CN105281455B - 旋转电机的转子 - Google Patents
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Abstract
一种旋转电机的转子(1)，其包括具有滚花部(11)的轴(10)和具有配合并固定至滚花部(11)的配合凹部(21)的转子芯(20)。轴(10)在滚花部(11)的一端具有小直径部(12)，并且在另一端具有凸缘部(15)。转子芯(20)在配合凹部(21)的一端具有小直径孔(22)。当配合凹部(21)配合到滚花部(11)中时，转子芯(20)的另一端的端面抵靠凸缘部(15)，而配合凹部(21)与小直径孔(22)之间的阶梯形表面(23)与滚花部(11)的一端的端面接触。因而，填料(28)被密封在形成于滚花部(11)与配合凹部(21)的内壁之间的间隙中。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装在诸如混合动力车辆或电动车辆之类的车辆上的、例如用作马达或发电机的旋转电机的转子。
背景技术
通常，作为一种安装在车辆中并用于车辆的旋转电机，已知的是具有在转子内嵌入有永磁体的结构的旋转场型同步马达(下文中简称为IPM马达)。
因为IPM马达由于既可以利用因转子的磁化引起的磁阻转矩又可以利用因永磁体的磁化引起的转矩而是高效的，所以IPM马达优选地用于混合动力车辆或电动车辆。
这种IPM马达包括起到电枢功能的定子和起到磁场功能的、设置成沿径向方向面向定子的转子。
在日本特许申请公报No.2-294241中公开了一种转子，其中，该转子配备有轴(旋转轴)和转子芯，该轴具有通过对轴的外周表面进行滚花加工而形成的滚花部，该转子芯具有配合并固定至轴的滚花部的配合凹部。
附带地，在上述IPM马达中，转子芯由于转子芯的芯损耗以及永磁体的涡流损耗而产生热量。
然而，作为在上述公报No.2-294241中公开的转子，当轴的滚花部通过压配合而配合到转子芯的配合凹部中时，轴和转子芯仅在滚花部的末端处接触。
因此，由于转子芯的热量是通过形成在轴的滚花部与转子芯的配合凹部的内壁之间的间隙中的空气传递至轴的，因此热辐射性能较低。
如果转子芯的热辐射性能较低，则导致磁体退磁、次级导体的强度下降、或轴承咬死(seizure)。
此外，当为了增加轴与转子芯之间的接触面积而扩大滚花部中的接合部时，需要增大使轴进入到转子芯的配合凹部中的压配合力，从而生产率会变差。
发明内容
本发明是鉴于以上提到的问题而做出的，并且本发明的目的是提供如下的一种旋转电机的转子，旋转电机的转子能够改善转子芯的热辐射性能。
在根据第一方面的旋转电机的转子中，旋转电机的转子包括轴和转子芯，其中，轴具有通过对轴的外周表面进行滚花加工而形成的滚花部，转子芯具有配合并固定至轴的滚花部的配合凹部。
轴包括小直径部和凸缘部，该小直径部的直径小于滚花部的直径，该小直径部形成在滚花部的近端，凸缘部形成在滚花部的远端。
转子芯包括小直径孔，该小直径孔的直径小于配合凹部的直径，该小直径孔形成在配合凹部的近端。
当配合凹部配合到轴的滚花部中时，转子芯的远端的端面抵靠凸缘部，而形成在配合凹部与小直径孔之间的阶梯形表面处于与形成在滚花部与小直径部之间的阶梯形表面接触的状态。
在形成于轴的滚花部与转子芯的配合凹部的内壁之间的间隙中密封有填料。
本发明中所使用的填料可以是相比空气具有更高的热导率的任何东西。
可适当地采用例如诸如机油、冲压油、液态石蜡之类的润滑油或者诸如硅润滑脂或氟润滑脂之类的润滑脂来作为填料。
根据本发明，填料被密封在形成于轴的滚花部与转子芯的配合凹部的内壁之间的间隙(下文中也被称为滚花部间隙)中。
因此，由于因转子芯的芯损耗以及永磁体的涡流损耗而在转子芯中产生的热量可以通过密封在滚花部间隙中的填料而容易地传递至轴，因此可以改善转子芯的热辐射性能。
另外，根据本发明，当转子芯的配合凹部配合到轴的滚花部上时，转子芯的远端的端面抵靠凸缘部，而形成在配合凹部与小直径孔之间的阶梯形表面与形成在滚花部与小直径部之间的阶梯形表面接触。
因此，将填料密封到滚花部间隙中可以容易地通过在将填料施加到轴的滚花部上之后将轴压配合到转子芯中来实现。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据第一实施方式的旋转电机的转子的沿着轴向方向的剖视图；
图2示出了以平面的方式展开的沿图1中的线II-II截取的一部分的横截面的展开视图；以及
图3示出了根据第二实施方式的旋转电机的转子的沿着轴向方向的截面图。
具体实施方式
下文中将参照附图来具体描述根据本发明的旋转电机的转子的实施方式。
【第一实施方式】
将参照图1和图2来描述根据第一实施方式的旋转电机的转子。
第一实施方式中的旋转电机的转子1例如意在用作车辆用的诸如马达之类的旋转电机，并且转子1可旋转地容置在旋转电机的壳体中的定子(未示出)内。
如图1所示，转子1包括轴10和转子芯20。轴具有通过对轴10的外周表面进行滚花加工而形成的滚花部11。转子芯20具有配合并固定至轴10的滚花部11的配合凹部21。
轴10是由以实心的长轴形状形成的铁基金属制成的。
滚花部11是通过对轴10的轴向方向上的中央部分的外周表面进行滚花加工而形成的。
滚花部11(轴10的)的近端(图1中的左侧)具有小直径部12，小直径部12相比滚花部11具有更小的直径。
在滚花部11与小直径部12之间形成了阶梯形表面13。
此外，小直径部12的近端(图1中的左侧)具有最小直径部14，最小直径部14相比小直径部12具有更小的直径。
另外，滚花部11的远端(图1中的右侧)具有环形凸缘部15，环形凸缘部15相比滚花部11具有更大的外径。
因而，滚花部11设置在轴10的小直径部12与凸缘部15之间。
转子芯20是通过沿轴向方向对多个钢板20a进行层叠并且通过压接来进行连接和固定而形成为圆筒形形状的，所述多个钢板20a通过冲压而形成为预定环形形状。
配合并固定至轴10的滚花部11的配合凹部21设置在除了沿轴向方向贯通的内孔的轴向端部(图1中的左端)之外的转子芯20中。
配合凹部21的内径略微小于滚花部11的外径。
因而，滚花部11的突出的末端与配合凹部21的内壁按压接触并接合，从而防止了轴10和转子芯20沿旋转方向相对移位。
配合凹部21的近端(图1中的左侧)具有小直径孔22，小直径孔22相比配合凹部21具有更小的直径。
在配合凹部21与小直径孔22之间形成了阶梯形表面23。
小直径孔22的直径是比轴10的小直径部12的直径更大的预定宽度。
因而，在小直径孔22的内壁与小直径部12的外周表面之间形成了预定间隙S。
应当指出的是，转子芯20的外径从近端到第二端是大致恒定的。
转子芯20从轴10的近端通过对配合凹部21进行压配合而配合并固定至滚花部11的外侧。
此时，转子芯20的远端的端面24抵靠(包括按压接触，并且同样适用于下面)凸缘部15，而形成在配合凹部21与小直径孔22之间的阶梯形表面23处于与形成在滚花部11与小直径部12之间的阶梯形表面13接触的状态。
因此，如图2所示，填料28被密封在形成于轴10的滚花部11与转子芯20的配合凹部21的内壁之间的间隙(滚花部间隙)中。
填料28刚好在将轴10的滚花部11压配合到转子芯20的配合凹部21中之前被施加到滚花部11的表面上。
在第一实施方式中，例如采用从机油、冲压油(press oil)、液态石蜡或其他适当的油中选择的润滑油来作为填料28。
因而，由于在将轴10的滚花部11压配合到转子芯20的配合凹部21中时的润滑能力被改善，因此可以降低压配合负载并实现改善的生产制造。
沿轴向方向延伸的多个磁体容置孔25(第一实施方式中为8个)以其间具有预定间隔的方式沿周向方向形成在转子芯20的外周中。
单个永磁体26被嵌入到每个磁体容置孔25中，使得磁极的多个极性在周向方向上交替地不同(第一实施方式中为8个极(N极：4个，S极：4个))。
密封在滚花部间隙中的上述填料28的沸点高于容置在转子芯20的磁体容置孔25中的永磁体26的热退磁起始温度。
因而，由于填料28没有在低于热退磁起始温度的温度下蒸发，因此可以更可靠地防止永磁体26被热退磁。
根据如上所述构造的第一实施方式的转子1，填料28被密封在形成于轴10的滚花部11与转子芯20的配合凹部21的内壁之间的间隙(滚花部间隙)中。
因此，由于因转子芯20的芯损耗以及永磁体26的涡流损耗而在转子芯20中产生的热量可以通过密封在滚花部间隙中的填料28容易地传递至轴10，因而可以改善转子芯20的热辐射性能。
另外，根据第一实施方式的转子1，当转子芯20的配合凹部21配合到轴10的滚花部11上时，转子芯20的远端的端面24抵靠凸缘部15，而转子芯20的阶梯形表面23与轴10的阶梯形表面13接触。
因此，可以可靠地防止密封在滚花部间隙中的填料28流出到轴向方向两侧。
在这种情况下，将填料28密封到滚花部间隙中可以通过在将填料28施加到轴10的滚花部11上之后将轴10压配合在转子芯20中来实现，因而生产制造变得更容易。
另外，在第一实施方式中采用润滑油作为待密封在滚花部间隙中的填料28。
因而，由于在将轴10的滚花部11压配合到转子芯20的配合凹部21中时润滑能力被改善，因此可以降低压配合负载，并且生产制造变得容易。
而且，在第一实施方式中，采用了沸点比永磁体26的热退磁起始温度高的填料28。
因此，由于填料28没有在低于热退磁起始温度的温度下蒸发，因此可以更可靠地防止永磁体26被热退磁。
另外，第一实施方式的转子芯20是通过沿轴向方向层叠并连接多个铁板20a而形成的。
因此，在通过冲压以预定环形形状形成钢板20a时，通过分别冲压钢板20a的具有配合凹部21的内径以及钢板20a的具有小直径孔22的内径，可以容易地提供配合凹部21与转子芯20的小直径孔22之间的阶梯形表面23。
【第二实施方式】
将参照图3来描述根据第二实施方式的旋转电机的转子。
第二实施方式的转子2具有与第一实施方式的转子1相同的基本构型，但第二实施方式的转子2与第一实施方式的转子1的不同点在于，轴10的小直径部12被压配合到转子芯20的小直径孔22中，并且采用润滑脂作为填料28。
因此，省略对与第一实施方式相同的部件和构型的详细描述，并且将描述与第一实施方式的不同点以及关键点。
应当指出的是，与第一实施方式中的部件和零件相同的部件和零件被给予相同的附图标记。
第二实施方式的轴10与第一实施方式的轴10相同，并且第二实施方式的轴10从近端(图3中的左侧)起按下述顺序设置有最小直径部14、小直径部12、阶梯形表面13、滚花部11和凸缘部15。
另外，与第一实施方式的转子芯20类似，第二实施方式的转子芯20从近端(图3中的左侧)起按下述顺序设置有小直径孔22、阶梯形表面23和配合凹部21。
也就是说，在第二实施方式的情况下，与第一实施方式相同的状况是，轴10的滚花部11和转子芯20的配合凹部21是通过压配合来配合并固定的。
然而，在第二实施方式中，小直径孔22的直径形成得略微小于轴10的小直径部12的直径。
从而，在轴10的滚花部11被压配合到转子芯20的配合凹部21中的同时，轴10的小直径部12也被压配合到转子芯20的小直径孔22中。
附带地，即使在第二实施方式的情况下，仍与第一实施方式相同的状况是，当轴10的滚花部11被压配合到转子芯20的配合凹部21中时，轴10的凸缘部15与转子芯20的远端的端面24接触，而轴10的阶梯形表面13与转子芯20的阶梯形表面23接触。
另外，在第二实施方式中，代替在第一实施方式采用的润滑油，例如采用相比润滑油具有更高粘度的诸如硅润滑脂或氟润滑脂之类的润滑脂来作为密封在形成于轴10的滚花部11与转子芯20的配合凹部21的内壁之间的间隙(滚花部间隙)中的填料28。
因而，通过使用具有高粘度的填料28，可以改善填料28对滚花部间隙的密封性能。
根据如上所述构造的第二实施方式的转子2，填料28被密封在形成于轴10的滚花部11与转子芯20的配合凹部21的内壁之间的间隙(滚花部间隙)中。
因此，即使在第二实施方式的转子2中，由于转子芯20中产生的热量可通过密封在滚花部间隙中的填料28而容易地传递至轴10，因此可以实现与第一实施方式相同的效果，以便改善转子芯20的热辐射性能。
特别地，在第二实施方式的情况下，由于轴10的小直径部12被压配合到转子芯20的小直径孔22中，因此密封在滚花部间隙中的填料28能够被可靠地密封。
另外，能够加强轴10和转子芯20沿轴向方向的固定力(取出力)。
【其他实施方式】
应当指出的是，本发明不限于上述实施方式；然而，在本发明的范围内的各种改型都是可能的。
例如，在上述实施方式中，尽管已经作为示例描述了将根据本发明的旋转电机的转子应用于车辆马达的转子，但是本发明还可以应用于发电机、电动马达或旋转电机，该旋转电机可以作为安装在车辆上的旋转电机而选择性地用作发电机或电动马达。
Claims (6)
1.一种旋转电机的转子，所述转子包括：
轴(10)，所述轴(10)具有通过对所述轴的外周表面进行滚花加工而形成的滚花部(11)；以及
转子芯(20)，所述转子芯(20)具有配合凹部(21)，所述配合凹部(21)配合并固定至所述轴的所述滚花部；其中，
所述轴包括小直径部(12)和凸缘部(15)，所述小直径部(12)的直径小于所述滚花部的直径，所述小直径部(12)形成在所述滚花部的近端，所述凸缘部(15)形成在所述滚花部的远端；
所述转子芯包括小直径孔(22)，所述小直径孔(22)的直径小于所述配合凹部的直径，所述小直径孔(22)形成在所述配合凹部的近端；其中，
当所述配合凹部配合到所述轴的所述滚花部中时，所述转子芯的远端的端面(24)抵靠所述凸缘部，而形成在所述配合凹部与所述小直径孔之间的阶梯形表面(23)处于与形成在所述滚花部与所述小直径部之间的阶梯形表面(13)接触的状态；并且
在形成于所述轴的所述滚花部与所述转子芯的所述配合凹部的内壁之间的间隙中密封有填料(28)。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，所述轴的所述小直径部被压配合到所述转子芯的所述小直径孔中。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，所述填料为润滑油。
4.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，所述填料为润滑脂。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，
多个永磁体(26)以其间具有预定间隔的方式沿周向方向被嵌入到所述转子芯中；并且
所述填料的沸点高于所述永磁体的热退磁起始温度。
6.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，所述转子芯是通过沿轴向方向层叠并连接多个钢板(20a)而形成的。
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