[发明专利]轭一体粘结磁体以及使用其的用于电机的磁体转子

说明书

技术领域

本发明涉及轭一体粘结磁体和用于电机的软磁轭一体粘结磁体转子，以便使用永磁铁提高电机、电机等的效率和减少电机的重量。

背景技术

已经为电机的磁体转子设计了各种各样的结构。所述转子大致地分类成两组：一组就是所谓的表面型永磁(SPM)转子，如图3A至3C和3F中所图示的那样，其中永磁体布置在磁极的表面上；另一组就是内藏型永磁(IPM)转子，如图3D和3E中所图示的那样，其中永磁体布置在转子内部。构造前者SPM转子使得布置在转子表面上的永磁体与定子相对并在转子与定子之间存在气隙(air gap)，和具有SPM转子比后者IPM转子更容易设计和生产的优点。另一方面，后者IPM转子在结构可靠性上占优势，并且具有容易获得高磁阻转矩的优点。图3F中图示的外永磁转子通常具有SPM结构因为磁体不易被分散。

在图3A至3F中所图示的永磁体转子中，通常使用粘合剂将永磁体粘结到一个表面上或软磁轭内部，所述软磁轭由浇铸的或锻造的硅钢片绝缘层压板形成。

装入所述电机内的磁体转子的旋转当电机旋转时产生离心力，还产生在磁体转子与定子之间的磁引力以及斥力。另外，在电机旋转的情况下，也产生振动等。磁体与软磁轭之间的不充分的粘结强度(bondingstrength)使磁体分离和破坏。因为离心力与旋转速率的平方大致成比例，旋转速率越高，所述问题变得越严重。这种现象显著地出现在当使用3A至3F中图示的弓形磁体，特别是内SPM转子的情况下，如图3A至3C所示，在所述内SPM转子中磁体布置在转子的外表面上。即使当使用在其中通过单个磁体可以形成多个磁极的环形磁体时，增加了粘附层的间隙，从而通常使用更软的粘合剂以便防止由于在所述转子的温度改变时所述磁体与软磁轭的线性膨胀系数的差别而导致的磁体破坏。粘附层的间隙导致增加了粘附强度(adhesion strength)的分散(dipersion)，增加了粘附位置的移动等。总之，对于磁体转子来说，软粘合剂具有与所述磁体的形状无关的很多技术问题。

如图4中所示，考虑到上述粘附强度，由无磁不锈钢、增强塑料纤维等形成的增强结构的保护环3围绕磁体101的外周缠绕以便增加内SPM转子的强度。然而，在上述情况下，延伸有效的气隙使得磁通量从磁体到达转子上变得困难，从而导致降低电机的输出。此外，由不锈钢等形成的金属保护环产生涡流损失(eddy current loss)从而降低了电机的效率。虽然专利文献1和2披露了其中磁体和软磁轭一体形成的比较示例，显而易见的是，所述示例在磁体与软磁轭之间不具有充分的粘结强度，因为其假定使用增强结构的框架或保护环。清晰可见，在专利文献3和4中，不能在磁体与软磁轭之间获得充分的粘结强度，且仅仅使用环形磁体的内压保持软磁轭，专利文献3披露了使用肉眼可见外形的磁体将制成楔形的环形磁体塞入(wedge into)轭中从而防止环形磁体从软磁轭中分离，专利文献4披露了磁体限于环形的磁体及其环形磁体的制造方法。专利文献5披露了执行预压缩和压缩步骤从而模制环形的磁体。然而，通过在粘结强度和可靠性方面都不充分的粘合剂将环形磁体连接到软磁轭上。

专利文献6披露了不使用粘合剂将粘结磁体粉末和软磁体粉末压铸模为一个整体，从而获得转子的充分机械强度。特别地，在防止由于粘结磁体粉末与软磁体粉末之间的弹性回复的差别产生的残余应力(residualstress)而导致的裂纹的同时，一体地模制IPM转子使其在专利文献6中所述的形状范围内。然而，在其中所述转子脱离专利文献6中所限定的形状或其中软磁轭部分的径向厚度小于磁体部分的径向厚度的情况下，在软磁轭中通常出现明显的裂纹。所述裂纹明显地降低了压缩的机械强度，且对于电机的转子不是优选的。为了提高电机的效率和为了降低电机的重量，磁体转子倾向于在结构上更加复杂和降低厚度。由此，需要一种形状，除非降低在连接面的附近产生的残余应力和降低在粘结磁体粉末与软磁体粉末之间的颗粒本身的弹性回复的差别，很难一体模制成所述形状。

专利文献1：JP-A-2001-95185

专利文献2：JP-A-2003-32931

专利文献3：JP-A-05-326232

专利文献4：JP-A-07-169633

专利文献5：JP-A-2001-052921

专利文献6：JP-A-2005-20991

发明内容