CN102934329A - 电动机的转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动机的转子（10），在该转子（10）中，圆筒形转子芯（16）被以压接的方式固定到转子轴（14），该圆筒状转子芯（16）由堆叠的磁性钢片（19）形成，并且包括永磁体（24）。转子芯（16）在转子轴（14）的轴向方向上被直接固定在凸缘部分（12）和压接构件（18）之间，该凸缘部分（12）被设置在转子轴（14）的外周上并且抵靠转子芯（16）的一个轴向端部表面（17a），该压接构件（18）被以压接的方式固定在转子轴（14）上，同时与转子芯（16）的另一个轴向端部表面压力接触。

Description

电动机的转子及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电动机的转子。更具体地，本发明涉及一种如下的电动机的转子，在该转子中，由堆叠的磁性钢片形成的转子芯通过压接被固定到转子轴。

背景技术

已知电动机是将电能转换成机械动力的装置。具体地，电动机包括：大致圆筒形的定子，在该大致圆筒形的定子中线圈缠绕在多个齿周围，该多个齿从内周部突出；以及转子，该转子被可旋转地设置在定子内部。

图5是该转子的一个实例的视图。该转子50包括：圆筒形转子芯52；转子轴54，该转子轴54完全延伸通过转子芯52的中央部分；端板56，该端板56被布置成接触转子芯52在由箭头X表示的转子轴54（以及转子芯52）的轴向方向上的两侧；以及固定构件58，该固定构件58将转子芯52以及端板56固定在转子轴54上。

通过在轴向方向上堆叠多个磁性钢片并且将该多个磁性钢片一体地连结在一起来形成转子芯52，多个磁性钢片中的每个磁性钢片已经通过以圆环形形状冲压硅钢板等而形成。组成转子芯52的这些磁性钢片可以在轴向方向上连结在一起以形成一起组成转子芯52的多个单独的块，并且然后这些块可以通过压接、粘接或焊接等在轴向方向上一体地连结在一起，或组成转子芯52的所有磁性钢片可以通过压接、粘接或焊接等一体地连结在一起。此外，多个永磁体60在周向方向上以均匀的布置被嵌入在转子芯52的外周部分附近的部分中。

转子轴54由圆棒钢材制成，并且具有形成在外周上的凸缘部分55，该凸缘部分55径向向外突出。该凸缘部分用作接触部分，该接触部分抵靠端板56中的一个端板，并且因此在组装转子50期间将转子芯52在轴向方向上定位在转子轴54上。

端板56由圆形板形成，该圆形板具有与转子芯52的轴向端部表面大致相同的外形。铝板通常被用于端板56，铝是无磁性的、重量较轻的、低成本并且容易加工的金属。被设置在转子芯52在轴向方向上的两侧上的这些端板56具有多个功能，例如，这些端板56从两侧挤压在转子芯52上，这些端板56在已经组装转子50后通过部分地被加工（即，切割或刨削）来校正转子50中的任何不平衡，并且这些端板56防止永磁体60在轴向方向上飞出转子芯52。

固定构件58包括圆筒形压接部分62以及挤压部分64，该挤压部分64从压接部分62的一个端部部分沿径向向外突出。通过将压接部分62压接到转子轴54来将固定构件58固定在转子轴54上，同时转子芯52和两个端板56被挤压部分64朝向凸缘部分55挤压。因此，转子芯52连同端板56被固定到转子轴54。

例如，日本专利申请公开第2005-168074号（JP-A-2005-168074）描述了旋转电机的转子，在该旋转电机中通过将端板的内周端部部分压接到一体地设置在转子轴上的凸缘部分，转子和端板被固定到转子轴。

此外，日本专利申请公开第2007-135371号（JP-A-2007-135371）描述了如下技术：在该技术中，转子芯和被布置在转子芯在轴向方向上的两侧上的端板通过压接板被固定到转子轴。

诸如如上所述的由铝片制成的端板的线性膨胀系数大于由钢片制成的转子芯的线性膨胀系数。因此，如果在转子中使用诸如如上所述的端板，则在低温下转子芯不能获得在轴向方向上的期望的固定动力，除非考虑到端板在低温下的收缩量增加固定构件的关于端板的初始压力接触力。因此，能够以大的压力接触力以压接的方式将该固定构件固定在与转子芯压力接触的状态下的压接设备变大并且昂贵。

发明内容

因此，本发明提供了一种电动机的转子以及该转子的制造方法，在该转子中，通过将转子芯直接固定到转子轴而已省略了端板中的至少一个端板。

本发明的第一方面涉及一种电动机的转子，在该转子中，转子芯被固定到转子轴，该转子芯由堆叠的磁性钢片形成，并且包括永磁体。转子芯在转子轴的轴向方向上被直接固定到接触部分，该接触部分被设置在转子轴的外周上，并且该接触部分抵靠转子芯的一个轴向端部表面。术语“直接固定”在该情形中指的是在不使用单独的组成元件的情况下将转子芯固定到接触部分。

在根据上述方面的转子中，用于插入永磁体的永磁体插入孔可以被形成为在转子芯中在转子芯中在轴向方向上延伸，且用于减轻转子的重量的重量减轻孔可以被形成为在转子芯中在永磁体插入孔的径向内侧的位置中在轴向方向上延伸。此外，重量减轻孔可以至少在转子芯的一个轴向端部表面处开口。

此外，在上述转子中，被插入到永磁体插入孔中的永磁体可以通过树脂材料被固定到位，该树脂材料被填充在永磁体插入孔的内壁和永磁体的侧表面之间。

在该情形中，永磁体插入孔的在转子的轴向端部表面中的开口部分可以被树脂材料封闭。

本发明的第二方面涉及一种电动机的转子的制造方法，在该转子中，转子芯被固定到转子轴，该转子芯由堆叠的磁性钢片形成，并且设有永磁体。该制造方法包括：通过堆叠磁性钢片来形成转子芯；将永磁体插入到在转子芯中的永磁体插入孔中；通过将树脂材料填充到永磁体插入孔中来将永磁体固定到转子芯；将转子轴插入到在转子芯的中央部分中的轴附接孔中，和将转子芯的一个轴向端部表面直接抵靠接触部分，该接触部分被设置在转子轴的外周上。

根据本发明的第一方面和第二方面的电动机的转子以及制造方法使得能够通过将转子芯直接固定到转子轴的接触部分而从转子省略至少一个端板。因此，在转子芯和接触部分之间的压力接触力能够被提高。

此外，转子可以有利地包括固定构件，该固定构件在压力接触转子芯的另一个轴向端部表面的同时被固定在转子轴上，从而转子芯在转子轴的轴向方向上被直接固定在接触部分和固定构件之间。该固定构件可以有利地是压接构件，该压接构件被以压接的方式固定在转子轴上。因此，即使固定构件的初始压力接触力较小也能够获得在低温下的在轴向方向上的期望的固定力，并且固定设备能够是小的并且廉价的。此外，因为能够如上所述地降低初始压力接触力，所以通过将固定构件制作地更薄或改变材料等固定构件也能够尺寸更小并且成本更低。另外，省略端板减少了部件的数目，因此使得能够减小转子的成本，并且使电动机更轻，这有助于减小电动机的能量损耗。

附图说明

参考附图根据示例性实施例的以下描述本发明的上述以及其它特征以及优点将变得显而易见，其中使用相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是当从轴向方向观察时根据本发明的示例性实施例的电动机的转子的端视图；

图2是沿图1的线II-II截取的截面视图；

图3是转子制造方法的概要；

图4是图2的转子芯的上半部的截面的放大视图，并且

图5是根据现有技术的转子的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在说明书中，指定的形状、材料、数值以及方向等仅是便于对本发明的理解的示例，并且可以根据用途、目的以及规格等适当地改变。

图1是根据本发明的一个示例性实施例的转子10的轴向端部的视图。图2是沿图1的线II-II截取的截面图。如附图所述，转子10包括：转子轴14，该转子轴14具有凸缘部分（即，接触部分）12；转子芯16，该转子芯16被固定到转子轴14的外周；以及压接构件18，该压接构件18在轴向方向上（即，箭头X的方向）上将转子芯16固定到转子轴14。

转子轴14由圆棒钢材制成，并且具有设置在外周上的凸缘部分12，该凸缘部分12沿径向向外突出。凸缘部分12与转子轴14一体地形成。凸缘部分12的在轴向方向上的厚度t、凸缘部分12沿径向向外突出的宽度w，以及凸缘部分12突出的形状均被设计成能够承受转子芯16的在轴向方向上的固定力。

转子轴14被固定成完全延伸穿过轴附接孔20，该轴附接孔20形成在转子芯16的中央部分中。此外，转子芯16所固定到的转子轴14的凸缘部分12抵靠在转子芯16的一个轴向端部表面17a上的轴附接孔20的周缘部分。

顺便提及，凸缘部分12不必须与转子轴14一体地形成。替代地，凸缘部分还可以被形成为单独的构件并且通过螺钉或焊接等被固定到转子轴的外周。这使得能够将作为转子轴的材料的圆棒钢材制作地更小，因此减少成本。此外，转子轴不限于是实心棒。即，转子轴的至少一部分可以是中空的。

此外，未示出的键槽形成为在转子轴14中在轴向方向上延伸。同样未示出的键与该键槽接合，该键被形成为在转子芯16的轴附接孔20的内周上沿径向向内突出。因此，当转子芯16被固定在转子轴14上时，限制转子芯16相对于转子轴14在周向方向上旋转。

转子芯16成圆柱状。更准确地，转子芯16具有大致环状的圆筒状外形，并且通过在轴向方向上堆叠多个磁性钢片19并且通过压接等一体地连结该多个磁性钢片19来形成该转子芯16，多个磁性钢片19中的每个磁性钢片已经被冲压成圆环状或盘状。这些磁性钢片19可以通过压接等而在轴向方向上连结在一起以形成多个分离的块并且然后这些块通过粘接等在轴向方向上一体地连结在一起，或所有磁性钢片19可以通过压接等集成在一起。

多个永磁体24在周向方向上以均匀的布置被嵌入在转子芯16的外周部分附近的一部分中。更具体地，转子芯16具有八个磁极22，该八个磁极22在周向方向上均匀布置。每个磁极22由以大致V形嵌入的一对永磁体24形成。形成每个磁极22的两个永磁体24具有平坦矩形端面形状以及截面形状，并且该两个永磁体24被布置成使得在周向方向上以近距离彼此面对的端部部分位于朝向转子芯16的中心略微偏置的位置处，并且从该转子芯16处，该对永磁体24朝向转子芯16的外周表面以大致V形伸展。

永磁体24被固定成插入到永磁体插入孔26中，该永磁体插入孔26形成为在轴向方向上延伸穿过转子芯16。永磁体插入孔26在转子芯16的在轴向方向上的两个端部表面17a与17b上均开口，使得永磁体24能够从每个开口部被插入到永磁体插入孔26中。

布置在永磁体插入孔26中的永磁体24通过树脂材料28被固定在永磁体插入孔26中，该树脂材料28被填充在具有平坦矩形端面形状的永磁体24的四个侧表面与形成在转子芯16中的永磁体插入孔26的内壁表面之间的狭窄间隙中。此外，树脂材料28封闭在转子芯16的两个端部表面上开口的开口部分同时覆盖永磁体24的两个轴向端部表面。因此，永磁体24牢固地固定在永磁体插入孔26中，从而该永磁体24在转子旋转时不会来回振动或飞出转子芯16。

在转子芯16中，当连结磁性钢片19时形成的压接凹部（或压接凸部）30形成在与在磁极22之间对应的位置中。此外，在与磁极22之间对应的位置中，多个（在该示例性实施例中，八个）重量减轻孔32以在轴附接孔20周围的均匀布置被形成在压接凹部30的径向内侧。

重量减轻孔32减轻转子10的重量，从而使得该转子10能够更容易旋转，并且该重量减轻孔10被形成为在轴向方向上几乎完全延伸穿过转子芯16。然而，尽管重量减轻孔32在转子芯16的一个轴向端部表面17a上开口，但是该重量减轻孔32在转子芯16的另一个轴向端部表面17b上例如由一个磁性钢片19a封闭，该一个磁性钢片19a在轴向方向上距外侧最远。完成以上过程以防止在成型树脂材料28通过注射成型等从布置有磁性钢片19a的一侧被填充到永磁体插入孔26中时，该树脂材料28流入到重量减轻孔32中。

在转子芯16的一个轴向端部表面上开口的重量减轻孔32的开口部分32a优选形成以下装置：该装置用于当结合有转子10的电动机以相对低的速度被可旋转地驱动时，通过旋转或切割电动机内部的空气来产生噪声。以该方式产生的噪声能够在部分由电驱动或完全由电驱动的车辆靠近时警告行人，该部分由电驱动或完全由电驱动的车辆诸如使用由电动机产生的电力以低速行进的混合动力车辆或电动车辆（这里，简单称为“电动车辆”）。重量减轻孔32的开口部分32a的数目、尺寸以及形状等可以被设计成产生具有适合于警告行人电动车辆正在靠近的声调以及声压的噪声。在该情形中，例如还可以通过在冲压磁性钢片19时留下形成在开口部分32a的开口的周缘部分上的毛边来增加噪声。

压接构件18包括圆筒形压接部分34以及挤压部分36，该挤压部分36从压接部分34的一个端部部分以凸缘状沿径向向外突出。压接构件18是例如由金属制成的构件，并且该压接构件18足够坚固以能够支撑转子芯16所需的在轴向方向上的预定的固定力。

此外，通过将压接部分34挤压并且压接到形成在转子轴14的外周上的压接槽15中压接构件18被固定到转子轴54上，同时挤压部分36以预定的压力接触力将在转子芯16的另一个轴向端部表面17b处的轴附接孔20的周向部分朝向凸缘部分12推动。因此，转子芯16能够不经由端板而在转子轴14的轴向方向上被直接固定在转子轴14的凸缘部分12和压接构件18之间，该压接构件18被以压接的方式固定在转子轴14上。

根据该示例性实施例的转子10，通过将转子芯16直接固定在转子轴14的凸缘部分12以及压接构件18之间，能够将端板从转子10省略。因此，即使抵着转子芯端部表面17b的初始压力接触力在以压接方式固定压接构件18时被减小，也能够获得在低温下的所期望的在轴向方向上的固定力，所以压接设备能够是小的并且低成本的。

此外，因为初始压力接触力能够如上所述被减小，所以通过使该压接构件18更薄或改变材料等，压接构件18也能够尺寸更小和成本更低。

另外，省略端板减少了部件的数目，因此使得能够减小转子10的成本，并且使电动机更轻，这有助于减小电动机的能量损耗。

接下来，参考图3和图4简单描述上述转子10的制造方法，图3是转子10的制造方法的概要，并且图4是图2中转子芯16的上半部的截面的放大视图。

如图3所示，首先在步骤S 10中，通过堆叠磁性钢片19并且通过压接等将这些磁性钢片连结在一起来形成转子芯16，该磁性钢片19已经通过冲压形成。

接下来，在步骤S12中，永磁体24在轴向方向上在箭头B的方向上从转子芯16的另一个轴向端部表面17b被插入到转子芯16的永磁体插入孔26中。

接着，在步骤S14中，通过如上所述地将树脂材料28填充在永磁体插入孔26内部，永磁体24被固定在永磁体插入孔26内部，同时永磁体24被布置在图4中所示的位置中，即在从转子芯16的两个轴向端部表面17a和17b略向后的位置中，永磁体24的两个轴向端部表面略微短于转子芯16的长度。此时，永磁体插入孔26的两个轴向端部的开口部分被树脂材料28封闭。

然后，在步骤S16中，转子轴14在箭头C的方向上被插入穿过在转子芯16中的轴附接孔20，永磁体24被如上所述地固定到该转子芯16，并且从相反方向上被装配到转子轴14上的压接构件18使用压接设备被以压接的方式固定到转子轴14的压接槽15中。因此，永磁体24嵌入其中的转子芯16被固定到转子轴14，因此完成内磁型转子10。

顺便提及，在上述示例性实施例中，在转子芯16中的重量减轻孔32的在另一个轴向端部表面17b侧上的开口部分由磁性钢片19a封闭。替代地，然而，通过使用类似其它磁性钢片19的磁性钢片而不是该磁性钢片19a，重量减轻孔32还可以在轴向方向上的两侧上开口。该结构使得当如上所述地驱动电动机时随着转子10转动所产生的噪声甚至更大，并且因此该结构作为用于提醒行人电动车辆正在靠近的提醒装置将是甚至更有效的。

尽管已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但是应理解本发明不限于所公开的实施例的具体实例。相反，本发明旨在覆盖各种改进和等价的布置。此外，尽管本发明的示例性实施例的各元件被以各种组合以及构造示出，但是包括更多或更少或仅单个元件的其它组合和构造也在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种电动机的转子，包括：

转子芯，所述转子芯由堆叠的磁性钢片形成，并且包括永磁体；

转子轴，所述转子芯被固定到所述转子轴，

其特征在于：

所述转子芯在所述转子轴的轴向方向上被直接固定到接触部分，所述接触部分被设置在所述转子轴的外周上，并且抵靠所述转子芯的一个轴向端部表面。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，用于插入所述永磁体的永磁体插入孔被形成为在所述转子芯中在所述转子芯中在所述轴向方向上延伸，并且，用于减轻所述转子的重量的重量减轻孔被形成为在所述转子芯中在所述永磁体插入孔的径向内侧的位置中在所述轴向方向上延伸；并且，所述重量减轻孔至少在所述转子芯的一个轴向端部表面处开口。

3.根据权利要求2所述的转子，其中，被插入到所述永磁体插入孔中的所述永磁体通过树脂材料被固定到位，所述树脂材料被填充在所述永磁体插入孔的内壁和所述永磁体的侧表面之间。

4.根据权利要求3所述的转子，其中，所述永磁体插入孔的在所述转子的所述轴向端部表面中的开口部分被所述树脂材料封闭。

5.一种电动机的转子的制造方法，在所述转子中，转子芯由堆叠的磁性钢片形成，并且设有永磁体，所述转子芯被固定到转子轴，所述方法的特征在于包括：

通过堆叠所述磁性钢片来形成所述转子芯；

将所述永磁体插入到永磁体插入孔中，所述永磁体插入孔被设置在所述转子芯中；

通过将树脂材料填充到所述永磁体插入孔中来将所述永磁体固定到所述转子芯；

将所述转子轴插入到所述转子芯的中央部分中的轴附接孔中，并且使所述转子芯的一个轴向端部表面直接抵靠接触部分，所述接触部分被设置在所述转子轴的外周上。

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