CN104682593A - 磁体埋入型转子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在将磁体插入槽中时粘接剂不会被刮掉，磁体的粘接强度及疲劳强度大的磁体埋入型转子。磁体埋入型转子(91)具有：转子铁心(10)，其将多片圆形的硅钢板(11)层叠而形成为圆柱状，在外缘部上沿周向等间隔地配置有多个槽(12)；以及磁体(20)，其厚度及宽度形成得比所述槽(12)的径向宽度及周向宽度小，并埋入在所述槽(12)中，所述磁体(20)在一个面上粘贴有膨胀型粘接片材(30)，在另一个面上粘贴有与所述膨胀型粘接片材(30)相比粘接强度大的非膨胀型粘接片材(40)，将所述磁体(20)埋入在所述槽(12)中，并使两个粘接片材(30、40)加热硬化而将所述磁体(20)固定在槽(12)内。

Description

磁体埋入型转子
技术领域
本发明涉及在工作机械等中使用的电动机的磁体埋入型转子。
背景技术
电动机的磁体埋入型转子在转子铁心的槽(slot)中埋入有磁体。通常，磁体通过液状粘接剂而粘接并固定在槽内。在使用该液状粘接剂的粘接方法中，将涂敷有液状粘接剂的磁体插入至转子铁心的槽中，或者将液状粘接剂涂敷在槽开口部，将磁体从盛有液状粘接剂的槽开口部插入，从而将液状粘接剂涂在磁体表面上。然后，将转子铁心常温放置或者放入干燥炉内，使液状粘接剂硬化，从而将转子铁心和磁体粘接、固定。
然而，在上述的粘接方法中，由于转子铁心的槽的径向宽度及周向宽度仅比板状磁体的厚度及周向宽度稍大，因此，存在材料损耗(loss)的问题，即，在向槽中插入磁体时，液状粘接剂被刮掉，所涂敷的液状粘接剂的大部分不会进入槽内部而被废弃。另外，还存在必须在硬化前将刮掉或溢出的液状粘接剂擦掉，作业性差的问题。
并且，在液状粘接剂被刮掉时，存在产生条状的孔隙而使粘接面积减小，粘接强度下降的质量问题。并且，由于粘接剂为液状，因此，还存在槽外周侧和内周侧的粘接剂厚度不均匀，槽内的磁体的固定位置波动，电动机的特性产生波动的问题。
作为解决上述的液状粘接剂的问题点的方法，公开有代替液状粘接剂而采用膨胀型粘接片材(sheet)的技术(例如，参照专利文献1～3)。
专利文献1：日本特开2007-174872号公报
专利文献2：日本特开2001-169485号公报
专利文献3：日本特开2012-244838号公报
然而，根据上述专利文献1～3所记载的现有技术，由于采用膨胀型粘接片材，因此与液状粘接剂相比存在粘接强度不足的问题。另外，膨胀型粘接片材由于弹性模量小，因此与液状粘接剂相比存在疲劳强度小的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于获得一种在将磁体插入槽中时粘接剂不会被刮掉且磁体的粘接强度及疲劳强度大的磁体埋入型转子。
为了解决上述课题，达成目的，本发明的磁体埋入型转子具有：转子铁心，其将多片圆形的硅钢板层叠而形成为圆柱状，在外缘部上沿周向等间隔地配置有多个槽；以及磁体，其厚度及宽度形成得比所述槽的径向宽度及周向宽度小，并埋入在所述槽中，该磁体埋入型转子的特征在于，所述磁体在一个面上粘贴有膨胀型粘接片材，在另一个面上粘贴有粘接强度比所述膨胀型粘接片材大的非膨胀型粘接片材，将所述磁体埋入在所述槽中，并使两个粘接片材加热硬化而将所述磁体固定在所述槽内。
发明的效果
根据本发明，能够实现下述效果，即，获得在将磁体插入槽中时粘接剂不会被刮掉，且磁体的粘接强度及疲劳强度大的磁体埋入型转子。
附图说明
图1是表示本发明涉及的磁体埋入型转子的实施方式的局部横剖面图。
图2是表示粘贴有粘接片材的磁体的斜视图。
图3是表示将粘贴有粘接片材的磁体插入槽中后的状态的转子的局部横剖面图。
标号的说明
10：转子铁心；11：硅钢板；12：槽；20：磁体；30：膨胀型粘接片材；40：非膨胀型粘接片材；50：半硬化型液状粘接剂(B阶粘接剂)；91、92：磁体埋入型转子。
具体实施方式
以下，基于附图，详细地说明本发明涉及的磁体埋入型转子的实施方式。此外，本发明并不限定于该实施方式。
实施方式1.
图1是表示本发明涉及的磁体埋入型转子的实施方式的局部横剖面图，图2是表示粘贴有粘接片材的磁体的斜视图，图3是表示将粘贴有粘接片材的磁体插入槽中后的状态的转子的局部横剖面图。
如图1～图3所示，实施方式1的磁体埋入型转子91具有：转子铁心10，其形成为圆柱状；以及板状的磁体20，其以在一个面上粘贴有膨胀型粘接片材30、在另一个面上粘贴有非膨胀型片材40的状态，埋入在转子铁心10的槽12中。在转子铁心10的未图示的中心孔中插入并固定有旋转轴。
转子铁心10是将多片圆形的硅钢板11层叠而形成为圆柱状。硅钢板11是使用模具对带状的冷轧钢板进行冲裁加工而制造的。硅钢板11的厚度采用0.35mm或0.5mm。
槽12在转子铁心10的外缘部上，以同心圆状在周向上等间隔地配置有多个。磁体20的厚度及周向宽度形成为比槽12的径向宽度及周向宽度小0.2mm左右。槽12是在使用模具对硅钢板11进行冲裁加工时，同时冲裁加工而成。
实施方式1的磁体20为板状，磁体20也可以为瓦型(外周侧为凸曲面、内周侧为凹曲面；弓形)或半圆柱形(外周侧为凸曲面、内周侧为平面)。另外，磁体20的表面可以具有金属镀层或树脂涂层等覆膜，也可以不设置上述覆膜。
磁体20在周向上交替地磁化为N极和S极，形成为电动机的磁体埋入型转子91而发挥作用。磁体埋入型转子91的磁极数为8极或10极，但在本发明中磁极数并无限定。
下面，对同时使用了膨胀型粘接片材30和非膨胀型粘接片材40的磁体20向槽12内的固定方法进行说明。膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40两者都是以环氧(epoxy)类树脂为主要成分的、具有双面粘接性的粘接片材，厚度为0.05mm左右。与膨胀型粘接片材30的粘接强度及疲劳强度相比，非膨胀型粘接片材40的粘接强度及疲劳强度较大。
膨胀型粘接片材30的特征在于，在后述的加热工序中发泡，在开放体系(膨胀型粘接片材30单体、或被粘接体仅存在于膨胀型粘接片材30的一个表面上的体系)中，在厚度方向上膨胀为3倍至4倍的厚度。膨胀型粘接片材30在片材内含有受到热刺激而发泡的囊体(capsule)，例如在趋向加热温度150℃的升温过程中，在100℃～140℃下急剧地发生发泡现象而膨胀。然后，在趋向大于或等于发泡温度的进一步升温过程及高温保持时间中，发生片材内的树脂成分熔融的现象和向被粘接体浸润的现象，通过硬化反应而一边维持发泡状态一边硬化。
非膨胀型粘接片材40在加热工序中不发生上述的发泡现象，而是发生片材内的树脂成分的熔融现象和由于向被粘接体的按压而引起的浸润现象，直至硬化。即，能够维持非膨胀型粘接片材40的厚度。
下面，对磁体埋入型转子91的制造方法进行说明。首先，如图2所示，将膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40粘贴在磁体20上。粘贴作业能够在从常温至50℃左右为止的温度下，通过层压(laminate)或冲压(press)而进行。在从常温至50℃左右为止的温度下，基本上不发生膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40的硬化反应。另外，也不发生膨胀型粘接片材30的发泡现象。
接着，如图3所示，将粘贴有膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40的磁体20插入槽12中。由于槽12的径向宽度及周向宽度形成为比磁体20的厚度及周向宽度大0.2mm左右，因此，如果将膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40两者的厚度分别设为0.05mm，则槽12的内壁和膨胀型粘接片材30之间的间隙(clearance)、以及槽12的内壁和非膨胀型粘接片材40之间的间隙，各自平均具有0.05mm。如图3所示，优选将膨胀型粘接片材30配置在转子铁心10的中心侧，将非膨胀型粘接片材40配置在外周侧，但只要对于全部极性都统一，也可以配置为与前述相反。
接着，将磁体埋入型转子91放入干燥炉内(也可以为感应加热方式)，对磁体埋入型转子91整体进行加热。通过加热而使得膨胀型粘接片材30发泡膨胀，槽12的内壁和膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40之间的间隙消失，槽12的内壁与膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40紧密接触。
即使槽12的内壁与膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40紧密接触，膨胀型粘接片材30也会进一步膨胀，但受到槽12的约束，产生针对膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40两者的挤压力。
在之后进一步的升温过程及高温保持过程中，发生膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40内的树脂成分的熔融现象、和树脂成分向磁体20及槽12内壁的浸润现象，通过膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40的硬化反应，而将磁体20粘接并固定在槽12内。
经过以上的制造工序，获得图1所示的磁体埋入型转子91。由于非膨胀型粘接片材40的厚度不变化，仅膨胀型粘接片材30膨胀而使得槽12的内壁和膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40之间原本存在的间隙消失，因此，在膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40硬化后，配置在外侧的非膨胀型粘接片材40的厚度，变为小于或等于配置在中心侧的膨胀型粘接片材30的厚度的1/2。
如果将膨胀型粘接片材30设置在中心侧，将非膨胀型粘接片材40设置在外侧，则能够抑制槽12内的磁体20的固定位置的波动，使磁体20向外侧靠近，从而能够实现具有磁体埋入型转子91的电动机的特性提高。
在实施方式1的磁体埋入型转子91中，将非膨胀型粘接片材40的面积设为小于或等于膨胀型粘接片材30的面积(与磁体20的面积等同)的1/2。由此，通过膨胀型粘接片材30的膨胀而产生的对非膨胀型粘接片材40的压应力(每单位面积的挤压力)增加，能够使粘接在非膨胀型粘接片材40上的磁体20和槽12的内壁之间的粘接强度增大。
在实施方式1的磁体埋入型转子91中，将非膨胀型粘接片材40的熔融温度设为大于或等于膨胀型粘接片材30的发泡(膨胀)开始温度而小于或等于硬化温度。通过膨胀型粘接片材30的发泡(膨胀)而产生的压应力，在槽12的内壁和膨胀型粘接片材30及非膨胀型粘接片材40之间的间隙消失时产生并开始增大，与膨胀型粘接片材30的硬化反应的进行相伴而转为减小。
如果将膨胀型粘接片材30的发泡温度设为温度Ａ，将硬化反应温度设为温度B，则为了最大限度地发挥非膨胀型粘接片材40的粘接性能，优选非膨胀型粘接片材40所含有的树脂成分的熔融温度处于温度A和温度B之间。其理由在于，为了将非膨胀型粘接片材和被粘接体粘接，通常需要压应力，且优选在非膨胀型粘接片材所含有的树脂成分的熔融及硬化反应的过程中始终进行加压。
例如，如果非膨胀型粘接片材40熔融温度为130℃，膨胀型粘接片材30的发泡温度(温度Ａ)为120℃，硬化反应温度(温度B)为150℃，则满足上述的条件。如果选定具有上述熔融温度特性的非膨胀型粘接片材40，则能够最大限度地发挥非膨胀型粘接片材40的粘接性能。
实施方式1的磁体埋入型转子91，通过同时使用膨胀型粘接片材30和粘接强度及疲劳强度比膨胀型粘接片材30大的非膨胀型粘接片材40，而能够使磁体20的粘接强度及疲劳强度增大。
实施方式2.
实施方式2的磁体埋入型转子92采用半硬化型液状粘接剂(以下称为B阶(stage)粘接剂)50，代替在实施方式1中采用的非膨胀型粘接片材40。除了B阶粘接剂50以外，其他与实施方式1的磁体埋入型转子91相同。B阶粘接剂50与膨胀型粘接片材30相比，粘接强度及疲劳强度大。
下面，对B阶粘接剂50的形成方法进行说明。在磁体20的一个表面，通过采用印刷法或涂刷将液状粘接剂涂敷为均匀的厚度，并在40℃～100℃下加热适当的时间，从而使硬化反应进行至反应率为40％～50％为止，形成在常温下为固体且在大于或等于100℃时再次熔融的B阶粘接剂50的膜。膨胀型粘接片材30向磁体20的另一个表面的粘贴，可以是在B阶粘接剂50的膜形成前，也可以是在形成后。采用了B阶粘接剂50的实施方式2的磁体埋入型转子92，具有与实施方式1的磁体埋入型转子91相同的效果。

Claims (5)

1.一种磁体埋入型转子，其具有：
转子铁心，其将多片圆形的硅钢板层叠而形成为圆柱状，在外缘部上沿周向等间隔地配置有多个槽；以及
磁体，其厚度及宽度形成得比所述槽的径向宽度及周向宽度小，并埋入在所述槽中，
该磁体埋入型转子的特征在于，
所述磁体在一个面上粘贴有膨胀型粘接片材，在另一个面上粘贴有粘接强度比所述膨胀型粘接片材大的非膨胀型粘接片材，将所述磁体埋入在所述槽中，并使两个粘接片材加热硬化而将所述磁体固定在所述槽内。
2.根据权利要求1所述的磁体埋入型转子，其特征在于，
所述非膨胀型粘接片材配置在所述转子铁心的外周侧，所述膨胀型粘接片材配置在所述转子铁心的中心侧，所述加热硬化后的所述非膨胀型粘接片材的厚度小于或等于所述膨胀型粘接片材的厚度的1/2。
3.根据权利要求1所述的磁体埋入型转子，其特征在于，
所述非膨胀型粘接片材的面积小于或等于所述膨胀型粘接片材的面积的1/2。
4.根据权利要求1所述的磁体埋入型转子，其特征在于，
所述非膨胀型粘接片材的熔融温度大于或等于所述膨胀型粘接片材的发泡开始温度，且小于或等于所述膨胀型粘接片材的硬化温度。
5.一种磁体埋入型转子，其具有：
转子铁心，其将多片圆形的硅钢板层叠而形成为圆柱状，在外缘部上沿周向等间隔地配置有多个槽；以及
磁体，其厚度及宽度形成得比所述槽的径向宽度及周向宽度小，并埋入在所述槽中，
该磁体埋入型转子的特征在于，
所述磁体在一个面上粘贴有膨胀型粘接片材，在另一个面上附着有粘接强度比所述膨胀型粘接片材大的半硬化型液状粘接剂，将所述磁体埋入在所述槽中，并使所述膨胀型粘接片材以及半硬化型液状粘接剂加热硬化而将所述磁体固定在所述槽内。
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