CN106340984A

CN106340984A - 旋转电机转子的制造方法

Info

Publication number: CN106340984A
Application number: CN201610532146.XA
Authority: CN
Inventors: 服部宏之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2017-01-18
Also published as: US20170012510A1; JP2017022854A; EP3116103A1; BR102016015827A2; CA2935228A1; KR20170007166A

Abstract

本发明涉及旋转电机转子的制造方法，包括：形成芯块元件；将磁体插入每个磁体孔中；通过将熔融树脂从磁体上方注入到每个磁体孔中、使熔融树脂固化并由此形成树脂部以便将每个芯块元件和磁体一体化来形成磁体芯块，熔融树脂在第二端面处注入，并且磁体的端面在第一端面露出；通过将多个磁体芯块层叠并一体化来形成转子，多个磁体芯块被层叠成使得配置在轴向两端处的两个磁体芯块的第一端面构成转子的轴向两端处的端面。

Description

旋转电机转子的制造方法

技术领域

本发明涉及旋转电机转子的制造方法，所述旋转电机转子包括磁体芯块且多个磁体芯块在其中一体化，所述磁体芯块是通过将磁体和由磁性材料制成的芯块元件一体化而形成的。

背景技术

通常，已知使用由磁性材料制成的转子芯的旋转电机转子的构型。还已知一种转子，其中在转子芯在周向上的多个位置处形成有沿轴向贯通的磁体孔并且在各磁体孔中配置有磁体。为了降低磁体的铁损，存在这样的情况，即在这种构型中配置在多个周向位置处的磁体各自都在转子的轴向上作为多个磁体分开地配置。

在日本专利申请公报No.2007-282358(JP 2007-282358 A)中，记载了通过层叠多个由电磁钢板制成的芯板来形成层叠体并在层叠体的中心处的轴孔周围形成多个磁体孔。磁体插入各磁体孔中，各磁体上方的部分和各磁体的周围被充填以树脂部件，并且磁体和层叠体被一体化，以便形成磁体芯块。然后，通过层叠和固定多个磁体芯块来形成转子。

日本专利申请公报No.2007-215357(JP 2007-215357 A)公开了一种构型，其中多个磁体以使得各磁体在轴向上对齐的方式插入在转子芯的磁体孔中。在此构型中，为了促进树脂流入多个磁体之间，在各磁体的内侧端部处形成有倒角部或沉孔部。

在如JP 2007-282358 A中记载的转子的制造方法中那样形成磁体芯块的工序中，磁体上方的部分被充填以树脂部件。因而，在磁体芯块的树脂注入侧的端部处磁体孔内的树脂部大部分向外侧露出。因此，在通过层叠磁体芯块而形成转子的状态下，在转子的一个轴向端部处磁体孔内的树脂部的表面大部分向外侧露出。在这种构型中，存在由于转子使用期间的反复的过度温度变化或由于转子的旋转而在树脂部中产生应力并且树脂部开裂的可能性。例如，在温度上升期间磁体与树脂部之间产生热膨胀差异。此后，由于温度下降而在用于在芯端面附近的位置处覆盖磁体的树脂部中产生过度的应力。结果，树脂部可能开裂。如果开裂的树脂部在转子的旋转期间向周围飞散，则它可能导致周边部件的性能下降或用于固定磁体的树脂部的力的下降。同时，关于通过JP 2007-215357 A中记载的制造方法制造的转子，能抑制树脂部的开裂。然而，树脂在两个磁体在磁体孔内朝轴向两侧分开的状态下注入，且因而必须非常精确地管控各磁体的位置。结果，存在生产率下降且制造成本升高的可能性。

发明内容

本发明提供了一种旋转电机转子的制造方法，其用于在多个磁体在轴向上分开配置的旋转电机转子中实现能获得良好的生产率并抑制树脂部飞散的结构。

根据本发明的旋转电机转子的制造方法包括：形成由磁性材料制成的芯块元件，每个芯块元件都具有位于中心处的轴孔和位于所述轴孔周围的多个磁体孔。此外，所述制造方法包括：将磁体插入每个所述磁体孔内，所述磁体的轴向长度比对应的磁体孔的轴向长度短。此外，所述制造方法包括：通过将熔融树脂从所述磁体的上方注入到每个所述磁体孔中、使所述熔融树脂固化并由此形成树脂部以便将每个所述芯块元件和所述磁体一体化来形成磁体芯块，每个磁体芯块都具有轴向端面，所述轴向端面为第一端面和第二端面，所述第一端面位于所述第二端面的相反侧，所述熔融树脂在所述第二端面处注入，并且所述磁体的端面在所述第一端面露出。此外，所述制造方法包括：通过将多个磁体芯块层叠并一体化成使得它们的中心轴线彼此重合来形成转子，所述多个磁体芯块被层叠成使得配置在轴向两端处的两个磁体芯块的所述第一端面构成所述转子的轴向两端处的端面。

按照根据本发明的旋转电机转子的制造方法，多个磁体芯块被层叠并一体化成使得在配置于转子的轴向两端处的两个磁体芯块中，位于磁体的露出侧的端面构成转子的轴向两端处的端面。此外，两端处的两个磁体芯块的位于树脂注入侧的端部配置在转子的轴向内侧。这样，能实现多个磁体在轴向上分开配置的转子的良好生产率，并且能实现能够抑制树脂部飞散的结构。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是包括通过根据本发明的实施方式的制造方法制造的旋转电机转子的旋转电机的剖视图；

图2是通过根据本发明的实施方式的制造方法制造的旋转电机转子的剖视图；

图3A是示出图2所示的旋转电机转子的制造方法的剖视图；

图3B是示出图2所示的旋转电机转子的制造方法的剖视图；

图3C是示出图2所示的旋转电机转子的制造方法的剖视图；

图3D是示出图2所示的旋转电机转子的制造方法的剖视图；

图4是通过根据本发明的实施方式的制造方法的另一示例制造的旋转电机转子的剖视图；以及

图5是在根据本发明的实施方式的制造方法的另一示例中在形成磁体芯块的工序中形成的磁体芯块的半部的剖视图。

具体实施方式

下文将利用附图对本发明的实施方式进行说明。以下将说明的形状、材料和个数仅仅是例述性的并且能按照旋转电机的规格适当地变更。在以下说明中提供多个实施方式、修改例等的情况下，这些能适当地进行组合并实施。在以下说明中，在全部附图中同样的构件用同样的附图标记表示。此外，在本文的说明中，在必要时使用先前提到的附图标记。

图1是包括通过实施方式的制造方法制造的旋转电机转子10的旋转电机50的剖视图。图2是通过实施方式的制造方法制造的旋转电机转子10的剖视图。

旋转电机转子10用于形成旋转电机50。例如，旋转电机50是具有由三相交流电流驱动的磁体的同步电机。例如，旋转电机50被用作用于驱动混合动力车辆的电动机、被用作发电机或被用作具有这两者的功能的电动发电机。以下将旋转电机转子10描述为转子10。

转子10是圆筒形的部件并通过将两个磁体芯块11层叠并一体化而形成。在使用转子10时，旋转轴51插入转子10中并固定在其上。在转子10配置在外壳52中的状态下，旋转轴51在两端由外壳52可旋转地支承。在外壳52中，圆筒形的定子53固定在转子10的径向外侧。这样，形成了旋转电机50。

如图2所示，形成转子10的各磁体芯块11包括圆筒形的芯块元件12和作为固定在芯块元件12上的多个永磁体的磁体30。芯块元件12是通过将多个芯板13层叠而形成的层叠体，芯板13由作为磁性材料的钢板制成。在芯块元件12的中心处形成有轴孔14，并且在轴孔14周围形成有多个磁体孔15。磁体孔15在从轴向一侧观察时呈矩形。所述多个磁体孔15等间隔地沿着芯块元件12的周向配置。

芯板13是通过呈环形地冲压具有例如0.5mm以下的厚度的薄钢板而形成的。芯板13通过该冲压而形成有位于中心处的轴孔和位于周围的多个磁体孔。芯块元件12是通过层叠数量被预先设定的多个芯板13而形成的。芯块元件12的轴孔14是通过将所述多个芯板13的轴孔在轴向上连接而形成的。芯块元件12的多个磁体孔15是通过将所述多个芯板13的多个磁体孔在轴向上连接而形成的。磁体30插入在各磁体孔15中。

磁体30呈沿轴向的长方体形状，且其磁化方向与转子10的径向一致。各磁体30的轴向长度L1比磁体孔15的轴向长度L2短。在磁体30配置在磁体孔15内的状态下，磁体孔15被充填以树脂，并且树脂固化。这样，芯块元件12和磁体30被一体化。树脂固化而成的树脂部31将磁体30固定在磁体孔15内。

可使用热固性树脂作为树脂部31，并且通过加热而熔融的作为树脂材料的熔融树脂46(参见图3C)从上方注入到磁体孔15内并硬化。这样，在磁体孔15内磁体30上方的部分和磁体30的周围被充填以树脂部31。然后，树脂30和芯块元件12被一体化，并且形成磁体芯块11。

转子10是通过将如上所述地形成的两个磁体芯块11在轴向上层叠并一体化而形成的。此时，各芯块元件12的轴孔14在轴向上连接。旋转电机50的旋转轴51(图1)插入相连的轴孔14中。一个芯块元件12的多个磁体孔15分别与另一个芯块元件12的多个磁体孔15对应。这里，在芯块元件的多个周向位置处可配置着芯块元件的成对的磁体孔，并且每一对中的两个磁体孔可呈大致V形配置。

两个磁体芯块11配置在转子10的轴向两端处。两个磁体芯块11被一体化成使得位于磁体30露出的一侧的第一端面A1、B1构成转子10的轴向两端处的端面。更具体地，在两个磁体芯块11之中，位于配置在转子10的轴向一端(图2中的上端)处的一个磁体芯块11的磁体30的露出侧的第一端面A1构成转子10的轴向一个端面(图2中的上端面)。同时，位于配置在转子10的轴向另一端(图2中的下端)处的另一个磁体芯块11的磁体30的露出侧的第一端面B1构成转子10的轴向另一端面(图2中的下端面)。这样，如下文将描述的，有利于磁体30的固定，并由此能实现良好的生产率。此外，能实现能抑制树脂部31的飞散的转子10。此外，在转子10中，在轴向上对齐的两个磁体30经由树脂部31在轴向上彼此分开地配置。因而，能抑制作为磁体30的涡电流损失的铁损。

将利用图3A至图3D更详细地说明转子10的制造方法。图3A至图3D是按工序次序示出转子10的制造方法的剖视图。如图3A所示，作为形成芯块元件12的工序，首先，将规定的多个通过冲压磁性钢板而形成的芯板13层叠并安置在传送托盘40上。此时，所述多个芯板13的轴孔和磁体孔的位置分别设置成彼此对应。此外，通过将立设在传送托盘40的上表面上的导引轴41装配到所述多个芯板13的轴孔中而将芯板13定位在传送托盘40上。这样，由所述多个芯板13形成芯块元件12。所述多个芯板13的轴孔在轴向上连接，并形成芯块元件12的轴孔14。此外，所述多个芯板13的磁体孔在轴向上连接，并形成芯块元件12的磁体孔15。此时，可在各芯板13的轴孔的内周面的周向一部分中形成轴向沟槽(未示出)。此外，可在导引轴41的外周面的周向一部分中形成沿轴向延伸的突部(未示出)。然后，可使该突部与各芯板13的沟槽接合。这样，可使芯板13在周向上定位。

接下来，如图3B所示，作为将磁体30插入磁体孔15中的工序，将磁体30从上方插入到芯块元件12的各磁体孔15中。在此状态下，磁体30的轴向长度比磁体孔15的轴向长度短。这样，磁体孔15内的磁体30的上端面被定位成低于芯块元件12的上端面。结果，在磁体孔15内磁体30的上侧形成将被填充以树脂的上部空间16。

此后，在芯块元件12和磁体30被安置在传送托盘40上的状态下，通过传送部件(未示出)将芯块元件12和磁体30传送至树脂注入装置42(图3C)。树脂注入装置42包括下模43和上模44。下模43可升降，并且传送托盘40被置于其上。下模43具有从传送托盘40的下侧对其加热的加热部(未示出)。同时，上模44可升降并从上方压靠在芯块元件12上。在上模44中设置有收纳树脂原料的树脂储器45。图3C仅示出树脂注入装置42的左侧部分。在形成磁体芯块11的工序中，在树脂储器45中被加热并熔融的熔融树脂46由柱塞(未示出)从上方加压并被推出到上模44的底部。已被推出的熔融树脂46沿着由芯块元件12的上表面和上模44的底部形成的树脂通道流动，并从磁体30上方注入到磁体孔15中。在注入到磁体孔15内的磁体30上方的部分和磁体30的周围之后，树脂由下模43的加热部加热。这样，磁体孔15内的树脂通过硬化而固化，并形成树脂部31。然后，如图3C所示，芯块元件12和磁体30一体化，并形成磁体芯块11。此时，树脂不进入磁体30的下端面以下的部分。因此，在从树脂注入装置42取出磁体芯块11的状态下，在图3C中的磁体芯块11的作为与其树脂注入侧相反的端部的下端部处，磁体30的端面向下侧露出。

接下来，如图3D所示，准备两个如上所述地形成的磁体芯块11。作为形成转子10的工序，将两个磁体芯块11在轴向上层叠并一体化成使得两个磁体芯块11的中心轴线O彼此重合且它们的轴孔14和磁体孔15分别彼此对应。这样，形成了转子10。此时，两个磁体芯块11被层叠成使得两个磁体芯块11中位于磁体30的露出侧的第一端面A1、B1构成转子10的轴向两端处的端面。两个磁体芯块11在此状态下被固定并一体化。例如，利用焊接作为固定手段来将两个磁体芯块11的外周部固定。作为焊接，例如使用TIG焊、激光焊或电子束焊接。

注意，为了固定两个磁体芯块11，作为焊接的替换或附加方式，可在与各芯块元件12中的轴孔14和磁体孔15的位置不同的位置处形成在轴向上贯通的通孔。在此构型中，两个芯块元件12的通孔的位置设置成彼此重合，并且作为固定手段的联接销被装配到该两个通孔中。这样，两个芯块元件12被固定。此外，可在两个芯块元件12的通孔彼此重合的状态下给通孔充填树脂部件。

根据上述转子10的制造方法，在两个磁体芯块11中位于磁体30的露出侧的第一端面A1、B1构成转子10的轴向两端处的端面。作为磁体芯块11的位于树脂注入侧的端部的第二端面A2、B2附近的部分配置在两个磁体芯块11的位于转子10的轴向内侧的对向端部处。在各磁体芯块11内，在第二端面A2、B2附近的各部分中磁体孔15内的磁体30的端面被树脂部31覆盖。因此，在磁体芯块11被层叠之前的状态下，树脂部31在第二端面A2、B2侧大部分露出。

同时，即使在由于转子10使用期间的温度变化或转子10的旋转而在第二端面A2、B2附近的树脂部31中产生过度应力的情况下，树脂部31也被封闭在转子10中。因此，第二端面A2、B2附近的树脂部31不容易发生开裂。此外，即使在第二端面A2、B2附近的树脂部31发生开裂的情况下，第二端面A2、B2附近的树脂也不会向外部飞散。这是因为第二端面A2、B2配置在转子10的轴向内侧。此外，磁体30的端面在转子10的轴向两端(第一端面A1、B1附近)露出。因此，由于在转子10的各端处各树脂部31的露出部分的面积小，所以在各端处的该部分中树脂不容易发生开裂。这样，可以抑制树脂部31无法将磁体30固定在芯块元件12上的情况的发生。此外，如图1所示，在形成旋转电机50的状态下，可以抑制由转子10旋转期间树脂部31的飞散而导致周边部件性能下降的情况的发生。因此，能提高旋转电机50的可靠性，并且还能确保其稳定的性能。

此外，在形成各磁体芯块11期间，仅一个磁体30从上方插入各磁体孔15内，并且从磁体30上方注入树脂并使其固化。由于这种简单的作业，能容易地固定磁体30。因此，能容易地形成各磁体芯块11，并因而能抑制转子10的制造成本的大幅增加。结果，能实现提供良好的生产率并抑制树脂部31飞散的转子10。

图4是通过实施方式的制造方法的另一示例制造的转子10的剖视图。转子10是通过层叠三个磁体芯块11并固定邻接的磁体芯块11而形成的。在另一示例的构型中，三个磁体芯块11被一体化成使得在配置于转子10的轴向两端处的两个磁体芯块11中，位于磁体30的露出侧的第一端面A1、B1构成转子10的轴向两端处的端面。其余的构型和作用与图1至图3所示的构型和作用相同。转子10可构造成使得数量为四个以上的多个磁体芯块11被一体化。同样，在这种构型中，多个磁体芯块11被一体化成使得在配置于转子10的轴向两端处的两个磁体芯块11中，位于磁体30的露出侧的端面构成转子10的轴向两端处的端面。

图5是在实施方式的转子制造方法的另一示例中在形成磁体芯块11的工序中形成的磁体芯块11的半部的剖视图。在图5所示的磁体芯块11中，在从树脂注入装置42被取出的状态下，在位于树脂注入侧的端部(图5中的上端)处，磁体孔15内的树脂部31的表面在作为树脂注入侧的第二端面A2侧露出。在树脂部31的在第二端面A2侧露出的表面中，与磁体孔15的内壁面分开的内侧部分从芯块元件12的第二端面A2朝轴向内侧(朝图5中的下侧)凹进。

为了形成这种磁体芯块11，在形成磁体芯块11的工序中，将熔融树脂46从位于第二端面A2侧的磁体30上方注入磁体孔15中并使其固化。此时，熔融树脂46在作为位于磁体芯块11的树脂注入侧的端部的第二端面A2附近固化，使得在磁体孔15内的树脂部31的表面中，与磁体孔15的内壁面分开的内侧部分从芯块元件12的端面朝轴向内侧凹进。例如，预先在被用于形成磁体芯块11的工序中的树脂注入装置42的上模44的底面中形成在图5中作为斜格子部被示出的插入部47。该插入部47的下表面例如呈球形。在形成磁体芯块11的工序中，将上模44的插入部47从上方插入各磁体孔15中。插入部47被控制成使得，在插入部47的末端部插入到磁体孔15中的状态下，在插入部47和磁体孔15的开口端处的内周面之间形成有间隙。这样，能将由柱塞(未示出)沿图5中的箭头α的方向推出的熔融树脂46经该间隙注入到磁体孔15中。

根据以上构型，能进一步提高转子10的生产率。更具体地，在层叠多个磁体芯块11之前和形成磁体芯块11之后的状态下，作为磁体芯块11的位于树脂注入侧的端部的第二端面A2附近的树脂部31可能由于温度上升而膨胀。在上述构型中，即使在树脂部31膨胀的情况下，如刚才所述，也可以抑制树脂部31从磁体芯块11的位于树脂注入侧的第二端面A2突出。这样，在位于树脂注入侧的第二端面A2在磁体芯块11的层叠期间配置在转子10的轴向内侧的情况下，可以抑制树脂部31妨碍磁体芯块11的层叠的状况。因此，能进一步提高转子10的生产率。其余的构型和作用与图1至图3所示的构型和作用相同。注意，本例的构型可与图4中的构型相结合。

注意，以上说明的是用于形成转子10的各芯块元件12由芯板13的层叠体形成的情况。同时，各芯块元件可通过对树脂粘接剂和磁性材料粉末进行加压和模制而呈具有位于中心处的轴孔和位于其周围的多个磁体孔的形状形成。

此外，在各芯块元件12中的轴孔14的内周面的周向一部分中可形成有沿轴向延伸的锁定沟槽。在各芯块元件12的锁定沟槽在轴向上彼此重合的状态下，可将旋转轴插入轴孔14中，并且可将锁定在旋转轴的外周面的周向一部分中的键锁定在各锁定沟槽中。根据这种构型，能进一步稳定地抑制各芯块元件12在周向上的位移。

此外，当层叠各芯块元件12时，可将各个磁体芯块配置成使得，朝着轴向一侧，每个磁体芯块中的磁体30的位置相对于位于轴向另一侧的相邻磁体向周向一侧移位。根据这种构型，与转子10中磁体30相对于轴向在周向上偏斜的构型相似，在旋转电机50的使用期间，能使转子10的旋转动作平滑化。

此外，上面说明的是在将转子10固定在旋转轴51(图1)之前通过利用焊接等将多个磁体芯块11层叠并一体化来形成转子10的情况。同时，代替此构型，各磁体芯块11可分别在旋转轴51上组装成使得旋转轴51压配合在各磁体芯块11的轴孔中，并且可进行层叠。这样，可经由旋转轴51将多个磁体芯块11一体化。在此构型中，旋转轴51是多个磁体芯块11的固定手段。

以下将总结本实施方式。本实施方式包括：形成由磁性材料制成并具有磁体孔15的芯块元件12的工序；将磁体30插入到各磁体孔15中的工序；通过将熔融树脂46从上方注入到磁体孔15中、使熔融树脂46固化并由此将芯块元件12和磁体30一体化来形成磁体芯块11的工序；以及通过将多个磁体芯块11层叠并一体化来形成转子10的工序，形成转子10的工序还包括以下工序：将多个磁体芯块11层叠成使得在多个磁体芯块11之中，在配置在轴向两端处的两个磁体芯块11中位于磁体的露出侧的端面A1、B1构成转子10的轴向两端处的端面。

根据本发明的旋转电机转子的制造方法可包括：形成芯块元件的工序，所述芯块元件由磁性材料制成并具有位于中心处的轴孔和位于轴孔周围的多个磁体孔；将磁体插入到各磁体孔中的工序，磁体的轴向长度比磁体孔的轴向长度短；通过将熔融树脂从磁体上方注入到磁体孔内、使熔融树脂固化并由此将芯块元件和磁体一体化来形成磁体芯块的工序，形成磁体芯块的工序还包括：形成各磁体的端面在与树脂注入侧相反的端部处露出的磁体芯块的工序；和通过将多个磁体芯块层叠并一体化成使得其中心轴线彼此重合来形成转子的工序，形成转子的工序还包括以下工序：将多个磁体芯块层叠成使得在多个磁体芯块之中，在配置在轴向两端处的两个磁体芯块中位于磁体的露出侧的端面构成转子的轴向两端处的端面。

Claims

1.一种旋转电机转子的制造方法，其特征在于包括：

形成由磁性材料制成的芯块元件，每个芯块元件都具有位于中心处的轴孔和位于所述轴孔周围的多个磁体孔；

将磁体插入每个所述磁体孔内，所述磁体的轴向长度比对应的磁体孔的轴向长度短；

通过将熔融树脂从所述磁体的上方注入到每个所述磁体孔中、使所述熔融树脂固化并由此形成树脂部以便将每个所述芯块元件和所述磁体一体化来形成磁体芯块，每个磁体芯块都具有轴向端面，所述轴向端面为第一端面和第二端面，所述第一端面位于所述第二端面的相反侧，所述熔融树脂在所述第二端面处注入，并且所述磁体的端面在所述第一端面露出；

通过将多个磁体芯块层叠并一体化成使得它们的中心轴线彼此重合来形成转子，所述多个磁体芯块被层叠成使得配置在轴向两端处的两个磁体芯块的所述第一端面构成所述转子的轴向两端处的端面。

2.根据权利要求1所述的旋转电机转子的制造方法，其中

每个所述磁体孔中的每个树脂部都在所述第二端面处具有树脂表面，

所述树脂表面具有与每个所述磁体孔的壁面分开的内侧部分，并且

所述内侧部分从所述芯块元件的端面朝轴向内侧凹进。

3.根据权利要求1所述的旋转电机转子的制造方法，其中

当层叠所述多个磁体芯块时，各个磁体芯块配置成使得，朝着轴向一侧，所述磁体芯块中的磁体的位置相对于位于轴向另一侧的相邻磁体向周向一侧移位。

4.根据权利要求1所述的旋转电机转子的制造方法，其中

通过将所述转子的旋转轴压配合在所述磁体芯块的轴孔中来使所述多个磁体芯块层叠并一体化。