CN109980881A - 旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机 - Google Patents

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Abstract

提供旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机。本发明能够更进一步地缓和起因于压入应力等的应力集中。旋转变压器转子(24)是马达所具备的旋转变压器的旋转变压器转子(24)，其由环状体构成，在旋转变压器转子(24)的靠外周的位置设置有用于设定与马达的轴的相对位置的相位确定孔部(40)，设定假想圆(C)，该假想圆(C)在相位确定孔部(40)上的成为旋转变压器转子(24)的最内径侧的位置与相位确定孔部(40)相切，并且以旋转变压器转子(24)的中心为中心点，从假想圆(C)向旋转变压器转子(24)的外径侧配置有一对孔部(42、42)，且一对孔部(42、42)的内周缘位于假想圆(C)上。

Description

旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机
技术领域
本发明涉及对例如马达等旋转电机的旋转角度进行检测的旋转变压器的旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机。
背景技术
以往，为了检测例如马达等旋转电机的旋转位置而使用旋转变压器等旋转角度传感器。该旋转变压器具备：固定于旋转电机的旋转轴的旋转变压器转子；以及固定于旋转电机的外壳的旋转变压器定子。
关于该旋转变压器定子，本案申请人提出了能够降低在旋转变压器转子产生的压入应力，并且能够充分地确保旋转变压器转子对轴的压入面积的旋转变压器转子(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-159990号公报
发明要解决的课题
可是，为了应对今后预想的马达等旋转电机的高输出化、高速化，需要进一步缓和压入应力。
发明内容
本发明是对本案申请人的提出的所述方案的改良，其目的在于提供能够更进一步缓和起因于压入应力等的应力集中的旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明提供一种旋转电机所具备的旋转变压器的旋转变压器转子，其特征在于，所述旋转变压器转子由环状体构成，在所述旋转变压器转子的靠外周的位置设置有用于设定与所述旋转电机的轴的相对位置的定位孔，设定假想圆，该假想圆在所述定位孔上的成为所述旋转变压器转子的最内径侧的位置与所述定位孔相切，并且以所述旋转变压器转子的中心为中心点，从所述假想圆向所述旋转变压器转子的外径侧配置有孔部，且该孔部的内周缘位于所述假想圆上。
发明效果
在本发明中，能够得到能更进一步缓和起因于压入应力等的应力集中的旋转变压器转子及具备该旋转变压器转子的旋转电机。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式的旋转变压器转子的马达的一部分省略剖视示意图。
图2是图1所示的旋转变压器转子的俯视图。
图3是表示在本实施方式的旋转变压器转子和本申请人提出的比较例的旋转变压器转子中对相位确定孔部赋予的平均应力与振幅应力之间的关系的说明图。
图4是将旋转变压器转子的高速旋转时的本实施方式与比较例分为应力产生部位进行比较的说明图。
图5是本发明的另一实施方式的旋转变压器转子的俯视图。
附图标记说明：
10 马达(旋转电机)
20 旋转变压器
22 轴
24、24a 旋转变压器转子
32 内周部
34 外周部
40 相位确定孔部(定位孔)
42 孔部
46 第一壁厚部
48 第二壁厚部
60 孔部组
62 其他孔部
C 假想圆
O 中心点
W 径向的宽度
T1、T2 厚度。
具体实施方式
接着，适当参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是具备本发明的实施方式的旋转变压器转子的马达的一部分省略剖视示意图，
图2是图1所示的旋转变压器转子的俯视图。
本发明的实施方式的马达(旋转电机)10具备马达壳体12、收容于马达壳体12的内部的未图示的定子、转子及旋转变压器20而构成。该马达10例如由无刷马达构成。
定子具有卷绕于铁心的U相、V相、W相的多个绕组，各绕组沿着马达壳体12的内周等间隔地配置。转子具有作为旋转轴的轴(转子轴)22及转子铁心。转子铁心由将多个电磁钢板层叠并铆接结合的层叠体构成。在轴22的沿着轴向的一端部设置有转子(未图示)，该转子安装有产生磁场的一对永久磁铁。
如图1所示那样，在轴22的沿着轴向的另一端部设置有旋转变压器20。该旋转变压器20具有：旋转变压器转子24，其压入于轴22的另一端部；以及旋转变压器定子26，其配置于旋转变压器转子24的外径侧，且安装于马达壳体12的安装面。需要说明的是，轴22的沿着轴向的一端部及另一端部被轴承28枢轴支承为能够转动，所述轴承28固定于马达壳体12。需要说明的是，图1中仅图示了将轴22的另一端部枢轴支承为能够转动的另一侧的轴承28，而省略了一侧的轴承28的图示。
旋转变压器转子24由层叠有硅钢板的层叠体构成，具有环状的转子主体30。如图2所示，该转子主体30由具有内周部32和外周部34的平板状的环状体构成。内周部32由圆形状的贯通孔形成，该圆形状的贯通孔具有一定的内径，且贯穿表背两面。外周部34由弯曲部36与圆弧状凹部38沿着周向交替地连续而形成。多个(在本实施方式中为4个)弯曲部36以沿着周向约为90度的分开角度配置，俯视下弯曲为大致圆弧状且朝向半径外侧突出。多个(在本实施方式中为4个)圆弧状凹部38配置在沿周向相邻的各弯曲部36之间，且形成为朝向半径内侧平缓地凹陷。需要说明的是，圆弧状凹部38的中央由朝向内周部32最凹陷的底部38a形成。
在各弯曲部36设置有在俯视下具有小圆形状且沿周向以约90度的分开角度(等角度分开)配置的4个相位确定孔部(定位孔)40。该相位确定孔部40是在组装时将旋转变压器转子24向轴22压入的情况下用于设定轴22与旋转变压器转子24的相对位置的部件。更具体而言，是用于以使配置于构成马达10的磁轭(未图示)的一对永久磁铁间的正中心的位置与相位确定孔部40的中心在径向一致的方式进行相位对准的部件。
相位确定孔部40在径向上配置于相比内周部32而言与外周部34接近的外周部附近。需要说明的是，相位确定孔部40的个数并不限定于4个，至少存在4个以上即可。
在图2中，单点划线表示以内周部32(旋转变压器转子24)的中心点O为中心且在各相位确定孔部40上的成为旋转变压器转子24的最内径侧的位置与该相位定位孔部40相切的假想圆C。需要说明的是，在本实施方式中，假设为遍及旋转变压器转子24的整周的假想圆C，也可以是在相位确定孔部40上的成为旋转变压器转子24的最内径侧的位置与该相位定位孔部40相切的圆弧(假想圆C的一部分)。
在相位确定孔部40的沿着周向的两侧形成有相互成为线对称形状的一对孔部42、42。换言之，跨过相位确定孔部40而在沿着周向的两侧配置有相互成为线对称形状的一对孔部42、42。在各孔部42中，孔部42的径向的宽度(径向尺寸)沿着周向从与相位确定孔部40接近的一侧朝向离开的一侧而逐渐变小(W1＞W2)。该一对孔部42、42的内侧与假想圆C相切。
旋转变压器转子24的从内周部32沿着外径方向到假想圆C为止的内径环状部分44具有形成为厚壁的厚度T0，确保为所期望的壁厚。
在相位确定孔部40的外径侧且旋转变压器转子24的外周部侧设置有第一壁厚部46。需要说明的是，沿着周向的相位确定孔部40与在该相位确定孔部40的两侧配置的孔部42、42之间的部分形成为与第一壁厚部46相同的厚度。
该第一壁厚部46的厚度T1比旋转变压器转子24的从内周部32沿着外径方向到假想圆C为止的内径环状部分44(旋转变压器转子24的从内周部32到相位确定孔部40的最内侧的位置的部分)的厚度T0小(厚度T0＞厚度T1)。另外，在一对孔部42、42的外径侧设置有与第一壁厚部46在周向上连续的第二壁厚部48。该第二壁厚部48的厚度T2形成为与第一壁厚部46的厚度T1相同的厚度(厚度T1＝厚度T2)、或与第一壁厚部46的厚度T1大致相同的厚度(厚度T1≈厚度T2)。
换言之，旋转变压器转子24的沿着径向从内周部32到假想圆C为止的内径环状部分44形成为壁较厚的厚度T0。与此相对，以假想圆C为分界，旋转变压器转子24的从假想圆C沿着径向到外周部34为止的外径环状部分50(包括第一壁厚部46及第二壁厚部48)形成为比厚度T0小的厚度T1、T2的薄壁。
本实施方式的旋转变压器转子24基本上构成为以上那样的结构，之后对其作用效果进行说明。
首先，说明在相位确定孔部40的沿着周向的两侧分别配置的孔部42的形状及位置的设定方法。需要说明的是，在旋转变压器转子24中，内周部32及外周部34的形状是被预先决定的。
将由小圆构成的多个相位确定孔部40沿着旋转变压器转子24的周向配置。此时，在旋转变压器转子24的径向上，各相位确定孔部40设定在比内周部32与外周部34的弯曲部36的外缘之间的中央位置靠近弯曲部36的外缘的位置。此时，预先设定各相位确定孔部40中的最外径侧的部分与弯曲部36的外缘之间的沿着径向的分开距离(偏置距离S)。如图2所示，该偏置距离S是用于在旋转变压器转子24的外径环状部分50中设定确保最低限度的壁厚的第一壁厚部46及第二壁厚部48的距离。
接着，设定在各相位确定孔部40上的成为旋转变压器转子24的最内径侧的位置与该相位定位孔部40相切的假想圆C。该假想圆C为在多个相位确定孔部40的最内径侧的部分与该相位定位孔部40分别相切的圆。设定从弯曲部36的外缘向内径侧具有偏置距离S的假想圆弧AC(参照图2)，并将其作为孔部42的外径线。孔部42的内径线与外径线相对应地沿着假想圆C上决定。需要说明的是，假想圆弧AC的中心点设定在从旋转变压器转子24的中心点O偏移了的位置(未图示)。
将孔部42的外径线的任意的一端与内径线的任意的一端由曲线连接，并且将外径线的任意的另一端与内径线的任意的另一端由曲线连接，由此设定孔部42的形状及位置。需要说明的是，对于所述的孔部42的设定，说明了在相位确定孔部40的沿着周向的一侧的情况，然而与此同样地，对于相位确定孔部40的沿着周向的另一侧，也沿着外径线及内径线同样地设定。
图3是表示在本实施方式的旋转变压器转子和本申请人提出的比较例的旋转变压器转子中对相位确定孔部赋予的平均应力与振幅应力之间的关系的说明图。在本实施方式中，在相位确定孔部40的沿着周向的两侧形成有一对孔部42、42，但在比较例中采用了未形成所述一对孔部42、42的旋转变压器转子。
即，这是因为，在组装时将旋转变压器转子24压入于轴22的情况下，与旋转变压器转子24的其他的部位相比，对相位确定孔部40的内径产生应力集中，相位确定孔部40的内径发生变形。于是，在组装时将旋转变压器转子24压入于轴22的情况下，在本实施方式与比较例中比较了在相位确定孔部40的内径产生的应力。如图3所示，在相位确定孔部40的沿着周向的两侧形成有一对孔部42的本实施方式中，与未形成一对孔部42、42的比较例相比，能够降低在组装压入时产生的平均应力。
另外，图4是将旋转变压器转子的高速旋转时的本实施方式与比较例分为应力产生部位进行比较的说明图。应力产生部位分为相位确定孔部40(的内径)和在外周部34中圆弧状凹部38的与内周部32最接近的底部38a而分别进行了测定。需要说明的是，本实施方式及比较例的旋转变压器转子24的形状与所述的图3相同。
将多个“口”连结而成的特性曲线A(细实线)表示在比较例中的相位确定孔部40产生的产生应力，将多个“o”连结而成的特性曲线B(细虚线)表示在比较例中圆弧状凹部38的底部38a产生的产生应力。另外，将多个“×”连结而成的特性曲线C(粗实线)表示在本实施方式中的相位确定孔部40产生的产生应力，将多个“△”连结而成的特性曲线D(粗虚线)表示在本实施方式中的圆弧状凹部38的底部38a产生的产生应力。
在比较了比较例的特性曲线A与本实施方式的特性曲线C的情况下，在使旋转变压器转子24的转速(rpm)增大了的高速旋转时，在本实施方式的相位确定孔部40产生的产生应力(MPa)比在比较例的相位确定孔部40产生的产生应力降低。
另外，在比较了比较例的特性曲线B与本实施方式的特性曲线D的情况下，在使旋转变压器转子24的转速增大了的高速旋转时，在本实施方式的圆弧状凹部38的底部38a产生的产生应力比在比较例的圆弧状凹部38的底部38a产生的产生应力降低。其结果是，在本实施方式中，与比较例相比较，在相位确定孔部40及圆弧状凹部38的任意部位处产生应力都降低。
由此，在本实施方式中，能够分别降低在组装时将旋转变压器转子24压入于轴22时产生的压入应力、以及在旋转变压器转子24的高速旋转时产生的离心应力中的任一应力。
即，在本实施方式中，在旋转变压器转子24的靠外周部的位置配置有相位确定孔部40。设定假想圆，该假想圆在相位确定孔部40上(相位确定孔部40上)的成为旋转变压器转子24的最内径侧的位置与该相位定位孔部40相切，并且以旋转变压器转子24的中心为中心点O(参照图2)。在相位确定孔部40的沿着周向的两侧，从假想圆C向旋转变压器转子24的外径侧配置有一对孔部42、42，且该一对孔部42、42的内周缘位于假想圆C上(与假想圆C的圆周重合)。
在本实施方式中，在与内径环状部分44相比壁厚小的外径环状部分50配置有一对孔部42、42。即，从假想圆C向旋转变压器转子24的外径侧配置有一对孔部42、42，且该一对孔部42、42的内周缘位于假想圆C上。因此，在本实施方式中，在产生了应力时，产生旋转变压器转子24的外径环状部分50的整周被均匀地拉拽那样的拉拽力。其结果是，在本实施方式中，避免外径环状部分50(第一壁厚部46及第二壁厚部48)处的应力的集中而使应力分散，能够较佳地缓和在外径环状部分50产生的应力。
在本实施方式中，以假想圆C为基准，将配置于内侧的内径环状部分44的壁厚加厚，将配置于外侧的外径环状部分50(第一壁厚部46及第二壁厚部48)的壁厚减薄。由此，在本实施方式中，能够确保外径环状部分50的所期望的壁厚，并且也能够耐受压入应力及离心应力中的任一应力。
而且，在本实施方式中，一对孔部42、42跨过相位确定孔部40而分别配置于沿着周向的两侧。由此，能够使应力的缓和在周向上平衡。
另外，在本实施方式中，一对的各孔部42的内径沿着假想圆C延伸，并且随着从与相位确定孔部40接近的部位起沿着周向离开，一对的各孔部42的内径的径向的宽度W变小(参照图2)。换言之，在本实施方式中，各孔部42形成为沿着假想圆C上从与相位确定孔部40接近的部位向外周部34的圆弧状凹部38的底部38a侧延伸，并且各孔部42的径向的宽度W随着在延伸方向上行进而变小。
由此，在本实施方式中，在向轴22组装时，不仅能够使在相位确定孔部40的内径产生的压入应力较佳地分散，还能够使在外周部34的圆弧状凹部38产生的离心应力较佳地分散。在圆弧状凹部38的底部38a附近，在比假想圆C靠外径侧的位置形成为薄壁，因此虽然在离心应力的作用下会在圆弧状凹部38的底部38a附近产生向沿着周向的一侧(顺时针方向)及另一侧(逆时针方向)拉拽的力，但能够利用孔部42分散并缓和该拉拽力。
图5是本发明的另一实施方式的旋转变压器转子的俯视图。
另一实施方式的旋转变压器转子24a具有孔部组60，该孔部组60由相位确定孔部40和跨过相位确定孔部40而分别配置于沿着周向的两侧的一对孔部42、42构成。该孔部组60沿着旋转变压器转子24a的周向配置有4个。在沿着周向相邻的各孔部组60之间配置有其他孔部62。
该其他孔部62位于在通过中心点O的径向中与圆弧状凹部38的底部38a的中央对应的位置，形成为横长的长圆形状。另外，其他孔部62的径向的宽度形成为沿着延伸方向而成为大致恒定。而且，其他孔部62由处于假想圆C的内径侧的内径环状部分44和假想圆C的外径环状部分50这两者构成。在本实施方式中，通过配置其他孔部62，能够使外周部34的离心应力分散而更进一步地缓和应力集中。
本实施方式的马达10具备将由在组装时产生的压入应力及高速旋转时产生的离心应力构成的两方的应力分别分散而缓和了应力的旋转变压器转子24、24a。由此，能够提高马达10的旋转角度的检测精度。

Claims (6)

1.一种旋转变压器转子，其是旋转电机所具备的旋转变压器的旋转变压器转子，其特征在于，
所述旋转变压器转子由环状体构成，
在所述旋转变压器转子的靠外周的位置设置有定位孔，该定位孔用于设定与所述旋转电机的轴的相对位置，
设定假想圆，该假想圆在所述定位孔上的成为所述旋转变压器转子的最内径侧的位置与所述定位孔相切，并且以所述旋转变压器转子的中心为中心点，
从所述假想圆向所述旋转变压器转子的外径侧配置有孔部，且该孔部的内周缘位于所述假想圆上。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器转子，其特征在于，
在所述定位孔的外径侧且所述旋转变压器转子的外周侧设置有第一壁厚部，
所述第一壁厚部的厚度T1设定为比所述旋转变压器转子的从内周到所述定位孔的最内侧的位置的厚度T0小，即厚度T0＞厚度T1，
在所述孔部的外径侧且所述旋转变压器转子的外周侧设置有与所述第一壁厚部连续的第二壁厚部，
所述第二壁厚部的厚度T2形成为与所述第一壁厚部的厚度T1相同，即厚度T1＝厚度T2。
3.根据权利要求1或2所述的旋转变压器转子，其特征在于，
所述孔部跨过所述定位孔而分别配置于沿着周向的两侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转变压器转子，其特征在于，
所述孔部的内径沿着所述假想圆延伸，并且随着从与所述定位孔接近的部位起沿着周向离开，所述孔部的内径的径向上的宽度变小。
5.根据权利要求3所述的旋转变压器转子，其特征在于，
所述旋转变压器转子具有孔部组，该孔部组由所述定位孔和跨过所述定位孔而分别配置于沿着周向的两侧的一对孔部构成，
所述孔部组沿着所述旋转变压器转子的周向配置有多个，
在沿着周向相邻的各所述孔部组之间配置有其他孔部。
6.一种旋转电机，其是具备旋转变压器转子的旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机具有权利要求1至5中任一项所述的旋转变压器转子。
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