[发明专利]包括永磁转子的电动机

说明书

发明领域

本发明涉及一种包括设有被数个扇形区段保持到位的内埋磁铁的永磁转子的电动机。更专门地，本发明涉及能够产生高转矩而仅需最小空间的电动机。

发明背景

具有永磁铁转子的同步电动机的出现已有一段时间。在这类电动机中使用的转子具有安装在转子表面周围的磁铁。在这些电动机中，转子典型地由导磁材料如铁或类似材料作成。用以与转子中磁场相作用产生力的磁通正比于转子外表面上磁铁的表面区域。在这些电动机中，必须对磁铁精确地相对转子轴的安装十分小心，以使得能保持平滑的外表面。

在工作中，来自这些电动机中磁铁的磁力线经过空气隙与转子交链。磁铁这样地布置，以使得相邻的磁铁列具有向外的相反磁极。因此，围绕转子外周面，磁铁列按北极到南极再到北极，如此地布置。典型地，磁铁列相对定子稍有倾斜或定子相对转子稍有倾斜，以便最大程度地减小由于磁铁与相应的定子齿排齐而发生的齿槽效应。因为磁铁的全部磁通量正比于它的表面区域，因此对于这类电动机能获得的全部转矩是与能获得的转子外表面区域直接关联的。因而对于电动机尺寸(转子直径尺寸)无需小或可获得的全部转矩无需大的场合这种转子布置是非常有用的。

具有一些电动机，其中磁铁不是安装在转子的外圆周上。这种电动机的一个例子描述在1987年9月29日公告的Amemiya等人的美国专利4697114中。在这类电动机中，永磁铁被固定在相对转子轴固定地安装的导磁楔之间。这类电动机中的磁楔有时由叠片板组构成，叠片板组被平行于电动机转轴穿过它们并连接到固定安装于轴上的钩端板的紧固螺栓保持到位。在这类电动机中沿磁性转子整个长度，磁楔及永磁铁的内表面与轴径向地隔开。

在上述电动机中，转子的直径必须足够大，以便在轴和磁铁及楔之间提供空气隙。这明显产生了对于给定直径电动机的低有效转矩及大整体尺寸的问题。此外，这些磁铁及楔安装及定位的方式使电动机对信号输入快速变化的响应时间受到不利影响并形成相对高的惯性(刚度)涡流及降低了转子效率。

在控制系统中，经常要求使用小的高转矩装置来操作各种机械系统。在过去，需要高转矩但空间受到限制时，系统设计者往往选择使用液压系统，因为缺少具有足够高的转矩一尺寸比的电动机。其结果是，要求具有能够使用在相对小空间中的高转矩电动机。

在机器人及类似的应用中，其中响应时间苛刻，附加地要求电动机具有大的刚度而不需大的空间。此外，这些应用常常需要控制系统维持高的能效。

因此本发明的一个目的是提供包括具有内埋磁铁的永磁转子的且具有高转矩一尺寸比的小型电动机。

本发明的一个相关目的是提供具有高刚度而需要最小空间的具有内埋磁铁的永磁转子的电动机。

本发明的另一相关目的是提供能获得高转矩及高刚度而又保持高效率的包括具有内埋磁铁的永铁转子的电动机。

本发明的又一相关目的是提供能获得在低速时平滑工作的包括具有内埋磁铁的永磁转子的电动机。发明概要

本发明的一个特征是包括具有利用在它们中心附近设有非圆孔的扇形区段固定的内埋磁铁的永磁转子的电动机。

本发明的另一特征是电动机包括多个非磁性、非导电条，它们穿过扇形区段的非圆孔并将扇形区段相对于轴固定。

本发明的又一特征是其中扇形区段中心附近的孔通常作成类似加长菱形的形状的电动机。

本发明的另一特征是其中扇形区段及磁铁与轴相邻的电动机。

本发明的又一特征是其中轴由非磁性材料如不锈钢构成的电动机。

本发明的另一特征是包括具有内埋磁铁的永磁转子的电动机的组装方法。

本发明的又一特征是一种电动机的组装方法，其中转子轴受压装配到包括扇形区段、磁铁、固定条及保持环的组件的中心，以使得转子工作起来象一个整体轴梁。

本发明的另外目的及优点从以下结合附图的详细描述中将会被阐明，附图为：

附图简要说明

图1为使用本发明技术的包括具有内埋磁铁的永磁转子的电动机的局部剖割的侧视图；

图2是沿图1中线2-2的并放大表现细节的电动机的横截面图；

图2A是用于构成图1中电动机转子扇形区段的叠片的放大平面图；

图3是用于图1中转子组件中的保持环叠片的平面图；

图4是沿图2中线4-4的图1转子的局部截面图；

图5是转子放大概图，表示一个与内埋磁铁及支承条相关的轴向扇形区段组。

图6是用于图1转子组件中的轴的解体图。