CN105122600A - 旋转机械的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明的旋转机械(100)的转子(10)包括压入固定于轴(4)并对转子铁心(1)在轴的轴向上的位置进行限制的环状的固定构件(3)、以及固定在所述固定构件(3)的外周侧并对埋入在转子铁心(1)内的磁体(5)在轴的轴向上的位置进行限制的端板(2)，该转子(10)利用固定构件(3)来缓解轴(4)与端板(2)的热膨胀差异造成的影响，选定材料，使得固定构件(3)的线膨胀系数的值成为铁制的轴(4)的线膨胀系数与非磁性体的端板(2)的线膨胀系数的中间值。

Description

旋转机械的转子
技术领域
本发明涉及旋转机械的转子。
背景技术
电动马达的转子通过层叠多个电磁钢板而构成，且在形成于轴向上的开口中埋入有磁体。在转子的两端面配置有端盖以防止磁体飞出等。
例如，已知一种端盖的结构，在转子的一端配置树脂端盖，在另一端利用树脂制的终端环和金属制的终端环来形成一体结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平2004-222348号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
设置在电动马达的转子的两端面上的端盖由非磁性材料构成，以防止磁极间的短路。作为非磁性材料，大多使用奥氏体类不锈钢材料。
然而，相比转子的铁制的轴，不锈钢材料的热膨胀率较大，因此在具有温度变化的马达中存在由于轴的不锈钢材料的热膨胀使得端盖与轴之间的收缩紧固的过盈量(interference)变松导致空转的问题。
本发明鉴于上述问题，提供一种能缓解端盖与轴之间的热膨胀差造成的影响从而抑制过盈量变松的旋转机械的转子。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明的旋转机械的转子包括：轴；固定在所述轴上的转子铁心；压入固定于所述轴并对所述转子铁心在轴的轴向上的位置进行限制的环状的固定构件；以及固定在所述固定构件的外周侧并对埋入在所述转子铁心内的磁体在轴的轴向上的位置进行限制的端板，利用所述固定构件缓解所述轴与所述端板的热膨胀差造成的影响。
发明效果
本发明的旋转机械的转子中，固定构件起到中间构件的作用，具有即使存在温度变化也能使端板稳定地固定于轴的效果。
关于本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果，通过参照附图来进行的以下本发明的详细说明可以进一步了解。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的旋转机械的主要部分剖视图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的旋转机械的转子的主要部分剖视图。
图3是本发明的实施方式2所涉及的旋转机械的转子的主要部分剖视图。
图4是本发明的实施方式2所涉及的旋转机械的转子的主要部分剖视图。
具体实施方式
实施方式1
利用图1、图2对本发明实施方式1的旋转机械的转子进行说明。
图1示出旋转机械(下面设为马达)100的主要部分剖视图，图2示出马达100的转子(下面设为转子)10的主要部分剖视图。
如图1所示，层叠电磁钢板而成的转子铁心1通过压入或收缩配合来固定于轴4。转子铁心1的两端面上，对转子铁心1的轴向移动进行限制的平板环状的固定构件3压入固定在轴4上。平板环状的固定构件3的最大直径如图2所示，形成为比转子铁心1的径向尺寸要小。并且，在转子铁心1的两端面上，在固定构件3的外周侧压入固定有同心圆状的圆环板、即端板2。
如图2所示的马达10那样，在轴4的轴向的两个部位配置端板2，并配置转子铁心1，使其被两个端板2夹持。
端板2与埋入到转子铁心1中的磁体5的轴向的两端部相抵接。并且，通过经由固定构件3使端板2固定于轴4，从而限制磁体5在轴向上的移动，以防止磁体5在轴向上偏移。
另外，本发明中，端板2如图2所示，是与固定构件3的外侧面以及转子铁心1内的磁体5的端面密接且截面形状大致为L字形的环状构件，该例中，利用厚度比固定构件3小的平板来形成。然而，也能采用该图2的端板2以外的形状。此外，例示了本发明的固定构件3为平板环状的情况，但也能采用除此以外的形状。这些变形例将在下面的实施方式2中说明。
此外，轴4上依次固定有固定构件3和端板2。即，在轴4的外周侧固定有固定构件3，在该固定构件3的外周侧以在半径方向上排列的方式固定有端板2。换言之，成为固定构件3嵌入端板2的内径、轴4嵌入固定构件3的内径的状态。
这里，例如轴4的材料是钢等铁制的磁性体，与磁体5相抵接的端板2是抑制磁通泄漏的非磁性体，固定构件3是电磁钢板。此外，例如端板2由厚度2～5mm的薄板形成，如图2所示，截面形状形成为大致L字形。端板2的与轴垂直的平面部分与磁体5的侧面相接，沿着轴4侧面在轴向上延伸的平面部分与固定构件3的外侧面相接。
另外，该实施方式1中，端板2的轴向突出量与固定构件3的厚度为相同程度。
此外，作为轴4与端板2的中间构件的固定构件3的线膨胀系数的值选定为轴4与端板2的线膨胀系数的中间值。
这里，例如若固定构件3的线膨胀系数的值与轴4相同，则考虑固定构件3与端板2之间的紧固强度会随着温度变化而变弱。相反，若固定构件3的线膨胀系数的值与端板2相同，则考虑轴4与固定构件3之间的紧固强度会随着温度变化而变弱。
然而，通过如本申请发明的实施方式1那样使固定构件3的线膨胀系数的值采用轴4与端板2的线膨胀系数的中间值，则能使轴4与固定构件3的线膨胀系数的差、以及固定构件3与端板2的线膨胀系数的差小于轴4与端板2的线膨胀系数的差，能缓解轴4与端板2的热膨胀差异造成的影响，从而能抑制过盈量变松。
另外，线膨胀系数是表示物质的温度变化引起的长度变化量的值，热膨胀系数(热膨胀率)是表示体积的变化量的值。
在马达温度达到高温的情况下，若直接将非磁性体的端盖即端板压入并固定于铁制的轴，则过盈量可能会减少导致端板因马达的旋转而在旋转方向上偏移，若端板在旋转方向上偏移，则在利用端板获取转子平衡的情况下，存在产生噪音、振动等马达性能降低的问题。此外，为了防止端板在高温时旋转，需要严格进行压入部分的尺寸管理，存在无法廉价地制造转子的问题，但通过采用本发明的旋转机械的转子10的结构，能解决这些问题。
如果是本发明的转子10的结构，则作为轴4与端板2之间的中间构件的固定构件3具有轴4与端板2的线膨胀系数的中间值，因此即使在马达温度较高的情况下，也能抑制压入到轴4上的部件的过盈量的减少，能提供性能稳定的马达。
即，本发明的转子10在马达100温度较高的情况下，也能通过经由固定构件3将端板2压入固定到轴4上来抑制过盈量的减少，因此端板2不会因马达100的旋转而在旋转方向上偏移，由于端板2不会在旋转方向上偏移，因此即使在利用端板2获取转子10的平衡的情况下，也不会产生噪音、振动，能获得稳定的马达性能。并且，与直接将端盖压入到轴上的情况相比，无需使得将固定构件3压入到轴4以及将端板2压入到固定构件3时的压入部分的尺寸管理变严格，能廉价地制造转子10。
实施方式2
在实施方式2中，对实施方式1中示出的固定构件3与端板2的变形例进行说明。
图3是本发明的实施方式2所涉及的转子10的剖视图。
在上述实施方式1中，固定构件3形成为平板环状，但如图3所示的转子10的主要部分剖视图那样，固定构件3a的环状的截面形状大致呈U字形，利用由金属材料构成的薄壁的平板形成。
该截面形状大致为U字的固定构件3a配置成外侧的三个平面分别与轴4的外侧面、转子铁心1的轴向的端面、以及端板2的沿着内径的内侧面相接。
即，在转子10的固定构件3a的内周侧的薄壁的圆环部分内侧压入固定有轴4。另外，在转子10的固定构件3a的外周侧的薄壁的圆环部分压入固定有同心圆状的圆环板即端板2。
如实施方式1所示，在固定构件3为实心的情况下(单纯的平板状的情况下)，在将固定构件3压入到轴4时，若过盈量过大，则圆周应力会大于材料的允许值，难以进行部件的尺寸管理。因此，在实施方式1中，通过将线膨胀系数的值作为参数来选定固定构件3的材料，从而使尺寸管理较为容易。
然而，在本实施方式2中，通过使固定构件3a对轴4的压入部、固定构件3a对端板2的压入部分别为薄壁，从而获得圆周应力不容易变大的中间构件结构。通过使固定构件3a的材料为薄板，从而与采用更厚的材料的情况相比，能抑制圆周应力并增大过盈量，能通过降低固定构件3a的材料的厚度来吸收因线膨胀系数差异引起的过盈量变化的差。
通过如上述那样设置由该薄板构成的固定构件3a作为轴4与端板2的中间构件，从而能缓解轴4与端板2的热膨胀差异造成的影响。
此外，也能如图4所示那样将固定构件3a反转来固定于轴4，并作为固定构件3b配置于转子10。
在图3的示例中，示出了由截面形状大致为U字形的薄板构成的固定构件3a的一个平面配置成与转子铁心1的侧面相接的例子，但该图4的示例中，由截面形状大致为U字形的薄板构成的固定构件3b的平面与轴4的外侧面以及端板2(或2a、2b)的内侧面相接，且转子铁心1的端面(与轴垂直的面)与固定构件3b配置成彼此的面不相接。该固定构件3b的配置下也能获得与固定构件3、3a同样的效果。
此外，对于作为端盖的端板2，在图1～图3中举例示出了由薄板构成的截面形状大致为L字形的例子，但也可以如图4所示那样使用平板环状的端板2b。
无论是哪种情况，固定构件3a、3b的截面形状为U字形的前端部分都因薄板而处于靠近的状态，该部分上的圆周应力变低，因此可认为是适合作为中间构件的形状。
实施方式3
在上述实施方式1中，对固定构件3的线膨胀系数的值使用轴4与端板2的中间值、能使用电磁钢板进行了说明，在实施方式2中，对固定构件3a、3b由截面形状大致为U字形的薄板构成进行了说明。本实施方式3中，示出使用弹簧材料作为固定构件3(3a、3b)的情况。
弹簧材料是具有弹性的材料，通常，广泛使用薄板弹簧、蚀刻材料、垫板等。具有代表性的材料有SUS304CSP、SUS301CSP等被称为SUS弹簧材料的弹簧用不锈钢带。
通过使固定构件3(3a、3b)为弹簧材料，能利用弹簧材料的弹力来增大固定力，能使轴4、固定构件3(3a、3b)、端板2(2b)的固定更牢固。
另外，本发明可以在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。
工业上的实用性
本发明的旋转机械的转子能用作具备防止磁体脱离用的端板的电动马达的转子。

Claims (4)

1.一种旋转机械的转子，其特征在于，包括：轴；固定在所述轴上的转子铁心；压入固定于所述轴并对所述转子铁心在轴的轴向上的位置进行限制的环状的固定构件；以及固定在所述固定构件的外周侧并对埋入在所述转子铁心内的磁体在轴的轴向上的位置进行限制的端板，利用所述固定构件缓解所述轴与所述端板的热膨胀差造成的影响。
2.如权利要求1所述的旋转机械的转子，其特征在于，所述固定构件的线膨胀系数的值是所述轴的线膨胀系数与所述端板的线膨胀系数的中间值。
3.如权利要求1或2所述的旋转机械的转子，其特征在于，所述固定构件是由薄壁的金属材料形成的环状的构件，截面大致为U字形。
4.如权利要求1至3的任一项所述的旋转机械的转子，其特征在于，所述固体构件由弹簧材料形成。
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