其具备：将定子绕线卷绕于层叠定子铁芯的定子；以及永磁体转子，该永磁体转子位于上述定子的内周且具有轴、转子铁芯、在转子铁芯的外周彼此相邻且以极性交替变化的方式配置的弧形状的由稀土类磁体构成的永磁体、以及限定上述永磁体在周向上的位置并且按压该永磁体的外周的一部分的磁体按压件，上述永磁体旋转电机的特征在于，上述磁体按压件由导电性金属构成且是带凸缘的U字形形状，利用固定构件将该磁体按压件固定于上述转子铁芯，从而利用上述磁体按压件的凸缘在半径方向上固定上述永磁体的外周的一部分。

本实用新型的第二方案为，上述永磁体具有上述定子的内半径的1/2以下的外周半径。

本实用新型的第三方案为，上述磁体按压件利用固定构件隔着间隙固定于上述转子铁芯。

本实用新型的第四方案为，在将从上述定子铁芯的内径至上述永磁体的中心的外径为止的空隙长度设为Lg时，使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧离开Lg的2倍以上。

本实用新型的第五方案为，在将上述定子铁芯的槽距设为τs且将从上述定子铁芯的内径至上述永磁体的中心的外径为止的空隙长度设为Lg时，使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧离开τs/Lg的1/8倍以上。

本实用新型的第六方案为，就上述磁体按压件而言，在半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述的不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度一致。

本实用新型的第七方案为，就上述磁体按压件而言，在半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述的不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度不同。

本实用新型的第八方案为，上述磁体按压件通过拉拔来制造。

本实用新型的第九方案为，上述磁体按压件包括从外部按压上述永磁体的第一构成部件和配置在永磁体之间并用于固定永磁体的位置的第二构成部件，并且第一构成部件和第二构成部件由不同的材料构成。

本实用新型具有如下效果。

根据本实用新型，能够提供一种表面磁体式永磁体旋转电机，其适用于大转矩、高速大容量化，该表面磁体式永磁体旋转电机可降低脉动转矩、可降低磁体按压件处产生的涡流损耗并且可形成牢固的磁体保持机构。

附图说明

图1是实施例1的永磁体旋转电机的剖视图。

图2是实施例1的永磁体旋转电机的轴向剖视图。

图3是实施例1的永磁体旋转电机的主要部分放大图。

图4(A)～图4(D)是实施例1的永磁体旋转电机的磁体按压件外观图。

图5(A)、图5(B)是说明实施例1的磁体按压件上产生的涡流的产生原理的图。

图6是表示相对于实施例1的磁体按压件最外周位置的、在磁体按压件上产生的磁通密度变动及涡流损耗的解析结果的图。

图7(A)、图7(B)是实施例2的永磁体旋转电机的磁体按压件外观图。

图中：

1—永磁体旋转电机，2—定子，3—转子，4—定子铁芯，4A—槽，4B—定子齿，4C—定子磁芯背部，4D—定子狭缝，5—定子绕线，6—永磁体，7—转子铁芯，7A—转子铁芯外周圆筒部，7B—转子肋，7C—转子铁芯内周圆筒部，8—轴，9—转子板，10—磁体按压件，10A—凸缘，10A1—缺口部，10B—板，10C—中央凹部，10D—螺纹部用孔，10E—倾斜部，10F—第一构成部件的中央凹部，10G—第一构成部件的孔，11—固定构件，12—缝隙，13—端板，14—机架，15—轴承箱，16—轴承罩，17—轴承，101—第一构成部件，102—第二构成部件。

具体实施方式

以下，利用附图来说明本实用新型的实施例。

实施例1

图1表示本实施例的永磁体旋转电机的剖视图。此外，图2表示其轴向剖视图。其中，数字下方存在下划线是表示构成部件的集合体。

在图1中，永磁体旋转电机1由定子2和转子3构成。定子2包括：定子铁芯4；定子绕线5；定子铁芯的外周的机架14；以及图2所示的配置于其轴向两端的端板13等。

定子铁芯4由层叠的硅钢板制成，具有：收纳定子绕线的槽4A；构成永磁体的定子侧的磁路的定子齿4B；定子磁芯背部4C；以及成为定子绕线5插入于槽4A的插入口的定子狭缝4D。在此，定子绕线5构成为在槽4A的内周侧和外周侧具有绕线的双层绕线且以分布绕线进行卷绕。

另一方面，转子3包括：永磁体6；转子铁芯7；轴8；图2所示的抑制永磁体6的轴向移动的转子板9；以及抵抗施加于永磁体的沿半径方向离心力的磁体按压件10。

其中，作为本实施例永磁体旋转电机的规格，主要是以转矩为数十kNm、转速为数百转/分、容量为1000kW为对象，但是也可以适用于更小型的旋转电机。此外，作为本实施例的永磁体6的材质，由可提高转矩密度的高性能磁体即稀土类磁体(特别是钕磁体)构成的旋转电机为对象。主要是以使用使用磁体量为1台大约20Kg以上的永磁体的旋转电机或者转子的外径为400mm以上的旋转电机为对象，但是也可以适用于更小型的旋转电机。永磁体6在周向上交替地配置N极和S极。

如图2所示，转子铁芯7包括：由构成永磁体的转子侧的磁路的转子铁芯外周圆筒部7A；用于将永磁体产生的转矩传递至轴8的转子铁芯内周圆筒部7C；以及将这两者连接起来的转子肋7B。其中，转子铁芯7由块状的铁芯制作而成。此外，如图1、图2所示，形成如下结构：通过在轴向的多个部位用固定构件11(在此使用螺栓)将磁体按压件10固定于转子铁芯7，从而向转子铁芯7按压永磁体6。

另外，如图2所示，定子2经由轴承17以能够转动的方式保持转子3。轴承17以具备轴承罩16的方式收纳在固定于端板13的轴承箱15内。

此外，在此虽然省略了说明，但是在轴上装配有旋转传感器，其具有检测转子3的永磁体6的磁极位置的作用。而且，具备利用该位置信息来控制流向定子绕线5的电流的控制装置。

此外，在本实施例中以定子铁芯4的槽数N为72、转子3的极数P为16极的例子进行表示。旋转电机1的定子绕线5的相数M通常选择3。即、每极每相的槽数Nspp＝N/P/M为3/2，不是整数而是分数槽。此外，定子2的槽数72和转子的极数16是所谓的槽数9和转子的极数2的槽配合为8次重复的构造。

通过形成上述结构，第一，具有如下优点：能够增大由极数和槽数的最小公倍数表示的齿槽转矩的频率，能够降低齿槽转矩。第二，具有如下优点：能够使属于1相的定子绕线的各线材的相位不同，因此能够降低定子绕线电流流通的情况下的转矩脉动。

此外，本实施例的永磁体旋转电机1表示了定子绕线5构成为2极-9槽的8次重复结构，通过构成为将整体的1/8容量的变换器连接于各自的定子绕线5来进行驱动，从而具有如下优点：与利用1台大容量的变换器来进行驱动相比，能够使用多台通用的价格比较便宜的小型变换器，能够廉价且容易地进行大容量化。

图3中表示本实施例的永磁体旋转电机的主要部分放大图。如图3所示，在本实施例中，永磁体的外周半径Rmag为定子内半径Rsi的1/2以下，以图示的弧形状构成。即、构成为永磁体的厚度在周向上逐渐减小。通过选用这样的结构，第一，对于永磁体的中心部的空隙磁通密度而言，永磁体6的两端的空隙磁通密度能够在磁体的厚度减小和空隙长度增大的协同作用下减小。由此，与空隙长度、永磁体长固定的情况相比，空隙磁通密度更接近于正弦波状的磁通分布，有助于有效地减小无负载时的转矩脉动(齿槽转矩)和有负载时的转矩脉动。第二，能够减小永磁体的两端的厚度，由此，能够在磁体两端部设置永磁体的中心的厚度Lm与永磁体的两端的厚度之差的空间，由此，能够形成后述的牢固且涡流较小的磁体保持结构。

此外，在图3中，磁体按压件10的最外周与定子铁芯4的内径之差设为Lw，定子铁芯4的槽距(与齿距相同)设为τs，永磁体6的中心的外径与定子铁芯4的内径之间的差设为空隙长度Lg。此外，在相邻的永磁体6之间配置带有凸缘的U字形的磁体按压件10。

图4(A)～图4(D)是本实施例的磁体按压件的外观图。本实施例的磁体按压件10的特征为其是非磁性导电性的金属件且具有带有凸缘的U字形形状。

图4(A)是本实施例的磁体按压件10的俯视图，图4(B)表示剖视图。在图4(A)、图4(B)中，磁体按压件10由凸缘10A、螺纹部用孔10D、板10B以及磁体按压件的中央凹部10C构成，上述板10B将各自按压不同的永磁体6的凸缘10A之间连结起来，上述磁体按压件的中央凹部10C形成于磁体按压件的中央部。凸缘10A的内周侧形状制作成与永磁体的外周的形状大致相同。由此，能够用磁体按压件的凸缘10A从外周牢固地保持永磁体6。

磁体按压件10是铝制的平板，能够通过对例如A5052的板材进行冲压成型等来制成。铝制的平板A5052具有如下优点：在铝中含有杂质而具有比较高的电阻(4.9μΩcm)、在磁体按压件10内产生的涡流较小，此外作为材料而言也能够便宜地得到，以及机械强度比较高。在该情况下，如图所示，构成为磁体按压件的厚度在周向上大致整体恒定。

在通过冲压制作磁体按压件10的情况下，磁体按压件的凸缘10A与磁体按压件的倾斜部10E之间以及磁体按压件的板10B与磁体按压件的倾斜部10E之间如图示那样制作成带有圆角的形状。

通过做成以上的结构，在本实施例的磁体按压件10上形成有中央凹部10C，具有能够如下所述地降低涡流损耗的优点。另外，以往的构造是如专利文献1中所示的那样没有中央凹部、由非磁性金属材料填充而成的结构。

图4(C)、图4(D)表示本实施例的其他的磁体按压件10的结构。图4(C)是磁体按压件10的俯视图，图4(D)表示剖视图。与图4(A)、图4(B)同样，本实施例中的其他的磁体按压件10的特征为，具有带有凸缘的U字形形状，并且作为制作方法用拉拔来制成。

在拉拔的情况下，铝原材料内部为A6063的情况下也是柔软的，能够易于进行拉拔工序。但是，固有电阻为3.19μΩcm，与A5052相比较小，与使用铝制平板A5052以相同形状制成的情况相比，涡流损耗相对较大。此外，原材料自身柔软，因此存在机械强度较弱等缺点。另一方面，如图所示，能够改变凸缘10A的厚度tha、磁体按压件的板部10B的厚度以及磁体按压件的倾斜部10E的厚度等，所以存在形状的自由度较大、能够使制作模具的尺寸较小的优点。因此，例如，通过减小作为产生较大涡流的产生部的外周侧的凸缘10A的厚度tha，并增大位于内径侧的、产生的涡流不大的磁体按压件的板10B的厚度thb，从而能够制作机械强度较大、涡流损耗较小的磁体按压件10。

另外，能够在凸缘10A的顶端形成如图示那样的缺口部10A1从而在不降低机械强度的前提下减小涡流损耗。

此外，在将不锈钢作为磁体按压件10的原材料的情况下，通过拉拔制作图4(A)、图4(B)所示的形状较为困难，需要机械加工，存在价格上升的缺点，但存在如下优点：能够减小导电率(在SUS303下为71μΩcm)，能够减小因槽脉动造成的涡流损耗。

利用以上结构，能够用带有凸缘的U字形的磁体按压件的凸缘10A从外周固定永磁体6，直接抑制因旋转而施加于永磁体6的离心力。

此外，当利用带有凸缘的U字形状的磁体按压件10的位于相邻的永磁体间的板10B和磁体按压件的倾斜部10E进行永磁体6在周向上的定位时，能够构成为利用由永磁体和流过定子绕线5的电流产生的转矩来抑制施加于永磁体的沿周向的力。

另外，在磁体按压件10的内周侧设置缝隙12，利用固定构件11将磁体按压件10固定于转子铁芯的外周圆筒部7A。即、做成如下结构：磁体按压件的转子内周面不接触转子铁芯部，利用固定构件等将永磁体从外周固定于转子铁芯。由此，能够从磁体按压件10直接对永磁体6施加能够抵抗离心力的力，能够进行牢固的磁体保持。周向上的固定构件11数量能够与转数、最大转矩等相应地增加。

图5(A)、图5(B)中表示用于说明磁体按压件上产生的涡流的产生原理的图。磁体按压件上产生的涡流中，存在电流未流过定子绕线5时产生的涡流损耗(无负载时)和电流流过了定子绕线时产生的涡流(有负载时)。

在无负载时，流过永磁体的磁通的一部分如图3的虚线所示地从永磁体6经由磁体按压件10、定子-转子之间的空隙而流过定子铁芯齿部。这种情况下，当关注磁体按压件的磁回路中的一点时，存在如下情况：磁通密度从永磁体6经由磁体按压件10、空隙流向定子齿4B部而增高，以及磁通密度随着旋转从永磁体6经由磁体按压件10、空隙流向定子狭缝4D、定子齿4B而降低。这是由于定子狭缝4D的磁阻较高。在磁体按压件10的1点处的磁通密度这样地发生变动并且磁体按压件10为导电性的情况下，涡流以环绕磁体按压件10的方式流动，产生涡流损耗。这是无负载时涡流的产生原理。

接着，说明在电流流过定子绕线的情况下的涡流的产生原理。图5(A)中表示在电流流过定子绕线的情况下在磁体按压件处产生的涡流的产生原理。在此，在图1、图3所示的永磁体旋转电机的电角度下对仅相当于一个循环的永磁体6的N、S之间沿周向展开来进行图示。当向三相的定子绕线分别通电错开电角度为120度的相位的正弦波电流时如图所示地是2极9槽的结构，因此定子绕线5的磁动势形成为在一个循环中具有9个级差的波形。定子绕线磁动势的基本波成分产生的磁通没有变化地与转子的移动一同移动，磁体按压件的上方由于形成直流成分而不产生涡流(准确地说涡流是在上述的定子狭缝的影响下才产生)。另一方面，相当于基本频率9倍的阶梯状的磁动势高次谐波与转子的旋转相应地发生变化，由此，对磁体按压件的磁通造成磁通密度的变动，从而产生涡流。

图5(B)表示磁体按压件的外周表面的磁通密度的变动与由此产生的涡流密度的计算结果。如图所示，在本实施例所示的2极-9槽的旋转电机的情况下，磁通密度的脉动相对于作为基础的电源的频率，9倍的频率的成分最大。磁体按压件的磁通密度是在图示的磁通密度上叠加直流成分而成的。

有负载时磁体按压件的磁通密度的脉动、涡流密度随着转子的旋转而产生9倍频率的成分，这是与之前说明的无负载时的情况完全相同的现象。

图6是表示针对磁体按压件最外周的位置而言的磁体按压件上产生的磁通密度变动及涡流损耗的解析结果的图。在图6中，横轴表示了距离Lw与空隙长度Lg之比，上述距离Lw是磁体按压件最外周距定子内半径Rsi的距离，上述空隙长度Lg是从距定子内半径Rsi至永磁体的中心的外径为止的距离。因此，转子的外周面(即、永磁体的中心的外径位置)能够定义为距离定子内半径1个单位程度的位置(横轴1.0)。纵轴以定子内半径Rsi的值为基准表示在将电流施加于定子绕线的状态下的磁通密度变动的值。此外，本解析是利用磁场解析程序解析出来的。此外，在该解析中，是以没有磁体按压件的中央凹部10C的形状计算出来的。即、图6表示为非磁性金属的铝材且以相同材料填充中央凹部10C而成的磁体按压件10中产生的涡流损耗和磁通密度变动。此外，磁体按压件10的Rsi位置处的值实际上无法计算，因此，磁体按压件10的Rsi位置处的值是通过更内周侧的值的外推而求得的。

在以上的计算结果中，磁体按压件最外周的位置为定子内周位置(定子内半径位置)时磁体按压件的磁通密度的变动最大，涡流损耗最大。而且，表示了随着从此处向内周侧移动上述磁通密度的变动和上述涡流损耗减小。即、接近定子铁芯的内周的部分成为磁通密度变动较大、涡流损耗较大的部分。

因此，在本实施例中，通过形成为设置有磁体按压件的最外周部的中央凹部10C的、带有凸缘的U字形形状，能够在作为接近定子铁芯的内周的部分的、磁通密度变动较大且涡流损耗较大部分即涡流的产生部分设置空隙，能够减少涡流产生部分，能够减小涡流损耗。根据计算，设置有中央凹部10C的本实施例的带有凸缘的U字形的形状的磁体按压件中，对于中央凹部10C被填充的磁体按压件而言，得到在磁体按压件10产生的涡流损耗能够降低至大约1/20的结果。此外，针对机械强度而言，因为受凸缘10A的厚度的影响较大，因此有无中央凹部10C并不会造成影响。

在上述的计算结果中，在本实施例中，进一步发现，通过做成将带有凸缘的U字形的磁体按压件的最外周从定子内周向内径侧远离空隙长度Lg的2倍以上的结构，能够实现大幅降低涡流损耗的结构。即、在图6中，在使带有凸缘的U字形形状的磁体按压件的最外周位于比定子内周更靠内周空隙长度Lg的2倍的位置的结构中，在横轴为2.0的位置处，磁体按压件的磁通密度变动相对于定子内周位置能够抑制在0.5以下。进而，涡流损耗能够在大约0.25以下，能够形成为可充分实用的区域。

此外，若9倍于电源频率的槽脉动频率换算成空间则与一个槽所对应的量相当，若将其转换成距离则用图3所示的槽距τs表示。因而对于与槽脉动的频率相对应的高次谐波的磁通分布而言，其一个循环的量与τs相当，因此在与距离的1/4相对应的距离τs/4处衰减为0。在估算的永磁体旋转电机中，τs相当于空隙的19倍。根据以上的点，当将磁体按压件的最外周位置换算成槽距τs时，即使在上述的二分之一位置τs/Lg/8(＝19Lg/Lg/8＝2.375)处磁通密度变动也会充分衰减，因而涡流损耗也能够减小。即、表示了如下结果：通过形成上述结构，如图6所示，与横轴为2.375的位置相对应，能够使磁通密度变动在定子内周位置的0.4以下，使涡流损耗能够在定子内周位置的0.2以下，从而能够形成为可充分实用的区域。

以上，在本实施例的永磁体旋转电机中，第一，做成如下结构：作为形成永磁体按压件的、具有机械强度的非磁性且导电性的带有凸缘的U字形的金属件，设置于磁体按压件的内周侧和转子铁芯外周部之间的缝隙，且利用固定构件经由磁体按压件的凸缘从外周将永磁体固定于转子铁芯。由此，实现在定位永磁体的同时将施加于永磁体的离心力牢固地固定的构造。

第二，构成为在周向上逐渐减薄永磁体的厚度。由此，能够构成为因空隙长度周向上逐渐增大的结构将磁体按压件的位置配置于更靠内周侧，并且构成为能够降低脉动转矩。

第三，将磁体按压件做成带有凸缘的U字形。由此，能够在维持着磁体保持部的机械强度的情况下，去除成为磁体按压件的最大的涡流产生部的磁体按压件的外周中央部，能够使磁体按压件的涡流损耗达到最小。

如以上说明的那样，本实施例是一种永磁体旋转电机，其具备：定子，该定子将定子绕线卷绕于层叠定子铁芯；以及永磁体转子，其位于上述定子的内周，该永磁体转子具有轴、转子铁芯、由在转子铁芯的外周彼此相邻且以极性交替变化的方式配置的弧形状的稀土类磁体形成的永磁体、以及磁体按压件，该磁体按压件限定上述永磁体在周向上的位置并且按压该永磁体的外周的一部分，上述永磁体旋转电机形成为，上述磁体按压件由导电性金属构成且是带凸缘的U字形形状，通过用固定构件将该磁体按压件固定于上述转子铁芯，从而利用上述磁体按压件的凸缘在半径方向上固定上述永磁体的外周的一部分。

此外，上述永磁体形成为具有上述定子的内半径的1/2以下的外周半径的结构。

此外，上述磁体按压件形成为利用固定构件隔着间隙固定于上述转子铁芯的结构。

此外，形成为使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧远离空隙长度Lg的2倍以上的结构。

此外，形成为使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧远离槽距和空隙长度的比τs/Lg的1/8倍以上的结构。

此外，上述磁体按压件使半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度一致。

此外，上述磁体按压件使半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度不同。

另外，上述磁体按压件通过拉拔来制造。

根据以上构造，能够实现大转矩、高速大容量、低转矩脉动化的表面磁体式永磁体旋转电机。

实施例2

在本实施例中，作为带有凸缘的U字形的磁体按压件，对使用了两种不同的材料的结构进行说明。

图7(A)、图7(B)是本实施例的磁体按压件的外观图。其中，图7(A)是本实施例的磁体按压件10的俯视图，图7(B)表示剖视图。在图7(A)、图7(B)中，磁体按压件10由位于转子的外周侧的磁体按压件的第一构成部件101和位于转子的内周侧的磁体按压件的第二构成部件102构成。在磁体按压件的第二构成部件102中，具有作为外周部的凸缘10A、磁体按压件的板10B、磁体按压件的中央凹部10C以及磁体按压件的螺纹部用孔10D。

例如，作为磁体按压件的第一构成部件101采用不锈钢的薄板，通过如图所示地构成为具有第一构成部件101的上部的空间即中央凹部10F，从而能够在确保机械强度、抑制磁通密度变动造成的涡流(因固有电阻较大)，并且在制作方面也能够仅通过切断薄板、开孔而容易地完成。另外，若作为磁体按压件的第二构成部件102使用铝材，则能够因为位于从定子内周表面远离的位置而使涡流损耗减少，且通过拉拔等工序简单地制作。能够通过接合或者螺纹固定等进行磁体按压件的第一构成部件101与第二构成部件102的固定。

另外，还能够在第一构成部件101上开沉头螺钉用的倾斜于径向的孔10G，并用沉头螺钉将第一构成部件101和第二构成部件102固定为一体。此外，磁体按压件的第二构成部件102也可以是非导电性且非金属的材料。在这种情况下，能够使第二构成部件102处不产生涡流损耗。

如以上说明的那样，在本实施例中，由用于从外部按压永磁体的第一构成部件和配置在永磁体之间并用于固定永磁体的位置的第二构成部件构成磁体按压件，使第一构成部件和第二构成部件由不同的材料构成。

此外，本实用新型并不限定于上述实施例，而是能包含各种变形例。例如，实施例中作为磁体按压件表示了在轴向一体的例子，但是即使在轴向分体也能够在不改变机械强度的前提下降低涡流损耗。此外，还可以形成在轴向上断续地设置的结构，虽然机械强度降低，但是能够使涡流损耗降得更低。此外，通过在磁体按压件的凸缘的轴向上的多个部位设置沿周向的狭缝或空间部，虽然机械强度降低，但是能够降低涡流损耗。另外，上述的实施例是为了易于理解本实用新型而详细地说明的，但并不限定于具有所说明的全部结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分置换到其他实施例的结构中，此外，也能够将某实施例的结构增加到其他的实施例的结构中。此外，对于各实施例的结构的一部分，也能够追加、削除、置换其他的结构。

Claims (9)

1.一种永磁体旋转电机，其具备：

将定子绕线卷绕于层叠定子铁芯的定子；以及

永磁体转子，该永磁体转子位于上述定子的内周且具有轴、转子铁芯、在转子铁芯的外周彼此相邻且以极性交替变化的方式配置的弧形状的由稀土类磁体构成的永磁体、以及限定上述永磁体在周向上的位置并且按压该永磁体的外周的一部分的磁体按压件，

上述永磁体旋转电机的特征在于，

上述磁体按压件由导电性金属构成且是带凸缘的U字形形状，

利用固定构件将该磁体按压件固定于上述转子铁芯，从而利用上述磁体按压件的凸缘在半径方向上固定上述永磁体的外周的一部分。

2.根据权利要求1所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

上述永磁体具有上述定子的内半径的1/2以下的外周半径。

3.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

上述磁体按压件利用固定构件隔着间隙固定于上述转子铁芯。

4.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

在将从上述定子铁芯的内径至上述永磁体的中心的外径为止的空隙长度设为Lg时，

使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧离开Lg的2倍以上。

5.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

在将上述定子铁芯的槽距设为τs且将从上述定子铁芯的内径至上述永磁体的中心的外径为止的空隙长度设为Lg时，

使上述磁体按压件的最外周从上述定子铁芯的内径向内周侧离开τs/Lg的1/8倍以上。

6.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

就上述磁体按压件而言，在半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述的不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度一致。

7.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

就上述磁体按压件而言，在半径方向上按压永磁体的凸缘的厚度与将按压上述的不同极性的永磁体的凸缘之间连结起来的板的厚度不同。

8.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

上述磁体按压件通过拉拔来制造。

9.根据权利要求1或2所述的永磁体旋转电机，其特征在于，

上述磁体按压件包括从外部按压上述永磁体的第一构成部件和配置在永磁体之间并用于固定永磁体的位置的第二构成部件，并且第一构成部件和第二构成部件由不同的材料构成。