CN109309413A - 转子、旋转电机以及转子的制造方法 - Google Patents

转子、旋转电机以及转子的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种能够以较大的过盈量对配置于旋转构件的外周侧的永磁体安装包覆筒的转子、旋转电机以及转子的制造方法。转子(30)具备：旋转构件(31)；多个永磁体(32)，所述多个永磁体(32)配置于旋转构件(31)的外周侧；以及包覆筒(33)，其由纤维增强塑料形成，安装于永磁体(32)的外周侧，包覆永磁体(32)，其中，旋转构件(31)、永磁体(32)以及包覆筒(33)中的至少一方具备扩径部(40)，该扩径部(40)具有从包覆筒(33)的内径(D1)以下的第一直径区域(dt1)扩张至永磁体(32)的外径(D2)以上的第二直径区域(dt2)的扩径周面(50)。

Description

转子、旋转电机以及转子的制造方法
技术领域
本发明涉及一种转子、具备该转子的旋转电机以及转子的制造方法。
背景技术
作为在转子中使用永磁体的电动机的一种，已知在旋转构件(套筒(sleeve)、旋转轴等)的外周侧配置有永磁体的SPM(Surface Permanent Magnet：表面永磁体)型的电动机。在该SPM型的电动机中，在转子的外周侧安装有圆筒状的包覆筒(保护筒)，以抑制在高速旋转时永磁体由于离心力而从转子脱落。作为包覆筒的材料，由于强度高、轻量等原因，广泛使用纤维增强塑料(FRP)、特别是碳纤维增强塑料(下面也称为“CFRP”)。以往，作为用于将由CFRP形成的包覆筒安装于配置有永磁体的旋转构件的外周侧的方法，主要使用冷套配合(例如，参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开平8-107641号公报
专利文献2：日本特开2005-312250号公报
发明内容
发明要解决的问题
在将由CFRP形成的包覆筒通过冷套配合来安装于配置有永磁体的旋转构件的外周侧的情况下，不仅受到因温度变化而产生的冰、结露等影响，冷却装置的性能也有限制，因此难以以充分的过盈量对配置于旋转构件的外周侧的永磁体安装包覆筒。
本发明的目的在于提供一种能够以较大的过盈量对配置于旋转构件的外周侧的永磁体安装包覆筒的转子、旋转电机以及转子的制造方法。
用于解决问题的方案
(1)本发明涉及一种转子(例如，后述的转子30)，其具备：旋转构件(例如，后述的套筒31)；多个永磁体(例如，后述的永磁体32)，该多个永磁体配置于所述旋转构件的外周侧；以及包覆筒(例如，包覆筒33)，其由纤维增强塑料形成，安装于所述永磁体的外周侧，包覆所述永磁体，其中，所述旋转构件和所述永磁体中的至少一方具备扩径部(例如，后述的扩径部40)，该扩径部具有从所述包覆筒的内径以下的第一直径区域(例如，后述的第一直径区域dt1)扩张至所述永磁体的外径以上的第二直径区域(例如，后述的第二直径区域dt2)的扩径周面。
(2)在(1)的转子中，也可以是，所述扩径部设置于旋转轴方向上的至少一方的端部。
(3)在(1)的转子中，也可以是，所述扩径部设置于旋转轴方向上的两端部，所述包覆筒沿着旋转轴方向被分割。
(4)在(1)至(3)中的任一项的转子中，也可以是，所述扩径部构成为与所述旋转构件的顶端部连结。
(5)在(4)的转子中，也可以是，所述扩径部和所述旋转构件具备使所述扩径部的旋转中心与所述旋转构件的旋转中心一致的匹配部(日语：インロー部)。
(6)在(1)至(5)中的任一项的转子中，也可以是，所述扩径部的所述扩径周面形成为锥形状或曲线状。
(7)本发明涉及一种旋转电机(例如，后述的电动机1)，其具备：(1)至(6)中的任一项的转子；旋转轴(例如，后述的旋转轴35)，其支承所述转子；以及定子(例如，后述的定子20)，其设置于所述转子的外周侧。
(8)本发明涉及一种将由纤维增强塑料形成的包覆筒安装于在外周侧配置有多个永磁体的旋转构件的外侧的转子的制造方法，其具备以下工序：将所述包覆筒从所述旋转构件和所述永磁体中的至少一方所具备的扩径部的第一直径区域压入，一边将所述包覆筒的内径扩张至所述扩径部的第二直径区域一边将所述包覆筒插入到所述永磁体的外周侧，该扩径部具有从所述包覆筒的内径以下的所述第一直径区域扩张至所述永磁体的外径以上的所述第二直径区域的扩径周面。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够以较大的过盈量对配置于旋转构件的外周侧的永磁体安装包覆筒的转子、旋转电机以及转子的制造方法。
附图说明
图1是表示第一本实施方式中的电动机1的结构的截面图。
图2是转子30的分解立体图。
图3A是说明第一实施方式的转子30的结构和制造方法的图。
图3B是表示第一实施方式的转子30的图。
图4A是说明第二实施方式的转子130的结构和制造方法的图。
图4B是说明第二实施方式的转子130的结构和制造方法的图。
图4C是表示第二实施方式的转子130的图。
图5A是说明第三实施方式的转子230的结构和制造方法的图。
图5B是表示第三实施方式的转子230的图。
图6A是说明第四实施方式的转子330的结构和制造方法的图。
图6B是说明第四实施方式的转子330的结构和制造方法的图。
图6C是表示第四实施方式的转子330的图。
图7A是说明第五实施方式的转子430的结构和制造方法的图。
图7B是表示第五实施方式的转子430的图。
图8A是说明第六实施方式的转子530的结构和制造方法的图。
图8B是表示第六实施方式的转子530的图。
图9A是说明第七实施方式的转子630的结构和制造方法的图。
图9B是表示第七实施方式的转子630的图。
图10A是说明第八实施方式的转子730的结构和制造方法的图。
图10B是说明第八实施方式的转子730的结构和制造方法的图。
图11A是说明第九实施方式的转子830的结构和制造方法的图。
图11B是说明第九实施方式的转子830的结构和制造方法的图。
图12A是说明第十实施方式的转子930的结构和制造方法的图。
图12B是说明第十实施方式的转子930的结构和制造方法的图。
附图标记说明
1：电动机；20：定子；30、130、230、330、430、530、630、730、830、930：转子；31：套筒；32：永磁体；33：包覆筒；35：旋转轴；40、140、240、340、440、540、640、740、840、940：扩径部；50、450、550、650、750、850、950：扩径周面；760、860、960：筒配合部；311：套筒主体；dt1：第一直径区域；dt2：第二直径区域。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。此外，本说明书所附的附图均为示意图，考虑到易于理解性等，相比于实物对各部的形状、比例尺、纵横的尺寸比等进行了变更或夸张。例如，在后述的说明转子的制造方法的图中，将转子在旋转轴方向上的长度夸张得短，并且简化了永磁体的整体形状。另外，在附图中，适当省略表示构件的截面的阴影。
在本说明书等中，关于形状、几何学条件、用于确定它们的程度的用语、例如“平行”、“方向”等用语，除了该用语的严格含义以外，还包括能够视作大致平行的程度的范围、能够大致视作该方向的范围。
在本说明书等中，将作为后述的旋转轴35的旋转中心的线称呼为“旋转轴线L”，将沿着该旋转轴线L的方向也称为“旋转轴方向”。此外，“旋转轴线L”、“旋转轴方向”也被应用于构成转子的各部、例如后述的套筒、扩径部、永磁体、套筒层叠体。
(第一实施方式)
首先，说明具备第一实施方式的转子30的作为旋转电机的电动机1。此外，电动机1的结构与后述的其它实施方式共通。
图1是表示第一本实施方式中的电动机1的结构的截面图。此外，图1所示的电动机1的结构是一个例子，只要能够应用第一实施方式的转子30，则可以是任何结构。
如图1所示，电动机1具备框架10、定子20、转子30、旋转轴35以及轴承13作为主要的结构要件。
框架10是电动机1的外装构件，具备框架主体11和轴孔12。
框架主体11是包围并保持定子20的壳体。框架主体11借助轴承13来保持转子30。框架主体11具备供给口14、排出口15以及孔部16。供给口14是用于向定子框22的流路23供给制冷剂的开口，与制冷剂的供给配管(未图示)连接。排出口15是用于使在流路23中流通的制冷剂排出的开口，与制冷剂的排出配管(未图示)连接。孔部16是用于使从定子20引出的动力线27贯通的开口。
轴孔12是供旋转轴35(后述)贯通的孔。
定子20是形成用于使转子30旋转的旋转磁场的复合构件。定子20作为整体形成为圆筒形，固定于框架10的内部。定子20具备铁芯21和定子框22。
铁芯21是能够在内侧配置绕线26的构件。铁芯21形成为圆筒形，配置于定子框22的内侧。铁芯21在内侧面形成有多个槽(未图示)，绕线26配置于该槽。此外，绕线26的一部分在铁芯21的轴向上从铁芯21的两端部突出。例如重叠多张电磁钢板等薄板来形成层叠体，通过粘接、凿紧等使该层叠体一体化，由此制作出铁芯21。
定子框22是将铁芯21保持于其内侧的构件。定子框22形成为圆筒形，配置于定子20的外侧。铁芯21与定子框22牢固地接合以承受由于转子30的转矩而产生的反作用力。如图1所示，本实施方式的定子框22在外侧面具备用于对从铁芯21传递的热进行冷却的流路23。流路23是形成于定子框22的外侧面的一条或多条螺旋槽。从框架主体11(框架10)的供给口14供给的制冷剂(未图示)在定子框22的外侧面沿着螺旋状在流路23内流通，之后从框架主体11的排出口15排出到外部。
从定子20的铁芯21引出了与绕线26电连接的动力线27。该动力线27与设置于电动机1的外部的电源装置连接(未图示)。在电动机1动作时，例如，通过向铁芯21提供三相交流电流来形成用于使转子30旋转的旋转磁场。
转子30是利用与定子20所形成的旋转磁场之间的磁性的相互作用来进行旋转的部件。转子30设置于定子20的内周侧。转子30的结构在后面叙述。
旋转轴35是支承转子30的构件。旋转轴35以贯通转子30的轴中心的方式被插入，固定于转子30。旋转轴35与一对轴承13相配合。轴承13是将旋转轴35支承为旋转自如的构件，设置于框架主体11。由框架主体11和轴承13将旋转轴35支承为以旋转轴线L为中心旋转自如。另外，旋转轴35贯通轴孔12后，例如与切削工具的刀具夹头、设置于外部的动力传递机构、减速机构等(均未图示)连接。
在图1所示的电动机1中，当向定子20(铁芯21)提供三相交流电流时，由于形成有旋转磁场的定子20与转子30之间的磁性的相互作用，转子30产生旋转力，该旋转力经由旋转轴35被输出到外部。此外，在本实施方式中，设电动机1为前述的SPM型的同步电动机来进行说明，但是电动机1例如也可以是IPM(Interior Permanent Magnet：内置永磁体)型的同步电动机。
接着，说明转子30的结构。
图2是转子30的分解立体图。如图2所示，转子30具备套筒(旋转构件)31、永磁体32以及包覆筒33。
套筒31是用于安装多个永磁体32的大致圆筒形状的构件，设置于旋转轴35(参照图1)与多个永磁体32之间。多个永磁体32沿着套筒31的周向进行配置。套筒31例如由碳钢等磁性材料形成。在内周侧具有套筒31的转子30通过过盈配合而配合于旋转轴35的外周。
永磁体32是产生磁场的构件，如图2所示，在套筒31的外周侧，沿着周向设置有8列永磁体32(在图2中仅图示了面前侧的4列)。8列永磁体32在套筒31的周向上以N极用的永磁体32与S极用的永磁体32交替的方式进行配置。永磁体32隔着粘接层34粘在套筒31的外周面上。在本实施方式中，示出各列的永磁体32沿着转子30的长度方向(X方向)被分割为2个的例子，但是不限于此，永磁体32也可以沿着转子30的长度方向被分割为3个以上，还可以不分割。另外，在图2中，省略了作为本实施方式中的永磁体32的特征性结构的扩径部(后述)的图示。
包覆筒33是用于包覆多个永磁体32的圆筒形状的构件。包覆筒33安装在配置于套筒31的永磁体32的外周面。通过在永磁体32的外周面安装包覆筒33，能够抑制永磁体32由于转子30的旋转所产生的离心力而从转子30脱落。在本实施方式中，如后所述，说明在永磁体32的外周面直接安装包覆筒33的例子，但是包覆筒33也可以例如隔着粘接层等安装于永磁体32的外周面。
例如能够通过将CFRP用的纤维片与树脂一起卷在筒状的治具上来形成包覆筒33。此外，作为形成包覆筒33的材料，除了能够使用CFRP以外，例如还能够使用包含玻璃纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、硼纤维、钛合金纤维等比强度高的材料的纤维增强塑料。
如后所述，包覆筒33以被扩张至规定的内径的状态插入到转子30，利用与过盈量相应的收缩力来安装于转子30。由此，在包覆筒33中，足以保持永磁体32的反作用力抵抗转子30旋转时产生的离心力地朝向径向的内侧起作用。通过像这样在包覆筒33中反作用力朝向径向的内侧起作用，能够抑制永磁体32由于离心力而从转子30脱落。径向的内侧是指从转子30的外侧接近旋转轴线L的方向。
此外，过盈量是指如图2所示那样配置于套筒31的永磁体32的外径D2超过扩径之前(安装之前)的包覆筒33的内径D1的量(D2-D1)的尺寸。该过盈量越大，则越难将包覆筒33安装于永磁体32的外周面，但是能够从所安装的包覆筒33使更大的反作用力朝向径向的内侧起作用。
接着，说明第一实施方式中的转子30的结构。图3A是说明第一实施方式的转子30的结构和制造方法的图。图3B是表示第一实施方式的转子30的图。图3A和图3B示出了沿着转子30的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。此外，在图3A和图3B中，例如，省略粘接层34等的图示(其它实施方式的附图也同样)。
如图3A所示，第一实施方式的转子30在永磁体32的旋转轴方向上的一方的端部设置有扩径部40。扩径部40具有从扩径之前(安装之前)的包覆筒33的内径D1以下的第一直径区域dt1扩张至永磁体32的外径D2以上的第二直径区域dt2的扩径周面50。在永磁体32的旋转轴方向上的一方的端部处沿着周向设置有扩径部40。本实施方式的扩径周面50形成为以固定的梯度比从第一直径区域dt1扩张至第二直径区域dt2的锥形状(在其它实施方式的扩径部中也是共通的)。此外，在下面的说明中，也将在外周侧粘有多个永磁体32后的套筒31总称为“套筒层叠体S”。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图3A所示，将套筒层叠体S中未设置扩径部40的一侧的端部载置在作业面F之上。然后，将包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S的设置有扩径部40的一侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被永磁体32的扩径部40(扩径周面50)从第一直径区域dt1逐渐扩张至第二直径区域dt2后，如图3B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
根据第一实施方式的转子30，能够以较大的过盈量对配置于套筒31的外周侧的永磁体32安装包覆筒33。据此，能够抵抗在旋转时产生的离心力地利用更强的反作用力来保持永磁体32，因此能够更有效地抑制因离心力引起的永磁体32的脱落。上述效果在后述的实施方式中也是共通的。
(第二实施方式)
图4A和图4B是说明第二实施方式的转子130的结构和制造方法的图。图4C是表示第二实施方式的转子130的图。图4A～图4C示出了沿着转子130的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第二实施方式的转子130的扩径部和包覆筒的结构与第一实施方式不同。在第二实施方式中，其它结构与第一实施方式相同。因此，在第二实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图4A所示，第二实施方式的转子130在永磁体32的旋转轴方向上的两端部设置有扩径部140。另外，第二实施方式的包覆筒33由第一包覆筒33a和第二包覆筒33b构成。第一包覆筒33a和第二包覆筒33b是将包覆筒33在旋转轴方向上的中间分割为2个而成的。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图4A所示，将套筒层叠体S的任一方的端部载置在作业面F之上。然后，将第一包覆筒33a一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S的上侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的第一包覆筒33a被永磁体32的扩径部140扩径后，被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的上侧一半的外周面。第一包覆筒33a利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S的下侧部分。
接着，将套筒层叠体S的上下方向调换，如图4B所示，以使第一包覆筒33a为下侧的方式将套筒层叠体S载置在作业面F之上。然后，将第二包覆筒33b一边利用压入装置施加压力一边从套筒层叠体S的上侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的第二包覆筒33b被永磁体32的扩径部140扩径后，如图4C所示那样被插入到套筒层叠体S的上侧一半的外周面。第二包覆筒33b利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S的上侧部分。这样，在第二实施方式的转子130中，第一包覆筒33a和第二包覆筒33b被依次安装，由此使包覆筒33一体化。
第二实施方式的转子130的包覆筒33被分割为2个，因此与如第一实施方式那样将1个包覆筒33插入到套筒层叠体S的情况相比，能够使将各包覆筒(33a、33b)插入到套筒层叠体S时的阻力更小。据此，即使通过使包覆筒33的过盈量变大而插入包覆筒33时的阻力变大，也能够抑制由于插入包覆筒33时的阻力而套筒层叠体S发生变形等不良状况。此外，在第二实施方式中，说明了将包覆筒33分割为2个的例子，但是包覆筒33也可以分割为3个以上。
(第三实施方式)
图5A是说明第三实施方式的转子230的结构和制造方法的图。图5B是表示第三实施方式的转子230的图。图5A和图5B示出了沿着转子230的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第三实施方式的转子230将扩径部设置于套筒，在这一方面上与第一实施方式不同。在第三实施方式中，其它结构与第一实施方式相同。因此，在第三实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图5A所示，第三实施方式的转子230(套筒层叠体S)在套筒31的旋转轴方向上的一方的端部设置有扩径部240。扩径部240的结构与第一实施方式的扩径部40实质上相同。扩径部240与套筒31形成为一体，在套筒31的旋转轴方向上的一方的端部处沿着周向设置有扩径部240。扩径部240的扩径侧与永磁体32的外周面大致为一个面。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图5A所示，将套筒层叠体S中未设置扩径部240的一侧的端部载置在作业面F之上。然后，将包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S的设置有扩径部240的一侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被套筒31的扩径部240扩径后，如图5B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
根据第三实施方式的转子230，扩径部240设置于套筒31，因此能够抑制将包覆筒33插入到套筒层叠体S时的永磁体32的位置偏移。
(第四实施方式)
图6A和图6B是说明第四实施方式的转子330的结构和制造方法的图。图6C是表示第四实施方式的转子330的图。图6A～图6C示出了沿着转子330的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第四实施方式的转子330的扩径部和包覆筒的结构与第三实施方式不同。在第四实施方式中，其它结构与第三实施方式相同。因此，在第四实施方式的说明和附图中，对于与第三实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图6A所示，第四实施方式的转子330(套筒层叠体S)在套筒31的旋转轴方向上的两端部设置有扩径部340。另外，第四实施方式的包覆筒33由第一包覆筒33a和第二包覆筒33b构成。第一包覆筒33a和第二包覆筒33b与第二实施方式同样地，是将包覆筒33在旋转轴方向的中间分割为2个而成的。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图6A所示，将套筒层叠体S的任一方的端部载置在作业面F之上。然后，将第一包覆筒33a一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S的上侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的第一包覆筒33a被套筒31的扩径部340扩径后，被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的上侧一半的外周面。第一包覆筒33a利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S的下侧部分。
接着，将套筒层叠体S的上下方向调换，如图6B所示，以使第一包覆筒33a为下侧的方式将套筒层叠体S载置在作业面F之上。然后，将第二包覆筒33b一边利用压入装置施加压力一边从套筒层叠体S的上侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的第二包覆筒33b被套筒31的扩径部340扩径后，如图6C所示那样被插入到套筒层叠体S的上侧一半的外周面。第二包覆筒33b利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S的上侧部分。这样，在第四实施方式的转子330中，第一包覆筒33a和第二包覆筒33b被依次安装，由此使包覆筒33一体化。
第四实施方式的转子330的包覆筒33被分割为2个，因此与第二实施方式同样地，即使通过使包覆筒33的过盈量变大而插入包覆筒33时的阻力变大，也能够抑制由于插入包覆筒33时的阻力而套筒层叠体S发生变形等不良状况。此外，在第四实施方式中，说明了将包覆筒33被分割为2个的例子，但是包覆筒33也可以分割为3个以上。
(第五实施方式)
图7A是说明第五实施方式的转子430的结构和制造方法的图。图7B是表示第五实施方式的转子430的图。图7A和图7B示出了沿着转子430的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第五实施方式的转子430在套筒主体上设置扩径部来构成套筒，在这一方面上与第三实施方式不同。在第五实施方式中，其它结构与第三实施方式相同。因此，在第五实施方式的说明和附图中，对于与第三实施方式同等的构件等，标注与第三实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图7A所示，在第五实施方式的转子430(套筒层叠体S)中，套筒31具备套筒主体(旋转构件主体)311和扩径部440。
套筒主体311是与后述的扩径部440一起构成套筒31的大致圆筒形的构件。套筒主体311在旋转轴方向上的一方的端部设置有凹部314。凹部314具有能够与扩径部440的凸部460(后述)配合的凹形状。扩径部440的凸部460例如通过粘接、凿紧、螺纹、配合构造等来与套筒31的凹部314接合。
扩径部440是形成为大致环状的构件，设置于套筒主体311的旋转轴方向上的一方的端部。扩径部440具备扩径周面450和凸部460。扩径周面450例如与形成于第一实施方式的扩径部40的扩径周面50相同，形成为以固定的梯度比从第一直径区域dt1扩张至第二直径区域dt2的锥形状(参照图3A)。凸部460是具有能够与套筒31的设置于旋转轴方向上的一方的端部的凹部314配合的凸形状的部分，沿着扩径部440的周向设置该凸部460。扩径部440优选由与套筒31相同的材料形成。此外，在使用转子30(电动机1)时，扩径部440作为套筒31(转子30的一部分)而旋转。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图7A所示，将套筒层叠体S中未设置凹部314的一侧的端部载置在作业面F之上。然后，使套筒层叠体S的凹部314与扩径部440的凸部460配合，通过上述的方法来将两者接合为一体。
然后，将包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从设置有扩径部440的一侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被安装于套筒31的扩径部440扩径后，如图7B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
根据第五实施方式的转子430，扩径部140设置于套筒31，因此能够抑制将包覆筒33插入到套筒层叠体S时的永磁体32的位置偏移。另外，能够对相同的套筒主体311(套筒31)安装扩径周面450的形状(梯度比等)不同的扩径部440，因此能够进行与所安装的包覆筒33的过盈量相适合的扩径。并且，与具有形成为一体的扩径部的套筒相比，第五实施方式的转子430的套筒31的制造容易。
此外，在第五实施方式的转子430中，也可以为在扩径部440设置凹部、在套筒层叠体S设置凸部的结构。
(第六实施方式)
图8A是说明第六实施方式的转子530的结构和制造方法的图。图8B是表示第六实施方式的转子530的图。图8A和图8B示出了沿着转子530的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第六实施方式的转子530的扩径部的结构与第一实施方式不同。在第六实施方式中，其它结构与第一实施方式相同。因此，在第六实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图8A所示，在第六实施方式的转子530中，设置有遍及永磁体32在旋转轴方向上的全部区域地延伸的扩径部540。扩径部540具有从包覆筒33的内径D1以下的第一直径区域dt1扩张至永磁体32的外径D2以上的第二直径区域dt2的扩径周面550。另外，沿着永磁体32的周向设置有扩径部540。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图8A所示，将套筒层叠体S中扩径部540的第二直径区域dt2侧的端部载置在作业面F之上。然后，将包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S中的扩径部540的第一直径区域dt1侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被永磁体32的扩径部540扩径后，如图8B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
在第六实施方式的转子530中，扩径部540具有沿着永磁体32在旋转轴方向上的全部区域形成的扩径周面550。因此，与旋转轴方向上的长度短的扩径部(例如，第一实施方式的扩径部40)相比，在将包覆筒33扩张为同一直径的情况下，能够进一步缓和锥形部分的梯度比。另外，能够使包覆筒33与锥形部分相接触的角度以及锥形部分与永磁体32的连接部分之间的角度变大。据此，永磁体32的旋转轴方向上的全部区域成为扩径周面550，因此能够缩短扩径部540在旋转轴方向上的长度(或者，能够使扩径部540不存在)。并且，能够使锥形部分与永磁体32的连接部分不存在。
当像这样扩径部540的长度变短时，转子530的惯性(Inertia)变小，因此能够缩短达到任意的转速为止的时间。另外，包覆筒33与锥形部分相接触的角度变大，由此能够使包覆筒33的弯曲半径变小。据此，能够使因弯曲产生的压缩应力变小，因此能够抑制包覆筒33发生变形、损伤等不良状况。
此外，在第六实施方式的转子530中，也可以将扩径周面550形成于永磁体32的旋转轴方向的上一半的区域，使下一半的区域为同一直径。
(第七实施方式)
图9A是说明第七实施方式的转子630的结构和制造方法的图。图9B是表示第七实施方式的转子630的图。图9A和图9B示出了沿着转子630的旋转轴线L(参照图1、图2)的截面。
第七实施方式的转子630的扩径部是跨套筒和永磁体这两方设置的，在这一方面上与第一实施方式不同。在第七实施方式中，其它结构与第一实施方式相同。因此，在第七实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图9A所示，第七实施方式的转子630(套筒层叠体S)在套筒31的旋转轴方向上的一方的端部设置有第一扩径部640a。第一扩径部640a的结构与第三实施方式的扩径部240(参照图5A)实质上相同。另外，第一扩径部640a与第三实施方式的扩径部240(扩径周面50)同样地具有扩径周面650b。在套筒31的旋转轴方向上的一方的端部处沿着周向设置有第一扩径部640a。
另外，第七实施方式的转子630在永磁体32的旋转轴方向上的一方的端部(与第一扩径部640a相同一侧的端部)设置有第二扩径部640b。第二扩径部640b具有与设置于套筒31的第一扩径部640a的扩径周面650a大致为一个面的扩径周面650b。在永磁体32的旋转轴方向上的一方的端部处沿着周向设置有第二扩径部640b。
上述的第一扩径部640a和第二扩径部640b构成本实施方式中的扩径部640。
在本实施方式中，将包覆筒33安装于套筒层叠体S的作业如下：如图9A所示，将套筒层叠体S中未设置扩径部640的一侧的端部载置在作业面F之上。然后，将包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边从套筒层叠体S的设置有扩径部640的一侧插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被套筒31的扩径部640(第一扩径部640a+第二扩径部640b)扩径后，如图9B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
根据本实施方式的转子630，扩径部640是跨套筒31和永磁体32地设置的，因此能够使扩径部640中的锥形部分的梯度比更缓和。因此，即使是使包覆筒33的过盈量变大的情况，也能够较顺畅地将包覆筒33插入到套筒层叠体S。
此外，本实施方式的结构例如也能够应用于第一～第五实施方式等。
接着，说明对具备扩径部的套筒层叠体安装包覆筒的实施方式。
(第八实施方式)
图10A、图10B是说明第八实施方式的转子730的结构和制造方法的图。
在第八实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图10A所示，在第八实施方式的套筒层叠体S中，套筒31的旋转轴方向上的两端部比永磁体32突出。在本实施方式中，从永磁体32突出的套筒31的一部分作为用于使扩径部740和套筒31的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)发挥功能。
另外，第八实施方式的套筒31在旋转轴方向上的一方的端部具备扩径部740。
扩径部740是形成为大致圆筒形的构件。扩径部740具备扩径周面750和筒配合部760。扩径周面750形成为以固定的梯度比从包覆筒33的内径D1以下的第一直径区域dt1扩张至永磁体32的外径D2以上的第二直径区域dt2的锥形状。沿着扩径部740的周向设置有扩径周面750。另外，在扩径部740中，在第二直径区域dt2侧的端面设置有凹部741。凹部741是形成为能够与从套筒层叠体S突出的套筒31(匹配部)配合的环状的槽。凹部741作为用于使扩径部740与套筒31的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)发挥功能。以与从套筒层叠体S突出的套筒31配合的方式，沿着扩径部740的周向形成有凹部741。
筒配合部760是用于配合包覆筒33的部分。筒配合部760具有能够与包覆筒33的内径D1配合的外径，形成为圆筒形。能够使配合于筒配合部760的包覆筒33沿上下方向滑动。
扩径部740例如由奥氏体不锈钢等非磁性材料(包括树脂)形成。
在本实施方式中，在对套筒层叠体S安装包覆筒33的情况下，首先，如图10A所示，将套筒层叠体S中与设置有扩径部740的一侧相反的一侧的端部载置在作业面F之上。
接着，使包覆筒33与扩径部740的筒配合部760配合。然后，将配合于筒配合部760的包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边插入到套筒层叠体S。由此，包覆筒33被扩径部740(扩径周面750)扩径后，如图10B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
由此，能够得到在永磁体32的外周侧安装有包覆筒33的转子730。
根据第八实施方式的转子730，能够以较大的过盈量对配置于套筒31的外周侧的永磁体32安装包覆筒33。据此，能够抵抗在旋转时产生的离心力地利用更强的反作用力来保持永磁体32，因此能够更有效地抑制因离心力引起的永磁体32的脱落。
根据第八实施方式的转子730，使扩径部740的凹部741与从永磁体32突出的套筒31(套筒层叠体S)的一部分配合，由此能够使扩径部740与套筒31的旋转轴线L一致。另外，通过使扩径部740与套筒31配合，能够在将包覆筒33插入到套筒层叠体S的期间抑制包覆筒33的位置偏移。
根据第八实施方式的转子730，不需要在套筒31和永磁体32形成锥形状的扩径部，因此能够缩短套筒层叠体S的加工时间。
(第九实施方式)
图11A、图11B是说明第九实施方式的转子830的结构和制造方法的图。
在第九实施方式的说明和附图中，对于与第八实施方式同等的构件等，标注与第八实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图11A所示，在第九实施方式的套筒层叠体S中，套筒31的旋转轴方向上的一方的端部(或两端部)形成为与永磁体32为同一面。例如在使转子的旋转轴方向上的长度短、使转子整体为更紧凑的形状的情况下使用这种结构。在第九实施方式的套筒31中，内周面的一方的端部31a作为用于使扩径部840与套筒31的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)发挥功能。
另外，第九实施方式的套筒31在旋转轴方向上的一方的端部具备扩径部840。
扩径部840是形成为大致圆筒状的构件。扩径部840具备扩径周面850和筒配合部860。扩径周面850与上述的第八实施方式的扩径部740(参照图10A)同样地，形成为以固定的梯度比从包覆筒33的内径D1以下的第一直径区域dt1扩张至永磁体32的外径D2以上的第二直径区域dt2的锥形状。沿着扩径部840的周向设置有扩径周面850。另外，在扩径部840中，在与筒配合部860相反侧的端面设置有凸部841。凸部841是形成为能够与套筒层叠体S的旋转轴方向上的端部配合的圆柱状的突起。凸部841作为用于使扩径部840与套筒31的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)发挥功能。
筒配合部860是用于配合包覆筒33的部分。筒配合部860具有能够与包覆筒33的内径D1配合的外径，形成为圆筒形。能够使配合于筒配合部860的包覆筒33沿上下方向滑动。
构成本实施方式的扩径部840的材料、构造等与第八实施方式的扩径部740相同，因此省略说明。
在本实施方式中，在对套筒层叠体S安装包覆筒33的情况下，首先，如图11A所示，将套筒层叠体S中与设置有扩径部840的一侧相反的一侧的端部载置在作业面F之上。
接着，使包覆筒33与扩径部840的筒配合部860配合。然后，将配合于筒配合部860的包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边插入到套筒层叠体S。由此，所插入的包覆筒33被扩径部840(扩径周面850)扩径后，如图11B所示那样被插入到套筒层叠体S(永磁体32)的外周面。插入到套筒层叠体S的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到套筒层叠体S。
由此，能够得到在永磁体32的外周侧安装有包覆筒33的转子830。
在第九实施方式的转子830中，也能够得到与前述的第八实施方式同等的效果。
在第九实施方式中，套筒31既可以是旋转轴方向上的全部区域为中空构造，也可以是旋转轴方向上的端部侧为中空构造、除其以外的部分为圆柱状的结构。
(第十实施方式)
图12A、图12B是说明第十实施方式的转子930的结构和制造方法的图。
在第十实施方式的说明和附图中，对于与第一实施方式同等的构件等，标注与第一实施方式相同的标记或与末尾(后2位)相同的标记，适当省略结构、作用等的说明。
如图12A所示，在第十实施方式的旋转轴35的外周侧，不借助套筒地粘有多个永磁体32。在下面的说明中，也将在外周侧粘有多个永磁体32的旋转轴35总称为“旋转轴层叠体S1”。
另外，第十实施方式的旋转轴35(旋转构件)在旋转轴方向上的一方的端部具备扩径部940。
扩径部940是形成为大致圆筒状的构件。扩径部940具备扩径周面950和筒配合部960。扩径周面950与上述的第八实施方式的扩径部740(参照图10A)同样地，形成为以固定的梯度比从包覆筒33的内径D1以下的第一直径区域dt1扩张至永磁体32的外径D2以上的第二直径区域dt2的锥形状。沿着扩径部940的周向设置有扩径周面950。另外，在扩径部940设置有凹部941。凹部941是形成为能够与旋转轴35的凸部351(后述)配合的大致圆筒状的凹陷。凹部941作为用于使扩径部940与旋转轴35的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)而发挥功能。
筒配合部960是用于配合包覆筒33的部分。筒配合部960具有能够与包覆筒33的内径D1配合的外径，形成为圆筒形。能够使配合于筒配合部960的包覆筒33沿上下方向滑动。
构成本实施方式的扩径部940的材料、构造等与第八实施方式的扩径部740相同，因此省略说明。
旋转轴35在旋转轴方向上的一侧具备凸部351。凸部351是形成为能够与扩径部940的凹部941配合的部分。凸部351作为用于使扩径部940与旋转轴35的旋转轴线(旋转中心)L一致的匹配部(定位部)发挥功能。
在本实施方式中，在对旋转轴层叠体S1安装包覆筒33的情况下，首先，如图12A所示，将旋转轴层叠体S1中与设置有扩径部940的一侧相反的一侧的端部载置在作业面F之上。
接着，将包覆筒33插入到扩径部940的筒配合部960。然后，将插入到筒配合部960的包覆筒33一边利用压入装置(未图示)施加压力一边插入到旋转轴层叠体S1。由此，所插入的包覆筒33被扩径部940(扩径周面950)扩径后，如图12B所示那样被插入到旋转轴层叠体S1(永磁体32)的外周面。插入到旋转轴层叠体S1的包覆筒33利用与过盈量相应的收缩力的作用通过过盈配合被安装到旋转轴层叠体S1。
由此，能够得到在永磁体32的外周侧安装有包覆筒33的转子930。
在第十实施方式的转子930中，也能够得到与前述的第八实施方式同等的效果。
本发明所涉及的转子以及转子的制造方法除了在各实施方式中说明的效果以外，还起到如以下那样的效果。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，能够在常温下对套筒层叠体或旋转轴层叠体安装包覆筒，因此不需要对温度进行管理的设备，能够削减设备成本。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，能够在常温下对套筒层叠体或旋转轴层叠体安装包覆筒，因此与制造工序包括冷却工序或加热工序的情况相比，能够抑制由CFRP等纤维增强塑料形成的包覆筒的质量劣化。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，一边利用扩径部将包覆筒逐渐扩径一边将包覆筒插入到套筒层叠体，因此不容易如一般的压入那样用永磁体的角部削到由CFRP等纤维增强塑料形成的包覆筒。据此，不容易发生形成包覆筒的纤维的切断、树脂的断裂，因此能够抑制包覆筒的质量和强度的下降。另外，由于不容易发生纤维的切断、树脂的断裂，因此能够沿着包覆筒的旋转轴方向大致均匀地保持过盈量。
在将包覆筒安装到套筒层叠体或旋转轴层叠体时，当被削掉的纤维、树脂作为异物混入到包覆筒与永磁体之间时，包覆筒局部地变为凸形状，在旋转时应力集中，包覆筒的强度下降。在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，几乎不会有被削掉的纤维、树脂作为异物混入到包覆筒与永磁体之间，因此能够抑制包覆筒的强度下降。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，一边利用扩径部将包覆筒逐渐扩径一边将包覆筒插入到套筒层叠体，因此例如与以使包覆筒越过永磁体的角部的方式压入的情况相比，能够使压入包覆筒时的力更小。因此，能够抑制因压入时的压力引起的包覆筒的变形、破损。
在一般的利用冷套配合等的压入中，存在以下担忧：在配置于套筒的永磁体的外径有偏差的情况下，包覆筒局部地被大幅削掉。与此相对，根据本发明所涉及的转子以及转子的制造方法，即使是永磁体的外径有偏差的情况，包覆筒也不会局部地被削掉，因此能够抑制包覆筒的质量和强度的下降。例如在为了应对齿槽而使转子的外形为近似多边形的情况下也起到这种效果。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，能够并行地进行将永磁体粘在套筒的外周侧的工序以及包覆筒的制造工序，因此，与将永磁体粘在套筒的外周侧之后在永磁体的外周侧卷绕纤维来形成包覆筒的情况相比，能够缩短转子的组装时间。另外，在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，不需要如冷套配合那样使构件为低温的工序，因此能够缩短转子的组装时间。
在本发明所涉及的转子以及转子的制造方法中，通过改变扩径部相对于转子的旋转轴方向的位置、形状，能够适当地调整安装于套筒层叠体的包覆筒的位置。据此，能够增加永磁体被包覆筒包覆的面积，因此能够更有效地抑制永磁体从转子的脱落(飞散)。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定于前述的实施方式，能够如后述的变形方式那样进行各种变形、变更，它们也包含于本发明的技术范围内。另外，实施方式所记载的效果不过是列举了本发明所产生的最佳效果，不限定于实施方式所记载的效果。此外，上述的实施方式和后述的变形方式也能够适当组合来使用，但是省略详细的说明。
(变形方式)
在第八～第十实施方式中，说明了在套筒或旋转轴具备扩径部的转子，但是不限定于此。也可以在将包覆筒安装到转子之后将扩径部从套筒或旋转轴拆下。
在各实施方式中，说明了使扩径部的扩径周面为锥形状的例子，但是不限定于此。扩径周面例如也可以是R形状等曲线状。另外，扩径部的扩径周面例如也可以是将锥形状与曲线组合而成的形状。

Claims (8)

1.一种转子，具备：
旋转构件；
多个永磁体，所述多个永磁体配置于所述旋转构件的外周侧；以及
包覆筒，其由纤维增强塑料形成，安装于所述永磁体的外周侧，包覆所述永磁体，
其中，所述旋转构件和所述永磁体中的至少一方具备扩径部，该扩径部具有从所述包覆筒的内径以下的第一直径区域扩张至所述永磁体的外径以上的第二直径区域的扩径周面。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
所述扩径部设置于旋转轴方向上的至少一方的端部。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
所述扩径部设置于旋转轴方向上的两端部，
所述包覆筒沿着旋转轴方向被分割。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的转子，其特征在于，
所述扩径部构成为与所述旋转构件的顶端部连结。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，
所述扩径部和所述旋转构件具备使所述扩径部的旋转中心与所述旋转构件的旋转中心一致的匹配部。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的转子，其特征在于，
所述扩径部的所述扩径周面形成为锥形状或曲线状。
7.一种旋转电机，具备：
根据权利要求1～6中的任一项所述的转子；
旋转轴，其支承所述转子；以及
定子，其设置于所述转子的外周侧。
8.一种转子的制造方法，将由纤维增强塑料形成的包覆筒安装于在外周侧配置有多个永磁体的旋转构件的外侧，该转子的制造方法具备以下工序：
将所述包覆筒从所述旋转构件和所述永磁体中的至少一方所具备的扩径部的第一直径区域压入，一边将所述包覆筒的内径扩张至所述扩径部的第二直径区域一边将所述包覆筒插入到所述永磁体的外周侧，该扩径部具有从所述包覆筒的内径以下的所述第一直径区域扩张至所述永磁体的外径以上的所述第二直径区域的扩径周面。
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