CN101227125A - 电动机转子的制造方法及电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机转子的制造方法及电动机，在具有沿旋转轴的轴方向层叠有电磁用薄板的多层构造的叠片铁心和配设在该叠片铁心的上述轴方向两侧的一对端板，且可旋转地配置在定子内部的电动机转子的制造方法中，具备：在板厚度方向具有弹性的上述端板的中心部上所形成的插通孔中嵌合上述旋转轴；将上述端板定位在上述旋转轴的规定位置；以及，使上述端板以弹性变形的状态抵接到上述叠片铁心的至少一方的端部上。

Description

电动机转子的制造方法及电动机
技术领域
本发明涉及适用于例如机床、自动机、冲压机、注塑成形机等，并可旋转地配置在定子内部的电动机转子的制造方法及电动机。
背景技术
一般，就在定子内部配置电动机转子的内转子形式的电动机而言，电动机转子包含：旋转轴；在旋转轴的周围沿轴方向层叠有电磁用的薄板的多层构造的叠片铁心；以及将旋转轴插入形成于中心部的插通孔使其连通而配设在叠片铁心的轴方向两侧的一对端板。
在日本特开平9-233750号公报中所公开的电动机，具备埋设有长度比叠片铁心的轴方向的尺寸长的永磁体的内转子，并将配设在叠片铁心的两端部的一对端板中的至少一个端板可弹性变形地压焊在从叠片铁心的端面突出的永磁体的端部上。一对端板，利用通过连结用的长部件作为连结机构的铆钉，将叠片铁心从两侧插进地结合。由此，在永磁体的至少一侧不产生与端板之间的间隙，能够限制转子旋转时往一个方向的移动。
在日本特开2003-102151号公报中所公开的电动机，在热压配合在叠片铁心的孔上的永磁体的端部固定端板，以便抵接设置在端板的内面的突起。在叠片铁心的两侧，一对端板利用各自的螺栓固定在叠片铁心上。
然而，在现有的电动机中，由于利用螺钉或铆钉等连结机构将一对端板固定，因此存在部件数量增加并且一对端板的组装比较费事、制造成本变高的问题。
另外，在现有的电动机中，虽然是使端板和永磁体的端部接触的状态，但有时端板和叠片铁心的端面(薄板的端面)不接触而在两者之间产生间隙，若产生间隙，则在电动机的组装时，将内转子插入定子内的时刻，存在转子的外周面与定子的内周面滑动接触而使多层构造的每个层叠薄板剥离的忧虑。尤其，在适用于机床等的高输出用的大型电动机中，存在由于每个层叠薄板的剥离而致使机械强度降低的问题。
显然，在端板55和叠片铁心50之间产生间隙的问题是，如图15所示，将旋转轴53压入贯通形成于叠片铁心50的中心部的孔51上时所产生的叠片铁心50的翘曲，或者如图6所示，被积累每个叠片薄板52的厚度的误差而产生的间隙54所助长。
发明内容
本发明的目的在于提供能够将端板容易地安装到叠片铁心的两侧，能够利用安装的端板可靠地保护叠片铁心，能够提高电动机转子的制造品质的信赖性的电动机转子的制造方法及电动机。
为了达到上述目的，本发明的一个方式是提供一种电动机转子的制造方法，在具有沿旋转轴的轴方向层叠有电磁用薄板的多层构造的叠片铁心和配设在该叠片铁心的上述轴方向两侧的一对端板，且可旋转地配置在定子的内部的电动机转子的组装方法中，其特征在于：具备在板厚度方向具有弹性的上述端板的中心部上所形成的插通孔中嵌合上述旋转轴；将上述端板定位在上述旋转轴的规定位置上；以及，使上述端板以弹性变形的状态抵接到上述叠片铁心的至少一方的端部。
另外，本发明的其它的方式是提供一种电动机，在具备定子和配置在该定子的电动机转子，且上述电动机转子具有沿旋转轴的轴方向层叠有电磁用薄板的多层构造的叠片铁心和配设在该叠片铁心的上述轴方向两侧上的一对端板的电动机中，其特征在于：上述端板在板厚度方向具有弹性，并利用上述端板的弹性力抵接到上述叠片铁心的至少一方的端部上。
根据电动机转子的制造方法的发明，通过将端板嵌合在旋转轴上，并将端板定位于旋转轴的规定位置上，使端板以弹性变形的状态抵接到叠片铁心的至少一方的端部上，能够利用端板的弹性恢复力保持叠片铁心的端部和端板的抵接状态。从而能够容易地安装端板的同时，能够利用安装的端板可靠地保护叠片铁心，由此，能够提高电动机转子的制造品质。
另外，根据电动机的发明，由于在板厚度方向具有弹性的端板利用端板的弹性力抵接在叠片铁心的至少一方的端部的端板上，即使在叠片铁心上产生翘曲，或产生叠片铁心的板厚度不均，也能够保持在叠片铁心和端板之间两者的接触状态，并能够防止构成叠片铁心的各个薄板的剥离。从而，能够容易地固定在叠片铁心的两侧配置的端板，并且能够提高安装端板后的电动机的制造品质的信赖性。
附图说明
本发明的上述及其它目的、特征以及优点，通过结合附图的以下优选实施方式的说明进一步明确。在该附图中，
图1表示涉及本发明的电动机的一个实施方式的剖视图。
图2A～2C是说明利用热压配合和压入在图1所示的电动机的叠片铁心的两端安装一对端板的第一安装方法的示意图。
图3A～3C是用于说明在图1所示的电动机的叠片铁心的两端安装一对端板的第二安装方法的示意图。
图4A～4C是用于说明利用螺钉在图1所示的电动机的叠片铁心的两端安装一对端板的第三安装方法的示意图。
图5A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第一实施方式的侧视图。
图5B同样是表示图1所示的电动机所使用的端板的第一实施方式的正视图。
图6A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第二实施方式的侧视图。
图6B同样是表示图1所示的电动机所使用的端板的第二实施方式的正视图。
图7A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第三实施方式的侧视图。
图7B同样是表示图1所示的电动机所使用的端板的第三实施方式的正视图。
图8A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第四实施方式的侧视图。
图8B是同样表示图1所示的电动机所使用的端板的第四实施方式的正视图。
图9A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第五实施方式的侧视图。
图9B同样是表示图1所示的电动机所使用的端板的第五实施方式的正视图。
图10A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第六实施方式的侧视图。
图10B同样是表示图1所示的电动机所使用的端板的第六实施方式的正视图。
图11是图5所示的A部分放大图。
图12A是表示图1所示的电动机所使用的端板的第七实施方式的侧视图。
图12B是同样表示图1所示的电动机所使用的端板的第七实施方式的正视图。
图13A～13C是用于说明利用夹具在图1所示的电动机的叠片铁心的两端安装一对端板的其它安装方法的例子的说明图。
图14是表示在叠片铁心的一侧端部安装碟形形状的端板的一个例子的图。
图15是表示现有的转子的一个例子的剖视图。
图16是表示现有的转子的其它一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下使用附图详细说明本发明的实施方式的具体例。图1表示涉及本发明的电动机的一个实施方式。本实施方式的电动机1具备：圆筒状的壳体2；沿着壳体2的内周面设置成环状的外定子4；可旋转地配置在外定子4的内部的内转子(电动机转子)5；在内转子5的圆周方向以等间距埋设的多个磁体6；以及在左右两侧轴支撑内转子5的旋转轴15的一对轴承7a、7b。
壳体2是以铝等非磁性材料作为构成材料，并由对开构造的上部壳体3a和下部壳体3b构成。上下一对的壳体3a、3b在外定子4的内部配设内转子5后，能够组装成一体。用于向外定子4供给交流电源的3根电线9从上部壳体3a的开口部8导出至外部。在壳体2的左右两侧的开口端部10a、10b上分别固定有轴支撑内转子5的旋转轴的轴承7a、7b。
外定子4呈多层构造，是将利用冲压机由硅钢板等的电磁钢板冲切成环状形成的薄板12层叠多张而成的结构。在外定子4的中央部分形成有用于插入内转子5的贯通孔11。在贯通孔11的内周部分形成有用于卷绕未图示的电磁用线圈的多个槽。另外，外定子4具有配置在圆周方向的多个冷却孔(未图示)和穿过用于连结各个薄板12的拉杆(未图示)的孔。冷却孔是在定子4的轴方向贯通形成的冷却介质通道，利用在冷却孔中通过空气或油等的冷却介质，能够进行外定子4的冷却。
内转子5具备：旋转轴15；电磁用的薄板16在旋转轴15的周围沿轴方向层叠的多层构造的叠片铁心17；以及在中心部具有插通孔21且将旋转轴15插入在该插通孔21而配设在叠片铁心17的轴方向两侧的一对端板20、20。叠片铁心17与多层构造的外定子4相同，是利用冲压机从硅钢板等磁性材料构成的电磁钢板冲切成环状形成的薄板16层叠多张而成的结构，并做成圆柱形状。各薄板16彼此可以由将叠片铁心17在轴方向贯通地设置的未图示的拉杆连结，或可以利用冲压机的压焊连结成一体。
一对端板20、20是以铝等非磁性材料作为构成材料，并如图5～12的各种方式中所图示，具有与叠片铁心17的直径相同程度的直径。即，端板20具有覆盖埋设在叠片铁心17中的多个磁体6的规格，且由一张板构成。一对端板20、20是保护叠片铁心17的两端部的构件，端板20在叠片铁心17的各自的端部之间不产生间隙地固定。端板20虽然厚度越厚越强有力地抵接在叠片铁心17的端部，有效地防止叠片铁心17的变形，但是由于成本增加的同时，惯性力矩也变大，因此在考虑端板20的刚性的基础上以任意的厚度形成。
由于端板20具有覆盖多个磁体6的规格，因此利用压入或粘接而埋设在叠片铁心17的孔18上的多个磁体6可防止转子旋转时从孔18中飞出或摇动，由此能够使内转子5平衡良好地旋转。在下面描述了关于端板20的各种变化，端板20在板厚度方向具有弹性地形成碟状。以下详细说明具有这种弹性的端板20。
其次，说明关于涉及本发明的电动机的制造方法。图2A～2C是用于说明为了完成内转子5而利用热压配合和压入在叠片铁心17的两端安装一对端板20、20的端板20的第一安装方法的说明图。一对端板20、20可以使用例如图5～9中图示的端板20A～20E。如图2A所示，将碟形形状的一对端板20、20，使其凹面22a一侧与叠片铁心17的端部相面对，并配置在远离叠片铁心的端部的位置后，如图2B所示，将一对端板20、20加热到规定的温度而与旋转轴15热压配合(嵌合)。如图2C所示，热压配合后，用冲压机40从轴方向两侧按压一对端板20、20的凸面22b一侧使其沿着旋转轴15移动，使端板20的凹面22a一侧接触在叠片铁心17的两端部。由此弹性变形的各个碟状的端板20能够使弹性恢复力作为轴方向的挤压力而作用于叠片铁心17的端部上。从而，在一对端板20、20和叠片铁心17的两端部之间不能形成间隙，并且，叠片铁心17能够利用一对端板20、20而被夹持。另外，端板20的弹性恢复力有端板20的外周侧比内周侧大的倾向，并以叠片铁心17的外周侧比内周侧大的力利用端板而挤压。因此，组装电动机1时，能够有效地防止将内转子5插入到外定子4时的在叠片铁心17的外周侧的薄板1 6的剥离或塑性变形。
如上所述地组装的内转子5，与以往相同，在对开构造的上下一对壳体3a、3b内，以旋转轴15的两端可旋转地轴支撑在一对轴承7a、7b上的状态，插入外定子4的内部。通过内转子5的外周面和外定子4的内周面借助一定的缝隙对向配置，且在外定子4的线圈上外加任意频率的交流电压，能够使埋设磁体6的内转子5旋转。图1表示这样组装而成的电动机1。
图3A～3C是用于说明仅在叠片铁心17的两端压入一对端板20、20而安装的第二安装方法的示意图。一对端板20、20与第一安装方法相同，可以使用例如图5～9所图示的端板20A～20E。如图3A所示，在该安装方法中，将碟形形状的一对端板20、20使其凹面22a一侧与叠片铁心17的端部相面对，并将一对端板20、20配置在远离叠片铁心17的端部的位置上。如图3B所示，在一对端板20、20上用冲压机40从轴方向两侧挤压而将旋转轴15压入，如图3C所示，使一对端板20、20的凹面22a一侧接触在叠片铁心17的两端部上。由此，叠片铁心17的两端部从各自的端板20受到挤压力，从而叠片铁心17能够被一对端板20、20夹持。从而，与第一安装方法相同，组装电动机1时，能够有效地防止在叠片铁心17的外周侧的薄板16的剥离。关于组装内转子5后的电动机的制造方法，由于与上述相同，因此省略重复的说明。
图4A～4C是用于说明利用螺纹将一对端板20F、20F安装在叠片铁心17的两端的第三安装方法的示意图。一对端板20F、20F使用的是在端板20F的内周面23上形成有内螺纹25的图10中所图示的端板。旋转轴15使用的是在端板20F的螺纹连接内螺纹25的部分形成有外螺纹26的旋转轴。在该安装方法中，如图4A所示，将一对端板20F、20F配置在远离叠片铁心17的端部位置后，如图4B及图4C所示，通过使端板20F的内螺纹25螺纹连接在旋转轴15的外螺纹26上，能够使一对端板20F、20F弹性地接触在叠片铁心17的两端部上。关于组装内转子5后的电动机1的制造方法，由于与上述相同，因此省略重复的说明。
其次，基于图5～10说明在第一至第三安装方法中使用的端板20A～20F。在图5～10中，每个端板20A～20F以碟形形状形成的这一点、形成为与叠片铁心17的直径相同程度的直径的这一点以及由非磁性材料形成的这一点是共通的。由于端板20A～20F以碟形形状形成，端板20A～20F受到外力的作用可以向板厚度方向变形。由于端板20A～20F的直径形成为与叠片铁心17的直径相同程度的直径，从而能够用端板20A～20F覆盖埋设在叠片铁心17中的多个磁体6。由于端板20A～20F由非磁性材料形成，从而能够防止从磁体6等产生的磁通量的泄漏而使电动机1的转矩下降(特性的下降)。
第一及第二安装方法中使用的图5～9所示的端板20A～20E，在其中心部形成有使旋转轴15压入的插通孔21。如图11所示，孔内面23平行地形成在压入旋转轴15的方向。因此，端板20A～20E由孔内面23面接触到旋转轴15的外周面上，能够将端板20A～20E可靠地固定在旋转轴15上。
另外，图5～9的各个图所示的端板20A～20E，为了降低惯性力矩而在环状的板面上分别具有开口部24A～24E。开口部24A～24E不破坏转子5的旋转平衡地在圆周方向以等间距形成。图5中所示的开口部24A形成为圆形，图6及图9中所示的开口部24B、24E形成为矩形形状。在图7中，开口部24C是以槽的方式形成。在图8中，设计成使环状的板面也具有弹性，开口部24D形成于在圆周方向以等间距形成的连接部27之间。在图9中，在圆周方向邻接的开口部24E之间，交替地形成有在圆周方向延伸的多个狭缝28。
第三安装方法中使用的图10所示的端板20F，在其中心部形成的孔内面23上，形成有与在旋转轴15的外周面形成的外螺纹26螺纹接合的内螺纹25。在该方法中，使端板20F和旋转轴15螺纹接合的场合，也能够得到与第一及第二安装方法相同的作用效果。形成在环状板面上的开口部24F形成为矩形形状，其它方面与图6相同。
如上所述，根据本实施方式的内转子的制造方法，不使用螺钉或铆钉等连结机构，能够利用端板20、20A～20F的弹性恢复力保持叠片铁心17的端部和端板20、20A～20F的抵接状态。因此，能够容易地安装端板20、20A～20F的同时，利用安装的端板20、20A～20F能够可靠地保护叠片铁心17。另外，根据本实施方式的电动机1，由于利用端板20、20A～20F的弹性力将端板20、20A～20F抵接到叠片铁心17的至少一侧的端板上，因此即使在叠片铁心17上产生翘曲，或叠片铁心17的板厚度不均，也能够保持在叠片铁心17的端部和端板20、20A～20F之间的两者接触的状态，并防止构成叠片铁心17的各个薄板16的剥离。因此，能够提高端板安装后的电动机1的制造品质的信赖性。
此外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形而实施。例如，虽然在图5～图10表示了端板的各种变化，但也可以是如图12所示，利用弹力将端板20G固定在叠片铁心17的端部的角上。
另外，在图2及图3所示的端板20的安装方法中，虽然为了将一对端板20、20压入到旋转轴15上而使用挤压机40，但也可以使用图13所示那样的夹具30安装端板20。在该安装方法中，利用由螺栓31连结一对板部件32、32的夹具30，使一对端板20、20和叠片铁心17为一体地从轴方向按压，加热这些单元整体同时将旋转轴15热压配合在叠片铁心17的插通孔19上，经过规定时间，单元冷却后，通过分解夹具30而从一对端板20、20及叠片铁心17拆卸，能够将端板20、20安装在旋转轴15。
另外，如图4所示，也可以在端板的一侧使用厚而平的端板20H，在另外一侧使用本发明的碟形形状的端板20。这种场合，在端板20的安装上也能够使用第一至第三安装方法。

Claims (10)

1.一种电动机转子的制造方法，
在具有沿旋转轴(15)的轴方向层叠有电磁用薄板(16)的多层构造的叠片铁心(17)和配设在该叠片铁心(17)的上述轴方向两侧的一对端板(20、20A～20G)，且可旋转地配置在定子(4)的内部的电动机转子的制造方法中，其特征在于，具备以下步骤：
在板厚度方向具有弹性的上述端板(20、20A～20G)的中心部上所形成的插通孔(21)中嵌合上述旋转轴(15)；
将上述端板(20、20A～20G)定位在上述旋转轴(15)的规定位置；以及，
使上述端板(20、20A～20G)以弹性变形的状态抵接到上述叠片铁心(17)的至少一方的端部上。
2.根据权利要求1所述的电动机转子(5)的制造方法，其特征在于，
上述端板(20、20A～20G)在弹性变形前的初始形状为碟形形状，并使该端板(20、20A～20G)的凹面一侧抵接到上述叠片铁心(17)的上述端部上。
3.根据权利要求1或2所述的电动机转子(5)的制造方法，其特征在于，
通过将上述端板(20、20A～20G)压入上述旋转轴(15)上，保持上述端部与上述端板(20、20A～20G)的抵接状态。
4.一种电动机(1)，
具备定子(4)和配置在该定子(4)内部的电动机转子(5)，且上述电动机转子(5)具有沿旋转轴(15)的轴方向层叠有电磁用薄板(16)的多层构造的叠片铁心(17)和配设在该叠片铁心(17)的上述轴方向两侧的一对端板(20、20A～20G)，其特征在于，
上述端板(20、20A～20G)在板厚度方向具有弹性，并利用上述端板(20、20A～20G)的弹性力抵接到上述叠片铁心(17)的至少一方的端部上。
5.根据权利要求4所述的电动机(1)，其特征在于，
上述端板(20、20A～20G)在弹性变形前的初始形状为碟形形状，并使该端板(20、20A～20G)的凹面一侧抵接到上述叠片铁心(17)的上述端部上。
6.根据权利要求4或5所述的电动机(1)，其特征在于，
上述端板(20、20A～20G)被压入上述旋转轴(15)上。
7.根据权利要求4或5所述的电动机(1)，其特征在于，
在上述叠片铁心(17)中埋设有与上述旋转轴(15)平行且在上述旋转轴(15)的周方向等间距配置的多个磁体(6)，上述端板(20、20A～20G)由具有覆盖上述多个磁体(6)的规格的一张板构成。
8.根据权利要求4或5所述的电动机(1)，其特征在于，
在上述旋转轴(15)的外周面上形成有外螺纹(26)，在上述端板(20、20A～20G)的中心部上所形成的插通孔(21)的内周面上，形成有与上述外螺纹(26)螺纹接合的内螺纹(25)。
9.根据上述权利要求4或5所述的电动机(1)，其特征在于，
上述端板(20、20A～20G)为非磁性材料。
10.根据上述权利要求4或5所述的电动机(1)，其特征在于，
在上述端板(20、20A～20G)的板面上，在旋转对称的位置上部分地形成多个开口。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080723