CN103259355A - 具有用于将磁铁可靠地安装在铁芯的外周面的结构的电动机的转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有用于可靠地将磁铁安装在铁芯的外周面的结构的电动机的转子及其制造方法。根据本发明，提供一种电动机的转子，其具备转子铁芯、隔着间隔配置在该转子铁芯的外周面的多个磁铁、以包围该多个磁铁的方式设置的圆筒状的保护管。保护管具有比通过多个磁铁的外表面的顶部的外切圆的直径小的内径。在由保护管的内表面、多个磁铁的外表面、转子铁芯的外表面形成的空间中填充树脂，由于该树脂的填充压力，保护管以具有比多个磁铁的外切圆的直径大的内径的方式扩径。

Description

具有用于将磁铁可靠地安装在铁芯的外周面的结构的电动机的转子及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有用于将磁铁可靠地安装在铁芯的外周面的结构的电动机的转子及其制造方法。 

背景技术

在将磁铁配置在铁芯的外表面的类型的电动机的转子中，为了将磁铁粘贴在铁芯上而使用粘结剂。但是，当使用粘结剂时，需要管理粘结剂的使用量、固化条件等，管理成本增大且品质难以均匀化。另外，除了在涂敷粘结剂前进行的铁芯表面的清洗工序，还需要在涂敷了粘结剂后除去剩余的粘结剂的追加的工序。另外，在被粘结的磁铁中，难以具有对用于承受在旋转驱动电动机时产生的转矩及离心力来说充分的连结力。 

另外，还已知有利用保护管包围磁铁的外周，并使保护管内表面与磁铁外表面密合的转子（参照日本特开2009-106065号公报）。另外，还已知有在保护管与铁芯之间的间隙填充树脂的转子（参照日本特开2009-95200号公报）。但是，在简单地在保护管与铁芯之间填充树脂的结构中，难以稳定地使磁铁与铁芯密合。其结果，难以维持机械或磁性的平衡，存在转子平衡性恶化或显著产生齿槽效应之类的问题。 

发明内容

期望能够不使用粘结剂可靠且稳定地将磁铁固定在铁芯的外周面的电动机的转子及该电动机的转子的制造方法。 

根据本申请的第一发明，提供一种电动机的转子，其具备转子铁芯、隔着间隔配置在该转子铁芯的外周面的多个磁铁、以包围该多个磁铁的方式设置的圆筒状的保护管，上述保护管具有比通过上述多个磁铁的外表面的顶部的外切圆的直径小的内径，在由上述保护管的内表面、上述多个磁铁的外表面、上述转子铁芯的外表面形成的空间中填充树脂，上述保护管以具有比上述外切圆的 直径大的内径的方式在由于上述树脂的填充压力而扩径的状态下被保持。 

根据本申请的第二发明，在第一发明中，上述保护管至少具备从一方的轴线方向的端部向上述保护管的半径方向内侧延伸的内侧延伸部。 

根据本申请的第三发明，在第二发明中，上述内侧延伸部的末端位于比上述转子铁芯的外表面靠半径方向外侧，并且位于比上述多个磁铁的外表面的顶部靠半径方向内侧。 

根据本申请的第四发明，在第一发明中，上述保护管至少具备从一方的轴线方向的端部向上述保护管的半径方向外侧延伸的外侧延伸部，该外侧延伸部在基端具有弯曲部。 

根据本申请的第五发明，在第四发明中，上述外侧延伸部的末端位于比与该转子协作的定子的内表面靠半径方向内侧。 

根据本申请的第六发明，在第一至第五任一发明中，上述保护管由非磁性材料形成。 

根据本申请的第七发明，在第六发明中，上述保护管由不锈钢形成。 

根据本申请的第八发明，在第七发明中，上述保护管通过深冲形成。 

根据本申请的第九发明，在第七发明中，上述保护管以在深冲后利用热处理恢复韧性的方式形成。 

根据本申请的第十发明，在第一至第九任一发明中，上述多个磁铁以等间隔配置在上述转子铁芯的外周面。 

根据本申请的第十一发明，在第一至第十任一发明中，上述转子铁芯具备在圆周方向对上述多个磁铁进行定位的定位机构部。 

根据本申请的第十二发明，在第一至第十一任一发明中，上述树脂由注塑成型机填充。 

根据本申请的第十三发明，提供一种电动机的转子的制造方法，该电动机的转子具备转子铁芯、隔着间隔配置在该转子铁芯的外周面的多个磁铁、以包围该多个磁铁的方式设置的圆筒状的保护管，包括下述工序：在上述转子铁芯的外周面隔着间隔配置上述多个磁铁，准备具有比通过上述多个磁铁的外表面的顶部的外切圆的直径小的内径的上述保护管，以与上述多个磁铁的外表面密合的方式压入上述保护管，准备形成有具有比上述保护管的外径大的直径的截 面圆形的型腔的金属模，以上述型腔与上述保护管同心的方式对该金属模进行定位，在由上述保护管的内表面、上述多个磁铁的外表面、以及上述转子铁芯的外表面形成的空间中注射树脂，利用注射压力，使上述保护管扩径到上述保护管的外径与上述金属模的上述型腔的直径相等。 

本发明的效果如下。 

根据上述第一发明，在由保护管、转子铁芯与磁铁形成的区域中填充树脂，并且以由于树脂的填充压力扩径的保护管的复原力为起因，在半径方向内侧作用有作用力。因此，能将磁铁相对于转子铁芯可靠地密合并固定。另外，由于未使用粘结剂，因此不需要粘结剂的使用量及固化条件的管理，并且能够省略转子铁芯的清洗工序及粘结剂的去除工序。因此，能够减少生产成本。 

根据上述第二发明，通过在保护管的端部形成内侧延伸部，增大保护管的强度。另外，根据这种内侧延伸部，得到防止轴线方向的磁铁的位置偏离的效果。 

根据上述第三发明，在树脂的填充工序中，能够识别填充区域的状态。因此，能一边确认是否产生磁铁的位置偏离等一边进行作业。 

根据上述第四发明，通过在保护管的端部形成外侧延伸部，能够有效地防止所填充的树脂漏出到保护管的外周。 

根据上述第五发明，由于外侧延伸部位于比定子靠半径方向内侧，因此不会妨碍转子的旋转动作。另外，转子及定子的组装作业也变得容易。 

根据上述第六发明，由于保护管由非磁性材料形成，因此能够防止磁通从磁铁泄露，增大输出转矩。 

根据上述第七发明，由于由不锈钢形成保护管，因此得到重量轻且具有充分的强度的保护管。 

根据上述第八发明，由于通过深冲形成保护管，因此能够提高作业效率，降低生产成本。 

根据上述第九发明，由于利用热处理恢复保护管的韧性，因此能够有效地防止保护管破裂。 

根据上述第十发明，由于在旋转铁芯的圆周方向上等间隔地配置磁铁，因此能均等地产生磁通。因此，不会在得到的旋转动力上产生波动，能够抑制产 生齿槽效应。 

根据上述第十一发明，由于在转子铁芯上形成定位机构，因此配置磁铁的作业变得容易，并且能够防止转子铁芯的圆周方向的磁铁的位置偏离。 

根据上述第十二发明，由于利用注塑成型机填充树脂，因此能够不使用追加的特别的设备地容易地得到用于对保护管进行扩径必要的注射压力。 

根据上述第十三发明，利用由于树脂的填充压力扩径的保护管的复原力，使磁铁相对于转子铁芯密合并安装。另外，由于不使用粘结剂，因此不需要粘结剂的使用量及固化条件的管理，并且能够省略转子铁芯的清洗工序及粘结剂的去除工序。因此，能够减少生产成本。另外，由于能够在与金属模的型腔的直径对应的范围内控制保护管的变形量，因此能够在必要的范围内充分地对保护管进行扩径。 

这些及其他本发明的对象、特征及优点参照附图所表示的本发明的示例的实施方式的详细的说明而变得更明确。 

附图说明

图1是概略地表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的剖视图。 

图2是只表示图1的实施方式中的转子铁芯的剖视图。 

图3是表示图1的实施方式中的将磁铁安装在转子铁芯上的状态的剖视图。 

图4是概略地表示本发明的一个实施方式的保护管的剖视图。 

图5是放大在图4中以V表示的部分而概略地表示的局部放大图。 

图6是放大在图4中以VI表示的部分而概略地表示的局部放大图。 

图7是用于说明形成在保护管上的内侧延伸部的局部侧视图。 

图8是用于说明保护管与电动机的定子的位置关系的局部剖视图。 

图9是概略地表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的制造方法中的磁铁的压入工序的立体图。 

图10是表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的制造方法中的填充树脂前的状态的立体图。 

图11是概略地表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的制造方法中的填充树脂前的转子铁芯、磁铁及保护管的位置关系的局部放大剖视图。 

图12是概略地表示本发明的一个实施方式的电动机的转子的制造方法中的填充了树脂后的转子铁芯、磁铁及保护管的位置关系的局部放大剖视图。 

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。在图示的实施方式中，各结构要素考虑附图的可视性且方便说明，根据实用的尺寸适当改变。图1是概略地表示本发明的一个实施方式的电动机的转子10的剖视图。图2是只表示图1的实施方式中的转子铁芯12的剖视图。图3是表示该图1的实施方式中的将磁铁14安装在转子铁芯12上的状态的剖视图。 

转子10是与定子（参照图8）协作地被磁性作用旋转驱动的、电动机的结构要素。转子10具备转子铁芯12、隔着间隔配置在该转子铁芯12的外周面12a的多个磁铁14、以包围该多个磁铁14的方式设置的圆筒状的保护管16。另外，在由保护管16的内表面16a、多个磁铁14的外表面14a、转子铁芯12的外表面12a形成的空间中填充树脂18。在图1中涂有阴影的区域表示填充树脂18的范围。 

如图2所示，转子铁芯12具有大概多边形的截面。转子铁芯12例如层叠由被冲孔为多边形的形状的磁性材料构成的板材而形成。在转子铁芯12的中央形成有收放旋转轴（未图示）的轴孔20。另外，在以下的说明中，“轴线方向”指通过轴孔20的中心X并与图1的纸面垂直的方向。另外，“半径方向”指从轴孔20的中心X朝向转子铁芯12的外表面12a的方向。 

在转子铁芯12的外表面12a上形成有在转子铁芯12的圆周方向上对磁铁14进行定位的定位机构部。定位机构部具有多种形态。例如，定位机构部可以如图示那样从转子铁芯12的外表面12a向半径方向外侧突出的突起22。或者，定位机构部可以由形成在转子铁芯12的外表面12a上的槽形成。另外，定位机构部其自身可以是与转子铁芯12不同的部件，也可以如图示那样与转子铁芯12作为一个部件而一体地形成。如果形成这种定位机构部，则由于辅助磁铁14的定位，因此设置作业变得容易。另外，定位机构部能够防止磁铁14在转子12的圆周方向上移动，具有定位偏差防止作用。 

在本实施方式中，如图3所示，多个磁铁14的各个配置在转子铁芯12的邻接的突起22、22之间。磁铁14在与转子铁芯12的抵接面大致平坦，具 有与邻接的突起22、22的间隔大致相同的长度的宽度。磁铁14沿突起22的侧面向半径方向外侧延伸。磁铁14的外表面14a具有大致圆弧形状的轮廓。各磁铁14例如是钕磁铁或铁素体磁铁等永久磁铁，形成转子10的磁极。各磁铁14如后所述那样与转子铁芯12的外表面12a密合而安装（参照图1）。在优选的实施方式中，磁铁14在转子铁芯12的圆周方向上等间隔地配置。如果等间隔地配置磁铁14，则由于在圆周方向上均等地产生磁通，因此在得到的旋转动力上不会产生波动。因此，能够有效地防止齿槽效应的产生。 

再次参照图1，保护管16以从外周包围磁铁14的方式设置。保护管16在轴线方向具有与转子铁芯12及磁铁14大致相同的长度。保护管16具有比通过多个磁铁14的外表面14a的顶部14b的外切圆Y（参照图3）的直径小的内径。因此，图1表示通过填充树脂18，保护管16如后述那样由于树脂18的填充压力而扩径的状态。图示的保护管16具有比外切圆Y的直径大的内径。 

保护管16优选由非磁性材料形成。通过使保护管16由非磁性材料形成，能给防止磁通从磁铁14泄露，因此结果能够增大输出转矩。在一个实施例中，保护管16由不锈钢形成。不锈钢重量轻且具有高强度，因此优选用于作为转子10的结构要素的保护管16。保护管16能利用多种公知的方法形成。例如，通过将一张板材弄圆为筒状并焊接两端，形成保护管16。另外，也可以由一张板材利用深冲形成保护管16。如果采用深冲，则能够在比较短的时间内形成保护管16，因此是有利的。在通过深冲形成保护管16的场合，期望例如实施退火等热处理。如果进行这种热处理，能够改善深冲后的脆性状态，能够恢复保护管16的韧性。因此，能够防止在压入磁铁14而使保护管16变形时，及由于树脂18的填充压力使保护管16扩径时产生的保护管16的破裂。 

在本实施方式中，保护管16如上述那样在由于树脂18的填充压力而比本来的形状扩径的状态下被保持。因此，在图1所示的状态下，向半径方向内侧缩径的恢复力作用在保护管16上。并且，由于在保护管16与磁铁14及转子铁芯12之间的空间填充树脂，因此以保护管16的复原力为起因，作用有相对于转子铁芯12推压磁铁14的作用力。在本实施方式中，通过朝向该半径方向内侧作用的作用力维持磁铁14与转子铁芯12的密合状态。 

接着，参照图4至图8说明具备能追加的特征的实施方式的保护管16。 图4是概略地表示本发明的一个实施方式的保护管16的剖视图。图5是概略地表示在图4中以V表示的部分的局部放大图。图6是概略地表示在图4中以VI表示的部分的局部放大图。图7是用于说明形成在保护管16上的内侧延伸部24的局部侧视图。图8是用于说明保护管16与电动机的定子30之间的位置关系的局部剖视图。 

如图7明确所示，保护管16在轴线方向X的一方的端部形成有从其端部向保护管16的半径方向内侧延伸的内侧延伸部24。另外，如图5明确所示，在保护管16的、与形成有内侧延伸部24的端部相反侧的端部具备向保护管16的半径方向外侧延伸的外侧延伸部26。 

内侧延伸部24通过将保护管16的端部在整周方向上向半径方向内侧折弯而形成。内侧延伸部24的末端24a朝向半径方向内侧。如果形成内侧延伸部24，则与具有简单的圆筒形状的保护管相比，保护管16的强度增大。另外，由于具有内侧延伸部24，因此树脂18能以充分的填充压力填充到保护管16的轴线方向X的端部。能够有效地防止轴线方向X的磁铁14的位置偏差。如图7所示，内侧延伸部24的末端24a形成为位于比转子铁芯12的外表面12a靠半径方向外侧，并且位于比多个磁铁14的外表面14a的顶部14b靠半径方向内侧。如果是这种位置关系，则能够从形成有内侧延伸部24的侧部看见用于填充树脂18的上述间隙。因此，能够在填充树脂18时一边确认填充状况一边进行作业。另外，即使在产生磁铁14的位置偏离时，如果是上述结构，则能够容易地看见。 

再次参照图5，外侧延伸部26通过将保护管16的端部在整周上向半径方向外侧折弯而形成。外侧延伸部26的末端26a朝向半径方向外侧。如果形成外侧延伸部26，则即使是用于填充到上述间隙的树脂18的填充位置偏离的场合，也能够防止树脂18从保护管16的端部向外周面漏出。另外，外侧延伸部26在基端具有向半径方向外侧弯曲的弯曲部28。该弯曲部28由于在将磁铁14压入转子铁芯12与保护管16之间时容易导入磁铁14，因此压入作业变得容易。另外，在将保护管16压入配置在转子铁芯12的磁铁14的外周的场合，压入作业也同样变得容易。 

如图8所示，外侧延伸部26的末端26a形成为位于比电动机的定子30的 内表面30a靠半径方向内侧。更具体地说，为了即使由于在转子10旋转时产生的离心力将保护管16向半径方向内侧拉而变形，也不与定子30的内表面30a接触，外侧延伸部26的末端26a以在与定子30的内表面30a之间具有规定的间隙的方式配置。根据这种位置关系，组装转子10及定子30时不会互相干涉而能顺畅地进行组装作业，并且能够转子10不与定子30接触地可靠地旋转。 

上述内侧延伸部24及外侧延伸部26可以任一个都在将保护管安装在磁铁14的外周前预先形成，也可以从安装了保护管16的状态折弯保护管16的端部而事后形成。在图示的实施方式中，对在保护管16的一方的端部形成有内侧延伸部24，并且在另一方的端部形成有外侧延伸部26的场合进行了说明，但本申请发明并不限定于这种特定的结构。例如，在保护管16的一方的端部形成内侧延伸部24或外侧延伸部26，另一方的端部未形成内侧延伸部24及外侧延伸部26任一个的场合也包含在本申请发明的范围中。另外，可以在保护管16的两端部形成内侧延伸部24或外侧延伸部26的任一方。 

参照图9至图12说明制造本发明的一个实施方式的转子10的制造方法。图9是概略地表示磁铁14的压入工序的立体图。图10是表示填充树脂18前的状态的立体图。图11是概略地表示填充树脂18前的转子铁芯12、磁铁14及保护管16的位置关系的局部放大剖视图。图12是概略地表示填充了树脂18后的转子12、磁铁14及保护管16的位置关系的局部放大剖视图。 

首先，互相同心地配置具有上述形态的转子铁芯12及保护管16。保护管16的内径比如上所述通过安装在转子铁芯12上的状态的磁铁14的外表面14a的顶部的外切圆Y（参照图3）的直径小，并且比转子铁芯12的外径充分大。并且，如图9所示，在使磁铁14位于形成在转子铁芯12的突起22、22间的间隙的状态下推入磁铁14并压入转子铁芯12与保护管16之间。当压入磁铁14时，保护管16被磁铁14的顶部14b向半径方向外侧推开，如图10及图11所示那样变形。 

接着，在由转子铁芯12与磁铁14及保护管16形成的空间中填充树脂18。树脂18利用未图示的注塑成型机注射到上述规定的空间内。在该注射工序时，优选使用形成有型腔的金属模（未图示），规定保护管16的变形量。例如，金 属模的型腔是具有比保护管16的外径大的直径的截面圆形的型腔、即圆柱形状的型腔。在注射工序时，如果将这种金属模配置在保护管16的周围，则在保护管16由于树脂的注射压力向半径方向外侧变形的场合，只能扩径到与预先规定尺寸的型腔的直径对应的范围。换言之，由于只要以保护管16的外径与金属模的型腔的直径大致相等地使保护管16变形的方式调整注射压力即可，因此管理变得容易。这样，根据本实施方式，能够利用比较简单的方法，确保保护管16沿半径方向外侧在必要的范围内充分地变形。 

在上述制造电动机的转子10的制造方法中，示例了将磁铁14压入转子铁芯12与保护管16之间的间隙的形态并进行说明。但是，也可以采用将磁铁14预先暂时固定在转子铁芯12（图3的状态），以使保护管16与多个磁铁14的外表面14a密合的方式压入的方法。在该场合，也可以利用形成在转子铁芯12的突起22等定位机构部暂时固定磁铁14，并另外设置追加的暂时固定机构。与上述实施方式的不同点由于只改变磁铁14与保护管16的安装顺序，因此能够同样地起到本申请发明的效果。 

以上使用本发明的示例的实施方式图示了本发明，但本领域技术人员当然能够不脱离所说明的、本发明的精神及范围地进行上述多种变更、省略、追加。 

Claims (13)

1.一种电动机的转子（10），其具备转子铁芯（12）、隔着间隔配置在该转子铁芯（12）的外周面（12a）的多个磁铁（14）、以包围该多个磁铁（14）的方式设置的圆筒状的保护管（16），该电动机的转子（10）的特征在于，

上述保护管（16）具有比通过上述多个磁铁（14）的外表面（14a）的顶部（14b）的外切圆（Y）的直径小的内径，

在由上述保护管（16）的内表面（16a）、上述多个磁铁（14）的外表面（14a）、上述转子铁芯（12）的外表面（12a）形成的空间中填充树脂（18），

上述保护管（16）以具有比上述外切圆（Y）的直径大的内径的方式在由于上述树脂（18）的填充压力而扩径的状态下被保持。

2.根据权利要求1所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述保护管（16）至少具备从一方的轴线方向（X）的端部向上述保护管（16）的半径方向内侧延伸的内侧延伸部（24）。

3.根据权利要求2所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述内侧延伸部（24）的末端（24a）位于比上述转子铁芯（12）的外表面（12a）靠半径方向外侧，并且位于比上述多个磁铁（14）的外表面（14a）的顶部（14b）靠半径方向内侧。

4.根据权利要求1所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述保护管（16）至少具备从一方的轴线方向（X）的端部向上述保护管（16）的半径方向外侧延伸的外侧延伸部（26），该外侧延伸部（26）在基端具有弯曲部（28）。

5.根据权利要求4所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述外侧延伸部（26）的末端（26a）位于比与该转子（10）协作的定子（30）的内表面（30a）靠半径方向内侧。

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，

上述保护管（16）由非磁性材料形成。

7.根据权利要求6所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述保护管（16）由不锈钢形成。

8.根据权利要求7所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述保护管（16）通过深冲形成。

9.根据权利要求7所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述保护管（16）以在深冲后利用热处理恢复韧性的方式形成。

10.根据权利要求1～9任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述多个磁铁（14）以等间隔配置在上述转子铁芯（12）的外周面（12a）。

11.根据权利要求1～10任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述转子铁芯（12）具备在圆周方向对上述多个磁铁（14）进行定位的定位机构部（22）。

12.根据权利要求1～11任一项所述的电动机的转子（10），其特征在于，

上述树脂（18）由注塑成型机填充。

13.一种电动机的转子（10）的制造方法，该电动机的转子（10）具备转子铁芯（12）、隔着间隔配置在该转子铁芯（12）的外周面（12a）的多个磁铁（14）、以包围该多个磁铁（14）的方式设置的圆筒状的保护管（16），该电动机的转子（10）的制造方法的特征在于，

包括下述工序：

在上述转子铁芯（12）的外周面（12a）隔着间隔配置上述多个磁铁（14），

准备具有比通过上述多个磁铁（14）的外表面（14a）的顶部（14b）的外切圆（Y）的直径小的内径的上述保护管（16），

以与上述多个磁铁（14）的外表面（14a）密合的方式压入上述保护管（16），

准备形成有具有比上述保护管（16）的外径大的直径的截面圆形的型腔的金属模，

以上述型腔与上述保护管（16）同心的方式对该金属模进行定位，

在由上述保护管（16）的内表面（16a）、上述多个磁铁（14）的外表面（14a）、以及上述转子铁芯（12）的外表面（12a）形成的空间中注射树脂（18），

利用注射压力，使上述保护管（16）扩径到上述保护管（16）的外径与上述金属模的上述型腔的直径相等。

Images