РОТОР Российский патент 2019 года по МПК H02K1/27 H02K1/04 H02K15/03 

Область техники

Изобретение относится к ротору, в котором магнит вставляется в отверстие для магнита сердечника ротора.

Уровень техники

Во вращающейся электрической машине с постоянными магнитами сердечник ротора снабжается отверстием для магнита, и магнит вставляется в отверстие для магнита. Таким образом, магнитные полюсы формируются в роторе.

В японской публикации патентной заявки № 2010-016961 (JP 2010-016961 A) описывается, что, после того как магнит в плоской пластинчатой форме вставляется в отверстие для магнита сердечника ротора, и зазор между внутренней стенкой отверстия для магнита и магнитом заполняется магнитнопроводящим металлическим порошком, таким как железо, контакты металлического порошка свариваются посредством нагрева. Таким образом, снижается магнитное сопротивление вследствие зазора отверстия для магнита или т.п.

Сущность изобретения

В JP 2010-016961 A, описанном выше, соприкосновение между магнитом и металлическим порошком отдельно не упоминается.

Во вращающейся электрической машине магнитного типа потеря электроэнергии снижается посредством уменьшения вихревого тока. Например, потеря электроэнергии уменьшается посредством покрытия поверхности магнита изолирующей пленкой, чтобы обеспечивать изоляцию между магнитом и сердечником ротора и уменьшать размер вихревой петли. Однако, в этом случае, возникают затраты на изолирующую пленку. В случае, когда сердечник ротора формируется посредством укладки друг на друга электромагнитных стальных пластин, в процессе вставки магнита в отверстие для магнита, изолирующая пленка может быть повреждена неровным участком сердечника ротора, и, таким образом, изоляция может быть повреждена.

Изобретение предоставляет новую структуру, приспособленную для обеспечения изолирования между магнитом и сердечником ротора во вращающейся электрической машине с постоянными магнитами.

Ротор согласно аспекту изобретения включает в себя сердечник ротора, который формируется посредством укладки друг на друга множества стальных пластин, каждая из которых имеет проем; магнит, который вставляется в отверстие для магнита, сформированное посредством размещения проемов так, что проемы перекрывают друг друга; и магнитную пластину, которая располагается между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом, с тем, чтобы препятствовать соприкосновению между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом. По меньшей мере, контактный участок магнитной пластины подвергается процессу изолирования, контактный участок магнитной пластины касается магнита.

Ротор является компонентом вращающейся электрической машины с постоянными магнитами. Ротор включает в себя сердечник ротора, вал и т.п. и вращается с помощью вала в качестве вала вращения. Сердечник ротора снабжается отверстием для магнита, и магнит вставляется в отверстие для магнита. Магнитное усилие оказывается между сердечником ротора и статором, расположенным вокруг сердечника ротора. Таким образом, вращение ротора ускоряется или замедляется. Сердечник ротора формируется посредством укладки друг на друга множества стальных пластин, и отверстие для магнита формируется посредством размещения проемов, предусмотренных в стальных пластинах, так что проемы перекрывают друг друга.

Магнитная пластина располагается между магнитом, который вставляется в отверстие для магнита, и внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита. Магнитная пластина является пластинчатым элементом с высокой магнитной проницаемостью. Форма поверхности магнитной пластины особо не ограничивается. Например, могут быть использованы неизогнутая плоская пластина (изгиб которой равен или приблизительно равен нулю), пластина, имеющая изогнутые поверхности, пластина, которая имеет участок, согнутый перпендикулярно, или т.п. Кроме того, контур магнитной пластины может иметь любую из различных форм, такую как квадратная, круглая, овальная или произвольно изогнутые формы. Кроме того, магнитная пластина может иметь форму, снабженную проемом. Магнитная пластина предохраняет магнит от касания внутренней стенки, определяющей отверстие для магнита. Например, магнитная пластина может быть расположена, чтобы покрывать весь периметр магнита, или может быть расположена только в участке(ах), где магнитная пластина должна быть расположена, чтобы препятствовать контакту между магнитом и отверстием для магнита. В случае, когда только одна или некоторые из поверхностей магнита покрываются магнитными пластинами, каждая из поверхности(ей) может иметь магнитный полюс или может не иметь магнитный полюс. В качестве магнитной пластины, которая покрывает все поверхности магнита, единственная пластина, которая подвергается процессу сгибания, может быть использована, например. Например, магнитные пластины, предусмотренные на поверхностях магнита, могут отличаться друг от друга. Кроме того, магнитная пластина, которая покрывает поверхность, может быть сформирована из множества небольших магнитных пластин.

Контактный участок магнитной пластины, который касается магнита, подвергается процессу изолирования. Например, процесс изолирования может быть выполнен посредством покрытия контактного участка магнитной пластины смолой, имеющей изолирующую способность. Альтернативно, контактный участок магнитной пластины может быть изолирован с помощью химической реакции, такой как окисление его поверхности. Процесс изолирования для магнитной пластины выполняется, по меньшей мере, на контактном участке магнитной пластины, контактный участок магнитной пластины касается магнита. Процесс изолирования для магнитной пластины может быть выполнен по всей поверхности, которая касается магнита, и может не выполняться по поверхности, которая не касается магнита. В этом случае, существует вероятность того, что магнитная пластина электрически соединяется со множеством стальных пластин сердечника ротора. Однако, влияние на потерю электроэнергии является небольшим. Кроме того, процесс изолирования для магнитной пластины может быть выполнен как по поверхности, которая касается магнита, так и по поверхности, которая не касается магнита. Кроме того, процесс изолирования для магнитной пластины может быть выполнен по всем поверхностям, включающим в себя торцы.

В аспекте изобретения, по меньшей мере, поверхность магнита может иметь электропроводность. Внутренность и поверхность магнита могут иметь электропроводность. В случае, когда поверхность магнита подвергается процессу изолирования, поверхность магнита теряет свою электропроводность и проявляет изолирующую способность. Даже в случае, когда поверхность магнита имеет электропроводность, благодаря процессу изолирования, выполняемому на магнитной пластине, обеспечивается изоляция между магнитом и сердечником ротора.

В аспекте изобретения магнитная пластина может быть присоединена к магниту. Магнитная пластина может быть присоединена к магниту с помощью клея, например. Магнитная пластина может быть прикреплена к магниту с помощью крепежного элемента, который предоставляется отдельно. Момент времени, в который магнитная пластина присоединяется к магниту, может быть моментом времени перед или после вставки магнита и магнитной пластины в отверстие для магнита. Относительные позиции магнита и магнитной пластины определяются посредством соединения магнита и магнитной пластины. Таким образом, может быть простым образом обеспечена изоляция. В случае, когда магнитная пластина прикрепляется к магниту в момент времени перед вставкой магнита и магнитной пластины в отверстие для магнита, магнит и магнитная пластина могут быть быстро вставлены в отверстие для магнита в состоянии, когда желаемое позиционное соотношение между магнитом и магнитной пластиной поддерживается. Следовательно, ожидается, что процесс сборки может быть выполнен более простым образом.

В аспекте изобретения, магнит может включать в себя множество небольших магнитов, объединенных друг с другом, и множество небольших магнитов могут быть присоединены к магнитной пластине.

В аспекте изобретения магнитная пластина, которая располагается на поверхности магнита, может включать в себя множество небольших магнитных пластин, расположенных так, что множество небольших магнитных пластин не перекрывают друг друга; и множество небольших магнитных пластин могут быть присоединены к магниту.

В аспекте изобретения каждый из магнитов и отверстие для магнита могут иметь форму прямоугольного параллелепипеда; и магнитная пластина, которая размещается на поверхности магнита, может проходить наружу по ширине магнита. Здесь, ширина магнита обозначает диапазон, в котором магнит проходит в направлении, ортогональном направлению, в котором магнит вставляется. Поскольку магнитная пластина проходит наружу в диапазоне ширины магнита, возможно предотвращать контакт между магнитом и отверстием для магнита на стороне(ах), по направлению к которым магнитная пластина проходит.

Согласно аспекту изобретения, магнитная пластина предотвращает электрическое соединение между магнитом, который вставляется в отверстие для магнита, и отверстием для магнита. Хотя существует вероятность того, что поверхность магнитной пластины может быть повреждена неровностью проема магнита во время вставки или т.п., магнит и магнитная пластина надежно изолируются друг от друга. Таким образом, в целом, магнит и сердечник ротора изолируются друг от друга. Следовательно, вихревой ток, который протекает между магнитом и сердечником ротора, не создается, и потеря электроэнергии из-за магнита может быть уменьшена.

Например, даже в случае, когда сам магнит не подвергается процессу изолирования, магнит и сердечник ротора могут быть надежно изолированы друг от друга. В случае, когда магнит не подвергается процессу изолирования, затраты могут быть уменьшены.

Краткое описание чертежей

Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 - вид сверху, иллюстрирующий сердечник ротора в варианте осуществления;

Фиг. 2 - вид сверху, иллюстрирующий состояние, когда магнит и электромагнитные стальные пластины соединяются друг с другом;

Фиг. 3 - вид сбоку, иллюстрирующий состояние, когда магнит и электромагнитная стальная пластина соединяются друг с другом;

Фиг. 4 - вид сверху, иллюстрирующий способ, которым электромагнитная стальная пластина изолируется;

Фиг. 5 - вид сверху, иллюстрирующий состояние, когда магнит и электромагнитные стальные пластины вставляются в отверстие для магнита;

Фиг. 6 - вид в разрезе, иллюстрирующий состояние, когда отверстие для магнита, в которое магнит и электромагнитные стальные пластины вставляются, заполняется смолой;

Фиг. 7 - вид сбоку, иллюстрирующий состояние, когда магнит и небольшая электромагнитная стальная пластина согласно второму варианту осуществления соединяются друг с другом;

Фиг. 8 - вид сбоку, иллюстрирующий состояние, когда магнит и небольшая электромагнитная стальная пластина согласно третьему варианту осуществления соединяются друг с другом;

Фиг. 9 - вид сверху, иллюстрирующий состояние, когда небольшой магнит и электромагнитная стальная пластина согласно четвертому варианту осуществления соединяются друг с другом; и

Фиг. 10 - вид в разрезе, иллюстрирующий состояние, когда небольшие магниты и электромагнитные стальные пластины согласно пятому варианту осуществления вставляются в отверстие для магнита, и отверстие для магнита заполняется смолой.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Далее в данном документе будет предоставлено описание вариантов осуществления со ссылкой на чертежи. Для того, чтобы облегчать понимание описания, будут предоставлены конкретные варианты осуществления. Однако, эти конкретные варианты осуществления являются просто примерными вариантами осуществления, и различные другие варианты осуществления могут также быть реализованы.

Фиг. 1 представляет собой вид сверху сердечника 10 ротора согласно первому варианту осуществления. Сердечник 10 ротора является цилиндрическим компонентом, который формируется посредством укладки друг на друга большого числа тонких электромагнитных стальных пластин, каждая из которых штампуется в форме кольца (т.е., кольцеобразной форме). Каждая из электромагнитных стальных пластин снабжается множеством проемов, и электромагнитные стальные пластины укладываются друг на друга так, что эти проемы перекрывают друг друга. Таким образом, формируются сквозные проемы, каждый из которых проходит сквозь множество электромагнитных стальных пластин. Сквозной проем, который предусматривается в центре сердечника 10 ротора, является проемом 12 для вала. Проем 12 для вала является проемом, в которое вставляется вал в качестве вала вращения. Ротор формируется как одно целое посредством закрепления вала, который вставляется в проем 12 для вала, и сердечника 10 ротора.

Каждый из шестнадцати сквозных проемов, предусмотренных рядом с внешним периметром сердечника 10 ротора, является отверстием 14 для магнита, в которое вставляется постоянный магнит (также будет просто называться магнитом). Когда магниты через одинаковые промежутки вставляются в отверстия 14 для магнитов, множество магнитных полюсов формируется в сердечнике 10 ротора. Благодаря взаимодействию между каждым из этих магнитных полюсов и статором, который размещается вокруг ротора, вращение ротора управляется. В целом, вращающаяся электрическая машина, в которой магниты устанавливаются в роторе, называется вращающейся электрической машиной с постоянными магнитами.

Далее будет предоставлено описание магнитов 16, которые вставляются в отверстия 14 для магнитов, со ссылкой на фиг. 2 и фиг. 3. Фиг. 2 является видом сверху, иллюстрирующим магнит 16, который рассматривается сверху отверстия 14 для магнита, а фиг. 3 является видом сбоку магнита 16. Ради удобства, ортогональные координаты (x, y, z) иллюстрируются на фиг. 2 и фиг. 3. Z-направление является направлением, в котором отверстие 14 для магнита проходит сквозь сердечник 10 ротора, и z-направление совпадает с направлением, в котором проходит вал, т.е., направлением, в котором проходит вал вращения. Каждое из x-направления и y-направления является направлением в плоскости каждой из электромагнитных стальных пластин, которые составляют сердечник 10 ротора. Направление, в котором проходит длинная сторона магнита 16, задается в качестве x-направления, а направление, в котором проходит короткая сторона магнита 16, задается в качестве y-направления. Магнит 16 формируется имеющим форму плоского прямоугольного параллелепипеда, который имеет наиболее длинную сторону 16z в z-направлении, вторую наиболее длинную сторону 16x в x-направлении и короткую сторону 16y в y-направлении. Длина каждой из этих сторон соответствует форме отверстия 14 для магнита. Формы, число и размер магнитов 16 и отверстий 14 для магнитов могут быть заданы по-разному в соответствии с желаемой характеристикой вращающейся электрической машины. Здесь, по меньшей мере, длина кратчайшей стороны 16y магнита 16 задается больше толщины обычной электромагнитной стальной пластины, и, по меньшей мере, длина кратчайшей стороны 16y может быть задана равной или больше чем в пять раз или десять раз толщины обычной электромагнитной стальной пластины.

Магнит 16 формируется посредством намагничивания очень коэрцитивного магнитного материала. Более конкретно, магнитный материал намагничивается в одном направлении, так что, среди шести поверхностей, составляющих магнит 16 в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из двух поверхностей, определенных сторонами 16x и сторонами 16z, имеет полюс N, а другая из двух поверхностей имеет полюс S. Магнит 16 имеет электропроводность и не подвергается процессу изолирования, например, покрытия магнита изолирующей пленкой.

Электромагнитная стальная пластина 18 склеивается с каждой из двух поверхностей, имеющих магнитные полюсы в магните 16, с помощью клея. Электромагнитная стальная пластина 18 формируется так, что ее длина в z-направлении является практически равной стороне 16z магнита 16, а ее ширина в x-направлении больше стороны 16x магнита 16. Т.е., электромагнитная стальная пластина 18 включает в себя выступающие участки 18a, которые соответственно проходят наружу с обоих концов стороны 16x магнита 16. Другими словами, выступающие участки 18a соответственно предусматриваются снаружи обоих концов стороны 16x магнита 16 и проходят в z-направлении.

Фиг. 4 является видом, иллюстрирующим электромагнитную стальную пластину 18. Фиг. 4 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий единственную электромагнитную стальную пластину 18, которая рассматривается в том же направлении, что и на фиг. 2. Однако, для того, чтобы облегчать понимание описания, фиг. 4 укрупняется в y-направлении. Электромагнитная стальная пластина 18 является элементом, который подвергается процессу изолирования. Т.е., в электромагнитной стальной пластине 18, каждая из поверхностей очень проницаемого магнитного тела 20, имеющего пластинчатую форму, такого как кремниевая стальная пластина, покрывается изолирующей пленкой 22, поверхности являются противоположными поверхностями в y-направлении. В целом, электромагнитная стальная пластина 18 формируется тонкой для того, чтобы пресекать вихревой ток. Во многих случаях толщина электромагнитной стальной пластины 18 является равной или менее 2 мм или равной или менее 1 мм. Электромагнитные стальные пластины 18, чья толщина является равной или менее 0,5 мм, равной или менее 0,3 мм, равной или менее 0,1 мм и равной или менее 0,05 мм, также являются известными. На фиг. 4, для удобства описания, изолирующая пленка 22 иллюстрируется толстой. В реальности, изолирующая пленка 22 формируется очень тонкой в таком диапазоне, что требуемая изоляционная способность и требуемая долговечность могут быть обеспечены. Толщина, материал, магнитная характеристика и т.п. электромагнитной стальной пластины 18, которая приклеивается к магниту 16, могут быть такими же, или отличаться от толщины, материала, магнитной характеристики и т.п. каждой из электромагнитных стальных пластин, уложенных друг на друга в сердечнике 10 ротора.

Фиг. 5 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий состояние, когда магнит 16, к которому приклеиваются электромагнитные стальные пластины 18, вставляется в отверстие 14 для магнита сердечника 10 ротора. Длина отверстия 14 для магнита в x-направлении немного больше длины электромагнитной стальной пластины 18 в x-направлении. Длина отверстия 14 для магнита в y-направлении больше суммарной длины магнита 16 и электромагнитных стальных пластин 18 в y-направлении с предусматриваемым небольшим допуском. Магнит 16 и электромагнитные стальные пластины 18 вставляются в отверстие 14 для магнита посредством производственного оборудования или посредством ручной операции.

Внутренняя стенка, определяющая отверстие 14 для магнита, формируется посредством укладывания друг на друга электромагнитных стальных пластин, которые составляют сердечник 10 ротора. Поскольку позиции проемов, предусмотренных в слоях электромагнитных стальных пластин, немного отклоняются друг от друга в пределах допуска, внутренняя стенка, определяющая отверстие 14 для магнита, является неровной. Соответственно, в случае, когда только магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита, поверхность магнита 16 может быть повреждена выступающим участком неровной внутренней стенки. Если магнит 16 снабжается изолирующей пленкой, пленка повреждается вследствие приложения чрезмерного поверхностного давления, и, в результате, первоначально желаемая функция изолирования может быть утеряна. Однако, в этом варианте осуществления, магнит 16 не снабжается изолирующей пленкой и защищается посредством электромагнитной стальной пластины 18. Электромагнитная стальная пластина 18 приклеивается только к каждой из двух поверхностей, проходящих в x-направлении, среди четырех боковых поверхностей магнита 16. Однако, поскольку электромагнитная стальная пластина 18 включает в себя выступающие участки 18a, две поверхности, проходящие в y-направлении, также защищаются. Таким образом, магнит 16 не касается внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита, во время вставки. Однако, электромагнитная стальная пластина 18 касается внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита. Таким образом, существует вероятность того, что изолирующая пленка в контактном участке электромагнитной стальной пластины 18 может быть повреждена. Даже в этом случае, поскольку изолирующая пленка электромагнитной стальной пластины 18 предусматривается на контактной поверхности электромагнитной стальной пластины 18, контактная поверхность, касающаяся магнита 16, магнит 16 и сердечник 10 ротора надежно изолируются друг от друга.

После того, как магнит 16 и электромагнитные стальные пластины 18 вставляются в отверстие 14 для магнита, отверстие 14 для магнита заполняется наполнителем, чтобы фиксировать магнит 16 и электромагнитные стальные пластины 18. В качестве наполнителя может быть использована термоотверждающаяся смола в качестве изолирующего и немагнитного материала. Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим состояние, после того как отверстие 14 для магнита заполняется наполнителем, и является видом в разрезе, взятом по линии VI-VI на фиг. 5. Область между сердечником 10 ротора и каждой из электромагнитных стальных пластин 18, приклеенных к магниту 16, заполняется смолой 24. Смола 24 приклеивается к электромагнитной стальной пластине 18 и сердечнику 10 ротора и отвердевает. Таким образом, смола 24 фиксирует электромагнитные стальные пластины 18 и магнит 16 так, чтобы предотвращать перемещение электромагнитных стальных пластин 18 и магнита 16 в отверстии 14 для магнита.

На фиг. 6 каждая из электромагнитных стальных пластин 18 не касается сердечника 10 ротора. Поскольку смола 24 имеет изолирующую способность, электрический ток не протекает между каждой из электромагнитных стальных пластин 18 и сердечником 10 ротора. Изоляция между магнитом 16 и сердечником 10 ротора также сохраняется. Кроме того, даже в случае, когда электромагнитная стальная пластина 18 наклоняется и фиксируется смолой 24, так что электромагнитная стальная пластина 18 касается сердечника 10 ротора, как описано выше, магнит 16 и каждая из электромагнитных стальных пластин 18 надежно изолируются друг от друга. Соответственно, даже когда участок электромагнитной стальной пластины 18, в котором изолирующая пленка повреждается, касается сердечника 10 ротора, электрический ток не протекает между магнитом 16 и сердечником 10 ротора.

В данном документе будет предоставлено описание работы ротора в варианте осуществления, который был описан до сих пор. Как описано с помощью фиг. 1, вал вставляется в проем 12 для вала сердечника 10 ротора, и, таким образом, ротор формируется. Магнит 16, который приклеивается к электромагнитным стальным пластинам 18, вставляется в указанной ориентации в каждое из отверстий 14 для магнитов сердечника 10 ротора и затем фиксируется смолой 24. Вокруг каждого из магнитов 16 магнитный поток протекает от поверхности, имеющей полюс N, к поверхности, имеющей полюс S. Электромагнитная стальная пластина 18 приклеивается к каждой из поверхности, имеющей полюс N, и поверхности, имеющей полюс S. Поскольку электромагнитная стальная пластина 18 формируется с помощью очень проницаемого магнитного тела 20, имеющего пластинчатую форму, магнитный поток едва нарушается в сравнении со случаем, когда только магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита. Кроме того, поскольку каждая из электромагнитных стальных пластин 18 является очень тонкой, магнит 16 и отверстие 14 для магнита могут иметь ту же форму, что и в случае, когда только магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита. Соответственно, крутящий момент, который создается во время работы от мощности, является практически равным крутящему моменту, который создается во время работы от мощности в случае, когда только магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита.

В роторе вращающейся электрической машины вихревой ток, который создается в магните 16, вызывает значительную потерю электроэнергии. Потеря электроэнергии, как правило, увеличивается, когда путь, по которому протекает вихревой ток, увеличивается. Соответственно, в состоянии, когда электрический ток протекает между магнитом 16 и сердечником 10 ротора, вихревой ток увеличивается, и потеря электроэнергии, таким образом, увеличивается. Однако, в этом варианте осуществления, поскольку магнит 16 и каждая из электромагнитных стальных пластин 18, приклеенных к нему, надежно изолируются друг от друга, электрический ток не протекает между магнитом 16 и сердечником 10 ротора. Таким образом, потеря электроэнергии из-за магнита 16 уменьшается.

Не было предоставлено описание соотношения между магнитом 16, который вставляется в отверстие 14 для магнита, и каждой из нижней поверхности и верхней поверхности отверстия 14 для магнита. Например, в случае, когда отверстие 14 для магнита закрывается торцевыми пластинами, которые предусматриваются на верхней поверхности и нижней поверхности сердечника 10 ротора, магнит 16 и сердечник 10 ротора могут быть надежно изолированы друг от друга посредством выполнения процесса изолирования по контактному участку каждой из торцевых пластин, контактный участок касается магнита 16. Альтернативно, аналогично участкам боковых поверхностей магнита 16, магнит 16 и торцевая пластина могут быть надежно изолированы друг от друга посредством размещения электромагнитной стальной пластины между ними. В случае, когда верхняя поверхность и нижняя поверхность сердечника 10 ротора не закрыты, сердечник 10 ротора и магнит 16 надежно изолируются друг от друга без выполнения специального процесса. Может быть выполнен процесс заполнения верхней поверхности и нижней поверхности отверстия 14 для магнита смолой 24 для защиты магнита 16 или т.п.

Кроме того, в описании до сих пор, магнит 16 имеет электропроводность, и его поверхности не подвергаются процессу изолирования. Таким образом, стоимость производства магнита 16 может быть уменьшена. Однако, магнит 16 может быть подвергнут процессу изолирования, например, для предоставления изолирующей пленки на каждой из поверхностей.

Будет предоставлено описание второго варианта осуществления со ссылкой на фиг. 7. Во втором варианте осуществления магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита сердечника 10 ротора как в первом варианте осуществления. Однако, во втором варианте осуществления, форма электромагнитной стальной пластины, которая защищает магнит 16, отличается от формы в первом варианте осуществления. Фиг. 7 является видом, иллюстрирующим магнит 16 и небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28 согласно второму варианту осуществления. Фиг. 7 является видом, который соответствует фиг. 3. Те же компоненты будут обозначены теми же ссылочными номерами и символами, и их описание будет соответственно пропущено.

В примере, показанном на фиг. 7, вместо электромагнитных стальных пластин 18, показанных на фиг. 3 и т.п., две небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28 приклеиваются к магниту 16. Как и в первом варианте осуществления, каждая из небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28 является элементом, чьи противоположные поверхности в y-направлении, каждая, покрываются изолирующей пленкой. Высота каждой из небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28 в z-направлении является такой же, что и высота магнита 16 в z-направлении. В этот момент, каждая из небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28 является аналогичной электромагнитной стальной пластине 18 в первом варианте осуществления. Небольшая электромагнитная стальная пластина 26 имеет выступающий участок 26a, который проходит в направлении, противоположном x-направлению, по ширине магнита 16, и небольшая электромагнитная стальная пластина 28 имеет выступающий участок 28a, который проходит в x-направлении по ширине магнита 16. Также, в этот момент, небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28, в целом, являются аналогичными электромагнитной стальной пластине 18 в первом варианте осуществления. Однако, небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28, в целом, отличаются от электромагнитной стальной пластины 18 в первом варианте осуществления в том, что небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28 не покрывают центральный участок магнита 16 в x-направлении.

В случае, когда магнит 16, к которому приклеиваются небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28, вставляется в отверстие 14 для магнита, магнит 16 непосредственно не касается внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита, как в первом варианте осуществления. Причина состоит в том, что, когда магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита, магнит 16 предохраняется от касания внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита, в x-направлении выступающими участками 26a, 28a небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28, и магнит 16 предохраняется от касания внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита, в y-направлении небольшими электромагнитными стальными пластинами 26, 28, в целом. Кроме того, даже в случае, когда внутренняя стенка, определяющая отверстие 14 для магнита, является неровной вследствие допуска электромагнитных стальных пластин, такой выступающий участок формируется линейно выступающим в x-направлении или y-направлении. Таким образом, магнит 16 может быть защищен небольшими электромагнитными стальными пластинами 26, 28.

В этом варианте осуществления две небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28 должны быть приклеены к каждой из двух поверхностей магнита 16, двух поверхностей, проходящих в x-направлении. Каждая из небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28 предусматривается только рядом с углом магнита 16, так что небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28 не перекрывают друг друга. Таким образом, магнит 16 может быть защищен посредством меньшей площади, в целом, чем площадь, защищающая магнит 16 в первом варианте осуществления. Кроме того, поскольку каждая из небольших электромагнитных стальных пластин 26, 28 формируется с помощью тонкого магнитного тела, имеющего пластинчатую форму, нарушение магнитного потока, которое вызывается сосуществованием участков, снабженных небольшими электромагнитными стальными пластинами 26, 28, и участков, не снабженных ими, является небольшим. Таким образом, влияние нарушения магнитного потока на выходной крутящий момент также является небольшим.

Будет предоставлено описание третьего варианта осуществления со ссылкой на фиг. 8. Третий вариант осуществления является таким же, что и первый вариант осуществления и второй вариант осуществления, в том, что магнит 16 вставляется в отверстие 14 для магнита сердечника 10 ротора. Однако, форма каждой электромагнитной стальной пластины, которая защищает магнит 16 в третьем варианте осуществления, отличается от формы в каждом из первого варианта осуществления и второго варианта осуществления. Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим магнит 16 и небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 согласно третьему варианту осуществления. Фиг. 8 является видом, который соответствует фиг. 3 или фиг. 7. Те же компоненты будут обозначены теми же ссылочными номерами и символами, и их описание будет соответственно пропущено.

В примере, показанном на фиг. 8, две небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 приклеиваются к магниту 16. Небольшие электромагнитные стальные пластины 26, 28, используемые во втором варианте осуществления, каждая, формируются имеющими ту же высоту, что и высота магнита 16 в z-направлении, и более узкими, чем магнит 16 в x-направлении. В отличие от этого, небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32, показанные на фиг. 8, формируются шире магнита 16 в x-направлении и соответственно снабжаются выступающими участками 30a, 32a, расположенными снаружи обоих концов ширины магнита 16. Небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 отличаются от электромагнитных стальных пластин в вышеописанных вариантах осуществления в том, что небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 не перекрывают друг друга в z-направлении, и что небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 покрывают только участки магнита 16 рядом с верхним торцом и нижним торцом магнита 16, соответственно. Более конкретно, в случае, когда позиция в магните 16 в z-направлении указывается так, что самый нижний его конец равен 0, а самый верхний конец равен 1, небольшая электромагнитная стальная пластина 30 покрывает участок магнита 16 рядом с позицией 0,8-0,9, а небольшая электромагнитная стальная пластина 32 покрывает участок магнита 16 рядом с позицией 0,1-0,2.

В случае, когда магнит 16, к которому приклеиваются небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32, вставляется в отверстие 14 для магнита, контакт между магнитом 16 и внутренней стенкой, определяющей отверстие 14 для магнита, устраняется, пока магнит 16 значительно не наклоняется. В диапазоне небольшого наклона выступающие участки 30a, 32a небольших электромагнитных стальных пластин 30, 32 предохраняют магнит 16 от касания внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита в x-направлении, и небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32, в целом, предохраняют магнит 16 от касания внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита в y-направлении. Отметим, что, в случае, когда внутренняя стенка, определяющая отверстие 14 для магнита, является неровной вследствие допуска электромагнитных стальных пластин, существует вероятность того, что выступающий участок может непосредственно касаться магнита 16. Соответственно, в этом варианте осуществления, выступающая длина каждого из выступающих участков 30a, 32a небольших электромагнитных стальных пластин 30, 32 задается длиннее допуска выступающей длины выступающего участка во внутренней стенке, определяющей отверстие 14 для магнита. Таким образом, небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 предохраняют магнит 16 от касания выступающего участка во внутренней стенке, определяющей отверстие 14 для магнита в x-направлении. Кроме того, толщина каждого из выступающих участков 30a, 32a небольших электромагнитных стальных пластин 30, 32 задается больше допуска выступающей длины выступающего участка. Таким образом, небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 предохраняют магнит 16 от касания выступающего участка во внутренней стенке, определяющей отверстие 14 для магнита в y-направлении.

В этом варианте осуществления, аналогично второму варианту осуществления, две небольшие электромагнитные стальные пластины 30, 32 приклеиваются к каждой из двух поверхностей магнита 16, две поверхности проходят в x-направлении. Как только что описано, поскольку каждая поверхность магнита 16, проходящая в x-направлении, покрывается двумя, тремя или более небольшими электромагнитными стальными пластинами, так что небольшие электромагнитные стальные пластины не перекрывают друг друга, магнит 16 может быть защищен. В случае, когда небольшие электромагнитные стальные пластины размещаются, их позиция размещения, форма, выступающая длина, толщина и т.п. задаются так, что магнит 16 не касается внутренней стенки (включая выступающий участок в неровной внутренней стенке) отверстия 14 для магнита, даже когда магнит 16 немного наклоняется.

Будет предоставлено описание четвертого варианта осуществления со ссылкой на фиг. 9. Четвертый вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в том, что магнит, вставленный в отверстие 14 для магнита сердечника 10 ротора, формируется посредством множества небольших магнитов (другими словами, магнит, вставленный в отверстие 14 для магнита, включает в себя множество небольших магнитов). Однако, четвертый вариант осуществления является таким же, что и первый вариант осуществления, в том, что электромагнитная стальная пластина 18 используется для защиты магнита. Фиг. 9 является видом, иллюстрирующим магнит 34 и электромагнитные стальные пластины 18 согласно четвертому варианту осуществления. Фиг. 9 является видом, который соответствует фиг. 2. Те же компоненты будут обозначены теми же ссылочными номерами и символами, и их описание будет соответственно пропущено.

В примере, показанном на фиг. 9, магнит 34 включает в себя три небольших магнита 34a, 34b, 34c. Небольшие магниты 34a, 34b, 34c соответствуют магнитам, полученным, когда магнит 34 делится на три в x-направлении и не делится в y-направлении и z-направлении. Каждый из этих небольших магнитов 34a, 34b, 34c намагничивается в одном направлении, т.е. y-направлении, и небольшие магниты 34a, 34b, 34c, в целом, имеют практически такую же магнитную силу, что и магнитная сила магнита 16 в первом варианте осуществления. Каждый из небольших магнитов 34a, 34b, 34c имеет противоположные поверхности в y-направлении, которые приклеиваются к электромагнитным стальным пластинам 18, и позиция каждого из небольших магнитов 34a, 34b, 34c, таким образом, фиксируется. Соответственно, когда электромагнитные стальные пластины 18 и небольшие магниты 34a, 34b, 34c вставляются в отверстие 14 для магнита, небольшие магниты 34a, 34b, 34c могут быть обработаны как один большой магнит 34.

В этом варианте осуществления, аналогично первому варианту осуществления, электрические стальные пластины 18 предохраняют магнит 34 от касания внутренней стенки, определяющей отверстие 14 для магнита. В случае, когда магнит 34 включает в себя множество небольших магнитов 34a, 34b, 34c, протекание вихревого тока ограничивается, и, таким образом, потеря электроэнергии в магните 34 может быть предотвращена. В частности, в случае, когда небольшие магниты 34a, 34b, 34c подвергаются процессу изолирования, такому как покрытие изоляцией, чтобы предотвращать протекание электрического тока между небольшими магнитами 34a, 34b, 34c, протекание вихревого тока может быть ограничено в каждом из небольших магнитов 34a, 34b, 34c. Кроме того, небольшие магниты 34a, 34b, 34c приклеиваются к электромагнитным стальным пластинам 18 и объединяются, и небольшие магниты 34a, 34b, 34c могут быть вставлены в отверстие 14 для магнита без учета повреждения в изолирующем покрытии. Таким образом, по сравнению со случаем, когда небольшие магниты 34a, 34b, 34c отдельно вставляются в отверстие 14 для магнита, процесс вставки может быть легко выполнен.

Будет предоставлено описание пятого варианта осуществления со ссылкой на фиг. 10. Пятый вариант осуществления является аналогичным четвертому варианту осуществления в том, что магнит, вставляемый в отверстие 14 для магнита сердечника 10 ротора, включает в себя множество небольших магнитов, и каждый из небольших магнитов защищается посредством электромагнитных стальных пластин 18. Однако, пятый вариант осуществления отличается от четвертого варианта осуществления в том, что небольшие магниты размещаются в z-направлении, в то время как небольшие магниты размещаются в x-направлении в четвертом варианте осуществления. Фиг. 10 является видом, который соответствует фиг. 6. Те же компоненты будут обозначены теми же ссылочными номерами и символами, и их описание будет соответственно пропущено.

В примере, показанном на фиг. 10, магнит 36 включает в себя небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d. Небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d соответствуют магнитам, полученным, когда магнит 36 делится на четыре в z-направлении и не делится в x-направлении и y-направлении. Каждый из небольших магнитов 36a, 36b, 36c, 36d намагничивается в одном направлении, т.е. y-направлении, и небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d, в целом, имеют практически ту же магнитную силу, что и магнитная сила магнита 16 в первом варианте осуществления. Каждый из небольших магнитов 36a, 36b, 36c, 36d имеет противоположные поверхности в y-направлении, которые приклеиваются к электромагнитным стальным пластинам 18, и небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d, таким образом, объединяются. Затем, небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d вставляются в отверстие 14 для магнита. После этого, небольшие магниты 36a, 36b, 36c, 36d и электромагнитные стальные пластины 18 фиксируются в отверстии 14 для магнита посредством смолы 24. В этом моменте пятый вариант осуществления является аналогичным первому варианту осуществления.

В этом варианте осуществления, аналогично четвертому варианту осуществления, потеря электроэнергии в магните 36 может быть предотвращена с помощью небольших магнитов 36a, 36b, 36c, 36d. Кроме того, аналогично четвертому варианту осуществления, процесс вставки упрощается посредством приклеивания небольших магнитов 36a, 36b, 36c, 36d к электромагнитным стальным пластинам 18. Множество небольших магнитов может быть размещено различными способами, отличными от способов, описанных в этом варианте осуществления и четвертом варианте осуществления. В качестве примера, множество небольших магнитов могут быть размещены в обоих из x-направления и z-направления.

Множество небольших магнитов могут быть защищены посредством множества небольших электромагнитных пластин, как описано во втором варианте осуществления и третьем варианте осуществления. В случае, когда используются множество небольших электромагнитных стальных пластин, каждая из небольших электромагнитных стальных пластин устанавливается имеющей форму, которая предоставляет возможность приклеивания и объединения с небольшим магнитом. Таким образом, процесс вставки небольших магнитов и небольших электромагнитных стальных пластин может быть легко выполнен.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору с постоянными магнитами. Технический результат – улучшение изолирования между магнитом и сердечником ротора во вращающейся электрической машине. Ротор включает в себя сердечник ротора, который формируется посредством укладки друг на друга множества стальных пластин, каждая из которых имеет проем. Магниты вставляются в отверстия, сформированные посредством размещения проемов так, что проемы перекрывают друг друга. Магнитная пластина располагается между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом так, чтобы препятствовать соприкосновению между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом. По меньшей мере, контактный участок магнитной пластины, касающийся магнита, подвергается процессу изолирования. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Ротор, содержащий

сердечник ротора, который образован посредством укладки друг на друга множества стальных пластин, каждая из которых имеет проем;

магнит, который вставлен в отверстие для магнита, сформированное посредством размещения проемов так, что проемы перекрывают друг друга; и

магнитную пластину, которая размещена между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом, чтобы препятствовать контакту между внутренней стенкой, определяющей отверстие для магнита, и магнитом,

при этом, по меньшей мере, контактный участок магнитной пластины подвержен процессу изолирования, причем указанный контактный участок магнитной пластины касается магнита.

2. Ротор по п. 1, в котором, по меньшей мере, поверхность магнита имеет электропроводность.

3. Ротор по п. 1, в котором магнитная пластина присоединена к магниту.

4. Ротор по п. 3, в котором магнит представляет собой множество магнитов, объединенных друг с другом и присоединенных к магнитной пластине.

5. Ротор по п. 3, в котором:

магнитная пластина, которая расположена на поверхности магнита, представляет собой множество магнитных пластин, расположенных так, что это множество магнитных пластин не перекрывают друг друга;

при этом указанное множество магнитных пластин присоединено к магниту.

6. Ротор по п. 1, в котором:

каждое из магнита и отверстия для магнита имеет форму прямоугольного параллелепипеда; и

магнитная пластина, которая расположена на поверхности магнита, проходит наружу по ширине магнита.