磁铁埋入式同步电动机的转子以及磁铁埋入式同步电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供磁铁埋入式同步电动机的转子及磁铁埋入式同步电动机。具体的讲，提供具备转子铁芯、在转子铁芯上开口的多个槽孔、以及收纳于多个槽孔的多个永久磁铁的磁铁埋入式同步电动机的转子以及磁铁埋入式同步电动机。槽孔具有：形成于沿周向延伸的第一外径面和第一内径面之间且收纳永久磁铁的收纳部；以及由从该第一外径面沿周向延伸的第二外径面、从第一内径面沿周向延伸的第二内径面、和连接第二外径面和第二内径面的连接面形成且在收纳部的周向两侧开口的开口部。第二外径面以到转子铁芯的外周面的径向的距离从其周向两端部到周向中间部逐渐变小的方式形成为曲面状。根据本实用新型，能够减少作用于桥部的最大应力，能够使转子高速旋转。
【专利说明】磁铁埋入式同步电动机的转子以及磁铁埋入式同步电动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能够高速旋转的磁铁埋入式同步电动机的转子以及磁铁埋入式同步电动机。
【背景技术】
[0002]以往，已知有在大致圆筒状的转子铁芯上沿周向设置多个磁铁收纳孔，在各磁铁收纳孔上分别埋入永久磁铁而构成转子的磁铁埋入式同步电动机。例如在专利第3533209号公报(JP3533209B)记载的电动机中，由相互对置的直线状的外壁以及内壁、从外壁的端部沿周向延伸的端部壁、以及连接端部壁和内壁的通路壁形成磁铁收纳孔。并且，在外壁和内壁之间埋入磁铁，在磁铁的周向两侧(端部壁的内径侧)形成间隙。而且，在端部壁的径向外侧的转子铁芯的外周面上与端部壁平行地设有凹部，在端部壁和凹部之间形成有径向的厚度固定的桥部。
[0003]JP3533209B记载的转子在空隙的径向外侧具有厚度固定的薄的桥部，转子铁芯的剖面形状在端部壁的周向两端部急剧变化。因此，应力集中在转子铁芯的端部壁的两端部上，在使转子旋转时，有可能薄的桥部因离心力而切断。
实用新型内容
[0004]本实用新型的方案一是一种磁铁埋入式同步电动机的转子1，具备以轴线LO为中心旋转的转子铁芯10、在所述转子铁芯上在周向多处开口且相对于所述轴线平行地延伸的多个槽孔20、以及多个永久磁铁30，分别收纳于所述多个槽孔中，且以磁极在径向上互为不同的方式收纳于周向上相邻的所述槽孔中，其特征在于，所述槽孔具有:收纳部21，该收纳部21形成于沿周向延伸的第一外径面211和与该第一外径面相比在径向内侧与第一外径面对置地沿周向延伸的第一内径面212之间并收纳所述永久磁铁；以及开口部22，由从所述第一外径面沿周向延伸的第二外径面221、从所述第一内径面沿周向延伸的第二内径面222、以及连接所述第二外径面和所述第二内径面的连接面223形成，且在所述收纳部的周向两侧开口，所述第二外径面以到所述转子铁芯的外周面IOb的径向的距离从第二外径面的周向两端部到周向中间部逐渐变小的方式形成为曲面状。
[0005]本实用新型的方案二是在方案一所述的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述连接面由朝向所述开口部的周向外侧呈凸状的曲面构成。
[0006]本实用新型的方案三是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述第一外径面以及所述第一内径面分别平坦且相互平行地形成。
[0007]本实用新型的方案四是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述转子铁芯的所述外周面在全周上形成为没有凹凸的圆弧状。
[0008]本实用新型的方案五是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述转子铁芯具有将所述多个槽孔在周向上分别截断为第一槽孔201和第二槽孔202的截断部26，所述永久磁铁以磁极在径向上互为相同的方式分别收纳于所述第一槽孔以及所述第二槽孔。
[0009]本实用新型的方案六是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述第一槽孔以及所述第二槽孔沿着以所述轴线为中心的圆的周向的切线并列设置。
[0010]本实用新型的方案七是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述永久磁铁是磁能比铁氧体磁铁高的稀土类磁铁。
[0011]本实用新型的方案八是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述转子铁芯在周向上相邻的一对所述开口部之间具有非槽孔部23，从所述非槽孔部的宽度W最小的所述连接面上的点P2到所述永久磁铁的周向端面303的所述开口部的长度Dl比所述永久磁铁的径向的厚度D3长。
[0012]本实用新型的方案九是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述开口部的径向的最大长度D2比所述永久磁铁的径向的厚度D3长。
[0013]本实用新型的方案十是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述第二内径面具有朝向径向外侧突出的、所述永久磁铁的定位用的凸部22b。
[0014]本实用新型的方案十一是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述第二内径面在周向上具有直线部以及向径向内侧呈凸状的曲线部的至少一方。
[0015]本实用新型的方案十二是在方案一或二的磁铁埋入式同步电动机的转子的基础上，其特征在于，所述转子铁芯是将多个电磁钢板层叠而成，在轴向上相邻的电磁钢板借助于粘接剂相互接合。
[0016]本实用新型的方案十三是一种磁铁埋入式同步电动机100，其特征在于，具有:方案一或二所述的转子；以及配置在所述转子的周围的定子。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本实用新型的目的、特征以及优点通过与附图相关的以下的实施方式的说明而会更加明确。在该附图中，
[0018]图1是表示本实用新型的实施方式的磁铁埋入式同步电动机的概略结构的剖视图。
[0019]图2是放大表示图1的转子的主要部分结构的图。
[0020]图3是表示图2的比较例的图。
[0021 ] 图4是表示图2的比较例的图。
[0022]图5是说明图2的开口部的周向以及径向的长度的设定的图。
[0023]图6是表示图1的变形例的图。
[0024]图7是表示图6的比较例的图。
[0025]图8是表示图2的变形例的图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照图1~图8，对本实用新型的实施方式的磁铁埋入式同步电动机进行说明。图1是表示本实用新型的实施方式的磁铁埋入式同步电动机的概略结构的剖视图。图1所示的电动机100具有以轴线LO为中心旋转的大致圆筒状的转子1、以包围转子I的全周的方式配置在转子I的周围的大致圆筒状的定子2 (省略周向一部分的图示)。定子2具有将电磁钢板在轴向层叠而成的定子铁芯3。在定子铁芯3的内周面上朝向径向外侧地形成有周向的多个长方形槽3a，在长方形槽3a上配置有线圈4。
[0027]转子I具有:将电磁钢板在轴向层叠而成且在全周上具有圆筒状的内周面IOa和外周面IOb的转子铁芯10 ;在转子铁芯10上在周向多处被开口，相对于轴线LO平行地延伸的多个槽孔20 ;被装填(埋入)到各槽孔20的多个永久磁铁30。磁铁30以在径向上位有互为不同的磁极的方式收纳于周向上相邻的槽孔20。因此，N极和S极沿着转子铁芯10的外周面IOb交替地形成，图中，极数为12极。转子I通过在线圈4上流动三相交流而产生旋转磁场，从而与旋转磁场同步地旋转。
[0028]本实施方式的电动机100例如作为内装电动机插入机床的主轴。S卩，在主轴的外周面上通过热装等固定转子铁芯10的内周面10a。一般来说，对于机床的主轴而言，为了确保充分的加工精度，要求高的刚性。为了提高主轴的刚性,需要将主轴大径化,加大截面二次矩。因此，转子I具有与主轴的直径对应的比较大的内径。另一方面，对转子I要求使主轴高速旋转的功能，为此需要抑制通过离心力作用的转子I的最大应力。
[0029]图2是放大表示图1的转子I的主要部分结构的图，特别是表示槽孔20的端部的形状。如图2所示，槽孔20具有收纳磁铁30的收纳部21、与收纳部21相连且在收纳部21的侧方开口的开口部22。另外，如图1所示，槽孔20以及磁铁30呈周向对称形状，开口部22形成于收纳部21的周向两侧。因此，如图2所示，转子铁芯10在周向相邻的开口部22和开口部22之间具有从内周面IOa到外周面IOb在径向延伸的齿部23 (q轴齿部)。
[0030]齿部23对转子I的磁阻转矩的产生作出贡献，所以为了增大磁阻转矩，优选周向的宽度W (q轴齿宽度)尽量大。另一方面，若增大q轴齿宽度，则磁铁30的宽度变窄，磁通减少，并且电感变大，有可能陷入电压不足。考虑到该点而设定q轴齿宽度。即，在提高磁阻转矩的利用程度的情况下使q轴齿宽度变大，在不必提高磁阻转矩的利用程度的情况下使q轴齿宽度减小。
[0031]开口部22是为了防止磁铁30的侧方的磁通的短路而设置的。例如，如图3所示，在磁铁30的侧方没有开口部22的情况下，磁通的一部分不经由定子2而如图的箭头所示绕到磁铁30的异性极侧。即，磁通短路(shortcut)。这样的磁通的短路不对转矩的产生作出贡献，所以需要尽可能抑制磁通的短路。因此，本实施方式中，如图2所示，构成为在磁铁30的侧方设置电磁钢板(所谓的铁芯)不存在的部分(开口部22)，磁通有效地通过定子2。另外，开口部22可以只是空隙，也可以填充树脂等的非磁性体。
[0032]在这样的磁铁埋入式同步电动机100中，转子I旋转时作用于转子铁芯10的应力容易变高的区域是开口部22的径向外侧的部分(以下，成为桥部24)和槽孔20的内径侧的铁芯部分(以下称为槽孔内径部25)。其中，槽孔20的内径侧的部分特别是在槽孔内径部25的径向的厚度(截面积)成为最小的部分应力变大。通过减小转子I的内径等，适当地变更截面积，从而能够减小该槽孔内径部25的最大应力。
[0033]另一方面，对于桥部24，即使减小转子I的内径，也得不到应力减小效果。其理由是，通过磁铁30的质量带来的离心力和转子铁芯10的槽孔20的径向外侧部分的质量带来的离心力而对桥部24主要作用周向的拉伸应力。特别是，本实施方式中，转子I高速旋转，所以作用于桥部附近的应力容易变大。因此，本实施方式中，为了减小作用于桥部附近的最大应力，如下构成转子I。另外,槽孔内径部25的破损对电动机整体造成较大的损失，所以优选构成为槽孔内径部25的最大应力比桥部24的最大应力小。
[0034]如图2所示，槽孔20的收纳部21由沿以轴线LO为中心的圆的切线方向延伸的外径侧收纳边211和与外径侧收纳边211相比在内径侧并沿以轴线LO为中心的圆的切线方向延伸，且与外径侧收纳边211对置的内径侧收纳边212形成。这些一对收纳边211、212相互平行地、且分别直线状地延伸，截面矩形状的磁铁30被装填在收纳部21。
[0035]磁铁30呈截面长方形状，其形成磁铁30的N极以及S极的一对磁极面301、302的长度比与磁极面301、302交叉的一对侧面303长。若用通过磁极面301、302的中心的中心线LI来定义磁铁30的朝向，则磁铁30 (中心线LI)沿以轴线LO为中心的圆的切线方向延伸。
[0036]优选，磁铁30由磁能比铁氧体磁铁大的磁铁例如稀土类磁铁构成。作为稀土类磁铁，例如能够利用钕铁硼系的稀土类磁铁。由此，能够减薄磁铁30的厚度，能够容易使转子I的内径变大。而且，若将磁铁30薄壁化，则磁铁30的质量带来的离心力减少，所以能够减少作用于桥部24的应力。
[0037]槽孔20的开口部22由从外径侧收纳边211沿周向延伸的外径侧开口边221、与外径侧开口边221对置且从内径侧收纳边212沿周向延伸的内径侧开口边222、以及连接外径侧开口边221和内径侧开口边222的连接边223形成。另外，槽孔20与轴线LO平行地延伸，图2的各边211、212、221?223分别定义沿轴线方向延伸的面。
[0038]图中的虚线SI是连结外径侧收纳边211和外径侧开口边221的连接点Pl和轴线LO的线，虚线S2是连结齿部23的宽度W成为最小的连接边223上的点P2和轴线LO的线。由这些虚线S1、S2和外径侧开口边221、以及转子铁芯10的外周面IOb包围的区域成为桥部24。
[0039]外径侧开口边221由向径向外侧为凸状的平滑的曲线(例如曲率半径为rl的圆弧)形成，外径侧开口边221和外径侧收纳边211以及连接边223平滑地连接。外径侧开口边221的曲率半径rl比从轴线LO到外径侧开口边221的长度小。因此，从外径侧开口边221到转子铁芯10的外周面IOb的径向的长度从桥部24的周向两端部241、242到周向中间部243渐渐变小。即，与桥部24的虚线S1、S2上的长度Λ L1、A L2相比，中间部243的径向长度Λ L3较小，桥部24在中间部243中成为最小厚度。另外，桥部24的两端部241、242的长度Λ L1、A L2几乎相等。
[0040]外径侧开口边221也可以不由单一的圆弧构成，而由将多个圆弧组合的平滑的复合曲线构成。该情况下，使最大曲率半径比从轴线LO到外径侧收纳边211的最外径部的长度小，换言之，比将转子铁芯10的外周面IOb向内径侧偏移最小厚度Λ L3量的圆弧的曲率半径小即可。在此，“平滑”意味着以抑制应力集中的方式构成外径侧开口边221的曲线。例如，在将曲率半径不同的多个曲线连接而构成外径侧开口边221的情况下，优选以双方在几何学上相切的关系，即，在多个曲线的切点上双方具有共同的切线的方式连接。
[0041]连接边223朝向开口部22的周向外侧形成为凸状，由外径侧开口边221、内径侧开口边222、磁铁30的侧面303包围的开口部22整体呈大致三角形状。连接边223能够由以单一的圆弧构成的曲线或者组合多个圆弧的平滑的复合曲线构成。构成该连接边223的圆弧的曲率半径(复合曲线的情况下曲率半径的最小值)比开口边221、222的曲率半径小。本实施方式中，在内径侧开口边222的端部设有凸部22b，然而若忽略该凸部22b，则连接边223的曲率半径在形成开口部22的边中最小。
[0042]通过将连接边223形成为凸状，在齿部23形成缩颈部(点P2)。因此，齿部23不具有周向的宽度固定的直线部分，齿部宽度W (q轴齿宽度)在缩颈部最小。相对于此，如作为本实施方式的比较例的图4所示，若开口部22由外径侧以及内径侧的一对边221a、222a和沿径向延伸的边223a构成，则齿部23具有宽度W固定的直线部分。
[0043]如图2所示，内径侧开口边222具有从连接边223向内径侧倾斜的直线部22a和在开口边222和收纳边212的边界部向径向外侧突出的凸部22b。内径侧开口边222从连接边223到直线部22a、凸部22b以及内径侧收纳边212平滑地连接。
[0044]通过将直线部22a向内径侧倾斜地设置，能够扩大开口部22的径向的最大长度(图5的D2)。凸部22b作为收纳部21中的限制磁铁30的位置的定位部发挥功能。在应力比外径侧开口边221小的内径侧开口边222上设置凸部22b，所以凸部22b的附近的应力比作用于桥部24的最大应力还小。
[0045]如上构成的本实施方式的电动机100中，若转子I旋转，则通过磁铁30以及槽孔20的径向外侧部分的离心力而对桥部24作用应力。该情况下，在外径侧开口边221的端部(例如，连接边223侧的端部241)中桥部24的截面形状急剧变化，然而开口部22为大致三角形状，所以端部241的径向长度Λ LI比中间部243的径向长度Λ L3长。因此，在桥部24的截面积最小的中间部243中应力最大。
[0046]本实施方式中，外径侧开口边221由不包含直线部分的平滑的曲线构成。因此，抑制中间部243的应力集中，能够减少桥部24的最大应力。即，作用于桥部24的应力以中间部243为中心向两端部241、242慢慢减少，产生在桥部24的全域的高范围应力缓慢变化的变化区域。由此，能够抑制中间部243的最大应力，转子I能够高速旋转。
[0047]相对于此，如图4所示，以桥部24的径向长度Λ L在周向为固定的方式构成外径侧的边221a，则在边221a的周向两端部Al、A2中，桥部24的截面形状急剧变化。该情况下，在桥部24的两端部A1、A2产生最大应力。产生该最大应力的部分A1、A2的曲率半径比本实施方式的产生最大应力的部位(中间部243)的曲率半径小，所以在图4的构成中，最大应力容易变大。其结果，有可能桥部24以A1、A2的2处为起点而断裂，断裂部分向径向飞散，电动机100较大地损伤。
[0048]另外，在将图4的开口部22的边221a例如沿着以轴线LO为中心的圆的切线方向而形成为直线状的情况下，桥部24的两端部的截面积成为最小。因此，Al、A2中的最大应力进一步增大，桥部24以Al、A2为起点容易断裂。
[0049]在本实施方式的转子I中，优选开口部22的周向以及径向的长度如下构成。图5是说明开口部22的周向以及径向的长度的设定的图。如图5所示，将从齿部23的宽度最小的连接边223上的点P2至磁铁30的侧面303的最短距离设为D1、将开口部22的径向长度的最大值设为D2、将磁铁的厚度(磁极面间的距离)设为D3。
[0050]此时，Dl比D2长，D2比D3长。例如，Dl为D3的1.5倍以上，开口部22在周向以及径向具有足够的长度。因此，如图5的箭头所示，若在转子I上作用去磁方向的磁场，则去磁场通过磁阻比开口部22小的桥部24，磁铁30不易被去磁。
[0051 ] 相对于此，如图4所示，开口部22的周向以及径向的长度比磁铁30的厚度短的情况下，开口部22的磁阻没有充分变大，如图4所示的箭头，去磁场通过开口部22。其结果，有可能磁铁30的角部被去磁。
[0052]根据本实施方式，能够起到如下的作用效果。
[0053](I)在转子I的槽孔20设置了收纳磁铁30的收纳部21和在收纳部21的周向两侧开口的开口部22。即，由相互对置并沿周向延伸的外径侧收纳边211以及内径侧收纳边212形成收纳部21，并且由从外径侧收纳边211沿周向延伸的外径侧开口边221、从内径侧收纳边212沿周向延伸的内径侧开口边222、以及连接这些开口边221、222的连接边223来形成开口部22。并且，以从外径侧开口边221到转子铁芯10的外周面IOb的径向的长度从其周向两端部241、242向周向中间部243渐渐变小的方式将外径侧开口边221形成为曲面状。即，将外径侧开口边221朝向径向外侧形成为凸状，中间部243中的桥部24的径向厚度最小。
[0054]由此,桥部24在中间部243中径向的截面积最小,在截面形状缓慢变化的中间部243中作用最大应力。其结果，能够减少作用于桥部24的最大应力，能够使转子I高速旋转。最大应力不会作用于桥部24的多处，而是作用于I处(中间部243)，所以即使其部位断裂，也能够防止桥部24向定子2侧飞散。
[0055](2)将连接边223构成为朝向开口部22的周向外侧呈凸状的曲面状，所以能够容易增大桥部24的周向端部241的截面积，能够减少周向端部241的应力。而且，开口部22大致呈三角形状，能够使磁通沿着开口部22的外径侧开口边221和内径侧开口边222而高效通过。
[0056](3)将形成槽孔20的收纳部21的外径侧收纳边211以及内径侧收纳边212分别平坦且相互平行地形成，所以在收纳部21没有凹凸，能够抑制收纳部21的应力集中。而且，能够对应收纳部21的形状而使用长方形截面的磁铁30，磁铁30的构成也容易。
[0057](4)转子铁芯10在全周上具有没有凹凸的圆弧状的外周面10b，所以桥部24的径向的厚度平滑地变化，能够减少应力集中。而且，也能够防止外周面IOb中的形状上的应力集中。
[0058](5)若由磁能比铁氧体磁铁高的稀土类磁铁来构成磁铁30，则能够以少的磁铁得到所需的磁通，能够抑制用于得到所需转矩的磁铁30的体积。其结果，由磁铁30的质量而作用的离心力减少，转子I能够高速化。
[0059](6)使从转子铁芯10的齿部23的宽度W最小的连接边223上的点P2到磁铁30的侧面303的开口部22的长度Dl比磁铁30的径向的厚度D3长。由此，开口部22中的磁阻变大，在去磁方向的磁场作用时，能够减少通过磁铁30的角部以及开口部22而向齿部23穿过的去磁场。
[0060](7)使开口部22的径向上的最大长度D2比磁铁30的径向的厚度D3长，所以开口部22中的磁阻在径向上也变大，能够抑制磁铁30的角部的去磁作用。
[0061 ] (8 )在开口部22的内径侧开口边222设置了朝向径向外侧突出的凸部22b，所以能够由凸部22b将磁铁30容易地定位在收纳部21。该情况下，开口部22的内径侧比外径侧径向的厚度厚，产生的应力小，所以凸部22b附近的应力不会过大。[0062](9)在内径侧开口边222设置了沿周向直线状地延伸的直线部22a，所以能够使磁通顺利地通过内径侧磁极面302。即，磁通不会描绘多余的弧而以最短距离通过，高效。
[0063]另外，上述实施方式中，将转子I的极数作为12极，但极数也可以比其多或小。例如，在4极、6极、8极等极数少的情况下，周向的磁铁30的宽度变长，磁铁30的质量增大，作用于桥部24的应力也增加。该情况下，将槽孔20和磁铁30分别在周向上二分割，在分割的一对槽孔20、20之间介入转子铁芯10，从而能够减少作用于桥部24的应力。以下，说明该点。
[0064]图6是表示将槽孔20和磁铁30在周向上二分割后的转子I的一例的图。如图6所示，各槽孔20通过作为其周向中间部的转子铁芯10的截断部26 二分割，沿着以轴线LO为中心的圆的切线方向并列设有一对槽孔201、202(第一槽孔201、第二槽孔202)。在第一槽孔201以及第二槽孔202中以在径向上位有互为相同的磁极的方式分别收纳有磁铁31、32。
[0065]这样，在转子铁芯10上设置截断部26，将槽孔20在周向上截断为第一槽孔201和第二槽孔202，从而能够在截断部26承受离心力。其结果，减轻桥部24承担的负荷，能够减少桥部24的最大应力。
[0066]而且，第一槽孔201和第二槽孔202沿着以轴线LO为中心的圆的切线方向并列设置为直线状，所以截断部26位于转子铁芯10的靠外径侧，能够容易实现转子铁芯10的内径的大径化，并且能够防止转子铁芯10的内径部的过大的应力的产生。即，若例如如图7所示，将一对槽孔201a、202a配置为V字状，则槽孔20的周向端部A的转子铁芯10的厚度Λ L极小，在端部A作用过大的应力。为了避免此情况，需要减小转子铁芯10的内径而使厚度Λ L增加，阻碍转子铁芯10的内径的大径化。
[0067]另外，在上述实施方式中(图2)，将外径侧收纳边211 (第一外径面)和内径侧收纳边212 (第一内径面)分别形成为直线状，然而，只要是相互对置并沿周向延伸，则第一外径面和第一内径面的构成即收纳部21的构成不限于上述的构成。而且，由从外径侧收纳边211沿周向延伸的外径侧开口边221 (第二外径面)、从内径侧收纳边212沿周向延伸的内径侧开口边222 (第二内径面)、以及连接这些开口边221、222的连接边223 (连接面)来形成了开口部21，但这些第二外径面、第二内径面以及连接面的构成，即开口部22的构成不限于上述的构成。
[0068]上述实施方式中，将连接边223朝向周向外侧形成为凸状，将开口部22形成为大致三角形状，但只要外径侧开口边221以从外径侧开口边221到转子铁芯10的外周面IOb的径向的距离(桥部24的径向长度)从其周向两端部241、242到周向中间部243渐渐变小的方式形成为曲面状，则开口部22的形状不限于上述的形状，例如也可以是大致四方形。因此，在周向上相邻的一对开口部22之间的齿部23 (非槽孔部)的形状也不限于上述形状。即使在齿部23上有直线部的情况下，也优选从其齿部23的宽度W最小的连接边223上的点到磁铁30的侧面303的开口部22的长度Dl比磁铁30的径向的厚度D3长。
[0069]上述实施方式中，在内径侧开口边222上设置了直线部22a和定位用的凸部22b，然而内径侧开口边222的形状可以考虑很多种。例如，如图8所示，也可以代替直线部22a，设置向径向内侧呈凸状的曲线部22c。由此，磁通也能够顺利地通过内径侧磁极面302，能够实现高效的磁通的流动。内径侧开口边222也可以具有直线部22a和曲线部22c双方。上述实施方式中，将转子铁芯10的外周面IOb形成为在全周上没有凹凸的圆弧状，然而，只要是将外周面IOb中的至少桥部24的外周面形成为没有凹凸的圆弧状，则也可以在其他部位有凹凸。例如，可以在给应力状态带来的影响小的齿部23的外周面上设置凹部。
[0070]另外，转子铁芯10是将多个电磁钢板在轴向上层叠而一体形成，然而，优选多个电磁钢板作为利用粘接剂来接合的粘合钢板来构成。例如，在电磁钢板的表面(除去槽孔20的整个面)涂敷热塑性的粘接剂来层叠多个电磁钢板，利用夹具等在轴向上对该层叠的电磁钢板施加压缩力。并且，将施加压缩力的电磁钢板放入到电炉，加热到粘接剂熔融的温度后冷却，从电炉取出。由此，借助于粘接剂，多个电磁钢板接合为一体。若这样利用粘接剂来形成转子铁芯10，则不必设置用于结合多个电磁钢板的构造上的结合部，能够抑制新的应力集中的产生。
[0071]作为结合电磁钢板的其他的方法，例如可考虑通过铆接的结合、通过螺栓(贯穿螺栓)的结合。通过铆接来结合电磁钢板时，首先，利用模具将各电磁钢板的一部分(例如内周缘部)剪断后，使剪断处向轴向折弯，使其塑性变形后，形成突出部，并且在电磁钢板的内周缘部形成凹部。将该突出部压入相邻的电磁钢板的凹部，结合电磁钢板之间。此时，突出部和凹部成为铆接部，铆接部在周向存在多处。在铆接部产生应力集中，所以通过铆接的结合不适于高速旋转的转子铁芯10。
[0072]而且，利用贯穿螺栓来结合电磁钢板的情况下，在各电磁钢板上穿设贯通孔，在层叠的电磁钢板的贯通孔上沿着轴向全长插入贯穿螺栓，在贯穿螺栓的端部紧固螺母。若这样借助于贯穿螺栓来紧固多个电磁钢板，则贯通孔成为新的应力集中处，所以该情况下，也不适于高速旋转的转子铁芯10。
[0073]只要是在转子I的周围配置定子2而构成磁铁埋入式同步电动机100，则电动机100的结构不限于图1所示的结构。上述实施方式中，将磁铁埋入式同步电动机100作为机床的主轴驱动用来使用，但也能够同样地适用于其他机械。
[0074]能够任意地组合上述实施方式和变形例的一个或者多个。
[0075]根据本实用新型，将槽孔的开口部的第二外径面以到转子铁芯的外周面的径向的距离朝向周向中间部渐渐变小的方式形成为曲面状，所以在截面形状缓慢变化的桥部的中间部中，径向的截面积最小，能够减少作用于桥部的最大应力。
[0076]以上，将本实用新型与其适当的实施方式相关联地进行了说明，然而，本领域技术人员应理解为，在不脱离后述的权利要求的公开范围的范围内可进行各种修改以及变更。
【权利要求】
1.一种磁铁埋入式同步电动机的转子(1)，具备以轴线(LO)为中心旋转的转子铁芯(10)、在所述转子铁芯上在周向多处开口且相对于所述轴线平行地延伸的多个槽孔(20)、以及在周向上相邻的所述槽孔中以各永久磁铁的磁极在径向上互为不同的方式收纳的多个永久磁铁(30 )，其特征在于， 所述槽孔具有: 收纳部(21)，该收纳部(21)形成于沿周向延伸的第一外径面(211)和与该第一外径面相比在径向内侧与第一外径面对置地沿周向延伸的第一内径面(212)之间并收纳所述永久磁铁；以及 开口部(22)，由从所述第一外径面沿周向延伸的第二外径面(221)、从所述第一内径面沿周向延伸的第二内径面(222)、以及连接所述第二外径面和所述第二内径面的连接面(223)形成，且在所述收纳部的周向两侧开口， 所述第二外径面以到所述转子铁芯的外周面(IOb)的径向的距离从第二外径面的周向两端部到周向中间部逐渐变小的方式形成为曲面状。
2.根据权利要求1所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述连接面由朝向所述开口部的周向外侧呈凸状的曲面构成。
3 .根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述第一外径面以及所述第一内径面分别平坦且相互平行地形成。
4.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述转子铁芯的所述外周面在全周上形成为没有凹凸的圆弧状。
5.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述转子铁芯具有将所述多个槽孔在周向上分别截断为第一槽孔(201)和第二槽孔(202)的截断部(26)， 所述永久磁铁以磁极在径向上互为相同的方式分别收纳于所述第一槽孔以及所述第二槽孔。
6.根据权利要求5所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述第一槽孔以及所述第二槽孔沿着以所述轴线为中心的圆的周向的切线并列设置。
7.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述永久磁铁是磁能比铁氧体磁铁高的稀土类磁铁。
8.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述转子铁芯在周向上相邻的一对所述开口部之间具有非槽孔部(23)， 从所述非槽孔部的宽度(W)最小的所述连接面上的点(P2)到所述永久磁铁的周向端面(303)的所述开口部的长度(Dl)比所述永久磁铁的径向的厚度(D3)长。
9.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述开口部的径向的最大长度(D2)比所述永久磁铁的径向的厚度(D3)长。
10.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述第二内径面具有朝向径向外侧突出的、所述永久磁铁的定位用的凸部(22b)。
11.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于， 所述第二内径面在周向上具有直线部以及向径向内侧呈凸状的曲线部的至少一方。
12.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子，其特征在于，所述转子铁芯是将多个电磁钢板层叠而成，在轴向上相邻的电磁钢板借助于粘接剂相互接合。
13.一种磁铁埋入式同步电动机(100)，其特征在于，具有: 权利要求1或2所述的磁铁埋入式同步电动机的转子(I);以及 配置在所述转子(I )的周围的定子(2)。
【文档编号】H02K1/27GK203722358SQ201320833682
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】有松洋平, 河合健司 申请人:发那科株式会社