CN108781030A - 转子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转子的制造方法,能够抑制在将多张电磁钢板接合的焊接部产生破裂的情况。具有:准备转子铁芯的铁芯准备工序(S1)、向磁铁插入孔插入永久磁铁的磁铁插入工序(S2)、在磁铁插入工序(S2)后在沿轴向对转子铁芯加压了的状态下使设置在磁铁插入孔的内表面与永久磁铁的外表面之间的树脂固化的树脂固化工序(S3)、以及在树脂固化工序(S3)后沿轴向焊接多张电磁钢板的焊接工序(S4)。

Description

转子的制造方法
技术领域
本发明涉及具备沿轴向层叠多张电磁钢板而构成的转子铁芯的转子的制造方法。
背景技术
作为这样的转子的制造方法,例如公知有日本特开2002-369424号公报(日本特许文献1)记载的方法。以下,在该背景技术部分的说明中,在〔〕内引用日本特许文献1的符号、部件名称来说明。日本特许文献1的转子的制造方法中,在轴向上遍及铁心〔5〕的整个区域连续焊接多张电磁钢板〔6〕形成焊接部〔23〕,将多张电磁钢板〔6〕接合。
然而,存在电磁钢板〔6〕发生弯曲的情况,若将发生弯曲的电磁钢板〔6〕沿轴向层叠,则层叠的电磁钢板〔6〕彼此之间产生间隙(铁的占有率降低)。因此,在焊接多张电磁钢板〔6〕时在沿轴向对铁心〔5〕加压了的状态下焊接,提高铁心〔5〕中铁的占有率。
专利文献1:日本特开2002-369424号公报
然而,如上所述,在沿轴向对多张电磁钢板加压了的状态下焊接时,解除对铁心〔5〕的加压时,由于残留于铁心〔5〕的应力,将多张电磁钢板〔6〕接合的焊接部〔23〕出现了破裂的情况。
因此,希望实现能够抑制在将多张电磁钢板接合的焊接部产生破裂的转子的制造方法。
发明内容
鉴于此,转子的制造方法的特征结构是具有如下工序:准备沿轴向层叠多张电磁钢板而构成并具备沿上述轴向延伸的磁铁插入孔的转子铁芯的铁芯准备工序、向上述磁铁插入孔插入永久磁铁的磁铁插入工序、在上述磁铁插入工序后在沿上述轴向对上述转子铁芯加压了的状态下使设置在上述磁铁插入孔的内表面与上述永久磁铁的外表面之间的树脂固化的树脂固化工序、以及在上述树脂固化工序后,沿上述轴向焊接上述多张电磁钢板的焊接工序。
根据上述特征结构,在进行了树脂固化工序之后进行焊接工序。这样在先进行的树脂固化工序中,使磁铁插入孔的内表面与永久磁铁的外表面之间的树脂固化,从而能够使多张电磁钢板一体化。
另外,这样在使磁铁插入孔的内表面与永久磁铁的外表面之间的树脂固化时,在沿轴向对多张电磁钢板加压的状态下进行,从而提高如上所述将多张电磁钢板一体化的转子铁芯的铁的占有率,能够实现转子铁芯的高密度化。
然后,在树脂固化工序之后进行焊接工序,在对多张电磁钢板的焊接结束的时刻,多张电磁钢板除了对多张电磁钢板的焊接之外,还通过树脂将磁铁插入孔的内表面与永久磁铁的外表面固定。因此,与多张电磁钢板仅通过焊接接合的情况相比,提高抗轴向上的残余应力的刚性,能够抑制在将多张电磁钢板接合的熔融凝固部产生破裂。
附图说明
图1是转子的轴向剖视图。
图2是转子铁芯的轴向剖视图。
图3是转子的轴向观察的俯视图。
图4是固定材填充装置的纵剖侧视图。
图5是固定材填充装置的纵剖侧视图。
图6是表示转子的制造工序的图。
图7是表示在焊接工序后进行树脂固化工序的情况下的转子铁芯的轴向剖视图。
图8是表示在焊接工序前进行树脂固化工序的情况下的转子铁芯的轴向剖视图。
图9是表示第二实施方式的转子的制造工序的图。
图10是第二实施方式的转子的轴向观察的主要部位放大俯视图。
图11是第二实施方式的转子的主要部位放大剖视图。
图12是按压装置的纵剖侧视图。
图13是表示具备端板的转子的轴向剖视图。
具体实施方式
1.第一实施方式
以下,结合附图来说明第一实施方式的转子的制造方法。这里作为转子1,以内转子型的旋转电机所具备的转子1(旋转电机用的转子1)为例来说明。
以下,按顺序说明转子1、制造转子1时使用的固定材填充装置11、转子1的制造方法。以下的说明中,只要未特别说明,“轴向L”、“径向R”、“周向C”以转子1的轴心X为基准。另外,将转子1的径向R的一侧设为径向第一方向R1侧,径向R的另一侧设为径向第二方向R2侧。如图1所示,在例示内转子型的旋转电机的转子1的本实施方式中,“径向第一方向R1”表示朝向径向R的内侧(轴心X侧)的方向,“径向第二方向R2”表示朝向径向R的外侧(未图示的定子侧)的方向。即,“径向第一方向R1侧”是“径向内侧”,“径向第二方向R2侧”是“径向外侧”。另外,对于各部件的尺寸、配置方向、配置位置等,也包含存在因误差(制造上可允许程度的误差)产生的差异的状态。
1-1.转子
如图1~图3所示,转子1具备转子铁芯2、永久磁铁4、毂5(支承部件)。在本实施方式中,在轴向L上的转子铁芯2的两端部没有设置被称为端板的固定部件。
沿轴向L层叠多张电磁钢板3而构成转子铁芯2。多张电磁钢板3分别形成为圆环板状。多张电磁钢板3分别在周向C的多个位置形成有沿轴向L贯通的矩形的插入孔3a。该插入孔3a作为磁铁插入孔7,沿转子铁芯2的周向C以均等间隔设置有多个(本例中为16个)。另外,在多张电磁钢板3各自的比多个插入孔3a靠径向第一方向R1侧的电磁钢板3的径向中心部形成有沿轴向L贯通的圆形的中心孔3b。
多张电磁钢板3以多个插入孔3a和一个中心孔3b的位置在轴向L上观察相互一致的方式层叠。这样层叠多张电磁钢板3,从而多张电磁钢板3的插入孔3a形成了在轴向L上连续并沿轴向L贯通转子铁芯2的磁铁插入孔7。另外,多张电磁钢板3的中心的中心孔3b形成了在轴向L连续并沿轴向L贯通转子铁芯2的贯通孔8。这样,转子铁芯2具备在转子铁芯2的径向第二方向R2侧的部分沿轴向L贯通转子铁芯2的多个磁铁插入孔7、和在转子铁芯2的径向中央部沿轴向L贯通转子铁芯2的一个贯通孔8。
插入磁铁插入孔7的永久磁铁4的轴向L的长度是与转子铁芯2的磁铁插入孔7的轴向L的长度相同的长度或者比其短的长度。另外,插入磁铁插入孔7的永久磁铁4的长度例如在沿轴向L向磁铁插入孔7插入一个永久磁铁4的情况下是该一个永久磁铁4在轴向L上的长度,在沿轴向L向磁铁插入孔7排列插入多个永久磁铁4的情况下是该多个永久磁铁4在轴向L上的长度的总和。在本实施方式中,将比磁铁插入孔7在轴向L上的长度稍短的长度的永久磁铁4插入一个磁铁插入孔7。
然后,在永久磁铁4插入转子铁芯2的磁铁插入孔7的状态下,使用固定材6将永久磁铁4的外表面与磁铁插入孔7的内表面固定。在本实施方式中,使用固定材填充装置11(参照图4和图5)向磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面之间,填充作为固定材6的树脂材9,利用该树脂材9使磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。在本实施方式中,该树脂材9相当于“树脂”。另外,作为树脂材9,可以使用热塑性树脂和热固化性树脂双方。然后,作为热塑性树脂,例如可以使用芳香族聚酯等液晶聚合物。另外,作为热固化性树脂,例如可以使用环氧树脂、酚醛树脂等。在本实施方式中,使用液晶聚合物等热塑性树脂作为树脂材9。此外,在使用热塑性树脂或者热固化性树脂某一种作为树脂材9的情况下,都能通过该树脂材9固化来将永久磁铁4的外表面与磁铁插入孔7的内表面固定。
1-2.固定材填充装置
接下来,说明固定材填充装置11。
如图4和图5所示,固定材填充装置11具备将转子铁芯2支承为转子铁芯2的轴向L沿着上下方向的姿势的下模12、相比该下模12设置于上方的上模13、在上下方向上设置在下模12与上模13之间的拦板14、供给熔融的树脂材9的固定材供给部15。
下模12具备基部12a、环状部12b、棒状部12c。基部12a由其上表面形成了从下方支承转子铁芯2的支承面。环状部12b位于被支承于基部12a的支承面的转子铁芯2的径向第二方向R2。棒状部12c构成为能够升降至退避高度(图4所示的高度)和比该退避高度更高的限制高度(图5所示的高度)。退避高度是棒状部12c的上端与基部12a的支承面相同的高度,限制高度是被支承于基部12a的支承面的转子铁芯2向贯通孔8插入的高度。被支承于基部12a的支承面的转子铁芯2在水平方向上的移动被环状部12b和限制高度的棒状部12c限制。
上模13构成为通过图外的驱动部,沿第一引导体16在上下方向移动,从而能够移动至基准高度(图4所示的高度)和比该基准高度低的高度(图5所示的高度)。拦板14经由第二引导体17被支承于上模13,构成为通过沿第二引导体17在上下方向移动从而能够相对于上模13相对地在上下方向移动。固定材供给部15以与上模13一体地在上下方向移动的方式被支承于上模13。
上模13具备供熔融的树脂材9流动的第一流路13a。该第一流路13a与固定材供给部15的排出部15a连接。另外,拦板14具备供熔融的树脂材9流动的第二流路14a。在上模13的下表面接触拦板14的上表面的状态下,该第二流路14a与第一流路13a连接。
固定材填充装置11从上模13位于基准高度的基准状态(图4所示的状态)起使上模13下降,从而首先成为拦板14的下表面与被支承于下模12的转子铁芯2的上表面接触的状态。伴随着向该状态变化,固定材填充装置11将第二流路14a与磁铁插入孔7连接。
然后,进一步使上模13下降,从而维持与转子铁芯2接触的拦板14的高度不变使上模13下降,固定材填充装置11成为上模13的下表面与拦板14的上表面接触的接触状态(图5所示的状态)。
固定材填充装置11在上述接触状态下使驱动部驱动,以使上模13进一步下降,提高沿轴向L施加于转子铁芯2的压力。然后,固定材填充装置11在沿轴向L施加于转子铁芯2的压力达到第一压力时,使驱动部停止,维持沿轴向L对转子铁芯2施加第一压力的状态。在本实施方式中,将第一压力设定为如下的极限的压力附近,即构成转子铁芯2的多张电磁钢板3没有间隙,即便进一步加压,上述极限的压力也不会使转子铁芯2在轴向L上的长度变短。
固定材供给部15在如上所述沿轴向L对转子铁芯2加压第一压力的状态下,将因加热部15b的加热而熔融的树脂材9从排出部15a排出。
排出的树脂材9在第一流路13a和第二流路14a流动,向转子铁芯2的磁铁插入孔7填充。由此,向磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面之间填充树脂材9。然后,维持沿轴向L对转子铁芯2施加第一压力的状态直到供给到转子铁芯2的磁铁插入孔7的树脂材9固化为止,在磁铁插入孔7的树脂材9固化后,使上模13上升到基准高度。
1-3.转子的制造方法
接下来,说明转子1的制造方法。
如图6所示,转子1的制造方法具有铁芯准备工序S1、磁铁插入工序S2、树脂固化工序S3、焊接工序S4、支承部件固定工序S5。在本实施方式中,上述各工序按记载的顺序进行。即磁铁插入工序S2在铁芯准备工序S1后进行。树脂固化工序S3在磁铁插入工序S2后进行。焊接工序S4在树脂固化工序S3后进行。支承部件固定工序S5在焊接工序S4后进行。
〔铁芯准备工序〕
铁芯准备工序S1是准备沿轴向L层叠多张电磁钢板3而构成并具备沿轴向L延伸的磁铁插入孔7的转子铁芯2的工序。在该铁芯准备工序S1中准备的转子铁芯2是沿轴向L层叠多张电磁钢板3并具备沿轴向L延伸的磁铁插入孔7的转子铁芯2,虽然是层叠有多张电磁钢板3的状态,但多张电磁钢板3不相互接合,另外,永久磁铁4没有插入磁铁插入孔7。此外,也可以在该铁芯准备工序S1前,实施铁芯制造工序。铁芯制造工序中,冲切规定厚度的铁芯板(钢板),制造多张圆环板状且在预先决定的位置具有多个插入孔3a和一个中心孔3b的形状的电磁钢板3,沿轴向L层叠该多张电磁钢板3来制造转子铁芯2。
〔磁铁插入工序〕
磁铁插入工序S2是在铁芯准备工序S1后进行的工序,是向磁铁插入孔7插入永久磁铁4的工序。该磁铁插入工序S2中,向转子铁芯2的多个磁铁插入孔7分别插入永久磁铁4。
〔树脂固化工序〕
树脂固化工序S3在磁铁插入工序S2后,在沿轴向L对转子铁芯2加压的状态下,使设置在磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面之间的树脂材9固化的工序。在本实施方式中,通过该树脂固化工序S3,利用树脂材9将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。即换言之,树脂固化工序S3是在沿轴向L对转子铁芯2加压的状态下,将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定的磁铁固定工序。在本实施方式中,使用固定材填充装置11,向磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面之间填充树脂材9,利用该树脂材9将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。
具体而言,如图4和图5所示,使用固定材填充装置11,沿轴向L对转子铁芯2加压第一压力。这样沿轴向L对转子铁芯2加压是为了通过沿轴向L压缩转子铁芯2成为多张电磁钢板3没有间隙的状态或者非常少的状态,提高作为最终的转子1完成的状态下的转子铁芯2的铁的占有率,实现转子铁芯2的高密度化。然后,这样在沿轴向L对转子铁芯2加压的状态下,向转子铁芯2的磁铁插入孔7填充熔融的树脂材9,使填充的树脂材9固化(固化),由此利用树脂材9将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。维持沿轴向L对转子铁芯2加压第一压力的状态,直到利用树脂材9进行的对磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面的固定结束为止。在利用树脂材9的固定结束后,可以减少或去掉轴向L的加压力。如上所述,在本实施方式中,使用液晶聚合物等热塑性树脂作为树脂材9,将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。在该情况下,填充的树脂材9通过冷却而固化(固化)。此外,也可以使用酚醛树脂、环氧树脂等热固化性树脂作为树脂材9。在该情况下,填充的树脂材9通过加热而固化(固化)。即在进行树脂固化工序S3时,也可以将使用热塑性树脂的固定材填充装置11替换为使用热固化性树脂的填充装置。
〔焊接工序〕
焊接工序S4是在树脂固化工序S3后沿轴向L焊接多张电磁钢板3的工序。在本实施方式中,焊接工序S4是在树脂固化工序S3后进行的工序,是遍及轴向L上的转子铁芯2的整个区域连续焊接多张电磁钢板3的工序。但是,多张电磁钢板3的焊接不一定需要必遍及轴向L上的转子铁芯2的整个区域连续进行。焊接工序S4中,也可以遍及轴向L上的转子铁芯2的局部区域焊接多张电磁钢板3。另外,例如也可以通过脉冲焊接等,沿轴向L断续地焊接。
如图2和图3所示,在转子铁芯2的内周面形成有作为用于将多张电磁钢板3相互焊接的焊接对象位置的焊接部10。焊接工序S4中,例如在沿轴向L对转子铁芯2加压第二压力的状态下,向焊接部10照射电子束、激光束等能量束B使电磁钢板3熔融然后凝固,从而将在轴向L上邻接的多张电磁钢板3彼此焊接。本例中,焊接工序S4通过使用激光束的激光焊接进行。由此,能够局部加热焊接对象位置。焊接工序S4中,对贯通孔8的内周面进行焊接。第一熔融凝固部W1表示利用沿轴向L照射的能量束B焊接多张电磁钢板3并凝固的部分。另外,焊接部10的焊接也可以是除能量束B的焊接以外的焊接,例如可以是TIG焊接、电弧焊等进行的焊接。
在焊接工序S4中对转子铁芯2沿轴向L加压的压力即第二压力是比在树脂固化工序S3中对转子铁芯2沿轴向L施加的压力即第一压力小的压力。能够这样使第二压力比第一压力小是由于利用树脂材9将磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定了。即在树脂固化工序S3中沿轴向L被第一压力压缩而消除了多张电磁钢板3的间隙的转子铁芯2在该第一压力消失后,通过残余应力沿轴向L延伸。然而,磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面被树脂材9固定,所以这样的欲沿轴向L延伸的残余应力能够由永久磁铁4和树脂材9支承,能够将多张电磁钢板3维持为无间隙的状态或者间隙非常小的状态。因此,焊接工序S4中,不需要为了消除多张电磁钢板3的间隙而沿轴向L压缩转子铁芯2。因此,能够使沿轴向L加压转子铁芯2的压力,比在树脂固化工序S3中沿轴向L施加于转子铁芯2的第一压力小。即在焊接工序S4中,能够对转子铁芯2沿轴向L不加压(第二压力为0)、或者形成能够防止因焊接产生的热使电磁钢板3变形而从其它电磁钢板3浮起的程度的压力、例如第一压力的1/10左右的压力。
〔支承部件固定工序〕
支承部件固定工序S5是在焊接工序S4后进行的工序,是将毂5插入贯通孔8而仅焊接该毂5与转子铁芯2的轴向L的两端部的接合部18的工序。如图1和图3所示,在轴向L的两端部,向毂5与转子铁芯2抵接的圆环状的接合部18照射能量束B,将毂5与转子铁芯2焊接。在毂5与转子铁芯2抵接的接合部18形成第二熔融凝固部W2。
1-4.比较例
作为比较例,研究在焊接工序S4前不进行树脂固化工序S3的情况。在该情况下,为了实现转子铁芯2的高密度化,沿轴向L对转子铁芯2进行加压,在转子铁芯2的轴向L上的长度被决定的焊接工序中进行该加压。即在沿轴向L对转子铁芯2加压第一压力的状态下,进行焊接工序S4。然而,在焊接工序S4结束的时刻,磁铁插入孔7的内表面与插入该磁铁插入孔7的永久磁铁4的外表面没有被固定。
因此,多张电磁钢板3只是在第一熔融凝固部W1相互固定,在焊接工序S4结束后,若解除对转子铁芯2的沿轴向L的加压,则如图7示意性所示,由于转子铁芯2的残余应力,多张电磁钢板3沿轴向L相互分离。由于这样的转子铁芯2的残余应力,拉伸载荷、弯曲载荷作用于第一熔融凝固部W1,第一熔融凝固部W1容易产生破裂。
与此相对,在焊接工序S4前,进行在沿轴向L对转子铁芯2加压的状态下使磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定的树脂固化工序S3的情况下,在焊接工序S4结束的时刻,磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定,并且多张电磁钢板3通过第一熔融凝固部W1相互固定。因此,即使在焊接工序S4中解除对转子铁芯2的加压,也能够利用磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面的固定部、以及第一熔融凝固部W1双方承受转子铁芯2的残余应力。因此,如图8示意性所示,能够限制多张电磁钢板3沿轴向L相互分离,能够降低第一熔融凝固部W1产生破裂的可能性。
2.第二实施方式
接下来,说明第二实施方式的转子的制造方法。第二实施方式中,树脂材9(树脂)构成为通过加热而膨胀并固化。然后,如图9所示,树脂固化工序S3中包含加热工序,这一点与第一实施方式不同。树脂固化工序S3中,进行用于使树脂材9膨胀和固化的加热工序,在通过该加热工序产生的余热残留的期间内进行焊接工序S4。此外,以下未特别说明的内容与第一实施方式相同,故省略说明。
在本实施方式中,作为树脂材9,使用含有膨胀材的热固化性树脂,以使树脂材9通过加热而膨胀并固化。这里作为一个例子,膨胀材使用发泡材。另外,作为基材的热固化性树脂使用环氧类树脂。作为这样的树脂材9,例如优选使用在包含环氧类树脂的基材中配合加热膨胀的胶囊的树脂材。作为这样的胶囊,例如可以使用装有加热后气化的液体等的热塑性树脂的胶囊。以下,将这样的树脂作为发泡树脂25来说明。该发泡树脂25被加热从而发泡并膨胀,然后固化。
如图10所示,发泡树脂25设置在磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面之间。发泡树脂25被加热从而膨胀和固化,使磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。这里,发泡树脂25优选设置在与永久磁铁4的定子(未图示)对置的面的相反一侧的面、和磁铁插入孔7的内表面之间。由此,随着发泡树脂25的膨胀,能够将永久磁铁4向磁铁插入孔7内的定子侧(这里为转子铁芯2的外周面侧)按压。其结果是,能够增强作用于定子的永久磁铁4的磁场。另外,发泡树脂25在没有进行加热的永久磁铁4的插入阶段厚度很小,所以能够在永久磁铁4的外表面与磁铁插入孔7的内表面之间具有一定的间隙。由此,能够抑制在永久磁铁4向磁铁插入孔7插入的过程中,涂覆于永久磁铁4的树脂材9(发泡树脂25)与磁铁插入孔7的内表面接触而剥离等情况。此外,图10用双点划线表示发泡树脂25膨胀前的永久磁铁4的位置,用实线表示发泡树脂25膨胀后的永久磁铁4的位置。
第二实施方式中,例示了内转子型的旋转电机具备的转子1,所以发泡树脂25设置在永久磁铁4的径向第一方向R1(径向内侧)的面、与磁铁插入孔7的内周面的径向第一方向R1(径向内侧)的面之间(参照图10)。
另外,第二实施方式中,发泡树脂25以遍及永久磁铁4(磁铁插入孔7)的轴向L的整个区域的方式设置(参照图11)。由此,能够使发泡树脂25的膨胀引起的朝径向第二方向R2的永久磁铁4的按压遍及轴向L的整个区域均匀地进行。
第二实施方式中,磁铁插入工序S2在永久磁铁4上涂覆有发泡树脂25的状态下进行。即在磁铁插入工序S2前,向永久磁铁4涂覆发泡树脂25。发泡树脂25的涂覆优选以发泡树脂25的厚度沿永久磁铁4的面均匀的方式进行。涂覆发泡树脂25后,在不会发泡的温度即非发泡温度下加热发泡树脂25,由此使该发泡树脂25干燥(一次固化)。然后,在发泡树脂25的一次固化结束后,在永久磁铁4涂覆有发泡树脂25的状态下,进行磁铁插入工序S2。此外,使涂覆于永久磁铁4的发泡树脂25的厚度均匀化的工序可以在发泡树脂25的一次固化前进行,也可以之后进行。
在磁铁插入工序S2之后进行树脂固化工序S3。树脂固化工序S3中,首先,在发泡树脂25的发泡材发泡的发泡温度下加热从而使发泡树脂25(树脂材9)膨胀。然后,再在固化温度下加热发泡树脂25(树脂材9)从而使其固化(主固化)。由此,发泡树脂25膨胀和固化,将永久磁铁4向定子侧按压,并且使磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。
对永久磁铁4(和发泡树脂25)插入磁铁插入孔7的状态的转子铁芯2的整体加热从而进行发泡树脂25的加热。在本实施方式中,利用熔炉加热转子铁芯2的整体,由此进行发泡树脂25的加热。这样,第二实施方式中,树脂固化工序S3包含转子铁芯2的加热工序。
然后,在树脂固化工序S3后,进行焊接工序S4。一般随着焊接对象位置(这里为第一熔融凝固部W1)的焊接前的温度与焊接中的温度(熔点)的差变大,焊接后的热收缩量变大,存在焊接对象位置容易产生破裂的趋势。这里,焊接部分的焊接中的温度由材料(这里为电磁钢板3)的熔点决定,所以随着焊接前的材料的温度变低,焊接对象位置容易产生破裂(焊接破裂)。特别是在利用激光焊接等局部加热焊接对象位置时焊接对象位置与该周边部分的温度梯度也变大,所以这样的焊接破裂的问题也变得显著。
因此,第二实施方式中,在通过树脂固化工序S3中的加热使转子铁芯2的温度比环境温度高的状态下进行焊接工序S4。换言之,在残留有树脂固化工序S3中的加热(加热工序)的余热的状态下进行焊接工序S4。由此,能够在转子铁芯2的整体的温度高的状态下对焊接对象位置进行焊接。因此,与不加热转子铁芯2进行焊接工序S4的情况相比,能够减小焊接前后的焊接对象位置的温度差,所以能够降低焊接对象位置(熔融凝固部W1)产生破裂的可能性。
3.其它实施方式
接下来,说明其它实施方式。
(1)上述实施方式中,说明了在将永久磁铁4插入磁铁插入孔7后向磁铁插入孔7填充作为固定材6的树脂材9的例子。然而,也可以代替填充树脂材9,而使用粘合剂23作为固定材6。在该情况下,例如在向插入磁铁插入孔7前的永久磁铁4的表面涂覆粘合剂23后,将永久磁铁4插入磁铁插入孔7。此外,也可以在插入永久磁铁4前的磁铁插入孔7的内表面涂覆粘合剂23后,将永久磁铁4插入磁铁插入孔7。
更具体而言,磁铁插入工序S2中,在向磁铁插入孔7插入永久磁铁4前,向永久磁铁4或者磁铁插入孔7涂覆粘合剂23。然后,如图12所示,树脂固化工序S3中,利用按压装置19的上板20和下板21沿轴向L对转子铁芯2加压,维持利用该上板20和下板21沿轴向L对转子铁芯2加压的状态直到粘合剂23凝固为止,使磁铁插入孔7的内表面与永久磁铁4的外表面固定。在按压装置19的上板20和下板21形成有在利用上板20和下板21沿轴向L对转子铁芯2加压时使从磁铁插入孔7溢出的粘合剂23流出的槽22。此外,作为粘合剂23例如可以使用环氧树脂系粘合剂。或者作为粘合剂23,也可以使用在环氧树脂系粘合剂中配合膨胀胶囊的发泡粘合剂。
(2)上述实施方式中,说明了在轴向L上的转子铁芯2的两端部没有设置固定部件的例子。然而,如图13所示,也可以在轴向L上的转子铁芯2的两端部设置作为固定部件的端板24。这样,在转子铁芯2的两端部设置有端板24的情况下,向多张电磁钢板3和两张端板24插入毂5,向毂5与端板24抵接的圆环状的部分照射能量束B,将毂5与端板24焊接。在毂5与端板24抵接的部分形成第三熔融凝固部W3。
(3)上述实施方式中,说明了第二压力是比第一压力小的压力的情况的例子。然而,不排除第二压力是与第一压力相同或者比第一压力大的压力。另外,第二压力也可以为零。
(4)上述方式中,示出了在焊接工序S4中,对转子铁芯2的内周面进行焊接的例子,但在焊接工序S4中,也可以对转子铁芯2的外周面进行焊接。
(5)上述方式中,说明了通过焊接将转子铁芯2与毂5固定的例子,但转子铁芯2与毂5的接合不限定于此。即也可以代替焊接或在焊接的基础上通过烧嵌、键槽等其它方法将转子铁芯2的内周面与毂5的外周面固定。
(6)此外,上述的各实施方式中公开的结构只要不产生矛盾,就可以与其它实施方式中公开的结构组合来应用。对于其它结构,本说明书中公开的实施方式的全部内容仅是例示。因此,在不脱离本发明宗旨的范围内可以适当地进行各种改变。
4.上述实施方式的概要
以下,说明在上述中说明的转子(1)的制造方法的概要。
上述的转子(1)的制造方法具有如下工序:准备沿轴向(L)层叠多张电磁钢板(3)而构成并具备沿上述轴向(L)延伸的磁铁插入孔(7)的转子铁芯(2)的铁芯准备工序(S1)、向上述磁铁插入孔(7)插入永久磁铁(4)的磁铁插入工序(S2)、在上述磁铁插入工序(S2)后在沿上述轴向(L)对上述转子铁芯(2)加压了的状态下使设置在上述磁铁插入孔(7)的内表面与上述永久磁铁(4)的外表面之间的树脂(9)固化的树脂固化工序(S3)、以及在上述树脂固化工序(S3)后沿上述轴向(L)焊接上述多张电磁钢板(3)的焊接工序(S4)。
根据该方法,在进行树脂固化工序(S3)之后进行焊接工序(S4)。这样在先进行的树脂固化工序(S3)中,使磁铁插入孔(7)的内表面与永久磁铁(4)的外表面之间的树脂(9)固化,从而能够使多张电磁钢板(3)一体化。
另外,这样在使磁铁插入孔(7)的内表面与永久磁铁(4)的外表面之间的树脂(9)固化时,在沿轴向(L)对多张电磁钢板(2)加压了的状态下进行,从而提高如上所述多张电磁钢板(3)一体化的转子铁芯(2)的铁的占有率,能够实现转子铁芯(2)的高密度化。
然后,在树脂固化工序(S3)之后进行焊接工序(S4),在对多张电磁钢板(3)的焊接结束的时刻,多张电磁钢板(3)中除了针对多张电磁钢板(3)的焊接之外,还利用树脂(9)将磁铁插入孔(7)的内表面与永久磁铁(4)的外表面固定。因此,与多张电磁钢板(3)仅通过焊接接合的情况相比,抗轴向(L)上的残余应力的刚性变高,能够抑制在将多张电磁钢板(3)接合的熔融凝固部(W1)产生破裂的情况。
这里,优选为将在上述树脂固化工序(S3)中沿上述轴向(L)对上述转子铁芯(2)施加的压力作为第一压力,在以比上述第一压力小的第二压力沿上述轴向(L)对上述转子铁芯(2)加压了的状态下进行上述焊接工序(S4)。
根据上述方法,在树脂固化工序(S3)中,在对转子铁芯(2)以第一压力加压了的状态下使磁铁插入孔(7)的内表面与永久磁铁(4)的外表面之间的树脂(9)固化,从而能够在提高转子铁芯(2)的铁的占有率状态下使多张电磁钢板(3)一体化。然后,能够利用固化的树脂(9)支承作用于转子铁芯(2)的欲沿轴向(L)延伸的残余应力。因此,即使在树脂固化工序(S3)结束后降低轴向(L)的加压力,也能够限制多张电磁钢板3沿轴向L相互分离。因此,在进行焊接工序(S4)的情况下的第二压力例如是在焊接中限制多张电磁钢板(3)局部沿轴向L浮起的程度的压力等比第一压力小的压力即可。而且,能够减小焊接工序(S4)中的轴向(L)上的加压力,由此能够更简易地进行焊接工序(S4)。
这里,优选为上述转子铁芯(2)还具备沿上述轴向(L)贯通该转子铁芯(2)的径向(R)中央部的贯通孔(8),在上述焊接工序(S4)中,进行对上述贯通孔(8)的内周面的焊接。
根据该方法,在转子(1)为内转子的情况下,焊接的熔融凝固部(W1)设置在与定子侧相反一侧,所以能够抑制熔融凝固部(W1)的影响引起的转子的磁特性的降低。另一方面,进行对贯通孔(8)的内周面的焊接,而不对转子铁芯(2)的外周面进行焊接的结构中,如上述比较例那样在焊接工序(S4)前不进行树脂固化工序(S3)的情况下,在转子铁芯(2)的外周面侧多张电磁钢板3欲沿轴向L相互分离,由此作用于径向内侧的焊接部的应力变大,熔融凝固部(W1)容易产生破裂。然而,根据上述实施方式的结构,能够利用设置在磁铁插入孔(7)的内表面与永久磁铁(4)的外表面之间的树脂(9)支承这样的应力,所以能够降低熔融凝固部(W1)产生破裂的可能性。
这里,优选为上述转子铁芯(2)还具备沿轴向(L)贯通该转子铁芯(2)的径向(R)中央部的贯通孔(8),在上述焊接工序(S4)后,还具有向上述贯通孔(8)插入支承部件(5)并仅将该支承部件(5)与上述转子铁芯(2)的上述轴向(L)上的两端部的接合部焊接的支承部件固定工序(S5)。
根据该方法,将支承部件(5)与转子铁芯(2)的轴向(L)上的两端部的接合部焊接,从而能够将支承部件(5)与转子铁芯(2)接合。而且,在树脂固化工序(S3)结束的时刻,提高了铁的占有率的状态下多张电磁钢板(3)被一体化,所以在支承部件固定工序(S5)中,不需要一边沿轴向(L)加压转子铁芯(2)一边焊接。因此,与需要一边进行该加压一边焊接的情况相比,能够简化支承部件固定工序(S5)。
这里,优选为上述树脂固化工序(S3)包含用于上述树脂(9)的固化的上述转子铁芯(2)的加热工序,在通过上述树脂固化工序(S3)中的加热使上述转子铁芯(2)的温度比环境温度高的状态下进行上述焊接工序(S4)。
根据该方法,能够使焊接工序(S4)的开始时的转子铁芯(2)的温度比环境温度高。其结果是,因此能够减小焊接前后的焊接对象位置的温度差,所以能够降低焊接对象位置产生破裂的可能性。
这里,优选为通过上述树脂固化工序,用上述树脂(9)使上述磁铁插入孔(7)的内表面与上述永久磁铁(4)的外表面固定。
根据该方法,能够更可靠地使多张电磁钢板(3)一体化。由此,能够进一步提高多张电磁钢板(3)对抗轴向(L)上的残余应力的刚性,其结果是,能够进一步抑制在焊接对象位置(W1)产生破裂。
这里,优选为上述树脂(9)构成为通过加热而膨胀并固化,在上述永久磁铁(4)涂覆有上述树脂(9)的状态下进行上述磁铁插入工序(S2)。
根据该方法,能够利用加热后固化的树脂(9),使多张电磁钢板(3)一体化。另外,利用树脂(9)加热后膨胀的特性,例如以向磁铁插入孔(7)的任一内表面按压永久磁铁(4)的方式使树脂(9)膨胀等,容易适当地进行磁铁插入孔(7)的内部的永久磁铁(4)的定位。另外,磁铁插入工序(S2)中,由于是在树脂(9)膨胀前,所以在向磁铁插入孔(7)插入永久磁铁(4)的情况下,永久磁铁(4)的外表面与磁铁插入孔(7)的内表面之间能够具有一定的间隙。由此,在向磁铁插入孔(7)插入永久磁铁(4)的过程中,也能够抑制涂覆于永久磁铁(4)的树脂(9)接触磁铁插入孔(7)的内表面而剥离的情况。
这里,优选为上述焊接工序(S4)通过激光焊接来进行。
根据该方法,能够局部加热,能够可靠地加热焊接对象位置。
工业上利用的可能性
本发明的方法用于制造转子。
附图标记的说明
1:转子
2:转子铁芯
3:电磁钢板
4:永久磁铁
5:毂(支承部件)
7:磁铁插入孔
8:贯通孔
9:树脂材(树脂)
L:轴向
R:径向
S1:铁芯准备工序
S2:磁铁插入工序
S3:树脂固化工序
S4:焊接工序
S5:支承部件固定工序

Claims (8)

1.一种转子的制造方法,其中,具有如下工序:
准备沿轴向层叠多张电磁钢板而构成并具备沿上述轴向延伸的磁铁插入孔的转子铁芯的铁芯准备工序、
向上述磁铁插入孔插入永久磁铁的磁铁插入工序、
在上述磁铁插入工序后在沿上述轴向对上述转子铁芯加压了的状态下使设置在上述磁铁插入孔的内表面与上述永久磁铁的外表面之间的树脂固化的树脂固化工序、以及
在上述树脂固化工序后,沿上述轴向焊接上述多张电磁钢板的焊接工序。
2.根据权利要求1所述的转子的制造方法,其中,
将在上述树脂固化工序中沿上述轴向对上述转子铁芯施加的压力作为第一压力,
在以比上述第一压力小的第二压力沿上述轴向对上述转子铁芯加压了的状态下进行上述焊接工序。
3.根据权利要求1或2所述的转子的制造方法,其中,
上述转子铁芯还具备沿上述轴向贯通该转子铁芯的径向中央部的贯通孔,
在上述焊接工序中,进行对上述贯通孔的内周面的焊接。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的转子的制造方法,其中,
上述转子铁芯还具备沿轴向贯通该转子铁芯的径向中央部的贯通孔,
在上述焊接工序后,还具有向上述贯通孔插入支承部件并仅将该支承部件与上述转子铁芯的上述轴向的两端部的接合部焊接的支承部件固定工序。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的转子的制造方法,其中,
上述树脂固化工序包含用于上述树脂的固化的上述转子铁芯的加热工序,
在通过上述树脂固化工序中的加热使上述转子铁芯的温度比环境温度高的状态下进行上述焊接工序。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的转子的制造方法,其中,
通过上述树脂固化工序,用上述树脂使上述磁铁插入孔的内表面与上述永久磁铁的外表面固定。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的转子的制造方法,其中,
上述树脂构成为通过加热而膨胀并固化,
在上述永久磁铁涂覆有上述树脂的状态下进行上述磁铁插入工序。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的转子的制造方法,其中,
上述焊接工序通过激光焊接进行。
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