專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)用轉(zhuǎn)子及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為小型的電機(jī)，有表面磁鐵型同步電機(jī)(Surface PermanentMagnetSynchronous Motor) (SPM)0該SPM成為下述構(gòu)造，即、在層疊有強(qiáng)磁性板的轉(zhuǎn)子鐵心的外周面粘附有永久磁鐵，并在轉(zhuǎn)子鐵心的外周部嵌入有圓筒狀的保持環(huán)。該保持環(huán)具有保持永久磁鐵不因當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力而飛散的功能。在以強(qiáng)磁性材料制作保持環(huán)的情況下，從磁極沿保持環(huán)向相鄰的磁極流動(dòng)的漏磁通增多。其結(jié)果是使電機(jī)的特性惡化，即、主磁通量減少而轉(zhuǎn)矩減少等。
因此，例如，在日本特開(kāi)平6-133480號(hào)公報(bào)中記載有下述轉(zhuǎn)子，即，該轉(zhuǎn)子的保持環(huán)的金相由強(qiáng)磁性相與非磁性相兩相構(gòu)成，詳細(xì)而言，以通過(guò)冷加工而示出強(qiáng)磁性的奧氏體類(lèi)不銹鋼來(lái)制作保持環(huán)，并對(duì)保持環(huán)的一部分進(jìn)行加熱使之非磁性化。根據(jù)該轉(zhuǎn)子，能夠降低飽和磁通密度，且實(shí)現(xiàn)比空氣高很多的導(dǎo)磁率，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的特性的提高。
但是，在日本特開(kāi)平6-133480號(hào)公報(bào)中所記載的電機(jī)用轉(zhuǎn)子中，由于通過(guò)加熱使保持環(huán)的一部分非磁性化，所以存在導(dǎo)磁率在非磁性相與強(qiáng)磁性相的邊界急劇地變化，從而在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題。另外，由于日本特開(kāi)平6-133480號(hào)公報(bào)中所記載的電機(jī)用轉(zhuǎn)子由奧氏體類(lèi)不銹鋼制作而成，所以材料成本高昂。因此，需要進(jìn)行加工使保持環(huán)的厚度變得極薄，從而加工成本變得高昂。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供低成本且能夠減少齒槽轉(zhuǎn)矩的電機(jī)用轉(zhuǎn)子及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)特征，電機(jī)用轉(zhuǎn)子具備:轉(zhuǎn)子鐵心，其包括多張層疊的強(qiáng)磁性板；多個(gè)永久磁鐵，它們以規(guī)定的間隔配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周面；以及保持環(huán)，其配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周部，與多個(gè)所述永久磁鐵接觸并對(duì)它們進(jìn)行保持，該電機(jī)用轉(zhuǎn)子的特征在于，所述保持環(huán)由鐵類(lèi)強(qiáng)磁性體形成，且構(gòu)成為包括:用于保持所述永久磁鐵的保持部、和不保持所述永久磁鐵的非保持部，對(duì)于所述非保持部，通過(guò)一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而所述非保持部被非磁性化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的其它特征，對(duì)于所述保持環(huán)中的所述非保持部，通過(guò)在周向上改變所述非磁性化元素的配合比例地進(jìn)行供給，從而所述非保持部被非磁性化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的其它特征，所述保持環(huán)中的所述非保持部被分割為至少兩個(gè)以上的區(qū)域，通過(guò)對(duì)各分割區(qū)域一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而所述非保持部被非磁性化。


以下通過(guò)參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及其它部件、特征及優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加清楚，其中，對(duì)相同的元素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
圖1是電機(jī)用轉(zhuǎn)子的俯視圖。
圖2是表示用于使與永久磁鐵的非保持部非磁性化的第一加熱熔融方法的圖。
圖3是表示用于使與永久磁鐵的非保持部非磁性化的第二加熱熔融方法的圖。
圖4是表示用于使與永久磁鐵的非保持部非磁性化的第三加熱熔融方法的示意首1J視圖。
圖5是表示用于使與永久磁鐵的非保持部非磁性化的第三加熱熔融方法的示意立體圖。
圖6是表示與永久磁鐵的非保持部中的從熔融中心到熔融部端的導(dǎo)磁率的變化的圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(電機(jī)用轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu))
作為電機(jī)所使用的轉(zhuǎn)子，參照?qǐng)D1對(duì)SPM的轉(zhuǎn)子進(jìn)行說(shuō)明。此外，在以下的說(shuō)明中，“徑向”及“軸向”是指轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子鐵心(rotor core))的徑向及軸向。
如圖1所示，轉(zhuǎn)子I構(gòu)成為具備:轉(zhuǎn)子鐵心2、四個(gè)永久磁鐵3以及保持環(huán)10。轉(zhuǎn)子鐵心2由多張薄板圓盤(pán)狀的強(qiáng)磁性板4層疊而構(gòu)成，該強(qiáng)磁性板4例如由電磁鋼板構(gòu)成。四個(gè)永久磁鐵3，例如分別由釹磁鐵構(gòu)成且形成為以下形狀，S卩:具有沿軸向?qū)⑴c轉(zhuǎn)子鐵心2的半徑大致相同的半徑的中空?qǐng)A筒切斷、并且從軸向觀察到的面是比90度小的角度的圓弧狀的面的形狀。而且，這些永久磁鐵3以規(guī)定間隔配置于轉(zhuǎn)子鐵心2的外周部。S卩、各永久磁鐵3分別收容并粘附于四個(gè)狹縫5，這些狹縫5具有與永久磁鐵3大致相同的形狀且以90度間隔形成于轉(zhuǎn)子鐵心2的外周部。各永久磁鐵3采用下述配置，即、在周向上的磁鐵間夾設(shè)轉(zhuǎn)子鐵心2的一部分。
保持環(huán)10例如是作為強(qiáng)磁性體的軋制鋼板、且形成為具有與轉(zhuǎn)子鐵心2的半徑大致相同的內(nèi)徑的圓環(huán)狀。該保持環(huán)10配置于轉(zhuǎn)子鐵心2的外周部，且由保持各永久磁鐵3的保持部10a、和不保持永久磁鐵3的非保持部11構(gòu)成，非保持部11通過(guò)一邊進(jìn)行加熱熔融一邊供給非磁性化元素，從而被非磁性化。
在非保持部11與保持部IOa的邊界，即、在非磁性體與強(qiáng)磁性體的邊界，通過(guò)改變非磁性化元素(錳或鎳等)的配合比例而進(jìn)行供給以使導(dǎo)磁率緩慢地變化，從而上述邊界被非磁性化。例如，如圖2所示，通過(guò)對(duì)非保持部11的外周部(保持環(huán)10的外周部)的周向中央照射激光L來(lái)對(duì)非保持部11的周向中央進(jìn)行加熱熔融，并如圖示箭頭那樣對(duì)所供給的非磁性化元素12進(jìn)行攪拌，從而該非保持部11被非磁性化。另外，如圖3所示，將非保持部11沿周向分割為三個(gè)區(qū)域，并一邊對(duì)各分割區(qū)域lla、llb、llc的外周部照射激光L1、L2、L3，來(lái)對(duì)各分割區(qū)域11a、lib、Ilc進(jìn)行加熱熔融，一邊對(duì)中央的分割區(qū)域Ilb較多地供給非磁性化元素12、而對(duì)兩側(cè)的分割區(qū)域IlaUlc較少地供給非磁性化元素12，從而該非保持部11被非磁性化。此外，分割區(qū)域不限定于三個(gè)，只要將其分割為至少兩個(gè)以上即可。
另外，對(duì)于非保持部11而言，也可以因進(jìn)行高密度地加熱而形成小孔，并且通過(guò)在小孔的周?chē)纬扇廴诔?，并在熔融池配置非磁性化元素，而進(jìn)行非磁性化。這里，參照?qǐng)D4及圖5對(duì)非保持部11的非磁性化處理進(jìn)行說(shuō)明。非磁性化處理包括小孔形成工序和元素配置工序。小孔形成工序是通過(guò)從非保持部11的外周部(保持環(huán)10的外周部)側(cè)對(duì)保持環(huán)10的非保持部11照射激光L來(lái)形成小孔6的工序。小孔6意味著以下述方式形成的圓孔，即:通過(guò)激光L的照射而形成從被激光L照射的非保持部11的外周部貫通至內(nèi)周部的圓孔。而且當(dāng)形成小孔6時(shí)，產(chǎn)生蒸發(fā)金屬，并在小孔6的周?chē)蚪饘僬舭l(fā)壓與母材表面張力而形成熔融池7。
元素配置工序是在小孔6周?chē)娜廴诔?配置非磁性化元素81，并進(jìn)行固溶合金化的工序。將由非磁性化元素81 (作為非磁性化元素的錳或鎳等)形成的金屬線8配置于非保持部11的外周部的激光L照射位置周?chē)?。然后，使激光L照射位置相對(duì)于非保持部11的外周部相對(duì)移動(dòng)，并配合激光L照射位置使金屬線8也相對(duì)移動(dòng)。若激光L照射位置相對(duì)移動(dòng)時(shí)，則前照射位置的小孔6被熔融的非保持部11填埋。此外，在熔融池7的周?chē)纬墒艿搅藷嵊绊懙臒嵊绊懖緼。
金屬線8與熔融池7抵接而熔融，熔融的金屬線8 (S卩、非磁性化元素81)混入熔融池7內(nèi)并擴(kuò)散。在熔融池7中，易產(chǎn)生對(duì)流(參照?qǐng)D4箭頭)，因此非磁性化元素81沿非保持部11的半徑方向擴(kuò)散，并從非保持部11的外周部供給至內(nèi)周部。由此，非保持部11合金化而變化為非磁性體。
(電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法)
對(duì)保持環(huán)10中的與永久磁鐵3的非保持部11，例如一邊照射激光進(jìn)行加熱熔融、一邊改變錳的配合比例而將錳供給至該非保持部11，從而使該非保持部11非磁性化。接下來(lái)，分別將永久磁鐵3嵌入并貼附于轉(zhuǎn)子鐵心2的各狹縫5內(nèi)。然后，將保持環(huán)10嵌入并固定于轉(zhuǎn)子鐵心2。通過(guò)以上操作而完成轉(zhuǎn)子I。
此外，在焊接的技術(shù)領(lǐng)域中，小孔是在激光焊接、電子束焊接以及電弧焊接等焊接中產(chǎn)生的深狹孔。當(dāng)焊接多個(gè)部件時(shí)，通過(guò)在一個(gè)部件上形成小孔，來(lái)將該一個(gè)部件與另一個(gè)部件焊接起來(lái)。詳細(xì)而言，在對(duì)一個(gè)部件的表面照射激光等熱源的情況下，通過(guò)在該一個(gè)部件上形成小孔，來(lái)將該一個(gè)部件的背面?zhèn)扰c另一個(gè)部件的表面?zhèn)群附悠饋?lái)。另一方面，對(duì)于由非磁性化處理形成的小孔6而言，與用于焊接多層的小孔焊接不同，是對(duì)一層的非保持部11形成小孔6，并與非保持部11的厚度無(wú)關(guān)地，從非保持部11的外周部至內(nèi)周部均勻地進(jìn)行磁性改性。這樣，焊接的技術(shù)領(lǐng)域與磁性改性的技術(shù)領(lǐng)域完全不同。
(電機(jī)用轉(zhuǎn)子的作用效果)
通過(guò)對(duì)保持環(huán)10的非保持部11 一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而被非磁性化。在非保持部11中，非磁性化元素合金化從而進(jìn)行非磁性化，但不是使非保持部整體均勻地非磁性化，如圖6所示，導(dǎo)磁率隨著從非保持部11的熔融中心朝向周向的熔融部端逐漸增加，即從非磁性體向強(qiáng)磁性體緩慢地變化。因此能夠降低轉(zhuǎn)子I在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的齒槽轉(zhuǎn)矩。
通過(guò)使非磁性化元素的配合比例在周向上變化，并使非保持部11的中央加熱熔融且對(duì)非磁性化元素進(jìn)行攪拌，從而非保持部11被非磁性化。在非保持部11中，在加熱熔融的中心部，非磁性化元素因高溫而合金化從而進(jìn)行非磁性化，但是隨著從加熱熔融的中心部離開(kāi)，溫度降低，因此非磁性化元素變得難以合金化。由此隨著從非保持部11的熔融中心朝向熔融端部，能夠使非保持部11從非磁性體向強(qiáng)磁性體緩慢地變化。
另外，非保持部11被分割為三個(gè)區(qū)域，通過(guò)對(duì)各分割區(qū)域lla、llb、llc 一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素而使之被非磁性化。由此，伴隨著從非保持部11的熔融中心朝向熔融端部，能夠使非保持部11從非磁性體向強(qiáng)磁性體緩慢地變化。
另外，通過(guò)對(duì)非保持部11照射高密度能量來(lái)進(jìn)行加熱，從而借助金屬蒸發(fā)壓和母材表面張力而形成小孔，并通過(guò)使非磁性化元素在小孔周?chē)娜廴诔毓倘芎辖鸹?，從而非保持?1被非磁性化。由此，能夠在非保持部的半徑方向上較深地進(jìn)行非磁性化，并能夠進(jìn)行加工使保持環(huán)的厚度變厚，因此能夠?qū)⒓庸こ杀疽种茷檩^低。另外，能夠提高保持環(huán)的強(qiáng)度，從而能夠防止由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力引起的保持環(huán)的破裂。
另外，由于對(duì)保持環(huán)10使用鐵類(lèi)強(qiáng)磁性體，所以材料成本低廉。因此能夠進(jìn)行加工使保持環(huán)10的厚度比現(xiàn)有的極薄的保持環(huán)的厚度厚，從而能夠?qū)⒓庸こ杀疽种茷檩^低。
(變形例)
在上述實(shí)施方式中，將由非磁性化元素81形成的金屬線8配置于非接觸部11的外周部的激光L照射位置周?chē)?duì)形成于小孔6周?chē)娜廴诔?供給非磁性化元素81，來(lái)進(jìn)行非磁性化處理，但是也可以通過(guò)以下的方法來(lái)進(jìn)行非磁性化處理。即，可以在非接觸部11的外周部配置非磁性化元素81的顆粒，并通過(guò)沖壓加工將非磁性化元素81的顆粒壓入非接觸部11的外周部，且對(duì)該非磁性化元素81的顆粒照射激光2，來(lái)進(jìn)行非磁性化處理。另外，也可以在非接觸部11的外周部配置非磁性化元素81的粉末、粗粒或者薄膜，并對(duì)該非磁性化元素81的粉末照射激光2來(lái)進(jìn)行非磁性化處理。另外，雖然為了使非保持部11熔融而使用了激光L，但是只要采用能夠照射高密度能量的方法即可，例如也可以照射電子束。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子,具備: 轉(zhuǎn)子鐵心，其包括多張層疊的強(qiáng)磁性板； 多個(gè)永久磁鐵，它們以規(guī)定的間隔配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周面；以及 保持環(huán)，其配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周部，與多個(gè)所述永久磁鐵接觸并對(duì)它們進(jìn)行保持， 該電機(jī)用轉(zhuǎn)子的特征在于， 所述保持環(huán)由鐵類(lèi)強(qiáng)磁性體形成，且構(gòu)成為包括:用于保持所述永久磁鐵的保持部、和不保持所述永久磁鐵的非保持部， 對(duì)于所述非保持部，通過(guò)一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而所述非保持部被非磁性化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其特征在于， 對(duì)于所述保持 環(huán)中的所述非保持部，通過(guò)在周向上改變所述非磁性化元素的配合比例地進(jìn)行供給，從而所述非保持部被非磁性化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其特征在于， 對(duì)于所述保持環(huán)中的所述非保持部，通過(guò)使該非保持部的中央加熱熔融而對(duì)所述非磁性化元素進(jìn)行攪拌，從而所述非保持部被非磁性化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述保持環(huán)中的所述非保持部被分割為至少兩個(gè)以上的區(qū)域，通過(guò)對(duì)各分割區(qū)域一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而所述非保持部被非磁性化。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其特征在于， 對(duì)于所述保持環(huán)中的所述非保持部，通過(guò)進(jìn)行高密度地加熱而形成小孔并且在所述小孔的周?chē)纬扇廴诔兀⒃谒鋈廴诔嘏渲梅谴判曰?，從而所述非保持部被非磁性化?br> 6.一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法，該電機(jī)用轉(zhuǎn)子具備: 轉(zhuǎn)子鐵心，其包括多張層疊的強(qiáng)磁性板； 多個(gè)永久磁鐵，它們以規(guī)定的間隔配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周面；以及保持環(huán)，其配置于所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周部，由鐵類(lèi)強(qiáng)磁性體形成，該保持環(huán)的構(gòu)成包括:用于保持多個(gè)所述永久磁鐵的保持部、和不保持所述永久磁鐵的非保持部， 該電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法的特征在于， 通過(guò)對(duì)所述非保持部一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而對(duì)所述非保持部進(jìn)行非磁性化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于， 使所述保持環(huán)中的所述非保持部的中央加熱熔融而對(duì)所述非磁性化元素進(jìn)行攪拌，從而進(jìn)行非磁性化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于， 將所述保持環(huán)中的所述非保持部分割為至少兩個(gè)以上的區(qū)域，通過(guò)對(duì)各分割區(qū)域一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素，從而對(duì)所述非保持部進(jìn)行非磁性化。
9.根據(jù)權(quán)利要求61中任一項(xiàng)所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于， 通過(guò)對(duì)所述保持環(huán)中的所述非保持部的至少一部分進(jìn)行高密度地加熱而形成小孔并且在所述小孔的周?chē)纬扇廴诔?，并在所述熔融池配置非磁性化元素，從而進(jìn)行非磁性化。
全文摘要
一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子及其制造方法，通過(guò)對(duì)保持環(huán)(10)的非保持部(11)一邊進(jìn)行加熱熔融、一邊供給非磁性化元素而進(jìn)行非磁性化。以隨著從熔融中心朝向熔融端部，從非磁性體向強(qiáng)磁性體緩慢地變化的方式使非保持部(11)被非磁性化。通過(guò)使導(dǎo)磁率緩慢地變化，從而能夠降低轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的齒槽轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)H02K1/27GK103138445SQ20121047904
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者長(zhǎng)濱貴也, 仲正美, 柴田由之, 長(zhǎng)瀨茂樹(shù), 影山孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特