CN110366808B

CN110366808B - 转子部件及旋转电机

Info

Publication number: CN110366808B
Application number: CN201780085624.XA
Authority: CN
Inventors: 冈田佳树; 高岛由晴
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: CN110366808A; WO2018216160A1; JPWO2018216160A1; JP6351915B1

Abstract

转子部件(10)具备：筒状的第1套筒(1)；以及筒状的第2套筒(2)，其以外周(2o)与第1套筒(1)的内周(1i)相接的方式压入至第1套筒(1)。转子部件(10)具备：多个分割磁铁(3)，其在第1套筒(1)的外周(1o)沿周向配置；以及筒状的加强套筒(4)，其配置于多个分割磁铁(3)的外周(3o)侧，在与第1套筒(1)之间夹着而保持多个分割磁铁(3)。

Description

转子部件及旋转电机

技术领域

本发明涉及表面磁铁型电动机的转子部件及旋转电机。

背景技术

表面磁铁型电动机的转子是将转子部件固定于轴而构成。在转子部件的构造的一个例子中，由分割磁铁、套筒以及加强套筒构成，通过油压嵌合或压入使套筒和轴结合，由此将转子部件固定于轴。在专利文献1中公开了将转子部件的套筒的内周作为锥面、将轴即旋转轴部压入套筒内的转子。

专利文献1：日本特开2014－212680号公报

发明内容

专利文献1所公开的发明，存在由于将旋转轴部压入套筒、所以旋转轴向套筒的安装或拆卸不容易的问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于得到轴的安装以及拆卸容易的转子部件。

为了解决上述课题而达成目的，本发明具备：筒状的第1套筒；以及筒状的第2套筒，其以外周与第1套筒的内周相接的方式压入至第1套筒。本发明具备：多个分割磁铁，其在第1套筒的外周沿周向配置；以及筒状的加强套筒，其配置于多个分割磁铁的外周侧，在与第1套筒之间夹着而保持多个分割磁铁。

发明的效果

本发明涉及的转子部件获得轴的安装以及拆卸容易的效果。

附图说明

图1是与本发明的实施方式1涉及的转子部件的旋转轴垂直的剖面图。

图2是沿实施方式1涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。

图3是与在实施方式1涉及的转子部件的第1套筒的外周配置了分割磁铁的状态下的旋转轴垂直的剖面图。

图4是沿在实施方式1涉及的转子部件的第1套筒的外周配置了分割磁铁的状态下的旋转轴的剖面图。

图5是与在实施方式1涉及的转子部件的分割磁铁的外周侧配置了加强套筒的状态下的旋转轴垂直的剖面图。

图6是沿在实施方式1涉及的转子部件的分割磁铁的外周侧配置了加强套筒的状态下的旋转轴的剖面图。

图7是沿将实施方式1涉及的转子部件固定于轴后的转子的旋转轴的剖面图。

图8是表示使用了本发明的实施方式2涉及的转子部件的转子的结构的图。

图9是沿本发明的实施方式3涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。

图10是沿本发明的实施方式4涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。

图11是沿使用了实施方式4涉及的转子部件的转子的旋转轴的剖面图。

图12是沿使用了实施方式4涉及的转子部件的转子的旋转轴的剖面图。

图13是沿本发明的实施方式5涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。

图14是使用了实施方式5涉及的转子部件的转子的侧面图。

图15是表示具备使用了实施方式1至5中的任意者涉及的转子部件的转子的旋转电机的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图详细地说明本发明的实施方式涉及的转子部件以及旋转电机。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1

图1是与本发明的实施方式1涉及的转子部件10的旋转轴垂直的剖面图。图2是沿实施方式1涉及的转子部件10的旋转轴的剖面图。图2表示图1中的II-II线的剖面。实施方式1涉及的转子部件10具备：筒状的第1套筒1；筒状的第2套筒2，其以外周2o与第1套筒1的内周1i相接的方式压入第1套筒1；分割磁铁3，其在第1套筒1的外周1o配置有多个；以及筒状的加强套筒4，其配置于分割磁铁3的外周3o侧。第1套筒1的内周1i具有锥度。第2套筒2的外周2o具有与第1套筒1的内周1i相同倾斜度的锥度。

第2套筒2的整体是筒部2t。在第2套筒2的大径侧的端部2l形成有螺孔2a。

第2套筒2压入至第1套筒1，因此，对配置于第1套筒1的外周1o的分割磁铁3施加有从内径侧朝向外径侧的力，分割磁铁3被向加强套筒4的内周4i按压。即，如果将第2套筒2压入至第1套筒1，则分割磁铁3被夹在第1套筒1和加强套筒4之间，通过在加强套筒4和分割磁铁3之间产生的摩擦力以及在第1套筒1和分割磁铁3之间产生的摩擦力而固定。加强套筒4通过碳纤维增强塑料这样的高强度并且高刚性的材料形成。加强套筒4具有即使被分割磁铁3按压也不产生塑性变形或者断裂的强度。

第2套筒2的轴向的中央的厚度比第1套筒1的轴向的中央的厚度更厚。第2套筒2具有在压入至第1套筒1时抑制第2套筒2变形的厚度。举出一个例子，第2套筒2的轴向的中央的厚度大于或等于第1套筒1的轴向的中央的厚度的2倍。因此，在将第2套筒2压入至第1套筒1时，抑制第2套筒2的变形。

从形成磁路的观点看，第1套筒1以及第2套筒2优选通过磁性材料形成。另外，为了即使转子部件10的温度变高也能够确保第1套筒1和第2套筒2的压入余量，优选第2套筒2的材料的热膨胀率大于或等于第1套筒1的材料的热膨胀率。通过由磁性材料形成第1套筒1以及第2套筒2，从而能够提高使用转子部件10构成的旋转电机的输出。在第1套筒1的材料的热膨胀率大的情况下，第1套筒1的材料和第2套筒2的材料的热膨胀率之差越小越好。

说明实施方式1涉及的转子部件10的组装流程。图3是与在实施方式1涉及的转子部件10的第1套筒1的外周1o配置了分割磁铁3的状态下的旋转轴垂直的剖面图。图4是沿在实施方式1涉及的转子部件的第1套筒1的外周1o配置了分割磁铁3的状态下的旋转轴的剖面图。图4表示图3中的IV-IV线的剖面。首先，在第1套筒1的外周1o配置分割磁铁3并通过粘接剂固定。在配置分割磁铁3时，通过使用夹具进行定位，从而将分割磁铁3的间隔设为设定值。在电动机特性上，优选使分割磁铁3彼此的间隙的尺寸均等。

在将分割磁铁3配置于第1套筒1的外周1o之后，在分割磁铁3的外周3o侧配置加强套筒4。图5是与在实施方式1涉及的转子部件10的分割磁铁3的外周3o侧配置了加强套筒4的状态下的旋转轴垂直的剖面图。图6是沿在实施方式1涉及的转子部件10的分割磁铁3的外周3o侧配置了加强套筒4的状态下的旋转轴的剖面图。图6表示图5中的VI-VI线的剖面。分割磁铁3位于第1套筒1和加强套筒4之间，但是为没有被向加强套筒4的内周4i按压的状态。

在分割磁铁3的外周3o侧配置了加强套筒4之后，将第2套筒2压入至第1套筒1。通过将第2套筒2压入至第1套筒1，从而分割磁铁3被向加强套筒4的内周4i按压。被向加强套筒4按压的分割磁铁3由于摩擦力而固定于第1套筒1和加强套筒4之间，由此，构成图1以及图2所示的转子部件10。

图7是沿将实施方式1涉及的转子部件10固定于轴5后的转子15的旋转轴的剖面图。在轴5设置有凸缘部5a，在凸缘部5a形成有孔5b。将设置有凸缘部5a的轴5插入第2套筒2，将穿过在凸缘部5a形成的孔5b的螺栓6紧固于螺孔2a，由此，将转子部件10固定于轴5。通过将转子部件10固定于轴5，从而构成转子15。

如果转子部件和轴的固定方法是压入，则不能容易地将压入转子部件的轴拆卸。根据实施方式1涉及的转子部件10，由于将第2套筒2压入至第1套筒1的力，即使在高速旋转时也能够牢固地固定分割磁铁3，并且能够容易地将轴5从转子部件10拆卸。其结果，即使在设置了使用了转子15的电动机的客户处，也能够容易地将轴5在转子部件10进行安装以及拆卸。

如果转子部件和轴的固定方法是压入，则在压入轴时在转子部件产生塑性变形，因此，即使在从轴拆卸后的转子部件再次压入轴，也得不到与原先相同的结合力。即，即使在从轴拆卸后的转子部件再次压入轴，在转子部件的塑性变形的影响下，转子的强度降低，带来电动机的可靠性的降低。实施方式1涉及的转子部件10不压入就能够固定于轴5，因此，即使将从轴5拆卸后的转子部件10再次安装于轴5，结合力也不会降低。因此，实施方式1涉及的转子部件10能够从轴5拆卸而重新利用。

另外，实施方式1涉及的转子部件10在组装时，将比轴5短的第2套筒2压入至第1套筒1即可，因此，与将轴自身压入套筒而组装转子的构造相比，能够使压入作业的设备小型化。

此外，在上述说明中，例示了在转子部件10和轴5的固定中使用螺栓6的结构，但转子部件10和轴5的固定也能够应用使键和键槽嵌合的方法、或者使齿条和齿条孔嵌合的方法。

实施方式1涉及的转子部件10不压入轴5就能够固定于轴5，因此，在从轴5拆卸时不需要大的力，能够在从轴5拆卸后重新利用。

实施方式2

图8是表示使用了本发明的实施方式2涉及的转子部件的转子的结构的图。实施方式2涉及的转子部件10在第2套筒2的大径侧的端部2l形成有凸缘部2b。因此，在实施方式2中，第2套筒2具备筒部2t和凸缘部2b。在凸缘部2b形成有螺孔2a。另一方面，在轴5也设置有凸缘部5a，在凸缘部5a形成有孔5b。通过将穿过孔5b的螺栓6紧固于螺孔2a，从而将转子部件10固定于轴5。其他与实施方式1涉及的转子部件10相同。转子部件10的组装流程与实施方式1相同。

实施方式2涉及的转子部件10在第2套筒2设置有凸缘部2b，大径侧的端面的面积以凸缘部2b的量被扩大，在与第2套筒2不具备凸缘部2b的实施方式1涉及的转子部件10比较的情况下，在将第2套筒2压入至第1套筒1时能够施加压力的面积变大。因此，实施方式2涉及的转子部件10容易进行将第2套筒2压入至第1套筒1的作业。

实施方式2涉及的转子部件10利用凸缘部2b将转子部件10固定于轴5，因此，螺栓6的直径不受第2套筒2的壁厚的限制。因此，通过在转子部件10和轴5的固定中使用具有大于或等于第2套筒2的壁厚的直径的螺栓6，从而能够以少的根数的螺栓6实现与使用具有小于第2套筒2的壁厚的直径的螺栓的情况相同的结合力。由此，实施方式2涉及的转子部件10能够降低紧固螺栓6的作业的工时。

另外，如果在转子部件10和轴5的固定中使用键，则与在第2套筒2的筒部2t设置键槽的情况相比，加长从旋转轴至键槽的径向的距离，因此，能够增大键能够接受的扭矩。另外，由于键槽的深度不受第2套筒2的壁厚的限制，因此，与在第2套筒2的筒部2t设置键槽的情况相比，能够在凸缘部2b形成大的键槽。

另外，通过设置凸缘部2b而使第2套筒2的热容量变大，因此，容易抑制转子部件10的温度上升。另外，能够容易地判别第2套筒2的朝向，因此，能够防止将第2套筒2从大径侧的端部2l压入至第1套筒1。

此外，也可以在凸缘部2b设置翼板，在转子旋转时向转子部件10喷射气流。

实施方式3

图9是沿本发明的实施方式3涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。实施方式3涉及的转子部件10在第2套筒2的内周2i的轴向的中间部形成有凹部2c。第2套筒2的整体是筒部2t。凹部2c在第2套筒2的内周2i跨全周形成。因此，第2套筒2的轴向的中间部的凹部2c的部分的内径，比大径侧的端部2l的内径以及小径侧的端部2s的内径大。其他与实施方式1涉及的转子部件10相同。转子部件10的组装流程与实施方式1相同。

为了防止偏心，在第2套筒2的内周2i与轴5相接的部分被要求加工精度，难以提高加工速度。在实施方式3涉及的转子部件10中，轴向的中间部的凹部2c的内周2i不与轴5接触，因此，不要求内周2i的加工精度。因此，在第2套筒2的凹部2c的部分能够提高内周2i的加工速度。另外，第2套筒2的内周i的大径侧的端部2l以及小径侧的端部2s的内周2i与轴5相接，因此，即使在凹部2c的部分内周2i不与轴5相接，也能够防止在轴5产生倾斜。通过在凹部2c的部分降低内周2i的加工精度而提高加工速度，从而能够实现加工成本的降低。

实施方式3涉及的转子部件10的第2套筒2，能够在把持大径侧的端部2l的状态下，在对与轴5接触的小径侧的端部2s的内周2i进行了加工之后，重新把持小径侧的端部2s，在把持小径侧的端部2s的状态下，对与轴5接触的大径侧的端部2l的内周2i进行加工，因此，容易提高加工精度。

在套筒是1个、将锥度轴压入至套筒的构造的转子中，如果在套筒的轴向的中央部的内周设置凹部，则在压入锥度轴时套筒引起中部膨胀，难以使套筒在轴向上均匀地膨胀。在实施方式3中，在与加强套筒4之间夹入有分割磁铁3的第1套筒1没有形成凹部，因此，在将第2套筒2压入至第1套筒1时，能够使第1套筒1在轴向上均匀地膨胀。

此外，也能够对实施方式2和实施方式3进行组合，在第2套筒2的大径侧的端部2l设置凸缘部2b，并且在第2套筒2的内周2i的轴向的中间部形成凹部2c。

实施方式4

图10是沿本发明的实施方式4涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。在第2套筒2的内周2i设置有台阶部2d，第2套筒2的内径在大径侧的端部2l阶段性地变小。其他与实施方式1涉及的转子部件10相同。转子部件10的组装流程与实施方式1相同。

图11以及图12是沿使用了实施方式4涉及的转子部件的转子的旋转轴的剖面图。如图11以及图12所示，实施方式4涉及的转子部件10能够固定于凸缘部5a的大小不同的轴5。在将轴5插入至第2套筒2时，通过使凸缘部5a碰上台阶部2d而能够容易进行轴5的轴向的定位。

此外，也能够对实施方式3和实施方式4进行组合，在第2套筒2的内周2i的轴向的中间部形成凹部2c，并且在大径侧的端部2l阶段性地减小第2套筒2的内径。

实施方式5

图13是沿本发明的实施方式5涉及的转子部件的旋转轴的剖面图。实施方式5涉及的转子部件10在第2套筒2的内周2i设置有从大径侧的端部2l至小径侧的端部2s连续的螺旋槽2e。其他与实施方式1涉及的转子部件10相同。转子部件10的组装流程与实施方式1相同。

图14是使用了实施方式5涉及的转子部件的转子的侧面图。即使在将转子部件10固定于轴5的状态下，螺旋槽2e也不被轴5充塞，从第2套筒2的大径侧的端部2l至小径侧的端部2s相连续。因此，使用了实施方式5涉及的转子部件10的转子能够在第2套筒2的大径侧的端部2l和小径侧的端部2s之间通过螺旋槽2e流过流体。

使用了实施方式5涉及的转子部件的转子通过在螺旋槽2e流过冷却介质，从而能够冷却转子部件10。另外，在第2套筒2过盈嵌合于轴5的情况下，在将转子部件10从轴5拆卸时，在螺旋槽2e流过油，通过油压使第2套筒2扩张，能够容易从轴5拆卸转子部件10。

从第2套筒2的大径侧的端部2l至小径侧的端部2s连续的槽不需要是螺旋状，也可以是直线状或锯齿状的槽。从第2套筒2的大径侧的端部2l至小径侧的端部2s相连续的槽不需要是1根，也可以形成为多根。

此外，也能够在实施方式2、实施方式3或实施方式4涉及的转子部件10形成从第2套筒2的大径侧的端部2l至小径侧的端部2s相连续的槽。

图15是表示具备使用了实施方式1至5中的任意者涉及的转子部件的转子的旋转电机的结构的图。使用了实施方式1至5中的任意者涉及的转子部件10的转子15插入筒状的定子20中，由此，能够构成旋转电机30。即，通过使用实施方式1至5中的任意者涉及的转子部件10，得到具备能够在从轴5拆卸后重新利用的转子部件10的旋转电机30。

以上的实施方式所示的结构是表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他的公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1第1套筒，1i、2i、4i内周，1o、2o、3o外周，2第2套筒，2a螺孔，2b、5a凸缘部，2c凹部，2d台阶部，2e螺旋槽，2l大径侧的端部，2s小径侧的端部，2t筒部，3分割磁铁，4加强套筒，5轴，5b孔，6螺栓，10转子部件，15转子，20定子，30旋转电机。

Claims

1.一种转子部件，其特征在于，具备：

内周具有锥度的筒状的第1套筒；

具有锥度的筒状的第2套筒，其以外周与所述第1套筒的内周相接的方式压入至所述第1套筒，具有大径侧的端部和小径侧的端部；

多个分割磁铁，其在所述第1套筒的外周沿周向配置；以及

加强套筒，其配置于多个所述分割磁铁的外周侧，在与所述第1套筒之间夹着而保持多个所述分割磁铁，

所述第2套筒在大径侧的端部具备凸缘部。

2.根据权利要求1所述的转子部件，其特征在于，

在所述凸缘部形成有螺孔。

3.根据权利要求1或2所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒的轴向的中间部的内径比两端部的内径大。

4.根据权利要求1或2所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒从所述大径侧的端部朝向所述小径侧的端部，内径阶段性地变小。

5.根据权利要求1或2所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒在内周形成有从所述大径侧的端部至所述小径侧的端部相连续的槽。

6.一种转子部件，其特征在于，具备：

内周具有锥度的筒状的第1套筒；

多个分割磁铁，其在所述第1套筒的外周沿周向配置；以及

所述第2套筒的轴向的中间部的内径比两端部的内径大。

7.一种转子部件，其特征在于，具备：

内周具有锥度的筒状的第1套筒；

多个分割磁铁，其在所述第1套筒的外周沿周向配置；以及

8.一种转子部件，其特征在于，具备：

内周具有锥度的筒状的第1套筒；

多个分割磁铁，其在所述第1套筒的外周沿周向配置；以及

9.根据权利要求1、6、7、8中任一项所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒的轴向的中央的厚度比所述第1套筒的轴向的中央厚度厚。

10.根据权利要求9所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒的轴向的中央的厚度大于或等于所述第1套筒的轴向的中央的厚度的2倍。

11.根据权利要求1、6、7、8中任一项所述的转子部件，其特征在于，

所述第2套筒的材料的热膨胀率大于或等于所述第1套筒的材料的热膨胀率。

12.根据权利要求1、6、7、8中任一项所述的转子部件，其特征在于，

所述第1套筒的材料以及所述第2套筒的材料是磁性材料。

13.一种旋转电机，其特征在于，具有：

转子，其是将权利要求1、6、7、8中任一项所述的转子部件固定于轴而成；以及

筒状的定子，其供所述转子插入。