CN103797688A - 旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机的转子。使棒状部件（19）与形成于芯板片（12）的贯通孔（20）间隙配合，将上述间隙配合的间隙设定为比棒状部件（19）与端板之间的径向外侧的规定空隙小。在转子旋转时，棒状部件（19）不与端板接触，因此不对棒状部件（19）作用来自端板的负载，并且每隔规定张数的芯板（11）使棒状部件（19）与层叠方向邻接的芯板片（12）的贯通孔（20）在周向的不同的一侧交替地接触，从而限制并保持棒状部件（19）朝径向外侧的移动。

Description

旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及具备层叠芯板而形成的转子铁芯的旋转电机的转子，详细而言涉及上述转子铁芯的保持构造。

背景技术

通常，公知有一种旋转电机的转子，其通过层叠冲裁电磁钢板而形成的圆环状的芯板而形成转子铁芯，并将该转子铁芯固定于转子轮毂。以往，提出有为了提高材料成品率，而对圆环状的芯板沿周向进行分割，将该已分割的芯板沿周向连结，并且沿轴向层叠来形成转子铁芯的方案（参照专利文献1、2）。

专利文献1：日本特开2002-262496号公报

专利文献2：日本特开2011-151877号公报

上述专利文献1、2所记载的方案，由于对圆环状的芯板进行了分割，所以在转子铁芯旋转时对已分割的芯板片的每一个作用离心力，因此导致旋转强度降低。因此，如图10所示，在层叠的芯板2的每层通过使周向邻接的芯板片6的接缝D的位置交替地错开层叠的砌砖操作而形成转子铁芯1，并且在夹持该转子铁芯1的两侧的同时被固定于转子轮毂（未图示）的端板3、3例如通过铆接加工等固定多个沿层叠方向贯通转子铁芯1的销5，从而能够实现旋转时的强度的提高。

然而，在转子铁芯1旋转时，如图11所示，各芯板片6被离心力作用而欲朝其离心力方向（F1方向）移动，但由于销5固定于端板3、3而不移动，所以销5与各芯板片6抵接，对销5作用负载F1。相对于该负载F1，朝相反方向作用有端板3、3按压销5的反作用力F2。因此，在端板3、3与转子铁芯1的接合面位置7产生对销5较强的剪切力，从而为了确保能够承受该剪切力的强度，需要对销5加粗。销5的大径化存在如下问题，即，使芯板片6的必要径向尺寸增大，从而材料费成为成本增加的重要因素，并且转子铁芯1的内径缩小，从而转子铁芯1内部的可使用的空间变窄。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供减少作用于贯通芯板片的销（棒状部件）的负载，以此解决上述的课题的旋转电机的转子。

本发明提供一种旋转电机的转子30₁、30₂、30₃、30₄，其具备转子铁芯10，上述转子铁芯10是将多个圆弧状的芯板片12连结而形成圆环状的芯板11并将上述芯板11层叠多张而构成的，并且在上述芯板的层叠方向上，使上述芯板片12连结的接缝D1、D2、D3、D4、D5在周向上的位置每隔规定张数而不同，并且在上述各芯板片12上在层叠方向上对齐的多个贯通孔20中插入棒状部件19，并且上述转子铁芯在层叠方向的两侧面e、f被端板32、33夹持，所述旋转电机的转子30₁、30₂、30₃、30₄的特征在于，上述端板32、33与上述芯板11接触，上述端板32、33与上述棒状部件19至少在作用于上述棒状部件19的离心力的作用方向侧亦即径向外侧不接触。

因此，欲向径向外侧移动的棒状部件不会被端板按压，不从端板对棒状部件作用负载。由此，对棒状部件要求的强度较低即可，能够将棒状部件做得较细，因此能够减少棒状部件的材料成本。另外，能够缩小各贯通孔以及各芯板片的径向的尺寸，能够减少电磁钢板等的材料成本，并且能够使转子整体小型化、轻型化。并且，芯板片的径向的必要尺寸变小，从而转子内部的空间变宽，进而容易在转子内部配置齿轮等的构造物。

此外，上述接触意味着对棒状部件作用负载的状态。

例如参照图5，上述棒状部件19在转子旋转时，以限制上述棒状部件向上述径向外侧移动的方式与上述芯板片12的上述贯通孔20接触。

由此，棒状部件仅被转子铁芯保持而不与其他的部件接触，能够减少作用于棒状部件的负载，从而能够将上述棒状部件构成为较细。

例如参照图2，上述端板32、33形成为在上述棒状部件19的上述径向外侧具有空间部。

由此，能够构成为端板与棒状部件至少在径向外侧不接触。

例如参照图6，将上述棒状部件19的直径尺寸b设为比上述贯通孔20的直径尺寸h小，并使上述棒状部件19以及贯通孔20间隙配合。

由此，如在将棒状部件压入贯通孔的情况下那样，不作用从芯板片的贯通孔作用于棒状部件的负载，因此能够将上述棒状部件构成为较细。

例如参照图6，在上述径向外侧的上述棒状部件19与上述端板32、33之间构成为具有比上述间隙配合的间隙i大的规定空隙S。

由此，棒状部件相对于端板能够向径向外侧移动比间隙配合的间隙大的距离，因此在上述棒状部件的径向外侧不从端板作用负载，能够将上述棒状部件构成为较细。

例如参照图2、图7、图8、图9，上述转子铁芯10安装于固定于旋转轴并与旋转轴一体旋转的转子轮毂31，上述转子铁芯10以及上述端板32、33构成为经由压板35而利用被设置于上述转子轮毂31的压紧部31c固定。

由此，能够将上述转子铁芯、端板、压板以及转子轮毂保持为一体，从而能够将转子铁芯的扭矩经由转子轮毂传递至旋转轴。

例如参照图2，上述压板35在上述层叠方向一侧具备周向的尺寸a比上述棒状部件19的直径尺寸b大（a＞b）的凹槽35a，上述棒状部件19相对于上述端板32、33在上述层叠方向上重叠并且朝上述凹槽35a内延伸突出，并且配置为与上述端板32、33以及上述凹槽35a至少在上述径向外侧具有规定空隙S。

由此，能够将棒状部件保持在不与端板接触的状态下，并且能够通过压板可靠地进行棒状部件的防脱。

例如参照图7，在上述端板32、33设置直径尺寸比上述棒状部件19大（j＞b）的孔32a、33a，上述棒状部件19构成为以与上述孔32a、33a至少在上述径向外侧具有规定空隙S的方式朝上述孔32a、33a内延伸突出。

由此，能够简化端板以及压板的构造。

例如参照图8，上述压板35具有与上述端板32、33抵接的第一台阶部35c和从上述第一台阶部35c朝上述转子铁芯10侧突出并收纳上述棒状部件19的第二台阶部35d，上述棒状部件19配置为与上述第二台阶部35d以及上述端板32、33至少在上述径向外侧具有规定空隙S，并且相对于上述端板32、33在上述层叠方向上重叠。

由此，能够可靠地进行棒状部件的防脱保持。

此外，上述附图标记与附图对照，不限定本发明的结构。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的转子铁芯的砌砖操作的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的转子的示意图，图2（a）是局部图，图2（b）是局部放大图，图2（c）是图2（b）的A-A剖视图。

图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的转子铁芯的不旋转状态下的示意图。

图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的转子铁芯的旋转状态下的示意图。

图5是表示图4的B-B剖面的示意图。

图6是表示图4的C-C剖面的示意图。

图7是表示本发明的第二实施方式所涉及的转子的示意图，图7（a）是局部图，图7（b）是局部放大图，图7（c）是图7（b）的F-F剖视图。

图8是表示本发明的第三实施方式所涉及的转子的示意图，图8（a）是局部图，图8（b）是局部放大图，图8（c）是图8（b）的G-G剖视图。

图9是表示本发明的第四实施方式所涉及的转子的示意图，图9（a）是局部图，图9（b）是局部放大图。

图10是表示现有的转子的周向剖面的示意图。

图11是表示现有的转子的径向剖面的示意图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的第一实施方式进行说明。其中，在以下的说明中，所谓径向外侧是指作用于贯通转子铁芯的销的离心力的作用方向一侧，所谓层叠方向是指层叠芯板的方向，亦即在将转子铁芯安装于转子轮毂时，与旋转轴的轴向相同的方向。

如图1所示，IPM（埋入磁铁内置式同步）马达（旋转电机）用的转子铁芯10是层叠多个圆环形状的芯板11而成的圆筒形状，为了提高材料成品率，上述芯板11由多张（在本实施方式中为五张）周向均匀地分割的芯板片12构成。上述芯板片12由圆弧状薄板构成，在周向的一端部形成有用于与邻接的芯板片12连结的突起部13，在另一端部形成有供其他的邻接的芯板片12的突起部13嵌入的嵌入部14。在上述芯板11上，上述芯板片12彼此的接缝D1、D2、D3、D4、D5即突起部13与嵌合部14的接合位置形成的数目与芯板片12的个数相同。

通过砌砖操作来层叠上述芯板11，其中，上述砌砖操作是指每一层的芯板11都通过结合多张（在本实施方式中为五张）形状相同的芯板片12而形成为圆环状，并相对于在层叠方向上重叠的（邻接的）芯板11使芯板片12的接缝在周向上的位置每隔规定张数（在本实施方式中为每隔一层）交替地错开。例如在图1中，为了方便，从转子铁芯10的底部开始数，将已层叠的芯板分为奇数层与偶数层，在奇数层（第奇数个的芯板11）与偶数层（第偶数个的芯板11），从层叠方向观察邻接的芯板片12的接缝位置不同。在第奇数层的芯板片12的接缝（例如D1）与第偶数层的芯板片12的接缝（例如E1）中，以仅错开上述芯板片12的周向一半（36°）的方式进行层叠（称为砌砖操作），能够实现强度的提高。

另外，上述芯板片12在其圆周方向形成有多个插入有钕磁铁等永久磁铁15（参照图2）的磁铁插入孔16、对层叠的多个芯板11彼此进行紧固的铆接部17、以及形成于比上述磁铁插入孔16更靠内周侧供销（棒状部件）19（参照图2）插入的贯通孔20。上述磁铁插入孔16、铆接部17、贯通孔20在层叠上述各芯板11时在层叠方向上对齐，在临时装配上述各芯板11后将铆接部17铆接，从而对于上述转子铁芯10而言，各芯板11不会散乱，能够保持转子铁芯10的形状。

接下来，对具备上述转子铁芯10的旋转电机的转子进行说明。如图2所示，转子30₁具有固定于旋转轴（未图示）并与旋转轴一体旋转的转子轮毂31，该转子轮毂31具备圆筒部31a、在该圆筒部31a的一端沿径向延伸突出而形成的凸缘部31b、以及形成于该圆筒部31a的另一端的压紧部31c。在上述圆筒部31a，上述转子铁芯10的内径侧嵌合地安装，在上述转子铁芯10的上述磁铁插入孔16埋有上述永久磁铁15。上述转子铁芯10以堵塞在层叠方向两侧面e、f（将一侧面设为e、将另一侧面设为f）开口的上述磁铁插入孔16的方式被圆环状的端板32、33夹持，上述端板32、33与位于上述转子铁芯10的层叠方向两侧的芯板11接触。

在上述一侧面e侧的端板33与上述压紧部31c之间夹设有压板35，该压板35与上述端板33径向重叠，并且由与上述转子铁芯10的一侧面e接触的大致圆环形状构成。该压板35具有朝上述转子铁芯10的一侧面e侧突出的圆环状的突出部35b，在该突出部35b，在周向上每隔规定间隔形成有凹槽35a。该凹槽35a沿径向贯通突出部35b并由一定的规定宽度构成，该宽度的周向的尺寸a设定为比上述销19的直径尺寸b大（a＞b）。

上述销19从上述转子铁芯10的两侧面e、f突出并且朝上述凹槽35a内延伸突出，并且相对于上述端板32、33在上述层叠方向上重叠。上述销19配置为不与上述端板32、33以及上述凹槽35a接触，并且在与上述端板32、33之间在径向外侧具有规定空隙S。换句话说，上述端板32、33形成为在上述销19的径向外侧具有空间部。另外，参照图6，将上述销19的直径尺寸b设定为比上述贯通孔20的直径尺寸h小（b＜h），使上述销19以及贯通孔20间隙配合，但将上述规定空隙S设定为比上述间隙配合的间隙i（i=h-b）大。因此，在转子30₁的非旋转状态下，上述销19在任意处都不被固定、保持，而在上述贯通孔20内松动嵌合。

将上述压紧部31c在上述压板35方向上铆接，从而上述转子铁芯10经由上述端板32、33在上述转子轮毂31的凸缘部31b与上述压板35之间被夹持，从而与上述转子轮毂31固定为一体。

本实施方式由以上那样的结构构成，因此转子30₁如图3所示，在非旋转状态，不对各芯板片12施加离心力，而通过各芯板片12的连结保持芯板11的圆环形状，但在旋转状态下，如图4所示，对各芯板片12作用离心力，芯板11成为朝其离心力方向略微扩大的状态。在该旋转状态下，通过砌砖操作，层叠方向邻接的芯板片12的离心力方向不同（例如，在图4的情况下，奇数层向图中M方向作用离心力，偶数层向图中L方向作用离心力），从而周向邻接的芯板片12欲朝相互分离的方向移动。于是，销19相对于形成于芯板片12的贯通孔20在奇数层和偶数层每隔一层在周向上不同的一侧接触。

即，上述销19，如图5所示，若转子30₁旋转则每隔一层作用来自周向不同的一侧的剪切力，该剪切力在其不同的作用方向上均匀地作用，因此仅被转子铁芯10保持。另一方面，在上述转子30₁的径向剖面，如图6所示，上述销19被来自上述的周向不同的一侧的剪切力限制向作用于销19的离心力方向亦即径向外侧的移动，从而配置为不与各芯板片12的贯通孔20以及端板32、33在径向接触。将上述销19与上述端板32、33之间的径向外侧的规定空隙S设定为比上述销19与贯通孔20之间的间隙i（i=h-b）大，因此上述销19能够相对于上述端板32、33向径向外侧移动比上述间隙i大的距离，而不从端板32、33对销19作用负载。

此外，销19不与端板32、33、转子轮毂31的凸缘部31b、压板35接触，但只要不与端板32、33接触，对于其他的部件而言，若在转子旋转时实际上不对销19作用负载，则也可以接触。

接下来，根据图7对本发明所涉及的旋转电机的转子的第二实施方式进行说明，但对与第一实施方式相同或者同等分部分在附图中标注相同的附图标记，并省略说明。旋转电机的转子30₂的转子铁芯10被端板32、33以覆盖其两侧面e、f整体的方式夹持，上述端板32、33分别具备与各销19的层叠方向位置对应的多个孔32a、33a。

上述孔32a、33a设定为其直径尺寸j比销19的直径尺寸b大，上述销19在上述孔32a、33a内不与上述孔32a、33a的内周面接触地伸出。特别地，在上述销19与其径向外侧的上述端板32、33之间具备比上述销19与贯通孔20之间的间隙i（参照图6）大的规定空隙S。

接下来，根据图8对本发明所涉及的旋转电机的转子的第三实施方式进行说明，但对与第一实施方式相同或者同等的部分在附图中标注相同的附图标记，并省略说明。夹设于旋转电机的转子30₃的端板33与压紧部31c之间的压板35具备与上述端板33抵接的第一台阶部35c、从该第一台阶部35c向上述转子铁芯10侧突出，收纳上述销19的第二台阶部35d。

上述销19配置为从上述转子铁芯10的两侧面e、f突出并与上述端板32、33在层叠方向上重叠，并且在与径向外侧的上述端板32、33之间具备比上述销19与贯通孔20之间的间隙i（参照图6）大的规定空隙S。

接下来，根据图9对本发明所涉及的旋转电机的转子的第四实施方式进行说明，对与第一实施方式相同或者同等的部分在附图中标注相同的附图标记，并省略说明。旋转电机的转子30₄的销19形成为其两端面19a、19b与转子铁芯10的两侧面e、f共面。压板35配置为夹设于端板33与压紧部31c之间，收纳上述端板33，并且实际上不作用负载地与上述转子铁芯10的一侧面e以及销19的一端面19a抵接。

上述的第二实施方式～第四实施方式由以上那样的结构构成，因此与上述的第一实施方式相同地，在转子旋转时，在从层叠方向邻接的芯板片12作用于销19的来自周向不同的一侧的剪切力的作用下，销19仅被转子铁芯10保持，不从端板32、33对销19作用负载。

工业上的利用可能性

本发明能够应用于无刷DC马达等的旋转电机，特别是适用于电动汽车、混合动力汽车所使用的旋转电机。

附图标记的说明

10…转子铁芯；11…芯板；12…芯板片；19…棒状部件（销）；19a、19b…两端面；20…贯通孔；30₁、30₂、30₃、30₄…转子；31…转子轮毂；31c…压紧部；32、33…端板；32a、33a…孔；35…压板；35a…凹槽；35c…第一台阶部；35d…第二台阶部；a…（凹槽的）周向的尺寸；b…棒状部件的直径尺寸；e、f…转子铁芯的两侧面；h…贯通孔的直径尺寸；i…间隙；D1、D2、D3、D4、D5、E1…接缝；S…规定空隙。

Claims (9)

1.一种旋转电机的转子，其具备转子铁芯，所述转子铁芯是将多个圆弧状的芯板片连结而形成圆环状的芯板并将所述芯板层叠多张而构成的，并且在所述芯板的层叠方向上，使所述芯板片连结的接缝在周向上的位置每隔规定张数的所述芯板而不同，并且在所述各芯板片上在层叠方向上对齐的多个贯通孔中插入有棒状部件，并且所述转子铁芯在层叠方向的两侧面被端板夹持，

所述旋转电机的转子的特征在于，

所述端板与所述芯板接触，

所述端板与所述棒状部件至少在作用于所述棒状部件的离心力的作用方向一侧亦即径向外侧不接触。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述棒状部件在转子旋转时，以限制所述棒状部件向所述径向外侧移动的方式与所述芯板片的所述贯通孔接触。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述端板形成为在所述棒状部件的所述径向外侧具有空间部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

将所述棒状部件的直径尺寸设为比所述贯通孔的直径尺寸小，并使所述棒状部件以及贯通孔间隙配合。

5.根据权利要求4所述的旋转电机的转子，其特征在于，

在所述径向外侧的所述棒状部件与所述端板之间构成为具有比所述间隙配合的间隙大的规定空隙。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述转子铁芯安装于固定于旋转轴并与旋转轴一体旋转的转子轮毂，

所述转子铁芯以及所述端板构成为经由压板而利用被设置于所述转子轮毂的压紧部固定。

7.根据权利要求6所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述压板在所述层叠方向一侧具备周向的尺寸比所述棒状部件的直径尺寸大的凹槽，

所述棒状部件相对于所述端板在所述层叠方向上重叠并且朝所述凹槽内延伸突出，并且配置为与所述端板以及所述凹槽至少在所述径向外侧具有规定空隙。

8.根据权利要求6所述的旋转电机的转子，其特征在于，

在所述端板设置直径尺寸比所述棒状部件大的孔，

所述棒状部件构成为以与所述孔至少在所述径向外侧具有规定空隙的方式朝所述孔内延伸突出。

9.根据权利要求6所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述压板具有与所述端板抵接的第一台阶部和从所述第一台阶部朝所述转子铁芯侧突出并收纳所述棒状部件的第二台阶部，

所述棒状部件配置为与所述第二台阶部以及所述端板至少在所述径向外侧具有规定空隙，并且相对于所述端板在所述层叠方向上重叠。

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