CN103779987A - 转子以及具有该转子的旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种转子以及具有该转子的旋转电机，所述转子具有转子轴（41）、转子凸台（43，101）、第一磁极（44，102）、第二磁极（45，103）、端盖（50，71，81，92）以及径向外部盖（60，93）。第一磁极和第二磁极被置于转子凸台的径向外周以沿周向方向交替地设置。在端盖与由磁体构成的第一磁极或第二磁极之间限定有空间（65，75，84，96）。径向外部盖具有第一端部（62，94）和第二端部（63，95），第一端部和第二端部中的至少一者限定为特定端部。径向外部盖的特定端部沿径向方向向内地压接至端盖上。

Description

转子以及具有该转子的旋转电机

技术领域

本发明内容涉及一种转子以及一种具有这种转子的旋转电机。

背景技术

通常，已知的是旋转电机具有转子和电枢。转子是永磁体型转子并且被布置在电枢的内侧。例如，JP-2012-85445A公开了一种用于旋转电机的转子。转子是具有安装在转子芯内侧的磁体的内磁型转子。转子具有位于磁体的在轴向方向上的两侧表面上的盖部。盖部与固定至转子轴的固定部形成为一体，并且限制磁体沿轴向方向移动。

具有在转子芯的表面上的磁体的表面磁体式转子可以用作转子。在这种情况下，管状部被设置成覆盖磁体的径向外表面使得管状部限制磁体通过离心力分散开。

在JP-2012-85445A中公开的转子的盖部仅固定至固定部，所以在转子芯与盖部之间产生空间。因此，当磁体在使用时被损坏，磁体的碎片可以通过空间离开。此外，当盖部具有延伸部以使磁体沿轴向方向偏置时，来自偏置的磁体的反作用力被施加至盖部。在这种情况下，在转子芯与盖部之间的空间可以被加宽，并且更大的磁体碎片可以通过该空间离开。

当采用表面磁体式转子时，管状部的外周部向内地压接至盖部上。通过对管状部的外周部进行压接，不会在管状部与盖部之间产生空间。然而，当管状部的外周部塑性地变形时，变形载荷通过盖部沿轴向方向施加至磁体，并且磁体可能被损坏。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种转子和一种具有该转子的旋转电机，在该旋转电极中，避免了损坏磁体，并且避免被损坏的磁体的碎片分散开。

根据本公开内容的示例，提供了一种转子，该转子具有转子轴、转子凸台、第一磁极、第二磁极、端盖以及径向外部盖。转子凸台被固定至转子轴。第一磁极和第二磁极被置于转子凸台的径向外周以沿周向方向交替地设置。端盖被设置至转子凸台的沿轴向方向的至少一端。径向外部盖具有管状形状。径向外部盖被配装至第一磁极、第二磁极和端盖，使得在端盖与由磁体制成的第一磁极或第二磁极之间限定有空间。径向外部盖沿轴向方向具有第一端部和第二端部，并且第一端部和第二端部中的至少一者被限定为配装有端盖的特定端部。径向外部盖的特定端部沿径向方向向内地压接至端盖上。

根据本公开内容的示例，旋转电机具有转子和定子，该定子位于转子的沿径向方向的外侧，使得产生磁场以使转子绕旋转轴线旋转。

当压力（例如，变形力）朝向磁体施加至径向外部盖的特定端部时，由于所述空间，制止了端盖接触磁体，因此压力未施加至磁体。即，制止了损坏磁体。

此外，在径向外部盖与端盖之间的空间通过径向外部盖的特定端部而被密封，因此即使磁体被损坏，仍制止了损坏的磁体的碎片通过该空间离开。

附图说明

根据参照附图进行的以下详细描述，本公开的上述及其他目的、特征和优点将变得更清楚。在附图中：

图1是示出了具有根据第一实施方式的转子的马达的示意图；

图2是沿图1中线Ⅱ-Ⅱ截取的示意性截面图；

图3是示出了图1中所示的转子的竖直截面图；

图4是示出了图3中所示的部分Ⅳ的放大视图；

图5是示出了生产转子的过程的截面图，其中，磁体被固定至压配合至转子轴的转子芯；

图6是示出了生产转子的过程的截面图，其中，径向外部盖压配合至转子芯；

图7是示出了生产转子的过程的截面图，其中，端盖压配合至转子轴；

图8是示出了生产转子过程的放大视图，其中，径向外部盖塑性地变形至端盖上；

图9是示出了根据第二实施方式的转子的竖直截面图；

图10是示出了图9中所示的部分X的放大视图；

图11是示出了根据第三实施方式的转子的竖直截面图；

图12是示出了根据第四实施方式的转子的竖直截面图；

图13是示出了具有根据第五实施方式的转子的马达的示意图；并且

图14是示出了图13中所示的转子的竖直截面图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本公开内容的实施方式。在实施方式中，对应于先前实施方式中所描述的事物的部件可以以相同的附图标记标示，并且可以省略对该部件的重复说明。当在实施方式中仅描述了构型的一部分时，另一先前的实施方式可以应用于该构型的其他部分。即使没有明确的描述这些部件可以进行结合，这些部件也是可以结合的。即使没有明确的描述这些实施方式能够结合，只要这些结合没有不利方面，也可以部分地结合这些实施方式。

（第一实施方式）

图1和图2中所示的马达10采用了根据第一实施方式的转子。马达10被称为旋转电机。

如图1和图2中所示，马达10是三相无刷马达。该马达具有壳部20、定子30以及转子40。

壳部20具有管状部21、对管状部21的第一开口进行密封的第一侧部22以及对管状部21的第二开口进行密封第二侧部23。第一和第二各分别指的是图1中的左侧和右侧。第一侧部22具有在第一侧部22的中心处的轴承24。第二侧部23具有在第二侧部23的中心处的轴承25。

定子30是被固定至壳部20的管状部21的内壁的电枢。定子30具有定子芯31和线圈35。

如图2中所示，定子芯31具有环状部32和齿部33。环状部32通过诸如压配合之类的方法被固定至管状部21的内壁。齿部33从环状部32沿径向地向内的方向延伸。根据第一实施方式，定子芯31具有沿环状部32的周向方向以规则间隔设置的12个齿部33。定子芯31由沿轴向方向层叠的钢板制成，如图1所示。

线圈35缠绕在定子芯31的齿部33上，并且线圈35可以是U相线圈、V相线圈或W相线圈。U相线圈、V相线圈和W相线圈可以以此顺序沿顺时针方向设置。

转子40是采用了永磁体的交替极型转子。转子40具有转子轴41、转子芯42以及至少一个磁体45。例如，根据第一实施方式，转子40具有5个磁体45。

转子轴41由非磁性材料制成并且通过轴承24和25被可转动地支承。

转子芯42由软磁性材料制成并且具有转子凸台43，该转子凸台43通过诸如压配合之类的方法被固定至转子轴41。转子芯42具有从转子凸台43沿径向方向延伸的至少一个延伸部44。例如，根据第一实施方式，转子芯42具有5个延伸部44。该延伸部44由软磁性材料制成并且位于转子凸台43的沿径向方向的外周上以沿周向方向设置。延伸部44被称为第一磁极。根据第一实施方式的转子芯42由沿轴向方向层叠的钢板制成。

磁体45位于转子凸台43的外周上。磁体45和延伸部44沿周向方向交替地设置。磁体45被称为第二磁极或被称为由磁体制成的第一磁极和第二磁极中的一者。转子凸台43传导由磁体45产生的磁通量。即，转子凸台43是磁通量传导件。

在马达10中，线圈35与电源转换器（未示出）联接，该电源转换器具有诸如逆变器、电子控制单元和电池之类的设备。通过将电力依次施加至线圈35，产生沿周向方向旋转的磁场。转子40基于磁场而旋转。

将参照附图3至图8对转子40进行具体地描述。

如图3和图4所示，转子40具有端盖50和径向外部盖60。端盖50是圆形的并且由非磁性材料制成。转子凸台43两侧表面都具有用于沿轴向方向的各侧表面的端盖50。该端盖50具有在中心处的通孔51并且通过压配合被固定至转子轴41。端盖50具有外周部52和内周部53。外周部52位于内周部53沿径向方向的外侧上。从转子凸台43至外周部52的沿轴向方向的距离大于从转子凸台43至内周部53的沿轴向方向的距离，使得端盖50具有阶梯状。如图4中所示，内周部53具有外边缘54，该外边缘54相对于延伸部44和磁体45沿径向方向位于内侧。在外周部52与磁体45之间限定有空间65。该空间65具有环形形状并且沿空间65的整个周向使端盖50与磁体45分离。

径向外部盖60具有薄壁管状形状并且由非磁性材料制成。径向外部盖60以压配合的方式被固定至转子芯42，使得径向外部盖60被配装至延伸部44、磁体45以及端盖50。径向外部盖60沿轴向方向具有第一端部62和第二端部63。第一端部62和第二端部63中的至少一者被限定为配装有端盖50的特定端部。第一端部62和第二端部63的周围向内地压接（即，向内地塑性变形）至端盖50上。根据第一实施方式，径向外部盖60的特定端部具有表面，并且该表面与端盖50的表面相接触。换句话说，第一端部62具有与端盖50的表面紧紧接触的表面，并且第二端部63具有与端盖50的表面紧紧接触的表面。在第一端部62与端盖50之间沿端盖的整个周向范围没有限定空间，并且在第二端部63与端盖50之间沿端盖的整个周向范围没有限定空间。

在转子40的装配中，如图5所示，转子芯42被压配合至转子轴41，而磁体45被设置至沿周向方向彼此相邻定位的延伸部44之间的每个空间。根据第一实施方式，磁体45沿轴向方向具有与转子芯42沿轴向方向的长度相同的长度。磁体45沿轴向方向具有端表面46，而转子芯42沿轴向方向具有端表面47。端表面46和端表面47被设置为形成沿径向方向延伸的平的表面。

如图6中所示，径向外部盖60通过压配合而置于磁体45和延伸部44上。通过使用夹具5，夹具5的表面6制止了磁体45的未对准。

如图7所示，端盖50被压配合至转子轴41。

如图8所示，径向外部盖60的第一端部62沿径向方向向内弯曲。当第一端部62压接至端盖50上，压接力沿轴向方向施加至端盖50。端盖50具有厚度，该厚度的值基于压接力的程度来确定。在端盖50与磁体45之间限定有空间65，并且该空间65预定为大到足以在第一端部62压接至端盖50上时制止端盖50接触磁体45。

总结第一实施方式，转子40具有端盖50和径向外部盖60。具有平板形状的端盖50被设置至转子凸台43的至少一个轴向端部。径向外部盖60是管状形状并且被配装至延伸部44、磁体45以及端盖50。空间65被限定在端盖50与延伸部44和磁体45之间。第一端部62和第二端部63沿径向方向向内弯曲并且沿轴向方向压接至端盖50上。

当第一端部62和第二端部63压接至端盖50上时，压力（即，压接力）通过第一端部62和第二端部63施加至端盖50。压接力被分散至空间65（并且通过压接力被按压的端盖50保持在空间65内），因此避免端盖50接触磁体45。因此，制止了磁体45接纳压接力。因而，制止了损坏磁体45。

限定在端盖50与径向外部盖60之间的空间通过第一端部62和第二端部63而被密封。因此，制止了磁体45的碎片——即为在使用时被破坏的磁体45的碎片——通过空间离开。

根据第一实施方式，第一端部62和第二端部63沿端盖50的整个圆周范围压接至端盖50上。因此，在端盖50与径向外部盖60之间的空间被完全密封，并且避免了磁体45的碎片通过该空间离开。

此外，第一端部62和第二端部63中的每一者具有与端盖50接触的表面。因此，在端盖50与径向外部盖60之间的空间被更有效地紧密密封。

根据第一实施方式，端盖50具有内周部53和位于内周部53的沿径向方向的外侧的外周部52。端盖50具有圆形形状使得从转子凸台44至外周部52的沿轴向方向的距离大于从转子凸台44至内周部53的沿轴向方向的距离。具有这种结构的端盖50可通过压力加工而以低成本制造。此外，通过以压力加工制造端盖50，生产率能高于通过以切削工作制造端盖50的生产率，因此能够降低材料成本。

内周部53具有外边缘54，该外边缘54相对于延伸部44和磁体45沿径向方向位于内侧。因而，完全地避免了端盖50接触磁体45，因此当第一端部62和第二端部63压接至端盖50上时，能制止磁体45被损坏。

根据第一实施方式，在转子芯42和磁体45的装配中，磁体45的表面46和转子芯42的表面47形成平的表面。通过使用平的表面作为基部，转子芯42的装配可以是容易的。

（第二实施方式）

根据第二实施方式，转子70具有代替端盖50的端盖71。如图9和图10中所示，端盖71具有内周部72和外周部74。外周部74位于内周部的沿径向方向的外侧。从转子凸台44至外周部74的沿轴向方向的距离大于从转子凸台44至内周部72的沿轴向方向的距离。内周部72具有外边缘73，该外边缘73位于磁体45的沿径向方向的范围内。因而，磁体45具有沿轴向方向接触外边缘73的表面。在外周部74与磁体45之间限定有空间75，因此外周部74通过空间75沿轴向方向与磁体45间隔开。

当径向外部盖60的第一端部62和径向外部盖60的第二端部63压接至端盖71上时，压接力施加至端盖71。由于设置有空间75，压接力被分散至空间75，因此制止了端盖71接触磁体45。因此，制止了磁体45接纳压接力。因而，制止了磁体45被损坏。

此外，当使用时，外边缘73阻止了磁体45沿轴向方向移动。

（第三实施方式）

如图11中所示，转子80具有圆形形状的端盖81。端盖81具有内周部82和外周部83。内周部82邻接转子芯42的转子凸台43。外周部83是凸缘形状的并且从内周部82沿径向地向外的方向延伸。内周部82具有外边缘84，该外边缘84相对于磁体45沿径向方向位于内侧。在外周部83与磁体45之间限定有空间85，因此当内周部82与转子凸台43接触时，外周部83沿轴向方向与磁体45间隔开。内周部82的沿轴向方向的厚度大于外周部83的沿轴向方向的厚度。

当径向外部盖60的第一端部62和径向外部盖的第二端部63沿径向方向向内弯曲并压接至端盖81上时，压接力施加至端盖81。由于设置有空间85，压接力被分散至空间85，因此制止了端盖81的外周部83接触磁体45。因此，制止了磁体45接纳压接力。因而，制止了损坏磁体45。

（第四实施方式）

根据第四实施方式，转子90具有转子芯91、端盖92以及径向外部盖93。转子芯91的沿轴向方向的长度上大于磁体45的沿轴向方向的长度。端盖92具有圆形形状并且具有沿轴向方向邻接转子芯91的表面。径向外部盖93通过压配合而被放置成使得径向外部盖93被配装至磁体45和转子芯91。径向外部盖93在轴向方向上具有第一端部94和第二端部95。第一端部94和第二端部95向内地压接至端盖92上。在端盖92与磁体45之间限定有空间96，因此，端盖92与磁体45沿轴向方向间隔开。

当第一端部94和第二端部95沿径向方向向内弯曲并压接至端盖92上时，压接力施加至端盖92。由于设置有空间96，压接力被分散至空间96，因此制止了端盖92接触磁体45。因此，制止了磁体45接纳压接力。因而，以与第一实施方式中相同的方式制止了损坏磁体45。

（第五实施方式）

将参照图13和图14描述第五实施方式。

转子100是永磁体型转子。转子100具有转子轴41、转子凸台101、第一磁体102以及第二磁体103。转子凸台101由软磁性材料制成并且通过诸如压配合之类的方法固定至转子轴41。第一磁体102和第二磁体103被安置于转子凸台101的径向外周以沿周向方向交替地设置。第一磁体102被称为第一磁极。第二磁体103被称为第二磁极并且具有相对于第一磁体102沿径向方向相反的磁极性。

根据第五实施方式，空间65限定在端盖50与第一磁体102之间，并且空间65被限定在端盖50与第二磁体103之间。当第一端部62和第二端部63沿径向方向向内压接至端盖50上时，压接力施加至端盖50。由于设置有空间65，压接力被分散至空间65，因此制止了端盖50接触第一磁体102和第二磁体103。因此，制止了第一磁体102和第二磁体103接纳压接力。因而，制止了损坏第一磁体102和第二磁体103。

此外，限定在端盖50与径向外部盖60之间的空间通过压接至端盖50上的第一端部62和第二端部63而被密封。因此，当第一磁体102或第二磁体103在使用中被损坏时，制止了第一磁体102或第二磁体103的碎片通过该空间离开。

（另一实施方式）

端盖可以放置在转子芯的沿轴向方向的仅一侧上。在这种情况下，径向外部盖可以具有带底的管状形状。例如，径向外部盖被放置成使得径向外部盖的底部位于转子芯的相对于端盖的沿轴向方向的相对侧上。端盖和径向外部盖的底部可以避免磁体沿轴向方向未对准。

径向外部盖具有第一端部和第二端部。尽管根据第一实施方式至第五实施方式，第一端部和第二端部中的每一者具有配装至端盖的表面的表面，但是第一端部和第二端部中的每一者可以与端盖线接触。

尽管根据第一实施方式至第五实施方式，第一端部和第二端部沿端盖的整个周向范围压接至端盖上，但是径向外部盖并不局限于沿整个圆周范围压接。径向外部盖可以具有沿径向向外方向延伸的延伸部，使得延伸部的位置对应于磁体。在这种情况下，延伸部沿径向方向向内弯曲并且压接至端盖上。

端盖并不局限于通过压配合而固定至转子轴。转子凸台可以通过使用粘合剂或卡接机构固定至转子芯。

转子凸台并不局限于通过压配合而固定至转子轴。转子凸台可以通过使用粘合剂固定至转子轴。

第一磁极和第二磁极可以通过环形磁体而构造。在这种情况下，第一磁极和第二磁极沿环形磁体的周向方向交替地设置。

转子芯并不局限于由层叠的钢板制成。转子芯可以由磁性粉末通过压缩模制而制成。

转子轴可以由磁性材料制成。然而，转子可以是交替极型。在这种情况下，通过由非磁性材料制造转子轴，由磁化的转子轴引起的损坏将不再发生。

转子的磁极的数量并不局限于10个。

定子的线圈的数量并不局限于12个。各个齿部可以由与定子不同的材料制成。

转子可以用于其它旋转电机例如发电机。

这些变化和修改将被理解为在本公开内容的由所附的权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种转子，包括：

转子轴（41）；

转子凸台（43，101），所述转子凸台（43，101）被固定至所述转子轴；

第一磁极（44，102）和第二磁极（45，103），所述第一磁极（44，102）和第二磁极（45，103）被置于所述转子凸台的径向外周以沿周向方向交替地设置；

端盖（50，71，81，92），所述端盖（50，71，81，92）设置到所述转子凸台的沿轴向方向的至少一个端部；以及

径向外部盖（60，93），所述径向外部盖具有管状形状，其中

所述径向外部盖被配装至所述第一磁极、所述第二磁极和所述端盖，使得在所述端盖与由磁体制成的所述第一磁极或所述第二磁极之间限定有空间（65，75，84，96），

所述径向外部盖在轴向方向上具有第一端部（62，94）和第二端部（63，95），所述第一端部和所述第二端部中的至少一者被限定为配装有所述端盖的特定端部，以及

所述径向外部盖的所述特定端部沿径向方向向内弯曲并压接至所述端盖上。

2.根据权利要求1所述的转子，其中

所述第一磁极（44）由软磁性材料制成，并且

所述第二磁极（45）由磁体制成。

3.根据权利要求1所述的转子，其中

所述第一磁极（102）由磁体制成，并且

所述第二磁极（103）由具有相对于所述第一磁极相反的磁极性的磁体制成。

4.根据权利要求1所述的转子，其中

所述径向外部盖的所述特定端部沿所述端盖的整个周向范围压接至所述端盖上。

5.根据权利要求1所述的转子，其中

所述径向外部盖的所述特定端部与所述端盖面接触。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的转子，其中

所述端盖具有内周部（53，72）以及外周部（52，74），所述外周部（52，74）位于所述内周部的沿所述径向方向的外侧，以及

所述端盖具有圆形形状，使得从所述转子凸台至所述外周部沿所述轴向方向的距离大于从所述转子凸台至所述内周部沿所述轴向方向的距离。

7.根据权利要求6所述的转子，其中

所述内周部（53）具有外边缘（54），所述外边缘（54）相对于所述第一磁极和所述第二磁极沿所述径向方向位于内侧。

8.根据权利要求6所述的转子，其中

所述内周部（72）具有外边缘（73），所述外边缘（73）位于所述第一磁极和所述第二磁极沿所述径向方向的范围内。

9.一种旋转电机（10），包括

根据权利要求1至5中的任一项所述的转子；以及

定子（30），所述定子位于所述转子的沿所述径向方向的外侧，使得产生磁场以使所述转子绕转动轴线旋转。

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