CN108242873A - 转子制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转子制造装置(1)，该转子制造装置(1)包括第一模(2)和第二模(3)，该第一模和该第二模分别布置在圆柱形转子芯(40)的在轴向方向上的一个端面和另一个端面上，以在用树脂材料(52)填充永磁体(51)与磁体插入孔(42)之间的间隙以及固化树脂材料(52)的过程中密封磁体插入孔(42)，在该转子制造装置中，第一模(2)和第二模(3)中的每一者均设置有定位突起部(6a、6b、7a、7b)，这些定位突起部沿轴向方向突出并且用于使永磁体(51)相对于磁体插入孔(42)定位在预定位置处。

Description

转子制造装置
技术领域
本发明涉及转子制造装置。
背景技术
已知下述制造包括永磁体的转子的方法，其中，将永磁体插入到形成在转子芯中的磁体插入孔中，然后用诸如热固性树脂的树脂填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙以将永磁体固定到转子芯中。公开号为2014-222964的日本待审专利申请公开了下述转子制造方法，其中包括永磁体以周围包绕有多个带状或线状插入构件的状态插入在磁体插入孔中，使得永磁体经由这些插入构件被配装到磁体插入孔中。
发明内容
然而，在如公开号为2014-222964的日本待审专利申请中公开的转子制造方法中所披露的那样使用带状或线状插入构件将永磁体定位在磁体插入孔中的情况下，在用树脂填充磁体插入孔的时候，永磁体可能由于树脂的压力而移动，这可能导致永磁体相对于磁体插入孔的位置发生偏离。
为了防止在用树脂填充磁体插入孔时永磁体因树脂的压力而相对于磁体插入孔的位置发生偏离，可以在磁体插入孔的侧壁上设置用于对永磁体进行定位的突起。图18是示出了正在研发中的转子550中的磁体插入孔542周围的构型的平面图。如图18中所示，永磁体51被插入到磁体插入孔542中并且磁体插入孔542与永磁体51之间的间隙被树脂材料52填充。在磁体插入孔542的侧壁上形成有用于对永磁体51进行定位的定位突起542a。然而，在定位突起542a被设置在磁体插入孔542的侧壁上的情况下，存在下述问题：在永磁体51的接触定位突起542a的部分中产生无效磁通量ΦL。
本发明是鉴于前述背景做出的并且旨在提供下述转子制造装置：该转子制造装置能够在使永磁体可靠地定位在磁体插入孔中的同时抑制无效磁通量的产生。
本发明提供了一种转子制造装置，该转子制造装置构造成用树脂材料填充位于具有沿轴向方向贯通且已插入有永磁体的磁体插入孔的圆柱形转子芯中的处于永磁体与磁体插入孔之间的间隙，该转子制造装置包括第一模和第二模，该第一模和该第二模分别布置在转子芯的在轴向方向上的一个端面和另一个端面上，以在用树脂材料填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙以及固化树脂材料的过程中密封磁体插入孔，在该转子制造装置中，第一模和第二模中的每一者均设置有定位突起部，这些定位突起部沿轴向方向突出并且用于使永磁体相对于磁体插入孔定位在预定位置中。
第一模和第二模被分别布置在转子芯的在轴向方向上的一个端面和另一个端面上以在用树脂材料填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙以及固化树脂材料的过程中密封磁体插入孔。第一模和第二模各自设置有沿轴向方向突起的定位突起部。当永磁体与磁体插入孔之间的间隙被树脂材料填充时，永磁体通过分别设置在第一模和第二模中的定位突起部而相对于磁体插入孔定位在预定位置处。因此可以抑制在用树脂材料填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙时永磁体因树脂的压力而发生的移动以及永磁体相对于磁体插入孔的位置发生的偏离。因此可以使永磁体可靠地定位在转子的磁体插入孔中。此外，在磁体插入孔的侧壁上设置有用于永磁体的定位突起的情况下，突起部中会产生无效磁通量。然而，由于永磁体是通过分别设置在第一模和第二模中的定位突起部定位在磁体插入孔中的，因此不需要在磁体插入孔中设置用于对永磁体进行定位的突起。因此可以抑制无效磁通量的产生。
此外，在多个永磁体被插入到一个磁体插入孔中的情况下，第一模和第二模中的每一者均可以设置有分隔突起部，该分隔突起部沿轴向方向突出并且用于使彼此邻近的永磁体在磁体插入孔中以彼此分隔开的方式布置。
在第一模和第二模中分别设置有沿轴向方向突出的分隔突起部的情况下，在用树脂材料填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙时，彼此邻近的永磁体在磁体插入孔中以彼此邻近的永磁体彼此分隔开的方式布置。因此，由于彼此邻近的永磁体在转子的磁体插入孔中是彼此分隔开的，因此不需要在这些彼此邻近的永磁体之间布置绝缘膜。因此可以降低制造转子的成本。
根据本发明，可以在使永磁体可靠地定位在磁体插入孔中的同时抑制无效磁通量的产生。
本发明的上述以及其他目的、特征和优点将通过下文给出的详细描述以及附图得到更全面的理解，其中，附图仅出于说明的目的而给出，因此不应被认为是对本发明的限制。
附图说明
图1是示出了通过根据第一实施方式的制造装置制造的转子所包括的转子芯在被从轴向方向观察时的该转子芯的平面图；
图2是沿着图1的线II-II截取的截面图；
图3是包括图1所示转子芯的磁体插入孔的转子在被从轴向方向观察时的该转子的平面图，其中，磁体插入孔中插入有永磁体；
图4是示出了根据第一实施方式的转子制造装置的示意性构型的示意图；
图5是沿图4的箭头B观察时的向视图；
图6是沿图4的箭头C观察时的向视图；
图7是用于描述使用根据第一实施方式的转子制造装置从转子芯制造转子的方法的图；
图8是用于描述使用根据第一实施方式的转子制造装置由转子芯制造转子的方法的图；
图9是用于描述使用根据第一实施方式的转子制造装置由转子芯制造转子的方法的图；
图10是用于描述使用根据第一实施方式的转子制造装置由转子芯制造转子的方法的图；
图11是用于描述使用根据第一实施方式的转子制造装置由转子芯制造转子的方法的图；
图12是通过根据第二实施方式的转子制造装置制造的转子在被从轴向方向观察时的该转子的平面图；
图13是示出了根据第二实施方式的转子制造装置的示意性构型的示意图；
图14是沿图13的箭头D观察时的向视图；
图15是沿图13的箭头E观察时的向视图；
图16是示出了布置在永磁体上的绝缘片的外型的立体图；
图17是当图16中示出的绝缘片被布置在图12中示出的转子中的永磁体上时沿着图12的线XVII-XVII截取的截面图；以及
图18是示出了正在研发中的转子中的磁体插入孔周围的构型的平面图。
具体实施方式
第一实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的第一实施方式进行描述。
首先，将参照图1和图2对根据该实施方式的制造装置制造的转子中所包括的转子芯的构型进行描述。图1是从轴向方向观察转子芯40时的平面图。在图1中，仅用附图标记标示了在由通过点划线示出的扇形部分所包围的区域中的部件，而在除了由通过点划线示出的扇形部分所包围的区域以外的区域中的部件将不用附图标记标示。图2是沿着图1的线II-II截取的截面图。
如图1和图2中所示，转子芯40具有圆柱形形状并且包括大致形成在其中央的轴孔41，轴孔41沿轴向方向Z贯通并且用于接合转子的旋转轴。此外，在转子芯40中形成有供永磁体插入的沿轴向方向Z贯通的多个磁体插入孔42以及沿轴向方向Z贯通的用于抑制永磁体的磁通量泄漏的多个磁通量泄漏抑制孔43。转子芯40包括由图1所示的通过点划线示出的扇形部分所包围的区域中示出图案沿着周向方向以45°的间距重复八次形成的图案。转子芯40由上下叠置的多个环形钢板45形成(参见图2)。
图3是示出了包括图1所示转子芯40的磁体插入孔42的转子50在被从轴向方向观察时该转子50的平面图，其中，磁体插入孔42中插入有永磁体51。图3仅示出了图1中的由通过点划线示出的扇形部分所包围的区域。如图3中所示，磁体插入孔42与永磁体51之间的间隙被诸如热固性树脂的树脂材料52填充，从而使永磁体51固定在磁体插入孔42中。
接下来，将对根据该实施方式的转子制造装置1的结构进行描述。图4是示出了转子制造装置1的示意性构型的示意图。图4中示出的转子芯40对应于图2中示出的转子芯40的由虚线A包围的部分。图5是沿图4的箭头B观察时的向视图。图6是沿图4的箭头C观察时的向视图。如图4中所示，转子制造装置1包括第一模2和第二模3，第一模2和第二模3分别布置在转子芯40的在轴向方向Z上的一个端面(图4中的上端面)和另一个端面(图4中的下端面)上，以在用树脂材料52填充永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙以及固化树脂材料52的过程中密封磁体插入孔42。
如图4和图5中所示，第一模2密封已插入有永磁体51的磁体插入孔42的在轴向方向Z上的一个端侧(图4中的上侧)。在第一模2的与面对永磁体51的表面2a相反的表面2b上设置有用于将树脂材料52注入到磁体插入孔42中的注射装置4。在第一模2中形成有将由注射装置4注入的树脂材料52引导至磁体插入孔42的路径2c。在第一模2的面对永磁体51的表面2a上设置有定位突起部6a和6b，定位突起部6a和6b沿轴向方向Z突出并且用于使永磁体51的在轴向方向Z上的一个端面51e(图4中的上端面)相对于磁体插入孔42定位在预定位置处。
永磁体51的表面51c抵靠定位突起部6a并且永磁体51的表面51d抵靠定位突起部6b。此外，永磁体51的表面51a和51b(参见图5)抵靠磁体插入孔42的侧壁。由此，永磁体51在轴向方向Z上的一个端面51e相对于磁体插入孔42定位在预定位置处。
如图4和图6中所示，第二模3密封位于其中已插入有永磁体51的磁体插入孔42的在轴向方向Z上的另一端侧(图4中的下侧)的开口。在第二模3的面对永磁体51的表面3a上设置有定位突起部7a和7b，定位突起部7a和7b沿轴向方向Z突出并且用于使永磁体51的在轴向方向Z上的另一个端面51f(图4中的下端面)相对于磁体插入孔42定位在预定位置处。
永磁体51的表面51c抵靠定位突起部7a并且永磁体51的表面51d抵靠定位突起部7b。此外，永磁体51的表面51a和51b(参见图5)通过磁体插入孔42的接近永磁体51的表面51a和51b的侧壁定位。由此，永磁体51的在轴向方向Z上的另一个端面51f被相对于磁体插入孔42定位在预定位置处。
为了使永磁体51平稳地插入定位突起部6a与定位突起部6b之间，如图4中所示，定位突起部6a的与永磁体51的表面51c相对的表面以及定位突起部6b的与永磁体51的表面51d相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。以类似的方式，为了使永磁体51平稳地插入定位突起部7a与定位突起部7b之间，如图4中所示，定位突起部7a的与永磁体51的表面51c相对的表面以及定位突起部7b的与永磁体51的表面51d相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。
下面将对使用转子制造装置1由转子芯40制造转子50的方法进行描述。
图7至图11是用于描述使用转子制造装置1由转子芯40制造转子50的方法的图。首先，如图7中所示，将第二模3布置在转子芯40的另一个端面(图7中的下端面)上以密封磁体插入孔42的在轴向方向Z上的另一端侧(图7中的下侧)的开口。接着，如图8中所示，将永磁体51从磁体插入孔42的在轴向方向Z上的一个端侧(图7中的上侧)的开口处插入。在此情况下，使永磁体51的表面51c抵靠定位突起部7a并且使永磁体51的表面51d抵靠定位突起部7b。
接着，如图9中所示，将第一模2布置在转子芯40的一个端面(图7中的上端面)上以密封磁体插入孔42的在轴向方向Z上的一个端侧(图7中的上侧)的开口。在此情况下，使永磁体51的表面51c抵靠定位突起部6a并且使永磁体51的表面51d抵靠定位突起部6b。由此，永磁体51相对于磁体插入孔42被定位在预定位置中。
接着，如图10中所示，通过注射装置4将树脂材料52注入到磁体插入孔42中。由此，永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙被树脂材料52填充。将获得的产品以该状态静置一段时间。如图11中所示，在填充永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙的树脂材料52固化之后，移除第一模2和第二模3以获得转子50。
通过前述描述，可以看出根据该实施方式的转子制造装置1包括布置在转子芯40的在轴向方向上的相应端面上的第一模2和第二模3，第一模2和第二模3用于在用树脂材料52填充永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙以及固化该树脂材料52的过程中密封磁体插入孔42。第一模2设置有定位突起部6a和6b。此外，第二模3设置有定位突起部7a和7b。在用树脂材料填充永磁体与磁体插入孔之间的间隙时，第一模2的定位突起部6a和6b以及第二模3的定位突起部7a和7b使永磁体51相对于磁体插入孔42定位在预定位置。因此，可以抑制在用树脂材料52填充永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙时因树脂的压力而导致的永磁体51相对于磁体插入孔42的位置的偏离。因此可以使永磁体51可靠地定位在磁体插入孔42中。
此外，如图18中所示，在用于永磁体51的定位突起542a设置在磁体插入孔542的侧壁上的情况下，定位突起542a中会产生无效磁通量ΦL。在根据该实施方式的转子制造装置1中，定位突起部6a和6b被设置在第一模2中并且定位突起部7a和7b被设置在第二模3中。由于永磁体51是通过使用定位突起部6a、6b、7a和7b而相对于磁体插入孔42定位的，因此不需要在磁体插入孔42的侧壁上设置用于永磁体51的定位突起。因此可以抑制无效磁通量的产生。
第二实施方式
在以下描述中，将参照附图对本发明的第二实施方式进行描述。与第一实施方式中的部件相同的部件由相同的附图标记表示并且其描述将被省略。
图12是通过根据该实施方式的转子制造装置制造的转子150在被从轴向方向观察时的该转子150的平面图。图12对应于示出了根据第一实施方式的转子50的图3。如图12中所示，通过根据该实施方式的转子制造装置制造的转子150包括插入有多个永磁体151和152的磁体插入孔142。
发明人进行的一些研究已经表明，当在磁体插入孔中的彼此邻近的永磁体彼此绝缘时，可以减少涡流损耗。在转子150中，彼此邻近的永磁体151和永磁体152在磁体插入孔142中布置成使得它们之间存在预定的间隔，并且彼此邻近的永磁体151和永磁体152通过树脂材料52彼此分隔开。也就是说，永磁体151和永磁体152是彼此绝缘的。
下面将对根据该实施方式的转子制造装置101的构型进行描述。
图13是示出了根据该实施方式的转子制造装置101的示意性构型的示意图。图13对应于示出了根据第一实施方式的转子制造装置1的图4。转子制造装置101中的第一模102和第二模103分别对应于根据第一实施方式的转子制造装置1中的第一模2和第二模3。图14是沿图13的箭头D观察时的向视图。图15是沿图13的箭头E观察时的向视图。如图13至图15中所示，转子制造装置101与根据第一实施方式的转子制造装置1的不同之处在于：在第一模102中设置有分隔突起部6c并且在第二模103中设置有分隔突起部7c。
如图13和图14中所示，第一模102密封转子芯140中的其内已插入有永磁体51的磁体插入孔142的在轴向方向Z上的一个端侧(图13中的上侧)的开口。在第一模102的与面对永磁体151和152的表面102a相反的表面102b上设置有注射装置4。在第一模102中形成有将由注射装置4注入的树脂材料52引导至磁体插入孔142的路径102c。在第一模102的面对永磁体151和152的表面102a上设置有定位突起部6a和6b，定位突起部6a和6b沿轴向方向Z突出并且用于使永磁体151的在轴向方向Z上的一个端面151e和永磁体152的在轴向方向Z上的一个端面152e(图13中的上端面)相对于磁体插入孔142定位在预定位置中。
此外，在第一模102的面对永磁体151和152的表面102a上设置有分隔突起部6c，分隔突起部6c沿轴向方向突出并且用于使彼此邻近的永磁体151和152以彼此分隔开的方式布置在磁体插入孔142中。
如图13和图15中所示，第二模103密封转子芯140中的其内已插入有永磁体51的磁体插入孔142的在轴向方向Z上的另一端侧(图13中的下侧)的开口。在第二模103的面对永磁体151和152的表面103a上设置有定位突起部7a和7b，定位突起部7a和7b沿轴向方向Z突出并且用于使永磁体151的在轴向方向Z上的另一个端面151f和永磁体152的在轴向方向Z上的另一个端面152f(图13中的下端面)相对于磁体插入孔142定位在预定位置中。
此外，在第二模103的面对永磁体151和152的表面103a上设置有分隔突起部7c，分隔突起部7c沿轴向方向突出并且用于使彼此邻近的永磁体151和152以彼此分隔开的方式布置在磁体插入孔142中。
在永磁体151中，表面151c抵靠定位突起部6a和7a并且表面151d抵靠分隔突起部6c和7c。在永磁体152中，表面152c抵靠分隔突起部6c和7c并且表面152d抵靠定位突起部6b和7b。因此，永磁体151和永磁体152在磁体插入孔42中定位在彼此分隔开的预定位置中。在永磁体151和永磁体152如上面所陈述的那样定位在磁体插入孔42中的状态下，永磁体51与磁体插入孔42之间的间隙被树脂材料52填充并且树脂材料52被固化。由此，如图12中所示，获得了包括位于磁体插入孔142中的彼此邻近且通过树脂材料52彼此分隔开的永磁体151和永磁体152的转子150。
通过前述描述，可以看出在使用根据该实施方式的转子制造装置101来制造转子150时，在磁体插入孔142中彼此邻近的永磁体151和永磁体152通过树脂材料52而彼此分隔开。因此，不需要为了减小涡流损耗而在永磁体151与永磁体152之间布置绝缘膜。因此可以降低制造转子的成本。
为了使永磁体151平稳地插入定位突起部6a与分隔突起部6c之间，如图13中所示，定位突起部6a的与永磁体151的表面151c相对的表面以及分隔突起部6c的与永磁体151的表面151d相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。此外，为了使永磁体151平稳地插入到定位突起部7a与分隔突起部7c之间，如图13中所示，定位突起部7a的与永磁体151的表面151c相对的表面以及分隔突起部7c的与永磁体151的表面151d相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。
以类似的方式，为了使永磁体152平稳地插入定位突起部6b与分隔突起部6c之间，如图13中所示，定位突起部6b的与永磁体152的表面152d相对的表面以及分隔突起部6c的与永磁体152的表面152c相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。此外，为了使永磁体152平稳地插入定位突起部7b与分隔突起部7c之间，如图13所示，定位突起部7b的与永磁体152的表面152d相对的表面以及分隔突起部7c的与永磁体152的表面152c相对的表面可以是相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。
在图12中示出的转子150中，为了使永磁体151和152与磁体插入孔142的侧壁绝缘以减少涡流损耗，可以在永磁体151的表面151a和151b以及永磁体152的表面152a和152b上布置绝缘片。
图16是示出了布置在永磁体151和152(参见图12)上的绝缘片155的外型的立体图。如图16中所示，绝缘片155通过被弯曲成三部分而成形，由此使得绝缘片呈大致U形形状。例如由树脂制成的片材或膜可以用于绝缘片155。
图17是在图16所示绝缘片155布置在图12所示转子150中的永磁体151上的情况下沿着图12的线XVII-XVII截取的截面图。如图17中所示，绝缘片155的表面155a接触永磁体151的表面151a并且绝缘片155的表面155b接触永磁体151的表面151b。
绝缘片155的表面155c接触永磁体151的表面151e。永磁体151的表面151e是面对设置有注射装置4的第一模102的表面。通过将绝缘片155在永磁体151上布置成使得绝缘片155的表面155c接触永磁体151的表面151e，可以防止在通过注射装置4将树脂材料52注入到磁体插入孔142与永磁体151之间的间隙中时绝缘片155由于树脂材料52的流动而发生的移动以及绝缘片155相对于预定位置的偏离。
与上文所述的在永磁体151上布置绝缘片155的情况类似，可以在永磁体152上布置绝缘片155。
永磁体151的表面151c通过定位突起部6a和7a可靠地定位，由此永磁体151的表面151c通过树脂材料52而与磁体插入孔42的侧壁可靠地绝缘。因此，不需要在永磁体151的表面151c上布置绝缘片。以类似的方式，永磁体152的表面152d通过定位突起部6b和7b可靠地定位，由此磁体152的表面152d通过树脂材料52而与磁体插入孔42的侧壁可靠地绝缘。因此，不需要在永磁体152的表面152d上布置绝缘片。
此外，永磁体151的表面151d和永磁体152的表面152c通过分隔突起部6c和7c可靠地彼此分隔开并且通过树脂材料52可靠地绝缘。因此，不需要在永磁体151的表面151d和永磁体152的表面152c上布置绝缘片。
应当指出的是，本发明不限于前述实施方式并且可以在不脱离本发明的精神的情况下进行适当地改变。
例如，为了使图3所示的根据第一实施方式的转子50中的永磁体51的表面51a和51b与磁体插入孔42的侧壁绝缘，可以使用第二实施方式中的具有参照图16描述的形状的绝缘片。由于永磁体51的表面51c和51d如上面陈述的那样被可靠地定位，因此它们通过树脂材料52与磁体插入孔42的侧壁可靠地绝缘。因此，不需要在永磁体51的表面51c和51d上布置绝缘片。
尽管形成在转子芯中的多个磁体插入孔中的一个磁体插入孔通过根据前述实施方式的转子制造装置中的第一模和第二模密封，但是这样的结构仅为一个示例。例如，可以同时密封形成在转子芯中的两个或更多个磁体插入孔。在这样形成转子制造装置的情况下，在第一模和第二模中，前述定位突起部和/或分隔突起部设置在被密封的磁体插入孔中的每个磁体插入孔中。此外，设置有注射装置的第一模设置成使得树脂材料被注入到被密封的磁体插入孔中的每个磁体插入孔中。设置在第一模上的注射装置的数目可以是一个，并且可以在第一模中形成有使得树脂材料从该注射装置被注入到磁体插入孔中的每个磁体插入孔中的路径。
尽管在根据前述实施方式的转子制造装置中注射装置设置在第一模上，但是注射装置也可以设置在第二模上。
通过如此描述的本发明，将明显的是本发明的实施方式可以以许多方式变化。这些变化不应被视为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员而言将明显的是，所有这些修改都意在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种转子制造装置，所述转子制造装置构造成用树脂材料填充位于具有沿轴向方向贯通且已插入有永磁体的磁体插入孔的圆柱形转子芯中的处于所述永磁体与所述磁体插入孔之间的间隙，所述转子制造装置包括：
第一模和第二模，所述第一模和所述第二模分别布置在所述转子芯的在所述轴向方向上的一个端面和另一个端面上，以在用所述树脂材料填充所述永磁体与所述磁体插入孔之间的所述间隙以及固化所述树脂材料的过程中密封所述磁体插入孔，
其中，所述第一模和所述第二模中的每一者均设置有定位突起部，所述定位突起部沿所述轴向方向突出并且用于使所述永磁体相对于所述磁体插入孔定位在预定位置处。
2.根据权利要求1所述的转子制造装置，其中，在多个所述永磁体被插入到一个所述磁体插入孔中的情况下，所述第一模和所述第二模中的每一者均设置有分隔突起部，所述分隔突起部沿所述轴向方向突出并且用于使彼此邻近的永磁体在所述磁体插入孔中以彼此分隔开的方式布置。
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