CN103219812A - 具有分割式铁芯的电动机的转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有分割式铁芯的电动机的转子及其制造方法。转子具有环状的支撑部件、在圆周方向上以等间隔设置在支撑部件上且在与转子的旋转轴方向大致平行地延伸的多个轴部、以及具备与各个轴部嵌合的孔部的多个分割铁芯，通过多个分割铁芯互相结合为环状，形成转子的分割式铁芯。各分割铁芯在两侧具有在与轴部嵌合的状态下与邻接的分割铁芯结合的结合部。

Description

具有分割式铁芯的电动机的转子及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有分割式铁芯的电动机的转子、及其制造方法。

背景技术

一般地，电动机的转子具有在旋转轴方向上层叠冲孔为环状的电磁钢板而成的铁芯。但是，尤其在大型的电动机的制造中，为了有效地使用电磁钢板，具有下述制造方法：不将定子或转子的铁芯冲孔为环状，而是冲孔为在其圆周方向上分割环状形状的多个部件，之后，将该多个部件连结为环状。

例如，在日本特开2000-116074号公报中，公开了铁芯部件的层叠金属模装置及层叠方法，另外，在其[0004]及图17中记载有下述内容：通过将多个铁芯片3排列配置为带状，形成第一铁芯部件4，并且将与第一铁芯部件4相同的铁芯片3以在长度方向上左右对称的方式排列在第一铁芯部件4上，通过排列配置为带状，形成第二铁芯部件5，依次反复进行该动作，以第一及第二铁芯部件4、5的各铁芯片3的边缘部3a彼此重合的方式层叠，并且利用销部件6旋转自如地连结边缘部3a彼此而构成。

另外，在日本特开2002-262496号公报中公开了旋转电机的铁芯结构，另外，在其[0014]中记载有下述内容：是将旋转电机的转子铁芯四分割为径向的扇形的场合的分割铁芯1。在该扇形的分割铁芯1的圆周方向端面设有键形的凸形状2a与凹形状2b，设有用于插入磁铁的插槽3及在使该铁芯重合时位置重合的销钉4。键形的凸形状2a与凹形状2b为能够如图2所示那样嵌合的形状，当组合四个分割铁芯1时能够为圆形状。

在如日本特开2000-116074号公报及日本特开2002-262496号公报那样使铁芯为分割式的场合，能够有效地使用电磁钢板，但由于部件件数多，因此制造工序增多。另外，在构成分割铁芯的各部件的结合（嵌合）部，当各部件间的嵌合间隙不均匀时，极间距离也不均匀，并且，也存在妨碍电动机的驱动的顺畅性的可能。另外，在没有嵌合间隙的场合，通过作业性差，因此导致制造工序进一步增大。由于以上原因，在使用了分割式铁芯的定子或转子中，期望制造容易（制造工序少）及使各部件间的结合部的间隙均匀这两点。

另外，当在进行高速旋转的转子上使用分割式铁芯时，普遍以施加转矩的反作用且承受旋转时的离心力的方式机械地加固转子。因此，由于具有加固部件，部件件数进一步增大，因此，期望满足上述两点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供具有用于解决上述课题的结构的分割式铁芯的电动机的转子及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明的一个方案提供电动机的转子，其特征在于，具有：大致环状的支撑部件；在圆周方向上等间隔地设在上述支撑部件上且与上述转子的旋转轴方向大致平行地延伸的多个轴部；具备与各个上述轴部嵌合的孔部、并且具备构成为与邻接的分割铁芯结合的结合部的多个分割铁芯，各个上述分割铁芯通过在与上述轴部嵌合的状态下利用上述结合部与邻接的分割铁芯结合，形成大致环状的铁芯。

在优选的实施方式中，上述结合部通过使上述分割铁芯以上述轴部为中心旋转，能够与邻接的分割铁芯的结合部结合。

在优选的实施方式中，还具备与上述大致环状的铁芯的内周部嵌合的圆筒部件。

在该场合，优选上述圆筒部件的外径比大致环状的铁芯的内径大，上述圆筒部件利用过盈配合与上述大致环状的铁芯的内周部嵌合。

在优选的实施方式中，具有以着磁方向与上述转子的半径方向正交的方式配置在邻接的分割铁芯之间的永久磁铁。

在优选的实施方式中，上述孔部是多边形形状，轴部是多角柱形状。

在优选的实施方式中，上述孔部是圆形状，轴部是圆柱形状或圆筒形状。

本发明的其他方案提供一种电动机的转子的制造方法，具有下述步骤：在大致环状的支撑部件上沿圆周方向以等间隔设置与上述转子的旋转轴方向大致平行地延伸的多个轴部；使多个分割铁芯的各个与上述轴部的各个嵌合，该分割铁芯具备与上述轴部的各个嵌合的孔部，并且具备构成为与邻接的分割铁芯结合的结合部；以上述轴部为中心使互相邻接的分割铁芯的至少一方旋转，使该邻接的分割铁芯的结合部互相结合而形成大致环状的铁芯。

在优选的实施方式中，在形成大致环状的铁芯的步骤后，还具有利用过盈配合将圆筒部件嵌合在使上述分割铁芯互相结合而成的大致环状的铁芯的内周部的步骤。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征及优点通过参照附图说明以下的优选的实施方式进行说明而更明确。

图1是表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的概略结构的图。

图2是图1的转子的分割铁芯附近的放大图。

图3是表示在分割铁芯的结合部上设置了返回部的例子的图。

图4是表示将圆筒部件连结在图1的转子的内周部上的例子的图。

图5是表示使分割铁芯的孔部及插入该孔部的轴部为多边形形状的例子的图。

图6是表示在图4的转子上设置了永久磁铁的图。

具体实施方式

图1是表示本发明的电动机的转子10的概略结构的图。转子10具有环状的支撑部件12、在圆周方向上以等间隔设在支撑部件12上且与转子的旋转轴方向大致平行地延伸的多个（在图示例中以30度的间隔设置十二个）轴部14（在图示例中，为圆筒状的弹簧销）、具备与轴部14的各个嵌合的孔部16的多个（与轴部14相同个数的）分割铁芯18，通过多个分割铁芯18互相结合为环状，形成转子10的分割式的大致环状的铁芯。

详细地如图2所示，各分割铁芯18在圆周方向的两侧具有在与轴部14嵌合（例如压入）的状态下与邻接的分割铁芯结合的结合部20a及20b。更详细地说，形成在某分割铁芯18的右侧的第一结合部20a与形成在右邻的分割铁芯的左侧的第二结合部20b结合，形成在某分割铁芯18的左侧的第二结合部20b与形成在左邻的分割铁芯的左侧的第一结合部20a结合。另外，弹簧14例如通过插入以圆周方向等间隔设在支撑部件12上的孔22内而能够配置在支撑部件12上。

分割铁芯18例如通过利用冲压机等冲压电磁钢板而形成，但各个分割铁芯不仅由单独部件形成的，也可以将多张（例如10～20张）板状部件在与转子10的旋转轴方向大致平行的方向（在图2中，以箭头24表示的上下方向）上层叠并为块料状。在该场合，可以通过一个轴部14将多张板状部件依次层叠在支撑部件12上而形成分割铁芯，也可以在预先利用铆接等使多张板状部件为图2所示那样的块料状的分割铁芯18后，使该块料状的分割铁芯与轴部14嵌合而配置在支撑部件12上。

另外，在图2的例子中，各分割铁芯18的结合部20a及20b任一个都为钩形状，但本发明并不限定于此。另外，各分割铁芯18互相为相同形状，但本发明并不限于此。例如，也可以使分割铁芯的形状为两种类，一方的种类是结合部左右相同形状的凹型，另一方的种类是结合部左右相同形状的凸型，能为以该凹型与该凸型配合的方式将两种类的分割铁芯交替地排列而构成转子铁芯的方式。

如图2所示，当分割铁芯18的结合部20a及20b是具备在转子的大致径向且向互相相反方向延伸的前端部（参照图3的28a、28b）的钩形状时，通过使邻接的分割铁芯的至少一方在插入了轴部14的状态下相对于轴部14旋转（在图示例中，使右侧的分割铁芯18在以箭头26表示的方向上旋转），能够结合邻接的分割铁芯彼此。这样，当为能够利用绕轴部的旋转对结合部进行结合的结构时，能够分别进行分割铁芯18向轴部14的压入作业与结合部20a、20b的结合作业，作业变得容易。另外，由于各个分割铁芯18嵌合在设在支撑部件12上的轴部14上，因此各分割铁芯18能正确地进行定位，因此，能够在没有间隙的状态下结合邻接的分割铁芯的结合部彼此，得到尺寸精度极高的环状铁芯。

在上述的日本特开2000-116074号公报的图17中记载的铁芯利用销部件将该销部件作为关节使铁芯片旋转，使整体为圆形而使多个铁芯片成为定子。但是，在这种结构中，在关节部的间隙成为问题，尤其在作为内转子类型的电动机的定子使用的场合，考虑利用过盈配合从圆形的铁芯的外侧箍紧外壳而消除上述间隙的措施。但是，由于当利用过盈配合从内侧箍紧上述圆筒部件32那样的部件时间隙反而扩大，因此难以使在各关节的间隙均匀。另外，在日本特开2000-116074号公报的图17的结构中，需要同时进行将销部件插入铁芯片的作业与在邻接的铁芯片间的凹凸部的嵌合作业，作业性方面存在困难。

另一方面，在日本特开2002-262496号公报的图8中记载的分割铁芯中，互相不同地层叠分割铁芯，分散施加在连接分割铁芯的铆钉9上的离心力的影响，在圆周方向上邻接的分割铁芯利用凹凸形状2a、2b互相结合。但是，在这种凹凸形状中，如在图2中说明的那样，无法利用旋转结合分割铁芯，作业性差。另外，在日本特开2002-262496号公报中假定的铁芯的组装顺序最后进行利用铆钉的连接，因此与在分割铁芯的结合前将分割铁芯压入弹簧销等轴部（加固部件）中的本申请发明不同。另外，在日本特开2002-262496号公报中，当层叠方向的长度变大时（层叠张数变多），产生在各层叠间的铆钉用的孔位置偏离的可能性高，铆钉的打入的作业性有可能恶化，这可以说即使将铆钉换为弹簧销也是相同的。相对于此，在本申请发明中，由于能够在将分割铁芯（或其层叠体）压入轴部后结合邻接的分割铁芯，因此作业性极好。

另外，能够利用绕轴部的旋转而互相结合的结合部也可以包括利用弹性变形的情况。例如如图3所示，能够在钩形状的结合部20a及20b的各个的前端部28a及28b上分别设置在大致圆周方向且互相相反方向上延伸的返回部30a及30b。如果结合部及返回部的刚性高，则即使使分割铁芯旋转，也无法适当地结合分割铁芯彼此，但在刚性低得结合部及返回部的至少一方能够弹性变形的程度的场合，例如，在前端部细的场合或返回部的大小微小的场合等，能够一边使能弹性变形的部分弹性变形一边结合邻接的分割铁芯。如果利用弹性变形，在结合结束时，结合部及返回部返回原来的形状，由于返回部阻止邻接的分割铁芯间的相对移动，因此能够实现可靠的结合。

图4是表示在图1的转子10上添加了圆筒部件32的例子的图。如图所示，转子10在由多个分割铁芯18形成的环状的铁芯的内周部具有与该环状的铁芯同轴地连接的圆筒部件32。圆筒部件32可以例如在支撑部件12上设置固定用孔，利用螺栓（未图示）固定在支撑部件12上，也可以利用热装或压入等过盈配合固定在环状的铁芯的内周部。在利用过盈配合箍紧圆筒部件32的场合，使转子10的极间距离一定，能够使电动机的驱动变得顺畅。

更详细地说，预先以能够没有间隙地互相结合的方式设置各分割铁芯18的结合部，在利用手工作业未完全地进行结合的场合，利用由于圆筒部件32的过盈配合作用在各分割铁芯18上的径向外侧方向的面压力，能够实现理想的结合。或者，还具有下述方法：为了提高作业性而在结合部间设置间隙，在具有间隙的状态下结合了邻接的分割铁芯后，利用圆筒部件32的过盈配合推开分割铁芯彼此的间隔，通过使结合部彼此可靠地抵接而消除间隙，从而使极间距离一定。因此，在使用圆筒部件32的场合，不需要利用手工作业完全地进行分割铁芯彼此的结合。

本申请发明的转子10能够以下述顺序制造：在大致环状的支撑部件12上以沿圆周方向等间隔地设置多个轴部14，接着，将支撑部件12的各个轴部14插入具有嵌合在轴部14上的孔部16的分割铁芯18的孔部16，将多个分割铁芯18配置在支撑部件12上，接着，以轴部14为中心，使互相邻接的分割铁芯18的至少一方旋转，使该邻接的分割铁芯的结合部20a、20b互相结合而形成大致环状的铁芯之类。另外，在转子具有圆筒部件32的场合，在形成由多个分割铁芯18构成的大致环状的铁芯后，通过进一步在该铁芯的内周部嵌合圆筒部件32而能够制造转子。

优选在常温下圆筒部件32的外径比大致环状的铁芯的内径稍大，因此，圆筒部件32利用过盈配合、更具体地说利用热装、冷装、压入等箍紧在铁芯的内周部上。另外，通过预先在圆筒部件32上设置螺纹孔（未图示），能够容易地将转子10连结在其他部件上。

另外，在图2的例子中，分割铁芯18的孔部16是圆形状，与之嵌合的轴部14是圆柱形状或圆筒形状，但其中也包括如弹簧销14那样大致C字的情况。另外，作为与圆柱或圆筒类似的形状，可以使用径向截面为椭圆形的部件。这样，在轴部14的径向截面是大致圆形时，在使分割铁芯18旋转时，当该分割铁芯和与该分割铁芯邻接的分割铁芯的结合部不抵接时，不会决定分割铁芯的适当的旋转角度位置。因此，如图5所示，只要将分割铁芯18的孔部16，的形状作为多边形，将与之嵌合的轴部14，作为多角柱形状，就能够利用多边形的平面正确地决定分割铁芯的旋转角度位置。在此，由于孔部及轴部双方是多边形，因此在孔部与轴部间完全没有间隙的场合或孔部及轴部都是刚性高的材质的场合，难以使分割铁芯旋转，但通过在轴部14，与孔部16，之间设置规定的间隙（松动）、增加多边形的边的数量、使轴部的材质更柔软等措施，能够容易地使分割铁芯18相对于轴部14，旋转。

图6是表示在转子10上设置了永久磁铁34的例子。永久磁铁34配置在邻接的分割铁芯18间，详细地，配置在图2所示那样的、通过使分割铁芯18的圆周方向端部的一部分为凹状而形成的磁铁用凹部36内。图6所示的转子10是所谓的辐射类型的转子，各永久磁铁34以着磁方向（以箭头38表示）与转子10的径向大致正交的方式配置。一般地，在分割铁芯的结合部为主要的磁道的一部分的电动机中，在该结合部中，磁道难以畅通，产生损害作为电动机的特性之类的不良状况，但如果是图6所示的辐射类型的电动机，则如箭头40所示，利用永久磁铁34形成有效的磁道。即，在图6的实施方式中，作为钩形状图示的结合部不为主要的磁道，因此即使在该结合部磁道难以畅通，也不会产生不良状况。

根据本发明，由于在设在支撑部件上的轴部上嵌合分割铁芯，因此能够提高分割铁芯间的定位精度，能够实现在分割铁芯间的结合部没有间隙的结合，作为结果，能够得到高尺寸精度的环状铁芯。另外，由于能够分别进行分割铁芯向轴部的嵌合作业与邻接的分割铁芯的结合作业，因此实现作业性的提高。

通过为能够利用绕轴部的分割铁芯的旋转动作进行邻接的分割铁芯彼此的结合部的结构，因此能够进一步提高铁芯的组装精度及作业性。

通过还设置与大致环状的内周部嵌合的圆筒部件，利用来自圆筒部件的面压力，不需要利用手工作业完全进行分割铁芯彼此的结合作业。另外，通过使圆筒部件的外径比环状铁芯的内径大，利用过盈配合将圆筒部件嵌合在环状铁芯的内周部，能够使转子的极间距离一定而使电动机的驱动顺畅。

通过在邻接的分割铁芯间以着磁方向与转子的半径方向正交的方式配置永久磁铁，消除在分割铁芯间的结合部磁道难以畅通之类的不良状况。

通过使轴部及与该轴部嵌合的分割铁芯的孔部的形状为多边形，能够利用该多边形的面正确地规定分割铁芯的绕轴部的旋转角度位置。

Claims (9)

1.一种电动机的转子（10），其特征在于，

具有：

大致环状的支撑部件（12）；

在圆周方向上等间隔地设在上述支撑部件上（12）且与上述转子（10）的旋转轴方向大致平行地延伸的多个轴部（14）；以及

具备与各个上述轴部（14）嵌合的孔部（16）、并且具备构成为与邻接的分割铁芯结合的结合部（20a、20b）的多个分割铁芯（18），

各个上述分割铁芯（18）通过在与上述轴部（14）嵌合的状态下利用上述结合部（20a、20b）与邻接的分割铁芯结合，形成大致环状的铁芯。

2.根据权利要求1所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述结合部（20a、20b）通过使上述分割铁芯（18）以上述轴部（14）为中心旋转，能够与邻接的分割铁芯的结合部结合。

3.根据权利要求1或2所述的电动机的转子（10），其特征在于，

还具备与上述大致环状的铁芯的内周部嵌合的圆筒部件（32）。

4.根据权利要求3所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述圆筒部件（32）的外径比大致环状的铁芯的内径大，上述圆筒部件（32）利用过盈配合与上述大致环状的铁芯的内周部嵌合。

5.根据权利要求1～4任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

具有以着磁方向与上述转子（10）的半径方向正交的方式配置在邻接的分割铁芯（18）之间的永久磁铁（34）。

6.根据权利要求1～5任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述孔部是多边形形状（16，），轴部是多角柱形状（14，）。

7.根据权利要求1～5任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述孔部是圆形状（16），轴部是圆柱形状或圆筒形状（14）。

8.一种电动机的转子（10）的制造方法，其特征在于，

具有下述步骤：

在大致环状的支撑部件（12）上沿圆周方向以等间隔设置与上述转子（10）的旋转轴方向大致平行地延伸的多个轴部（14）；

使多个分割铁芯（18）的各个与上述轴部（14）的各个嵌合，该分割铁芯（18）具备与上述轴部（14）的各个嵌合的孔部（16），并且具备构成为与邻接的分割铁芯结合的结合部（20a、20b）；以及

以上述轴部（14）为中心使互相邻接的分割铁芯（18）的至少一方旋转，使该邻接的分割铁芯的结合部（20a、20b）互相结合而形成大致环状的铁芯。

9.根据权利要求8所述的电动机的转子（10）的制造方法，其特征在于，

在形成上述大致环状的铁芯的步骤后，还具有利用过盈配合将圆筒部件（32）嵌合在使上述分割铁芯（18）互相结合而成的大致环状的铁芯的内周部的步骤。

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