CN101124710B - 旋转电机的转子 - Google Patents
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Abstract
不锈钢板(51)安装在磁性钢板(52)的上面。用于插入磁铁的通孔上部被不锈钢板(51)覆盖。从而防止了磁性钢板(52)和端板(40)被用于固定永久磁铁的粘接剂(54)粘接。由于不锈钢板冷却和受热引起的热膨胀和热收缩的量(D51)热膨胀和热收缩的量(D51)更接近的是磁性钢板(52)的热膨胀和热收缩量(D52)而不是端板的热膨胀和热收缩量(D40)，使得作用在磁性钢板上的应力与传统情形相比得到降低。因此防止了由于端板和磁性钢板之间的线性膨胀系数差异引起磁性钢板的疲劳破坏。从而提供了一种具有更高可靠性的转子铁心部分的旋转电机。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机的转子。
背景技术
诸如电动机、发电机等的旋转电机包括在其转子中具有永久磁铁的永磁型同步旋转电机。
日本专利公开No.2000-037053公开一种旋转电机，其包括具有定子线圈的定子、由永久磁铁构成的转子和压入转子铁心中的旋转轴，其中所述永久磁铁安装在转子铁心中设置的贯通孔中用于形成磁极。
该文件的一个实施例描述了将粘接剂涂到转子铁心侧上待压入旋转轴的非磁性端板，以可靠地防止端板和永久磁铁在高速旋转过程中脱离。
然而，当非磁性端板直接结合到转子铁心时，在旋转电机受到加热和冷却的反复热循环情况下，由于两个部件材料的线性膨胀系数的差异，铁心部分承受负担。
图10是用于图示用作转子铁心的磁性钢板52的形状的视图。
参照图10，磁性钢板52是在中央部分具有孔的圆形钢板，并且中央部分的孔部分具有嵌合(fit)到轴的用于定位的突起111和112。进一步，周边部分具有用于插入永久磁铁的孔101和102。
这样的磁性钢板52堆叠形成转子铁心。
图11是用于图示对应于图10中XI-XI部分的转子截面的视图。
参照图11，多个磁性钢板52堆叠在端板41的上方。磁性钢板52中的每个孔101和102形成用于将永久磁铁56插入铁心的通孔。将粘接剂54喷入通孔中，插入永久磁铁56，并且最终将端板40安装到铁心上。在这情况下，粘接剂54可以进入端板40和41与转子铁心之间的间隙，并且将转子铁心端部处的磁性钢板结合到端板40和41上。
图12是用于图示施加在端板和磁性钢板之间的应力的视图。
参照图12，假定用粘接剂将端板40和磁性钢板52局部结合。例如，在图10中，会有孔101和102的周边部分局部被粘接剂结合到端板40上的情况。
通常，端板40由铝合金制成，并且如在图12中所示，铝合金的热膨胀和热收缩的量D40大于磁性钢板52的热膨胀和热收缩的量D52。
当端板40和磁性钢板52具有显著不同的线性膨胀系数时，较薄并且形状不利的磁性钢板52由于重复受热和冷却而受到过度的应力。尤其是，图10中的区域103较薄，这是因为孔101和102设置在其中。当孔101和102附近的磁性钢板52是被粘接剂结合到端板40时，由于线性膨胀系数的差异引起的应力集中在区域103中。如果重复施加这样的应力，会发生磁性钢板的疲劳破坏。
发明内容
本发明目的是提供一种具有更高可靠性的旋转电机的转子。
概要言之，本发明提供一种旋转电机的转子，包括：旋转轴；铁心部分，其围绕旋转轴布置并且设置有多个通孔；多个永久磁铁，每个永久磁铁容纳在多个通孔的每个通孔中；填充剂，其填充到多个通孔的每个通孔内部永久磁铁和铁心部分之间的间隙；成对端板，其从两侧夹住铁心部分以覆盖通孔的开口；和粘接抑制部分，其设置在端板和铁心部分之间的边界部分以抑制端板和铁心部分之间被填充剂粘接。
优选地，粘接抑制部分是非磁性部件，其位于成对端板的每个端板和铁心部分之间的间隙中，并且非磁性部件的线性膨胀系数和铁心部分的线性膨胀系数之间的差小于端板的线性膨胀系数和铁心部分的线性膨胀系数之间的差。
更优选地，非磁性部件是被形成为至少覆盖通孔的板状部件。
更优选地，非磁性部件由不锈钢制成。
优选地，粘接抑制部分是非磁性部件，其位于成对端板的每个端板和铁心部分之间的间隙中，并且非磁性部件比端板更具有弹性。
优选地，粘接抑制部分是涂到端板的脱模剂层。
优选地，端板包括非磁性主部件和嵌合到主部件并且覆盖孔的非磁性副部件，并且副部件的线性膨胀系数和铁心部分的线性膨胀系数之间的差小于主部件的线性膨胀系数和铁心部分的线性膨胀系数之间的差。
更优选地，副部件由不锈钢制成。
更优选地，端板包括非磁性主部件和嵌合到主部件并且覆盖通孔的非磁性副部件，并且副部件比主部件更有弹性。
优选地，铁心部分包括多个铁磁性板，铁磁性板与垂直于旋转轴的平面平行地堆叠，并且每个板设置有孔，用于通过将板堆叠形成通孔。
根据本发明另一方面，提供一种旋转电机的转子，包括：旋转轴；铁心部分，其围绕旋转轴布置，并且设置有多个通孔；多个永久磁铁，每个永久磁铁容纳在多个通孔的每个通孔中；成对端板，其从两侧夹住铁心部分以覆盖通孔的开口；和填充剂，其填充到多个通孔的每个通孔内部永久磁铁和铁心部分之间的间隙。填充剂是可固化但是对周围部件具有弱粘接力的油灰材料。
优选地，铁心部分包括多个铁磁性板，铁磁性板与垂直于旋转轴的平面平行地堆叠，并且每个板设置有孔，用于通过将板堆叠形成通孔。
根据本发明，能够抑制端板和磁性钢板之间被粘接剂粘接，从而防止了由于端板和磁性钢板的线性膨胀系数差异而引起磁性钢板的疲劳破坏。
附图说明
图1是在本实施例中的旋转电机的转子的截面图。
图2是用于详细图示图1中的部分A的视图。
图3是用于图示组装转子的方法的流程图。
图4是用于图示不锈钢板51形状的视图。
图5是用于图示施加在第一实施例中的磁性钢板上的应力的视图。
图6是用于图示第二实施例中转子的视图。
图7是示出图6中的端板的一部分的放大视图。
图8示出第二实施例的修改。
图9是用于图示第三实施例中的转子的视图。
图10是用于图示用作转子铁心的磁性钢板52的形状的视图。
图11是用于图示对应于图10中的部分XI-XI的转子截面的视图。
图12是用于图示施加在端板和磁性钢板之间的应力的视图。
图13是用于图示第四实施例中的转子的视图。
具体实施方式
以下，将参照附图，详细地描述本发明的实施例，其中相同的标号表示相同或者相应的部件，其描述将不再重复。
第一实施例
图1是本实施例中旋转电机的转子的横截面视图。
参照图1，转子10包括轴20、绕轴20保持的转子铁心50、夹着转子铁心50的端板40和41、对转子10的旋转进行检测的旋转变压器30和固定旋转变压器30以防止其脱离的止动环32。
凸缘22围绕轴20形成，用于保持具有堆叠磁性钢板的转子铁心50。
图2是用于详细图示图1中的部分A的视图。
图3是用于图示组装转子的方法的流程图。
参照图2和图3，首先在步骤S1中，端板41安装到图1中的轴20。接着，在步骤S2中，不锈钢板58安装在端板的上方。进一步，在步骤S3中，具有堆叠磁性钢板52的转子铁心安装到不锈钢板58的上面。
由于堆叠磁性钢板52，在图10中所示的各个孔101和102形成用于插入永久磁铁的通孔，其下部由不锈钢板58覆盖。
接着，在步骤S54，适量的粘接剂54喷入用于插入永久磁铁56的通孔中。其后，在步骤S5，永久磁铁56插入孔中。由此，粘接剂54的液面上升，并且粘接剂54施加到整个用于将磁铁插入转子铁心50中的通孔。
接着，在步骤S6，不锈钢板51安装到磁性钢板52的上面。用于插入磁铁的通孔的上部用不锈钢板51覆盖。
最后，端板40安装到轴20，组装完成。
非磁性材料用于端板40和41以及不锈钢板51和58以防止永久磁铁的磁通量在与轴的旋转轴线平行的方向上泄漏并且造成损失。端板40和41优选由轻重量铝合金制成。
图4是用于图示不锈钢板51的形状的视图。
参照图4，不锈钢板51具有圆环形状，且没有孔101和102设置在图10所示的磁性钢板52的形状中。中央部分中的孔部分具有嵌合到轴以用于定位的突起61和62。通过将不锈钢板51置于磁性钢板52的上面，用于插入磁铁的通孔覆盖有不锈钢板51。
注意，由于图2中的不锈钢板58的形状与不锈钢板51的形状相同，将不再重复其描述。
图5是用于图示第一实施例中施加在磁性钢板上的应力的视图。
参照图5，不锈钢板51在端板40和磁性钢板52之间。不锈钢板51的形状可以覆盖设置在磁性钢板52中用于插入永久磁铁的孔。
结果，防止了磁性钢板52和端板40之间被用于固定永久磁铁的粘接剂粘接。
例如，端板40由铝合金制成，并且具有约24×10-6的线性膨胀系数，而磁性钢板52具有约13×10-6的线性膨胀系数。另一方面，不锈钢具有约18×10-6的线性膨胀系数，该膨胀系数更接近的是钢板的线性膨胀系数而不是铝合金的线性膨胀系数。
结果，与图12所示的情况相比，更多地减轻了施加在部分P上的反复应力。具体地，由于冷却和加热不锈钢板而引起的热膨胀和热收缩量D51更接近的是磁性钢板52的热膨胀和热收缩量D52而不是端板的热膨胀和热收缩量D40。因而，与图12所示的情况相比，施加到磁性钢板上的应力得到减小。
结果，防止了由于端板和磁性钢板之间线性系数差异引起的磁性钢板的疲劳破坏。
端板应该由非磁性材料制成以防止磁路有损失。进一步，由于堆叠的磁性钢板从两侧受压，需要一定程度的刚性。而且，端板优选轻重量以抑制转子的总重量。由于这个原因，采用铝合金等。
如图2所示，通过在端板40和41以及磁性钢板52之间的设置薄的不锈钢板51和58，与端板采用贵的不锈钢材料的情况相比，能够实现较低成本和较轻重量。
尽管在第一实施例中，不锈钢已经图示为夹在磁性钢板和端板之间的板的材料，但该板的材料不限于此，该板可以由非磁性并且其所具有的线性膨胀系数接近构成转子铁心的磁性钢板的线性膨胀系数的任何其它材料制成。
进一步，如果采用由弹性材料制成非磁性板来代替不锈钢板51和58，则不管其线性膨胀系数如何，都能够减轻的磁性钢板上的应力。
第二实施例
图6是用于图示第二实施例的转子的视图。
参照图6，第二实施例的转子包括由主部件80和副部件90形成的端板，以及由主部件81和副部件91形成的端板，而不是图2所示的第一实施例转子中的端板40和41以及不锈钢板51和58。
非磁性副部件90嵌合到主部件80中。类似地，非磁性副部件91嵌合到主部件81中。如第一实施例中的端板40和41那样，主部件80和81优选由轻重量和非磁性的铝合金制成。进一步，副部件90和91由非磁性材料制成，该磁性材料所具有的线性膨胀系数接近磁性钢板52的线性膨胀系数。例如，副部件90和91可以由不锈钢制成。
图7是示出图6中的端板一部分的放大视图。
在图7中，副部件90嵌合到磁性钢板中孔101和102的开口(由虚线所示)附近的那部分端板的主部件80处。副部件90的形状使之不会由于转子旋转产生的离心力而沿着外周方向从主部件80跳出。
当组装转子时，孔101和102的开口覆盖有副部件90。因而，副部件90用作粘接抑制部分，抑制粘接剂到主部件80的粘接力。类似地，图6中的副部件91也用作粘接抑制部分，抑制粘接剂到主部件81的粘接力。
端板的主部件80例如是铝合金，副部件90例如是非磁性不锈钢。副部件90的线性膨胀系数更接近的是磁性钢板52的线性膨胀系数而不是主部件80的线性膨胀系数。
进一步，弹性体92设置在主部件80和副部件90的边界部分处以减缓主部件80和副部件90之间的线性膨胀系数的差异。弹性体92的示例可以包括橡胶和即使固化之后也柔软的粘接剂等。由此，即使当磁性钢板和副部件90被用于固定永久磁铁的粘接剂54结合时，与传统的情况相比也减轻了应力，并且防止了磁性钢板的疲劳破坏。
图8示出第二实施例的修改形式。
在图8中，弹性体92嵌合在将永久磁铁插入磁性钢板所用的孔附近。由此，即使当磁性钢板和弹性体92被用于固定永久磁铁的粘接剂结合时，施加到磁性钢板上的应力也能够由于施加热循环时弹性体92的变形而得到减小。结果，防止了磁性钢板的疲劳破坏。
第三实施例
图9是图示了第三实施例中转子的视图。
参照图9，在第三实施例中，预先将脱模剂涂到端板40和41上接触磁性钢板的一侧以提供脱模剂层70和71。这些脱模剂层70和71用作粘接抑制部分，抑制粘接剂和端板40和41的粘接力。
脱模剂的具体示例包括硅基涂料、氟基涂料(Teflon(注册商标)涂料)等。
由此，防止了磁性钢板52与端板40和41之间被粘接剂54粘接，因而即使当端板40和41在热循环期间膨胀和收缩时，施加到磁性钢板52上的应力也能够得到减小。
第四实施例
在第四实施例中，如图13所示，用在图11中的粘接剂54被对端板40和41具有低粘接力的填充剂154代替。该填充剂是可固化但对周围部件粘接力较弱的油灰材料。
诸如油灰材料的填充剂的一种示例，可以是难以粘接到金属的、可以固化和凝固的供牙科使用的粘接剂。
可以使用诸如填缝剂的任何其它填充剂，只要其能够防止因填入间隙并在里面固化而使磁铁振颤发声。
如上所述，根据这些实施例，能够防止磁性钢板和端板之间的粘接，从而防止由于端板和磁性钢板的线性膨胀系数的差异而引起的磁性钢板的疲劳破坏。
应该理解到，此处公开的实施例在各个方面仅仅是示例的方式而不是限制的方式。本发明的范围由权利要求阐述，而不是由以上描述阐述，并且意在覆盖与权利要求的精神和范围等同的范围内的所有修改形式。
Claims (10)
1.一种旋转电机的转子，包括：
旋转轴(20)；
铁心部分(50)，其围绕所述旋转轴(20)布置，并且设置有多个通孔；
多个永久磁铁(56)，每个所述永久磁铁容纳在所述多个通孔的每个通孔中；
填充剂(54)，其填充到所述多个通孔的每个通孔内部所述永久磁铁(56)和所述铁心部分(50)之间的间隙；
成对端板(40、41)，其从两侧夹住所述铁心部分以覆盖所述通孔的开口；和
粘接抑制部分，其设置在所述端板(40、41)和所述铁心部分(50)之间的边界部分以抑制所述端板(40、41)和所述铁心部分(50)之间被所述填充剂(54)粘接。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
所述粘接抑制部分是非磁性部件(51、58)，其在所述成对端板(40、41)的每个端板与所述铁心部分(50)之间的间隙中，并且
所述非磁性部件(51、58)的线性膨胀系数和所述铁心部分(50)的线性膨胀系数之间的差小于所述端板(40、41)的线性膨胀系数和所述铁心部分(50)的所述线性膨胀系数之间的差。
3.根据权利要求2所述的旋转电机的转子，其中，所述非磁性部件(51、58)是板状部件，所述板状部件被形成为至少覆盖所述通孔。
4.根据权利要求2所述的旋转电机的转子，其中，所述非磁性部件(51、58)由不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
所述粘接抑制部分是非磁性部件(92)，其在所述成对端板的每个端板与所述铁心部分之间的间隙中，并且
所述非磁性部件(92)比所述端板更具有弹性。
6.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，所述粘接抑制部分是涂到所述端板的脱模剂层(70、71)。
7.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
所述端板包括非磁性主部件(80、81)和嵌合到所述主部件并且覆盖所述通孔的非磁性副部件(90、91)，并且
所述副部件(90、91)的线性膨胀系数和所述铁心部分(50)的线性膨胀系数之间的差小于所述主部件(80、81)的线性膨胀系数和所述铁心部分(50)的所述线性膨胀系数之间的差。
8.根据权利要求7所述的旋转电机的转子，其中，所述副部件(90、91)由不锈钢制成。
9.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
所述端板包括非磁性主部件(80)和嵌合到所述主部件并且覆盖所述通孔的非磁性副部件(92)，并且
所述副部件(92)比所述主部件(80)更有弹性。
10.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
所述铁心部分(50)包括多个铁磁性板(52)，所述铁磁性板(52)与垂直于所述旋转轴(20)的平面平行地堆叠，并且
所述铁磁性板(52)中的每个板设置有孔(101、102)，用于通过堆叠所述铁磁性板形成所述通孔。
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