CN103683597A

CN103683597A - 转子、具有该转子的旋转电机以及转子制造方法

Info

Publication number: CN103683597A
Application number: CN201310353851.XA
Authority: CN
Inventors: 佐野新也; 片山慎也
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2014-03-26
Also published as: JP2014045634A; US20140062244A1

Abstract

本发明公开了一种转子、具有该转子的旋转电机以及转子制造方法。用于旋转电机（10）的转子（14）包括转子芯（30）、永磁体（24）以及树脂部件（34），永磁体（24）被插入到形成于转子芯（30）中的磁体插入孔（22）中，树脂部件（34）被形成为具有与磁体插入孔（22）和永磁体（24）之间的间隙相对应的形状。此外，通过将永磁体（24）和树脂部件（34）同时插入到所述磁体插入孔（22）中，永磁体（24）被树脂部件（34）固定在磁体插入孔（22）中。这种结构使永磁体（24）能够很容易地被固定到所述转子芯（30），还能够改善永磁体（24）的抗退磁能力。

Description

转子、具有该转子的旋转电机以及转子制造方法

技术领域

本发明涉及一种转子，具有该转子的旋转电机，以及一种转子的制造方法。特别是，本发明涉及对插入到形成于转子芯中的磁体插入孔中的永磁体的固定结构和固定方法的改进。

背景技术

已知有通过在转子和产生在定子中的旋转磁场之间工作的电磁作用来使转子转动的旋转电机。

日本专利申请公开No.2010-142038（JP2010-142038A）描述了一种旋转电机的转子，该转子具有转子芯和插入到形成于转子芯中的磁体插入孔中的永磁体。在该转子中，永磁体被插入并被定位在磁体插入孔中，通过在磁体插入孔和永磁体之间的间隙中填充的树脂来使永磁体固定到转子芯。

对于JP2010-142038A中描述的转子，必须在树脂被填充入磁体插入孔之前将永磁体插入并临时地固定到磁体插入孔中。为了使在磁体插入孔中插入和临时固定永磁体的工作便利，以往在磁体插入孔的内周面上形成突起部。这样的突起部被形成为使得部分地顶住永磁体的端表面。用这种方法，突起部被形成为使得与永磁体接触的部分很小，由此抑制了插入永磁体时的阻力，因此，使得能够相对容易地插入永磁体。此外，在插入之后永磁体被突起部临时固定，从而能够防止永磁体由于填充树脂而在磁体插入孔中移位。

如上所述，从使得将永磁体固定至转子芯的工作便利的角度，磁体插入孔的内周面被形成为使得接触永磁体的部分相对较小。换句话说，磁体插入孔的内周面被形成为使得磁体插入孔的内周面和永磁体之间存在相对较大的间隙。当用这种方式在磁体插入孔和永磁体之间形成间隙时，当旋转电机处于高负荷状态（即大量电流被供应到启动器线圈的状态）时，结果是永磁体的端部的磁导系数下降。特别是，当永磁体的磁极面和磁体插入孔的面对磁极面的内周面之间形成间隙时，磁导系数将降低得更多，结果造成永磁体的抗退磁能力（demagnetization resistance amount）显著降低，这是有问题的。

解决这一问题的一种可能的方式是使用这样一种方法，其涉及将磁体插入孔形成为使得在磁体插入孔的内周面和永磁体的端面之间不产生间隙。然而，如果磁体插入孔的内周面和永磁体之间根本没有间隙，则很难将永磁体插入到磁体插入孔中，因此存在可操作性变差的问题。

发明内容

本发明提供一种转子，一种具有该转子的旋转电机，以及制造转子的方法，在所述转子中，永磁体能够很容易地被固定到转子芯，并且能够改善永磁体的抗退磁能力。

本发明的第一方面涉及用于旋转电机的转子，所述转子包括转子芯、永磁体和树脂部件。转子芯具有磁体插入孔。永磁体被布置在转子芯的磁体插入孔中。树脂部件具有与磁体插入孔和永磁体之间的间隙相对应的形状。永磁体和树脂部件被同时插入磁体插入孔中。永磁体被树脂部件固定在磁体插入孔中。

此外，可以在永磁体被插入到磁体插入孔中之前将永磁体和树脂部件结合成一体。

此外，磁体插入孔可以被形成为使得在永磁体沿圆周方向的两侧产生间隙。

此外，本发明的第二方面涉及包括根据上述第一方面的转子的旋转电机。

此外，本发明的第三方面涉及用于旋转电机的转子的制造方法，所述方法包括下述步骤i）到iii）：i）在转子芯中形成磁体插入孔，ii）形成形状与磁体插入孔和永磁体之间的间隙相对应的树脂部件，以及iii）将永磁体和树脂部件同时插入磁体插入孔，并利用树脂部件在磁体插入孔中固定永磁体。

根据按照本发明的转子、具有该转子的旋转电机以及转子的制造方法，永磁体能够很容易地被固定到转子芯，并且能够改善永磁体的抗退磁能力。

附图说明

下面将参照附图描述本发明示例实施例的特征、优点以及技术和工业意义，附图中相同的标记表示同一元件，其中：

图1是根据本发明示例实施例的旋转电机的结构图；

图2是转子的平面图；

图3是转子的一部分的放大的平面图；以及

图4是示出永磁体插入磁体插入孔的方式的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的转子和具有该转子的旋转电机的示例实施例。图1是根据一个示例实施例的旋转电机的结构的示图。

旋转电机10被用作例如车辆的原动机。旋转电机10包括转子轴12、转子14、壳体16和定子18。转子14被固定到转子轴12。定子18被固定到旋转电机10的壳体16以便围绕转子14。

转子14是圆柱形磁体，其与转子轴12同心，转子14例如由在轴向方向20层叠在一起的层叠钢片形成。沿轴向方向20延伸的磁体插入孔22被形成在层叠钢片中，而永磁体24被插入并被布置在这些磁体插入孔22中。稍后将描述转子14的详细结构。

转子轴12被设置在壳体16中的轴承26可转动地支承。本示例实施例中的转子轴12是输出轴，其将旋转电机10的输出传递到车辆的驱动轮（未示出）。转子轴12通过齿轮机构（未示出）连接到驱动轮。

定子18被环绕布置以使得在转子14周围存在空气间隙。定子18具有磁极（未示出），磁极在定子18的内周侧上突起，并且在圆周方向上以预定间隔被布置。由围绕磁极缠绕的导线形成的线圈28被布置在作为磁极之间的空隙的槽内。图1示出了在定子18的两端的槽之间延伸的线圈28，即线圈端。通过给这个线圈28通电在定子18中产生旋转磁场，在这个旋转磁场中产生吸引具有永磁体24的转子14的力，从而使转子14转动。

接下来，将参照附图2和附图3描述转子14的结构。图2是转子14的平面图，图3是转子14的一部分的放大的平面图。图中的箭头θ表示圆周方向。

根据本发明的该示例实施例的转子14包括转子芯30、永磁体24和树脂部件34。只要可能，就以单数形式描述永磁体24、树脂部件34和其他这样的元件以使描述简洁。永磁体24被插入到形成于转子芯30中的磁体插入孔22中。树脂部件34形成为具有与磁体插入孔22和永磁体24之间的间隙32相对应的形状。在以这种方式构成的转子14中，通过将永磁体24和树脂部件34同时插入磁体插入孔22中，永磁体24能够被树脂部件34固定在磁体插入孔22中。也就是说，永磁体24能够被与该永磁体24同时插入的树脂部件34定位在磁体插入孔22中。

这种用树脂部件34固定永磁体24的固定结构使得能够取消通常使用的固定结构，即在磁体插入孔的内周面上形成突起部来顶住永磁体以防止错位。取消这个突起部使得能够取消最终形成在突起部周围的间隙，因此，可以防止由这个间隙引起的永磁体的磁导系数的降低，进而能够改善永磁体的抗退磁能力。

如图2中所示，转子14包括转子芯30、永磁体24和树脂部件34，其中永磁体24和树脂部件34被布置在形成于转子芯30中的磁体插入孔22中。

转子芯30由沿轴向方向20上（图1中所示）层叠在一起的磁钢片形成。转子芯30被形成为环形形状。转子轴12从其中穿过的通孔36形成在转子芯30的中心部分。

例如，在转子芯30中，沿圆周方向θ以一定间隔形成16个磁体插入孔22。永磁体24和树脂部件34都被插入到每一个磁体插入孔22中。树脂部件34例如是绝缘树脂，比如环氧树脂。

在本示例实施例中，相邻的磁体插入孔22被布置成使得：在径向上越到外侧，它们之间沿圆周方向θ的距离越大。也就是说，相邻的磁体插入孔22被布置成如图2中所示的大致呈V形形状。一个磁极由插入到被布置成大致呈V形形状的磁体插入孔22中的每一个中的永磁体24形成。也就是说，一个永磁体24的径向外侧上的磁极面24a的极性与另一个永磁体24的径向外侧上的磁极面24a的极性相匹配。同样地，一个永磁体24的径向内侧上的磁极面24a的极性与另一个永磁体24的径向内侧上的磁极面24a的极性相匹配。

磁体插入孔22形成为使得在永磁体24的沿圆周方向θ的每一侧上形成间隙32。如图3中所示，间隙32是由永磁体24在圆周方向θ上的端面24b和磁体插入孔22的内周面包围的区域，并且间隙32形成为基本且简单的形状。以这种方式，通过使间隙32的形状基本且简单，能够很容易地形成具有与间隙32相对应的形状的树脂部件34。此外，通过将这个树脂部件34和永磁体24同时插入到磁体插入孔22中，由树脂部件34在圆周方向θ上的两个端部从外侧支撑永磁体24，从而将永磁体固定在磁体插入孔22中。

同时，磁体插入孔22的面对永磁体24两侧上的磁极面24a的内周面被形成为使得在磁体插入孔22的内周面和每一个磁极面24a之间存在的间隙较小，该间隙的大小刚好足以允许永磁体24滑动。最大程度地消除径向上的磁体空气间隙能够防止磁极面24a的磁导系数的降低，从而能够改善永磁体24的抗退磁能力。

接下来，将参照图4描述用于将永磁体24插入到磁体插入孔22中的过程。图4是示出将永磁体24插入到磁体插入孔22中的方式的图。

首先，预先形成树脂部件34以与间隙32的形状匹配。然后，永磁体24和树脂部件34被同时插入到磁体插入孔22中。结果，永磁体24被固定在磁体插入孔22中。也就是说，永磁体24被固定到转子芯30。

在本示例实施例中，描述了将永磁体24和树脂部件34同时插入到磁体插入孔22的情形，但本发明并不限于这种结构。永磁体24和树脂部件34也可以被预先结合在一起，然后再插入到磁体插入孔22中。

Claims

1.一种用于旋转电机（10）的转子（14），包括：

转子芯（30），其具有磁体插入孔（22）；

永磁体（24），其被布置在所述转子芯（30）的磁体插入孔（22）中；以及

树脂部件（34），其具有与所述磁体插入孔（22）和所述永磁体（24）之间的间隙相对应的形状，

所述转子（14）的特征在于，所述永磁体（24）和所述树脂部件（34）被同时插入到所述磁体插入孔（22）中，并且所述永磁体（24）被所述树脂部件（34）固定在所述磁体插入孔（22）中。

2.如权利要求1所述的转子（14），其特征在于，在所述永磁体（24）被插入到所述磁体插入孔（22）中之前所述永磁体（24）与所述树脂部件（34）被结合成一体。

3.如权利要求1或2所述的转子（14），其特征在于，所述磁体插入孔（22）被形成为使得在所述永磁体（24）沿圆周方向的两侧产生间隙。

4.一种旋转电机，包括：

转子轴（12）；

如权利要求1到3的任一项所述的转子（14），所述转子（14）被固定到所述转子轴（12）；

壳体（16）；以及

定子（18），其被固定到所述壳体（16）以围绕所述转子（14）。

5.一种用于旋转电机（10）的转子（14）的制造方法，包括：

在转子芯（30）中形成磁体插入孔（22）；以及

形成具有与所述磁体插入孔（22）和永磁体（24）之间的间隙相对应的形状的树脂部件（34），

所述转子（14）的制造方法的特征在于，还包括：

将所述永磁体（24）和所述树脂部件（34）同时插入所述磁体插入孔（22）中，并利用所述树脂部件（34）在所述磁体插入孔（22）中固定所述永磁体（24）。

6.如权利要求5所述的转子（14）的制造方法，其特征在于，在所述永磁体（24）被插入到所述磁体插入孔（22）之前将所述永磁体（24）与所述树脂部件（34）结合成一体。