CN105981265A - 转子、转子的制造方法以及具有转子的旋转电机 - Google Patents

转子、转子的制造方法以及具有转子的旋转电机 Download PDF

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Abstract

转子包括：转子芯，其以能够与旋转轴一体地旋转的方式被固定于该旋转轴，且在该转子芯的周向上的整个范围内安装有多个磁体；第1转子罩，其具有用于覆盖转子芯的外周中的轴向上的一侧部分的圆筒状的第1圆筒部；以及第2转子罩，其具有用于覆盖转子芯的外周中的轴向上的另一侧部分的圆筒状的第2圆筒部。第1圆筒部的外径比第2圆筒部的内径大，第1转子罩和第2转子罩以第1圆筒部配置于第2圆筒部的内周侧的方式被压入固定起来。

Description

转子、转子的制造方法以及具有转子的旋转电机
技术领域
本发明涉及转子、转子的制造方法以及具有转子的旋转电机。
背景技术
在日本JP11－299149A中公开了一种在旋转电机中使用的转子。该转子包括：轭，磁体安装于该轭的外周；以及罩，其用于覆盖磁体的外周面。在磁体的周向端部设有缺口，在罩的开口缘部设有凹陷部。通过罩的凹陷部卡定于相邻的磁体之间的缺口，罩的轴向和周向上的移动被限制。
发明内容
在上述以往的技术中，为了将罩相对于轭在周向上进行固定、即进行罩的止转，在将罩覆盖设置于磁体的外周之前，需要对磁体和罩实施加工，从而造成工时增加。
本发明是鉴于这样的技术课题而完成的，其目的在于抑制工时的增加并进行转子罩的止转。
根据本发明的一技术方案，转子包括：转子芯，其以能够与旋转轴一体地旋转的方式被固定于该旋转轴，且在该转子芯的周向上的整个范围内安装有多个磁体；第1转子罩，其具有用于覆盖转子芯的外周中的轴向上的一侧部分的圆筒状的第1圆筒部；以及第2转子罩，其具有用于覆盖转子芯的外周中的轴向上的另一侧部分的圆筒状的第2圆筒部。第1圆筒部的外径比第2圆筒部的内径大，第1转子罩和第2转子罩以第1圆筒部配置于第2圆筒部的内周侧的方式被压入固定起来。
附图说明
图1是表示具有本发明的实施方式的转子的旋转电机的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的转子的立体图。
图3是表示利用包含轴的旋转轴线的平面剖切转子而得到的截面的剖视图。
图4是表示图3的IV－IV截面的剖视图。
图5A是表示转子罩的端面形状的局部剖视图。
图5B是表示转子罩的端面形状的变形例的局部剖视图。
图6是用于说明转子的制造工序的图。
图7是用于说明转子的制造工序的图。
图8是表示转子罩的端面形状的变形例的放大剖视图。
图9是表示转子罩的端面形状的变形例的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示将具有本实施方式的转子2的旋转电机100沿与旋转轴线垂直的方向剖切而得到的截面的剖视图。
旋转电机100作为马达和发电机中的至少一者发挥功能，包括：轴1，其作为能够旋转的旋转轴；转子2，其以与轴1成为一体的方式固定于轴1；以及定子3，其与转子2之间隔着预定的空隙地配置于转子2的外周侧。
转子2包括：转子芯21，其固定于轴1的外周并同轴1一起旋转；永磁体22，其在转子芯21的外周面的周向上的整个范围内以等间隔的方式进行配置；以及转子罩23，其用于容纳安装有永磁体22的转子芯21。
定子3包括：定子芯31，其呈圆环状，以与转子2隔着预定的空隙地包围转子2的方式进行配置；以及绕线32，其卷装于定子芯31。
定子芯31具有：环状的轭部33；多个齿34，该多个齿34自轭部33朝径向内侧突出设置，并在周向上以预定的间隔配置；以及槽35，其在轭部33的内周侧由相邻的齿34划分而成。
绕线32卷绕于定子芯31的齿34，从而在各齿34形成有线圈。绕线32的末端与设于定子3的电极(未图示)相连接。若借助电极向线圈供给电力，则定子芯31磁化，利用与转子2的永磁体22之间的作用，转子2以轴1为轴进行旋转。
图2是表示本实施方式的转子2的立体图。图3是表示利用包含轴1的旋转轴线的平面剖切转子2而得到的截面的剖视图。图4是表示图3的IV－IV截面的剖视图。
转子罩23是用于容纳安装有永磁体22的转子芯21的、由非磁性的不锈钢形成的圆筒构件，其包括在轴向上被分成两部分而得到的第1转子罩24和第2转子罩25。转子罩23通过如下方式而实现一体化：自轴向两端将第1转子罩24和第2转子罩25套在转子芯21上，并进一步对局部进行压入。
如图3所示，第1转子罩24具有：第1圆筒部26，其呈圆筒状，用于覆盖转子芯21的外周中的轴向上的一侧部分(图3中的右侧部分)；以及第1抵接部27，其抵接于转子芯21的轴向上的一侧的端部。第2转子罩25具有：第2圆筒部28，其呈圆筒状，用于覆盖转子芯21的外周中的轴向上的另一侧部分(图3中的左侧部分)；以及第2抵接部29，其抵接于转子芯21的轴向上的另一侧的端部。
第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的内径相同且外径相同，并且，两者的轴向长度相同。轴向长度以第1圆筒部26的轴向长度和第2圆筒部28的轴向长度之和大于转子芯21的轴向长度的方式进行设定。因而，第1圆筒部26和第2圆筒部28的各自的局部被配置为在转子芯21的外周重叠。
第1抵接部27具有：第1环状板部41，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第1连接部42，其与第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部相连接，并相对于第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部沿轴向突出，该第1连接侧端部26c是与压入侧端部26a所在侧相反的一侧的端部，该压入侧端部26a是第1圆筒部26的压入到第2圆筒部28内的那一侧的端部。第2抵接部29具有：第2环状板部43，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第2连接部44，其与第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部相连接，并相对于第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部沿轴向突出，该第2连接侧端部28c是与压入侧端部28a所在侧相反的一侧的端部，该压入侧端部28a是第2圆筒部28的压入到第1圆筒部26外的那一侧的端部。
第1环状板部41的外周与第1连接部42相连接，第1环状板部41的内径设定为比转子芯21的外径小。第2环状板部43的外周与第2连接部44相连接，第2环状板部43的内径设定为比转子芯21的外径小。由此，第1环状板部41与第1连接部42以及第2环状板部43与第2连接部44沿着径向自永磁体22延伸设置直到转子芯21。
第1连接部42形成为在第1圆筒部26的整个周向范围沿轴向突出，在第1圆筒部26的端部形成为环状突起。第2连接部44形成为在第2圆筒部28的整个周向范围沿轴向突出，在第2圆筒部28的端部形成为环状突起。
如上述那样将第1连接部42形成为自第1圆筒部26的端部沿轴向突出的环状突起，因此能够将转子芯21的轴向端部与第1环状板部41对接。
此外，与第1连接部42相同地，也将第2连接部44形成为自第2圆筒部28的端部沿轴向突出的环状突起，因此能够将转子芯21的轴向端部与第2环状板部43对接。
另外，第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的内径相同且外径相同，因此，如图4所示，在第1圆筒部26与第2圆筒部28重叠的部分，第1圆筒部26被压入到第2圆筒部28的内周侧而发生变形，从而形成有变形部26b。图5A是放大表示第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的压入侧的端面形状的局部剖视图。此外，图5A仅示出了第1圆筒部26和第2圆筒部28的端部附近的截面，为了进一步明确端面形状，将第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的壁厚加厚来进行表示。
第1圆筒部26的压入侧端部26a以修边形状为外缘凸弧(日文：フランジアップ)的方式形成。即，第1圆筒部26的压入侧端部26a形成为，与作为与压入侧端部26a所在侧相反的一侧的端部的第1连接侧端部26c相比，越向顶端去，外径越小。第2圆筒部28的压入侧端部28a以修边形状为内缘凸弧(日文：ピンチトリム)的方式形成。即，第2圆筒部28的压入侧端部28a形成为，与作为与压入侧端部28a所在侧相反的一侧的端部的第2连接侧端部28c相比，越向顶端去，内径越大。由此，在使第1圆筒部26和第2圆筒部28沿轴向互相靠近时，形成为外缘凸弧形状的第1圆筒部26被压入到形成为内缘凸弧形状的第2圆筒部28的内周侧，在该工序中，第1圆筒部26所产生的应力集中于强度最弱的、磁体之间等的空间部，从而形成变形部26b。
此时，如图4所示，在第1圆筒部26的内周侧配置有永磁体22，因此第1圆筒部26不在永磁体22的头顶部发生变形，而是朝向在沿周向相邻的永磁体22之间划分形成的间隙向内径侧发生变形。由此，第1转子罩24和第2转子罩25被压入固定，并且，变形部26b作为在周向上对转子罩23进行止转的止转部发挥作用。
此外，在本实施方式中，例示了该变形部26b为一个的情况，但变形部26b也可以是两个以上。在变形部26b为两个以上的情况下，变形部26b也分别形成于在相邻的永磁体22之间划分形成的间隙。
另外，在本实施方式中，将第1圆筒部26的压入侧端部26a和第2圆筒部28的压入侧端部28a分别形成为随着朝向顶端去直径发生变化的曲面，但如图5B所示，也可以形成为随着朝顶端去直径以恒定的比率发生变化的锥形状。
接下来，说明转子2的制造方法。
首先，将多个永磁体22安装于转子芯21的外周面。永磁体22以在转子芯21的周向上的整个范围内等间隔配置的方式利用粘接剂等进行安装。
接下来，如图6所示，自转子芯21的轴向上的一端侧将第1转子罩24套在安装有永磁体22的转子芯21的外周上。第1转子罩24进行嵌套直至第1抵接部27抵接于转子芯21的轴向上的一端为止。
接下来，如图7所示，自轴向上的另一端侧套上第2转子罩25。在第2转子罩25的压入侧端部28a到达第1转子罩24的压入侧端部26a时，进一步推入第2转子罩25而相对于第1转子罩24进行压入。
由此，具有形成为外缘凸弧形状的压入侧端部26a的第1转子罩24一边在具有形成为内缘凸弧形状的压入侧端部28a的第2转子罩25的内周侧发生变形一边滑入到第2转子罩25的内周侧。第2转子罩25进行压入直到第2抵接部29抵接于转子芯21的轴向上的另一端为止。
接下来，轴1被插入到转子芯21的中央。由此，如图2所示，完成具有轴1的转子2的制造。
根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。
第1转子罩24和第2转子罩25以第1圆筒部26配置于第2圆筒部28的内周侧的方式被压入固定在一起，因此能够使内周侧的第1圆筒部26朝内径侧发生变形。由此，变形部26b抵接于安装于转子芯21的外周的永磁体22而在周向上固定转子罩23，因此不需要预先对永磁体22、第1转子罩24以及第2转子罩25实施加工，能够在抑制工时的增加的同时进行转子罩23的止转。另外，另一方面，也可以考虑使用包括树脂材料的填充材料进行第1转子罩24、第2转子罩25在轴向、径向以及周向上的固定，但填充材料存在储存期限这样的时间限制，因此材料成本增加，而且由于还存在使用期限，因此还存在耐久性的问题。相对于此，在本实施方式中，由于不需要填充材料，因此能够降低成本。
而且，由于第1转子罩24的第1圆筒部26和第2转子罩25的第2圆筒部28这两者的内径相同且外径相同，因此能够利用相同的管径的坯料来制造第1转子罩24和第2转子罩25。由此，能够降低成本。而且，由于第1转子罩24的第1圆筒部26和第2转子罩25的第2圆筒部28这两者的轴向上的长度相同，因此能够通用尺寸完全相同的构件来作为第1转子罩24和第2转子罩25。由此，能够进一步降低成本。
而且，第1转子罩24的第1圆筒部26和第2转子罩25的第2圆筒部28这两者的局部重叠即可，因此对于转子2的长度方向的改变存在容许量。由此，能够进一步谋求第1转子罩24和第2转子罩25这两者的构件的通用化。
而且，第1圆筒部26的压入侧端部26a形成为外缘凸弧形状，第2圆筒部28的压入侧端部28a形成为内缘凸弧形状，因此在将第2转子罩25相对于第1转子罩24进行压入时，能够引导第1圆筒部26更可靠地滑入到第2圆筒部28的内周侧。由此，能够防止第1转子罩24和第2转子罩25这两者都发生变形而提高成品率。
而且，第1抵接部27具有：第1环状板部41，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第1连接部42，其与第1圆筒部26的第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部相连接，并相对于第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部沿轴向突出，第2抵接部29具有：第2环状板部43，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第2连接部44，其与第2圆筒部28的第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部相连接，并相对于第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部沿轴向突出。由此，能够使永磁体22的轴向上的长度伸长到极限。而且，由于能够将转子芯21的轴向端部抵靠于第1环状板部41和第2环状板部43，因此能够使转子芯21的轴向尺寸小型化。
而且，由于首先将第1转子罩24套在转子芯21上，之后套第2转子罩25，因此进行变形的一侧的第1转子罩24的第1圆筒部26以在轴向上静止的状态下在径向上发生变形。由此，能够防止在变形部26b的形成过程中变形部26b沿轴向移动而与永磁体22接触。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式只不过示出了本发明的应用例之一，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为所述实施方式的具体结构。
例如，在上述实施方式中，例示了第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的内径相同且外径相同的情况，但只要第1圆筒部26的外径比第2圆筒部28的内径大，内径和外径中的至少一者就也可以是不同的尺寸。
而且，在上述实施方式中，例示了第1圆筒部26的压入侧端部26a形成为外缘凸弧形状、第2圆筒部28的压入侧端部28a形成为内缘凸弧形状的情况，也可以仅在第1圆筒部26的压入侧端部26a和第2圆筒部28的压入侧端部28a中的任意一者形成所述修边形状。另外，在第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的内径和外径中的至少一者为不同尺寸的情况下，也可以省略上述的修边形状。
例如，如图8所示，在将第1圆筒部26的压入侧端部26a形成为随着朝向顶端去内径和外径均变小的锥形状的情况下，不需要将第2圆筒部28的压入侧端部28a设为上述那样的修边形状。在该情况下，只要第1圆筒部26的压入侧端部26a的外径比第2圆筒部28的压入侧端部28a的内径小，就能够通过使第1圆筒部26和第2圆筒部28沿轴向互相靠近，将第1圆筒部26压入到第2圆筒部28的内周侧而形成变形部26b。
而且，在上述实施方式中，在对第1圆筒部26和第2圆筒部28进行压入时，预先对第1圆筒部26的压入侧端部26a和第2圆筒部28的压入侧端部28a实施了加工，但实施加工的部位不限于压入侧端部26a、28a，也可以对第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的整体实施加工。特别是，在第1圆筒部26和第2圆筒部28互相重叠的部分处，只要第1圆筒部26的外径比第2圆筒部28的内径大，就能够形成变形部26b。
例如，如图9所示，在将第1圆筒部26整体形成为随着朝向压入侧端部26a去内径和外径均变小的锥形状的情况下，只要第1圆筒部26的压入侧端部26a的外径比第2圆筒部28的压入侧端部28a的内径小，就能够通过使第1圆筒部26和第2圆筒部28沿轴向互相靠近，将第1圆筒部26压入到第2圆筒部28的内周侧而形成变形部26b。
而且，在上述实施方式中，例示了第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的轴向长度相同的情况，但第1圆筒部26和第2圆筒部28这两者的轴向长度也可以不相同。另外，在第2圆筒部28的轴向长度为第1圆筒部26的轴向长度以上的情况下，也可以以第2圆筒部28覆盖第1圆筒部26的整个外周面的方式进行压入固定。由此，能够使第1圆筒部26的变形部26b无法自外部看到。
而且，在上述实施方式中，例示了如下情况：第1抵接部27具有第1连接部42，该第1连接部42与第1圆筒部26的第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部相连接并相对于第1连接侧端部26c和第1抵接部27的端部沿轴向突出，第2抵接部29具有第2连接部44，该第2连接部44与第2圆筒部28的第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部相连接并相对于第2连接侧端部28c和第2抵接部29的端部沿轴向突出，但也可以省略第1连接部42和第2连接部44中的至少一者。在省略了第1连接部42和第2连接部44的情况下，第1圆筒部26和第1环状板部41利用使第1圆筒部26朝向内侧缩径而形成的曲面连接起来，第2圆筒部28和第2环状板部43利用使第2圆筒部28朝向内侧缩径而形成的曲面连接起来。在该情况下，永磁体22的轴向端面中的最外周部的角抵接于该曲面。
而且，在上述实施方式中，第1转子罩24的第1环状板部41和第2转子罩25的第2环状板部43以完全覆盖永磁体22的方式进行设置，但只要是在永磁体22破损时碎片不飞散的程度，就也可以以永磁体22的局部暴露的方式进行设置。
而且，在上述实施方式中，第1转子罩24具有第1圆筒部26和第1抵接部27，但既可以分别独立地设置第1圆筒部26和第1抵接部27，也可以省略第1抵接部27。同样地，第2转子罩25具有第2圆筒部28和第2抵接部29，但既可以分别独立地设置第2圆筒部28和第2抵接部29，也可以省略第2抵接部29。
而且，在上述实施方式中，第1转子罩24和第2转子罩25这两个转子罩覆盖设于转子芯21的外周，但各转子罩24、25也可以包括沿轴向分成的多个罩。在该情况下，在转子芯21的外周覆盖设有三个以上圆筒状的罩，各罩彼此间被压入固定。
而且，在上述实施方式中，例示了首先将第1转子罩24套在转子芯21上、接着套第2转子罩25的情况，但既可以首先套第2转子罩25接着套第1转子罩24，也可以将第1转子罩24和第2转子罩25同时套在转子芯21上。
而且，在上述实施方式中，对转子罩23由非磁性的不锈钢构成进行了说明，但也可以由铝等其他非磁性金属构成。
本申请基于2014年4月24日向日本国专利厅申请的日本特愿2014-90355主张优先权，该申请的全部内容作为参照被编入到本说明书。

Claims (9)

1.一种转子，其包括：
转子芯，其以能够与旋转轴一体地旋转的方式被固定于该旋转轴，且在该转子芯的周向上的整个范围内安装有多个磁体；
第1转子罩，其具有用于覆盖所述转子芯的外周中的轴向上的一侧部分的圆筒状的第1圆筒部；以及
第2转子罩，其具有用于覆盖所述转子芯的外周中的轴向上的另一侧部分的圆筒状的第2圆筒部，其中，
所述第1圆筒部的外径比所述第2圆筒部的内径大，
所述第1转子罩和所述第2转子罩以所述第1圆筒部配置于所述第2圆筒部的内周侧的方式被压入固定起来。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
该转子还包括：
第1抵接部，其抵接于所述转子芯的所述轴向上的一侧的端部；以及
第2抵接部，其抵接于所述转子芯的所述轴向上的另一侧的端部。
3.根据权利要求2所述的转子，其中，
所述第1圆筒部与所述第1抵接部一体地形成，
所述第2圆筒部与所述第2抵接部一体地形成。
4.根据权利要求2所述的转子，其中，
所述第1抵接部具有：第1环状板部，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第1连接部，其与第1连接侧端部和所述第1抵接部的端部相连接并相对于所述第1连接侧端部和所述第1抵接部的端部沿轴向突出，所述第1连接侧端部是与压入侧端部所在侧相反的一侧的端部，该压入侧端部是所述第1圆筒部的压入到所述第2圆筒部内的那一侧的端部，
所述第2抵接部具有：第2环状板部，其呈圆环状，具有与轴向垂直的面；以及第2连接部，其与第2连接侧端部和所述第2抵接部的端部相连接并相对于所述第2连接侧端部和所述第2抵接部的端部沿轴向突出，所述第2连接侧端部是与压入侧端部所在侧相反的一侧的端部，该压入侧端部是所述第2圆筒部的压入到所述第1圆筒部外的那一侧的端部。
5.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述第1圆筒部的压入侧端部形成为，与作为与所述压入侧端部所在侧相反的一侧的端部的第1连接侧端部相比，越朝顶端去，外径越小。
6.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述第2圆筒部的压入侧端部形成为，与作为与所述压入侧端部所在侧相反的一侧的端部的第2连接侧端部相比，越朝顶端去，内径越大。
7.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述第1转子罩和所述第2转子罩以所述第2圆筒部覆盖所述第1圆筒部的整个外周面的方式被压入固定起来。
8.一种转子的制造方法，该转子具有转子芯，该转子芯以能够与旋转轴一体地旋转的方式被固定于该旋转轴，且在该转子芯的周向上的整个范围内安装有多个磁体，其中，
该转子的制造方法包括：
自所述转子芯的轴向上的一侧套上第1转子罩的工序，其中，该第1转子罩具有第1圆筒部和第1抵接部，该第1圆筒部呈圆筒状，用于覆盖所述转子芯的外周中的轴向上的一侧部分，该第1抵接部抵接于所述转子芯的所述轴向上的一侧的端部；
自所述转子芯的轴向上的另一侧套上第2转子罩的工序，其中，该第2转子罩具有第2圆筒部和第2抵接部，该第2圆筒部呈圆筒状，用于覆盖所述转子芯的外周中的轴向上的另一侧部分，该第2抵接部抵接于所述转子芯的所述轴向上的另一侧的端部；以及
以所述第1圆筒部配置于所述第2圆筒部的内周侧的方式将所述第2转子罩相对于所述第1转子罩进行压入的工序。
9.一种旋转电机，其中，该旋转电机包括：
权利要求1所述的转子；以及
定子，其以与所述转子隔着预定的空隙的方式配置于所述转子的外周侧。
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