专利名称:永磁直流电动机的制作方法
本发明涉及到永磁直流电动机，特别关系到定子各磁极不用粘合剂而牢固地固定到磁轭上的永磁直流电动机。
迄今为止，已提出来的永磁直流发电机各磁极是用弹性材料固定到磁轭内园上的。
这类永磁直流发电机有如已于1982年1月28日日本№16561/1982专利公开的是“永磁直流发电机的转子”。
在这个公开于日本№16561/1982专利的直流发电机中，由其权利要求
可知，因各磁极是借助于保护架直接从磁轭内园挤压外侧面而装配到磁极上的，各磁极相对于磁轭的把持力未必足够大，并且有耐振方面的问题。
后来又有一种在各磁极间用插入弹性元件来装配到磁轭上的永磁直流电动机。
这样的永磁直流发电机有如日本1982年9月6日专利公开的“直流发电机”。
在公开于日本NO113707/1975专利的永磁直流电动机中，由其权利要求
可知，各磁极由保护架上的支臂支持，也有类似于日本NO16561/1982专利中的问题。
从强度的观点提供一台能充分耐振和有效地把持磁轭和各磁极的永磁直流电动机是本发明的一个目的。
为了这个目的，发明了一台永磁直流电动机，它包括由布置在磁轭内园上的多个永久磁铁组成的一个定子;由弹性材料制成的支架，每个支梁都有两个轴向延伸的支持部分并且在各永久磁铁之间的间隔处装配到磁轭上;支架的两个支持部分沿直流电动机中心轴方向延伸，从三个方向紧密接触磁铁，靠挤压和夹紧把永久磁铁把持到磁轭上。这三个方向是磁铁的每个侧面，以及和各侧表面相邻的每个端面，这由以后的说明可以弄清楚。
按照本发明，用上述方法将各永磁铁装配到磁轭上的弹性元件从三个方向挤压和夹紧可较容易地实现其预期的目的。
图1是一个符合本发明要求的永磁直流电动机定子正视图，它的各个磁极仅由永久磁铁组成。
图2示出图1中一个支架的详图;
图3是本发明永磁直流电动机定子的另一实施方案的正视图，其各个磁极由永久磁铁和辅助磁极组成;
图4详细地说明了图3中的一个支架;
图5是图4中支架的透视图;
图6是磁极由永久磁铁和辅助磁极组成的永磁直流电动机的第二实施方案的定子正视图;
图7详细地说明了图6中的一个支架;
图8是图7中支架的透视图;
图9是按照发明要求各磁极由永久磁铁和辅助磁极组成的永磁直流电动机的第三实施方案的定子正视图;
图10详细地说明了图9中的一个支架;
图11是图10中支架的透视图;
图12说明了发明中将支架装配到磁轭上的方法;
参照图1，定子1由一个园柱形磁轭2和多个布置在其内园上的永久磁铁4所组成。在定子1内有一个转子10，该转子绕定子1的中心轴旋转。
这些永久磁铁4布置在磁轭2的内园上，在两个相邻磁极之间具有间隔9。
从图1，2可见，将横截面为U形的弹性材料制成的支架3的一个表面11固定到磁轭2上，借此把各永久磁铁把持到磁轭上。
支架3上有沿中心轴0方向延伸的支持部分3a、3b、从而夹紧永久磁铁4以实现由弹性材料制成的支架3对各永久磁铁4提供弹性夹持。
支持部分3a、3b由12、13两表面和尾部32所组成。1213两表面在直流电动机中心轴向沿着各磁极4的侧面71、72延伸，而71、72两面是隔着间隔9相对的。由弹性材料制成的尾部32作成沿永久磁铁4的端面81、82方向。各表面12、13和各端面32富有弹性以保持住各永久磁铁4。
支持部分3a、3b的端面32的两个尾部都是弹性部分，具有实质上为弓状外形，它夹紧各磁铁的端面81、82，81、82是接近于各永久磁铁的侧面71、72;而71、72又是跨过磁轭2内园上的间隔9相对的。
由此可见，按照本发明支持部分3a、3b靠挤压和夹紧把各永久磁铁4把持到磁轭2上，而且从三个方向与各永久磁铁相接触，即从各永久磁铁4的每一纵向边71、72和相邻于纵向边71、72的磁极端面81、82。
参照图12，园柱形磁轭2内园上有带孔33的支架3，把磁轭元件21或22插入支架3的各孔33，从磁轭2外园挤压各压件7，在支架置放到模具61上以后由塑料将之固定。这种将支架3由塑料固装到磁轭2上的方法更加提高了磁极的把持强度。
下面参考图3、4和5，将叙述永久磁铁4和辅助磁极5装配到磁轭2上的方法。
首先将横截面为U形，由弹性材料制成的支架3装到磁轭2上，支架3上预先作出沿中心轴向延伸的支持部分3a、3b。一个支持部分3a用于夹紧永久磁铁4，另一个支持部分3b用于夹紧辅助磁极5。这两种磁极都是按图1，2中所示的方法，用弹性支架3把持住。
支持部分3a、3b是延轴向延伸的，即在图3中定子1的侧面方向，或如图4、5中分别地从右边和左边挡住永久磁铁4和辅助磁极5一样。在本实施方案中为了把持永久磁铁4，支持部分3a的两端为弹性部分32，具有实质上为S形用来夹紧磁铁4。支持部分3b的一端是弹性部分34，具有实质上为S状外形;另一端的某位置处形成一个钩爪31，用来在34和31之间夹紧辅助磁极。
装配时将永久磁铁4从园周方向插于支持部分3a中以便把持。就是把永久磁铁4插入在图3所示支持部分3a和3b之间的3c部分，此处磁极能不受妨碍地插入，然后将永久磁铁4按箭头3d所示沿园周方向移动插入到支持部分3a中，以便由它的两个弹性部分32夹紧。接着将由软铁制成的辅助磁极5按图4中箭头3e所示的方向插入，即从图3中定子10的背面到前面的方向。这样插入辅助磁极5，当推动钩爪31时会使爪子31变平;当辅助磁极尾端51通过爪子31后，爪子31会上升而扣住尾端51，如图4所示。结果辅助磁极5在弹性部分34和爪子31之间被把持而夹紧。
永久磁铁4的一个侧面作成沿轴向延伸的形状，即轴侧面4a是一个从磁轭2中心0辐射的切面。换句话讲，表面4a被作成是近似与来自中心O的直线相吻合，辅助磁极的侧面5a也做成为辐射状的切面。所以4a、5a两个表面相互接触。此外由于支架3的横截面实质上为U形，永久磁铁4和另一个辅助磁极5挤压它们之间的支架而使U形变形时永久磁铁4和辅助磁极5即被此张力挤压着而固定。
以上所述很明显，这个实施方案由于在辅助磁极5和永久磁铁4上的5a和4a两面均为指向轴中心辐射线方向而接触，支架3的张力就有效地作用而把永久磁铁4压紧到磁轭2的内园上。
另外如上所述，这种支架3可使永久磁铁4从园周方向插入而辅助磁极5从轴向插入做到在两个弹性部分32之间夹紧永久磁铁4，并在钩爪31和弹性部分34之间夹紧辅助磁极5。这种装配操作是很容易的，而且由于弹性力的作用装配以后把持得很牢固。
还可以在永久磁铁4和辅助磁极5间的间隙中插入轧制的带状金属簿片，用保持金属簿片与辅助磁极5内园紧密接触的方法防止各部分向内侧跳出。
实施方案中的支架3是由弹性钢板制成。上述金属簿片还可以用弹性钢片制成。具有相近的弹性系数的非金属弹性材料也可以采用。
在实施方案中如图4、5所示，永久磁铁4的轴向长度Lm和夹紧部分3的轴向长度Ls须满足以下条件
Lm＞Ls
二者相配合产生适当的压力夹紧永久磁铁4。用同样的方法产生一个适当的夹紧力加到辅助磁极5上。
由此可见，这个实施方案是用一个简单的方法在磁轭上牢固地把持住永久磁铁4和辅助磁极5。此外由于把支架3固定到磁轭2上，磁轭2的机械椭园度很少变化，永久磁铁的内径能维持较高的精确度。从性能的观点来看，电枢与定子1之间的气隙应当很微小和均匀，但是当定子1的椭园度增加时，气隙的某部分变大，导致在性能上降低。例如，按照常规的注塑装配时，因为磁铁和磁轭分别膨胀，假如在这种状态下加以注塑，则注塑处的曲率半径大，而其它部分曲率半径小，即椭园度增加。然而本实施方案是没有这种危险的。
在进行一磅钢球落击实验时，对用注塑法把磁极装配到磁轭上的普通结构，当钢球从30～40厘米高度落下时即产生裂痕，而这种实施方案直到钢球从70厘米高度落下才会产生裂痕。某些样品直到钢球从90厘米高度落下才会产生裂痕。
如上所述，这个发明即用一个弹性材料制成的支架挤压永久磁铁和辅助磁极把它们把持在磁轭内园上。它具有许多优点
装配过程容易;结构简单;永久磁铁不会因热的冲击而破坏，并且由足够的把持力可得到高的可靠性。
其次，发明的第二实施方案将对照图6至8来叙述。
在这个实施方案中，辅助磁极5是固定到磁轭2的内园上。例如辅助磁极5是因焊接或类似的方法固定，或者辅助磁极5和磁轭2经冷锻连成一体。由弹性元件做成的支架6把永久磁铁4与磁轭2和辅助磁极5相固定。即永久磁铁4与辅助磁极5相邻接，支架6布置在它们的中间。永久磁铁4由支架6的弹性产生的压力所固定。
装配时，把永久磁铁4的轴向侧面与辅助磁极5相接触，即将永久磁铁4放在预定的位置，再把弹性元件制成的支架6从轴向插入辅助磁极5和永久磁极4间的间隔，当永久磁铁4的轴向位移运动停止时装配即完成。
在这个实施方案以及上述实施方案中，永久磁铁4的轴向侧面4a被作成为一个辐射方向的切面，辅助磁极5的侧面5a也是这样，致使这两个表面可以相互接触。在永久磁铁4和辅助磁极5之间挤压进横截面为U形的支架6，当U形变形时永久磁铁4和辅助磁极5即能固定。靠张力把永久磁铁4压向辅助磁极5。以上所述很明显，在实施方案中由于在辅助磁极5和永久磁铁4上作成了符合辐射直线方向的表面，支架6的张力就能有效地起作用，挤压永久磁铁4到磁轭2的内园上而完成牢固的固定。支架6的前端做有锥形片63，它使装配容易，插入方便此外为了防止永久磁铁4沿轴向位移，在支架6插入侧前端侧面上配置了凸出物61a，在另一端配制了S形的压缩的弹性部分62a。如图中所示凸出物61a是由冲出一个小爪而形成的，使得永久磁铁4夹紧在压缩弹性部分62a和凸出物61a之间。这样磁铁4是由压缩的弹性部分62a和凸出物61a的弹性力所夹紧。为了夹紧辅助磁极5，在另一边也形成了类似的压缩弹性部分62b和凸出物61b。在这个结构中，固装在磁轭2上的辅助磁极5首先由压缩部分62b和凸出物61b的弹性力所夹紧，使得支架6不能移动，然后相类似地永久磁铁4被夹紧，于是完成了防止永久磁铁移动的装配。
此外，在本实施方案中，为使插入容易，在磁极4和辅助磁极5相接触的部分表面上有倒角41。
与前述的实施方案不同，本实施方案并不需要象图3中标号21所指的凸出模铸物。因而也不会有改变磁轭2的椭园度的危险，而这是形成凸出模铸物时可能发生的，这样就保证了永久磁铸4内径有高的精度。
在这个实施方案中永久磁铁4的轴向长度Lm和夹紧部分3的长度Ls也要满足下列条件
Lm＞Ls
大多少要结合考虑以使永久磁铁4具有适当的夹紧压力。对辅助磁极5也有相似的尺寸关系。
图9示出本发明的第二实施方案为了防止各磁极的移动，用一根稍长于内园园周全长的弹性钢带插到各磁极内园处，在各磁极之间的间隙处从内园侧偏转并挤压磁极，钢带的两端对接起来以防止磁极的移动。
在这个结构中，永久磁铁4和辅助磁极5的各轴向侧面也是从中心辐射的切面41，致使这些表面可以相互接触。此外，在永久磁铁4辅助磁极5之间配置了横截面为U形的支架3，由于挤压引起的张力当U状变形时永久磁铁4和辅助磁极5即把持到磁轭2上。换句话讲，由于提供了各辐射切面，支架3的张力就能在外园方向有效地挤压着各磁极。此外在支架3上还有一些加强波沟34，当由于插入处的尺寸不等而致使支架3的宽度变窄时，弯曲部分42的曲率半径R变大，支架3的作用就会松动，为了防松，配置了一些加强波沟34凸出到内表面，并提高内径的精度。
权利要求
1、永磁直流电动机，其中包括
一个定子，它具有多个磁铁，相邻两磁铁之间有间隔布置在磁轭内园上；
一个转子，它在励磁后绕上述定子的中心轴旋转；
由弹性元件制成的支架(3)，每个支架有在所述间隔中把持到所述磁轭的表面(11)和连接到所述侧表面的两个表面(12，13)，支架在所述直流电动机的中心轴(0)方向沿着所述磁铁(4)的侧面(71，72)延伸，这些磁铁(4)是隔着所述间隔(9)彼此相对的，支架上还有由弹性元件制成的两个尾部(32)，它们分别与所述表面相接触；这两个尾部沿着所述磁铁的端面(81，82)延伸；
所述两表面(12，13)和所述两尾部(32)靠与所述磁铁从三个方向相接触夹紧并挤压所述磁铁而把这些磁铁把持到所述磁轭上，这三个方向指的是所述侧面(71，72)和所述端面(81，82)的方向。
2、按照权利要求
1的永磁直流电动机，其中有辅助磁极(5)与每个永久磁铁(4)沿着所述磁轭内园表面相邻布置，用所述的沿直流电动机中心轴方向延伸的支架的第一个支持部分(3a)夹紧永久磁铁(4)，用那些支架上的第二个支持部分(3b)夹紧辅助磁铁(5)，这样把永久磁铁(4)和辅助磁极(5)把持到所述磁轭上。
3、按照权利要求
1的永磁直流电动机，其中每个所述支持部分(3a，3b)的宽度(Ls)作成窄于被各支持部分夹紧的磁铁(4)的轴向长度(Lm)，借此使支架产生适当的夹紧力。
4、按照权利要求
2的永磁直流电动机，其中所述永久磁铁(4)和所述辅助磁极(5)的轴向的侧表面(4a，5a)作成是沿所述磁轭(2)中心轴(0)幅射的切平面，这样永久磁铁和辅助磁极的侧平面可以彼此相互接触。
5、按照权利要求
2的永磁直流电动机，其中所述支持部分(3a)的两端作出第一个弹性部分(32)以夹紧置于其中的第一个被夹持目的物(4)，这个目的物(4)是由园周方向插入该第一个支持部分之中的。该电动机中还有第二个支持部分(3b)，它的一端是第二个弹性部分(34)，另一端作出一个钩爪(31)，这样来夹紧置于其中的第二个被夹持目的物(5)，这个目的物(5)是由钩爪方面向着第二个弹性部分方面这样的方向插入的。
6、按照权利要求
2的永磁直流电动机，其中所述辅助磁极(5)和所述磁轭(2)连成一个整体，所述的永久磁铁(4)靠布置于所述间隔中由弹性元件制成的支架(6)与所述辅助磁极(5)相邻置放，由所述支架将所述永久磁铁(4)把持于所述磁轭上。
7、按照权利要求
6的永磁直流电动机，其中在所述第一及第二支持部分(3a，3b)的第一末端分别作出爪(61a，61b)。这样，按从爪到弹性部分的方向插入被夹紧目的物(4，5)，并把(4，5)在所述的爪及弹性部分间夹紧。
8、按照权利要求
1的永磁直流电动机，在所述磁铁(4)的内园表面，装有弹性纲带(8)，把所述永久磁铁压向所述磁轭。
9、按照权利要求
1的永磁直流电动机，其中所述支架(3)在其与所述磁轭接触的表面上，有沿所述磁轭园周方向形成的加强波沟。
10、按照权利要求
1的永磁直流电动机，其中所述支架(3)有孔(33)，由所述磁轭(2)的外园插入磁轭元件到所述孔(33)中，用压件压所述孔，并当所述支架(3)压到模具(61)上以后浇注塑料，用这种方法把所述支架把持到所述磁轭(2)上。
专利摘要
永磁直流电动机的定子沿磁轭(2)的内表面设有多个永久磁铁(4)，相邻磁铁间有间隔，各间隔中装有弹性支架(3)，该支架具有固定在磁轭上的表面(11)和沿磁铁的侧表面(71、72)延伸的两个表面(12、13)。各磁铁在磁轭内圆表面上彼此相对。支架上设有连接表面(12、13)的两个端部(32)，这两个表面(12、13)和各端部(32)从三个方向保持永久磁铁相接触。上述每一侧面(71、72)在中心轴向延伸，从而挤压和夹紧各永久磁铁将其把持到磁轭上。
文档编号H02K21/28GK85103925SQ85103925
公开日1986年10月29日 申请日期1985年5月4日
发明者富手寿男, 内藤祥太郎, 小笠原信彦, 小林秀光 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan