永磁体同步旋转电机用转子及该转子的平衡调整方法

摘要

在永磁体同步旋转电机中减少高速旋转中的转子的振动。永磁体同步旋转电机用转子(10)具备：转子轴(11)，在轴向的两处的被支承部被支承为能够旋转，且沿旋转轴向延伸；多个转子磁体(12)，沿周向相互隔开间隔地安装在转子轴(11)的被两个被支承部夹着的部分的径向外侧，并沿轴向延伸；以及多个转子磁极隔离件(13)，配置于相互邻接的转子磁体(12)之间，用于减少磁干扰。在各个转子磁极隔离件(13)沿轴向相互隔开间隔地形成有平衡配重安装用的多个螺纹孔(13c)。

说明书

技术领域

本发明涉及永磁体同步旋转电机用转子以及永磁体同步旋转电机用转子的平衡调整方法。

背景技术

永磁体同步电动机典型来说具有各磁极的永磁体、设于在周向上相互邻接的永磁体间的磁极隔离件、为了保持它们而以包围它们的方式设于径向的外侧的保持环、安装于它们的轴向的两侧的阻挡部件。

转子在周向上存在质量的失衡时会产生振动。特别是在磁极数少的情况下，由于成为高速旋转，因此该趋势变得显著。因此，为了减少转子的周向的失衡而进行平衡调整。例如通过在转子铁芯部或者阻挡部件设置多个平衡调整用的螺纹孔并从轴向的外侧将平衡配重安装于适当的位置来进行平衡调整(参照专利文献1)。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2004－336965号公报

发明内容

如前述那样，以往使用设于阻挡部件的平衡调整用的螺纹孔来进行，但若成为高速旋转，则残留于转子中央的残留失衡的影响变得显著，振动变大。

另外，关于转子中的周向的重量分布，转子磁极隔离件的部分比磁体的部分大，从而施加于转子磁极隔离件的离心力较大，在运转时对覆盖外侧的保持环的负载的周向变化较大，从而保持环的应力增大相应量。

因此，本发明的目的在于，对于永磁体同步旋转电机用转子，减少高速旋转中的振动。

为了实现上述的目的，本发明的永磁体同步旋转电机用转子的特征在于，具备：转子轴，在轴向的两处的被支承部被支承为能够旋转，且沿旋转轴向延伸；多个转子磁体，沿周向相互隔开间隔地安装在所述转子轴的被所述两处的被支承部夹着的部分的径向外侧，并沿所述轴向延伸；以及多个转子磁极隔离件(separator)，配置于相互邻接的所述转子磁体之间，用于减少磁干扰，在各个所述转子磁极隔离件沿轴向相互隔开间隔地形成有平衡配重安装用的多个螺纹孔。

另外，本实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的平衡调整方法的特征在于，具有：低速准备步骤，将多个转子磁体以及多个转子磁极隔离件安装于转子轴；第一次低速平衡试验步骤，使永磁体同步旋转电机用转子低速地旋转，并确认振动状态；以及平衡配重第一次安装步骤，基于所述第一次低速平衡试验的结果，将平衡配重安装于所述转子磁极隔离件。

发明效果：

通过本发明，对于永磁体同步旋转电机用转子，能够减少高速旋转中的振动。

附图说明

图1是表示具有实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的永磁体同步旋转电机的构成的纵剖面图。

图2是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的构成的图3的II－II向视剖面图。

图3是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的构成的图2的III－III向视剖面图。

图4是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件的构成的俯视图。

图5是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件的构成的图4的V－V线向视剖面图。

图6是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件的构成的图4的VI－VI线向视剖面图。

图7是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件与平衡配重的关系的剖面图。

图8是表示在实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件安装有平衡配重的状态的剖面图。

图9是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件的变形例的立体图。

图10是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的转子磁极隔离件的其他变形例的立体图。

图11是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的平衡盘的立体图。

图12是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的平衡调整方法的顺序的流程图。

附图标记说明

10…永磁体同步旋转电机用转子，11…转子轴，11a…联轴器，11c…槽，12…转子磁体，13…转子磁极隔离件，13a…侧部，13b…平板部，13c…螺纹孔，13d…锥部，13h…空洞，14…保持环，15…平衡盘，15a…平衡盘安装用螺纹孔，16…转子磁极隔离件，16c…长螺纹孔，17…转子磁极隔离件，17a…小径螺纹孔，17b…大径螺纹孔，17c…复合螺纹孔，18…平衡配重，18a…主体，18b…外螺纹，18c…端部槽，19…固定密封材料，20…定子，21…定子铁芯，22…定子绕组，30…轴承，40…框架，45…轴承托架，100…永磁体同步旋转电机

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的转子磁极隔离件以及永磁体同步电动机进行说明。这里，对彼此相同或者类似的部分标注共同的附图标记，并省略重叠的说明。

图1是表示具有实施方式的永磁体同步旋转电机用转子的永磁体同步旋转电机100的构成的纵剖面图。

永磁体同步旋转电机100具有永磁体同步旋转电机用转子10、定子20、两个轴承30、框架40、以及两个轴承托架45。

之后一边引用图2以及图3，一边对永磁体同步旋转电机用转子10进行说明，其由两个轴承30支承为能够旋转。在永磁体同步旋转电机用转子10的一个端部设有与耦合对象耦合用的联轴器(coupling)11a。在永磁体同步旋转电机100是电动机的情况下，耦合对象是驱动对象，在永磁体同步旋转电机100是发电机的情况下，耦合对象是原动机。

定子20配置于永磁体同步旋转电机用转子10的径向的外侧，具有定子铁芯21以及定子绕组22。

框架40为筒状，以包围定子20的方式配置于定子20的径向外侧。

在框架40的两端部分别安装有轴承托架45。各个轴承托架45静止支承各个轴承30，构成了支承部。

图2是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的构成的图3的II－II向视剖面图，图3是图2的III－III向视剖面图。

永磁体同步旋转电机用转子10具有转子轴11、安装于转子轴11的径向外侧的多个转子磁体12、以及配置于多个转子磁体12之间的多个转子磁极隔离件13、保持环14、以及两个平衡盘15。转子磁体12例如是永磁体。

转子轴11沿轴向延伸而在夹着转子磁体12等的两侧的被支承部分别被轴承30支承为能够旋转。

多个转子磁体12的剖面为圆弧状，且多个转子磁体12沿轴向以相同的长度延伸。另外，沿该轴向延伸的各个转子磁体12也可以在轴向上被分割为多个。

多个转子磁极隔离件13的剖面为圆弧状，且多个转子磁极隔离件13沿轴向以相同的长度延伸，在周向上与转子磁体12交替地配置。

磁极隔离件13减少彼此沿周向邻接的转子磁体12的相互之间的磁干扰。各个磁极隔离件13在转子轴11的表面嵌合并例如利用粘合剂安装于以在周向上相互隔开间隔地沿轴向延伸的方式形成的槽11c。转子磁体12也同样例如利用粘合剂安装于转子轴11的表面。在多个转子磁体12以及多个转子磁极隔离件13安装于转子轴11的状态下，其外侧表面被虚拟的一个圆筒包络。

转子磁体12与转子磁极隔离件13的材料、尺寸被设定为，使得周向的每单位长度的重量实质上彼此相等、即相等或者大致相等。

保持环14在多个转子磁体12以及多个转子磁极隔离件13安装于转子轴11的状态下嵌入它们的径向外侧。另外，在图2中，保持环14为一体，其轴向的长度以与转子磁体12以及转子磁极隔离件13的长度相同的情况为例被示出，但并不限定于此。即，也可以是比它们短的情况。另外，保持环14也可以在轴向上被分割。

两个平衡盘15在保持环14嵌于多个转子磁体12以及多个转子磁极隔离件13的径向外侧的状态下，沿轴向夹着它们而安装于它们的两侧。平衡盘15可以利用固定螺钉等安装于转子轴11，或者也可以安装于转子磁极隔离件13。

图4是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的转子磁极隔离件13的构成的俯视图，图5是图4的V－V线向视剖面图，图6是图4的VI－VI线向视剖面图。

转子磁极隔离件13具有平板部13b以及连接于平板部13b的宽度方向的两侧的侧部13a，沿长度方向延伸。转子磁极隔离件13的剖面为コ字形，形成由平板部13b与两个侧部13a包围的空洞13h。

在平板部13b沿长度方向相互隔开间隔地以沿与平板部13b的表面垂直的方向贯通平板部13b的方式形成有多个螺纹孔13c。在各个螺纹孔13c的平板部13b的表面侧、即空洞13h的相反侧形成有锥部13d。

另外，在平衡配重18存在多个种类的情况下，也可以依次改变与多个种类的平衡配重18对应的螺纹孔13c的种类。

图7是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的转子磁极隔离件13与平衡配重18的关系的剖面图。另外，图8是表示将平衡配重18安装于实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的转子磁极隔离件13的状态的剖面图。

平衡配重18为圆柱状，在径向外侧表面形成有与形成于转子磁极隔离件13的螺纹孔13c分别螺合的外螺纹。另外，在平衡配重18的一个端部形成有端部槽18c，例如形成为能够用平头螺丝刀操作。

如图8所示，使平衡配重18螺合于转子磁极隔离件13，之后利用树脂或者粘合剂固定。此时，即使在表面附近存在平衡配重18的情况下，通过形成有锥部13d，也能够从平衡配重18的侧面利用树脂等固定。

图9是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的转子磁极隔离件的变形例的立体图。

变形例的转子磁极隔离件16仅在具有长螺纹孔16c来取代螺纹孔13c这一点不同。

通过具有长螺纹孔16c，使得该区间能够连续地配置平衡配重18。另外，在使平衡配重18螺合之后，能够从平衡配重18的侧部利用树脂等进一步可靠地进行固定。

图10是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的转子磁极隔离件的其他变形例的立体图。

其他变形例的转子磁极隔离件17仅在具有复合螺纹孔17c来取代螺纹孔13c这一点不同。复合螺纹孔17c同时具有小径螺纹孔17a以及大径螺纹孔17b，形成为能够安装小径的平衡配重以及大径的平衡配重中的任一种。因此，在喜欢的地方，大径、小径中的任意粗细的平衡配重18都能够安装。

图11是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的平衡盘15的立体图。

图2所示的两个平衡盘15利用固定螺钉等可以安装于转子轴11，或者也可以安装于转子磁极隔离件13。另外，省略了平衡盘15的安装用的部分的图示。

两个平衡盘15分别具有在周向上相互隔开间隔地形成的多个平衡盘安装用螺纹孔15a。

另外，在图11中，以配置在直径相同的圆周上的情况为例进行了表示，但也可以排列成多列。

图12是表示实施方式的永磁体同步旋转电机用转子10的平衡调整方法的顺序的流程图。

首先，将多个转子磁体12以及多个转子磁极隔离件13安装于转子轴(步骤S01)。另外，在该步骤之前，在转子轴11形成有与转子磁极隔离件13嵌合的槽11c。

接下来，实施使永磁体同步旋转电机用转子10低速地旋转并确认振动状态的第一次低速平衡试验(步骤S02)。这里，第一次低速平衡试验的转速比使用该永磁体同步旋转电机用转子10的永磁体同步旋转电机100的同步转速低，例如为永磁体同步旋转电机100的同步转速的一半以下的转速。

接下来，基于第一次低速平衡试验的结果将一个或者多个平衡配重18安装于转子磁极隔离件13的适当的位置(步骤S03)。即，通过在转子磁极隔离件13安装平衡配重18来进行平衡调整。

接下来，在多个转子磁体12以及多个转子磁极隔离件13的径向外侧安装保持环14(步骤S04)。

接下来，实施使永磁体同步旋转电机用转子10高速地旋转并确认振动状态的第二次低速平衡试验(步骤S05)。第二次低速平衡试验的转速也比使用该永磁体同步旋转电机用转子10的永磁体同步旋转电机100的同步转速低，例如为与第一次低速平衡试验的转速相同的转速。

接下来，基于第二次低速平衡试验的结果，在平衡盘15安装平衡配重18(步骤S06)。即，在该阶段，通过在平衡盘15安装平衡配重18而进行平衡调整。

接下来，进行永磁体同步旋转电机用转子10的组装，进而进行永磁体同步旋转电机100的组装(步骤S07)。

接下来，在组装了永磁体同步旋转电机100的状态下，进行高速平衡试验(步骤S08)。这里，高速平衡试验为，使用该永磁体同步旋转电机用转子10的永磁体同步旋转电机100的同步转速、或者相对于同步转速有富余例如同步转速的110％的转速。

高速平衡试验的结果是，根据需要进行平衡调整(步骤S09)。该阶段的平衡调整在嵌合于该永磁体同步旋转电机用转子10的两端的旋转检测齿轮(未图示)与联轴器11a中进行。

如以上那样，通过本实施方式，能够对于永磁体同步旋转电机用转子10减少高速旋转中的振动。

[其他实施方式]

以上，虽然说明了本发明的实施方式，但实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。

另外，也可以组合各实施方式的特征。另外，实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。

实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明与其等效的范围内。