CN111630757A - 车用旋转电机的转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

固定于车用旋转电机(1)的一对转子铁芯(9A、9B)中的至少一方的轴向端面的冷却风扇(16B)配置成不会与永磁体(28)的长度方向的延长线上的区域、即将永磁体(28)插入磁体保持部(27)时的插入路径(30)发生干涉。由此，能在利用焊接将冷却风扇(16A、16B)固定于转子铁芯(9A、9B)的轴向端面之后，将永磁体(28)配置于磁体保持部(27)，从而能避免由于焊接冷却风扇(16A、16B)时产生的磁场或者热量的影响而使永磁体(28)退磁或者朝不期望的方向磁化的不良情况。

Description

车用旋转电机的转子及其制造方法

技术领域

本发明涉及车用旋转电机的转子及其制造方法。

背景技术

作为交流发电机等车用旋转电机的转子，已知使用伦德尔型的转子铁芯的转子。一对伦德尔型铁芯分别在外周具有多个爪状磁极，以使彼此的爪状磁极啮合的方式在轴向上相对配置。在沿周向相邻的爪状磁极之间配置有永磁体，防止了爪状磁极之间的磁通的泄漏。

作为使用了伦德尔型铁芯的转子的现有例，专利文献1公开了一种转子，在爪状磁极的外径侧端部处设置沿周向突出的凸出部，从而抑制永磁体向离心方向移动。

此外，作为现有的车用旋转电机的转子的制造方法，专利文献2公开了一种方法，在将转子轴压入相对配置的一对爪状磁极之前，将永磁体插入爪状磁极之间。此外，专利文献3公开了一种方法，在将冷却风扇焊接于转子铁芯的轴向端面之前，将永磁体插入爪状磁极之间。

此外，专利文献4公开了一种方法，在将冷却风扇固定于转子铁芯的轴向端面时，使正极侧的焊接电极和负极侧的焊接电极这两者与冷却风扇的一方的表面抵接而进行电阻焊接。根据上述专利文献4，能够用一组焊接电极对以往需要两组焊接电极的两个部位同时进行焊接，能使焊接电流变小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-162668号公报

专利文献2：CN102738978号公报

专利文献3：CN101789652号公报

专利文献4：日本专利特开2010-74982号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在如上所述地构成的转子中，永磁体被磁化为使夹着该永磁体相邻的爪状磁极之间的漏磁减少的方向。另一方面，如专利文献2和专利文献3所示，根据现有的转子的制造方法，在将永磁体插入爪状磁极之间之后，利用电阻焊接将冷却风扇固定于转子铁芯的轴向端面。

此时，由于焊接时的大电流产生的磁场的影响，会产生使永磁体退磁或者朝不期望的方向磁化这样的不良情况。根据专利文献4所公开的转子的制造方法，使焊接电流减小以减少永磁体被不必要地磁化的情况，但是无法完全防止由于焊接电流产生的磁场的影响。

此外，即使是激光焊接等不使用电流的焊接方法，也会产生由于热输入使永磁体退磁的不良情况。当永磁体退磁或者朝不期望的方向磁化时，存在无法可靠地在爪状磁极与定子之间转移磁通而使漏磁增加这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种能在冷却风扇的焊接不影响永磁体的磁力的状态下进行制造的车用旋转电机的转子及其制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的车用旋转电机的转子包括：一对转子铁芯，该一对转子铁芯分别在外周具有多个爪状磁极，并且以使彼此的爪状磁极啮合的方式在轴向上相对配置；转子轴，该转子轴固定有一对转子铁芯；棒状的永磁体，该永磁体配置于由沿周向相邻的爪状磁极形成的磁体保持部；以及冷却风扇，该冷却风扇固定于一对转子铁芯的轴向端面，固定于一对转子铁芯中的至少一方的轴向端面的冷却风扇配置成不会与永磁体的长度方向的延长线上的区域发生干涉。

本发明的车用旋转电机的转子的制造方法包括以下工序：将转子轴压入一对转子铁芯，该一对转子铁芯分别在外周具有多个爪状磁极，并且以使彼此的爪状磁极啮合的方式在轴向上相对配置；利用焊接将冷却风扇固定于压入有转子轴的一对转子铁芯的轴向端面；以及从一对转子铁芯中的至少一方的轴向端面一侧将棒状的永磁体插入磁体保持部，该磁体保持部由固定有冷却风扇的一对转子铁芯的沿周向相邻的爪状磁极形成，固定于一对转子铁芯的插入永磁体的一侧的轴向端面的冷却风扇配置成不会与将永磁体插入磁体保持部时的插入路径发生干涉。

发明效果

根据本发明的车用旋转电机的转子，固定于一对转子铁芯中的至少一方的轴向端面的冷却风扇配置成不会与永磁体的长度方向的延长线上的区域发生干涉，因此能在冷却风扇固定于轴向端面的状态下，将永磁体配置于磁体保持部。由此，由于永磁体不会受到焊接冷却风扇时产生的磁场或者热量的影响，因此能可靠地防止爪状磁极之间的磁通的泄漏。

根据本发明的车用旋转电机的转子的制造方法，在利用焊接将冷却风扇固定于一对转子铁芯的轴向端面之后，将永磁体插入磁体保持部，因此能在冷却风扇的焊接不影响永磁体的磁力的状态下进行制造，能可靠地防止爪状磁极之间的磁通的泄漏。

根据下文中参照附图所做的本发明的详细说明，可进一步明确本发明的除了上述之外的目的、特征、观点及效果。

附图说明

图1是本发明实施方式一的车用旋转电机的主视图。

图2是本发明实施方式一的车用旋转电机的剖视图。

图3是表示在本发明实施方式一的车用旋转电机的转子中没有配置永磁体的状态的侧视图。

图4是表示本发明实施方式一的车用旋转电机的转子中的爪状磁极和永磁体的局部侧视图。

图5是表示本发明实施方式一的车用旋转电机的转子中的爪状磁极和永磁体的局部剖视图。

图6是表示本发明实施方式一的车用旋转电机的转子中的爪状磁极和永磁体的变形例的局部剖视图。

图7是对本发明实施方式一的车用旋转电机的转子的制造方法进行说明的剖视图。

图8是对本发明实施方式一的车用旋转电机的转子的制造方法进行说明的剖视图。

图9是表示本发明实施方式一的车用旋转电机的转子的轴向端面的示意图。

图10是表示本发明实施方式二的车用旋转电机的转子的剖视图。

图11是表示本发明实施方式二的车用旋转电机的转子的轴向端面的示意图。

具体实施方式

实施方式1

以下，基于附图对本发明实施方式一的车用旋转电机的转子进行说明。图1是本实施方式一的车用旋转电机的轴向主视图，图2是从箭头的方向观察图1中A-A表示的部分的剖视图。此外，图3到图6是对本实施方式一的转子进行说明的图，图7和图8是对本实施方式一的转子的制造方法进行说明的图。另外，在各附图中，对于相同、相当部分标注相同符号。

如图2所示，本实施方式一的车用旋转电机1是包括了旋转电机主体2和装设于旋转电机主体2的控制装置3的控制装置一体式旋转电机，构成为装设于由内燃机驱动的车辆的带电刷的交流发电电动机(AC电动发电机)。

旋转电机主体2由筒状的定子4、配置于定子4内侧的转子7、支承定子4和转子7的壳体11、电刷20等构成。定子4包括筒状的定子铁芯5和设于该定子铁芯5的作为电枢绕组的定子绕组6。定子绕组6由一个或者多个三相交流绕组构成，伴随转子的旋转而感应出交流电压，上述一个或者多个三相交流绕组分别由星形接线或者三角接线构成。

转子7包括：转子轴8；固定于转子轴8的一对转子铁芯9A、9B；以及由上述转子铁芯9A、9B包围的作为励磁绕组的转子绕组10。转子铁芯9A、9B是伦德尔式铁芯，构成所谓的爪极式磁极。

转子铁芯9A、9B分别具有：在径向的中心部具有通孔的圆筒状的轴套部9a；设于该轴套部9a的轴向端部的盘部9b；从盘部9b的外周沿轴向延伸的多个、例如八个爪状磁极9c。多个爪状磁极9c以等角间距沿周向配置。

如上所述地构成的一对转子铁芯9A、9B在彼此的轴套部9a的端面对接的状态下，以使彼此的爪状磁极9c啮合的方式在轴向上相对配置，并固定于压入到轴套部9a的通孔9f中的转子轴8。此外，在由沿周向相邻的爪状磁极9c形成的磁体保持部27配置有棒状的永磁体28。

壳体11具有金属制的前支架12、后支架13以及紧固螺栓14。定子铁芯5夹持在前支架12与后支架13之间，并通过多个紧固螺栓14紧固固定。大致碗形的前支架12和后支架13分别在底部具有多个进气孔，在外周的两肩部具有多个排气孔。

转子轴8贯通前支架12和后支架13，并经由分别设于前支架12和后支架13的一对轴承15支承为旋转自如。转子铁芯9A、9B的外周部经由规定间隙与定子4的内周相对配置。此外，在转子铁芯9A、9B的轴向端部固定有与转子7一体地旋转的送风用的冷却风扇16A、16B。

在转子轴8的前支架12侧的轴向端部固定有带轮17。与内燃机(未图示)的旋转轴连动的传动带(未图示)卷绕于带轮17，经由该传动带在车用旋转电机1与内燃机之间进行动力的转移。此外，在转子轴8的后支架13侧的轴向端部的附近设有：产生与转子轴8的旋转对应的信号的旋转位置检测传感器18；以及与转子绕组10电连接的一对集电环19。上述集电环19由围绕转子轴8的外周部的环状的导电性构件构成。

由导电性材料构成的一对电刷20保持于在后支架13固定的刷握21。电刷20由一对按压弹簧22分别向与各集电环19接触的方向施力。电刷20和集电环19伴随转子7的旋转而滑动接触，经由集电环19从外部的电池(未图示)向转子绕组10供给励磁电流。当励磁电流流过转子绕组10时，一方的转子铁芯9A(或者9B)的爪状磁极9c被磁化为N极，另一方的转子铁芯9B(或者9A)的爪状磁极9c被磁化为S极。

图1表示拆下控制装置3的盖26的状态。控制装置3具有：装设有功率半导体装置的功率模块结构体23、用于对功率模块结构体23进行冷却的散热器24以及冷却翅片25等。另外，对于控制装置3的详细的结构，由于与本发明没有直接关系，因此在此省略说明。

接着，使用图3至图6对本实施方式一的转子7进行详细说明。图3是表示没有配置永磁体的转子的侧视图，图4是局部表示转子的爪状磁极和永磁体的侧视图。此外，图5和图6是从箭头的方向观察图4中用B-B表示的部分的局部剖视图，图中，上侧是转子的径向外侧，下侧是转子的径向内侧。

如图3所示，转子7构成为转子铁芯9A、9B各自的爪状磁极9c互相啮合，一方的转子铁芯9A的爪状磁极9c和另一方的转子铁芯9B的爪状磁极9c在周向上相邻配置。此外，如图4所示，在沿周向相邻的爪状磁极9c之间配置有棒状的永磁体28。永磁体28被磁化为使夹着永磁体28相邻的两个爪状磁极9c之间的漏磁减少的方向。通过将永磁体28配置于转子7，能在爪状磁极9c与定子4之间可靠地传送磁通。

如图5所示，在转子铁芯9A、9B的爪状磁极9c的外径侧端部设有凸出部9d，以使永磁体28不会由于离心力而向径向外侧飞出。此外，如图6示出的变形例所示，通过在爪状磁极9c的内径侧端部也设置凸出部9e，能容易地进行永磁体28在磁体保持部27内的定位。

使用图7和图8对本实施方式一的转子7的制造方法进行说明。首先，如图7的(a)所示，准备具有以下构件的一方的转子铁芯9A：在径向的中心部具有通孔9f的圆筒状的轴套部9a、设于该轴套部9a的轴向端部的盘部9b、从盘部9b的外周沿轴向延伸的多个爪状磁极9c。

接着，如图7的(b)所示，在一方的转子铁芯9A固定有卷绕于由树脂材料制成的绕线管10a的转子绕组10。接着，如图7的(c)所示，将另一方的转子铁芯9B组装于一方的转子铁芯9A。由此，一对转子铁芯9A、9B以使彼此的爪状磁极9c啮合的方式在轴向上相对配置。此外，如图7的(d)所示，将转子轴8压入设于一对转子铁芯9A、9B上的通孔9f中。

接着，如图7的(e)所示，通过电阻焊接将冷却风扇16A、16B固定于压入有转子轴8的一对转子铁芯9A、9B的轴向端面。冷却风扇16A、16B具有多个叶片16a。另外，冷却风扇16A、16B的焊接方法不限定于电阻焊接，也可以使用激光焊接等。

一对转子铁芯9A、9B中的至少一方(图7的(e)中为转子铁芯9B)具有供使永磁体28冷却的冷却风通过的冷却风通路29。冷却风通路29是与磁体保持部27连通的开口部。在转子铁芯9B的轴向端面上，以在轴向上不与冷却风通路29的端部重合的方式配置冷却风扇16B。此外，在转子铁芯9A的轴向端面固定有其他的冷却风扇16A。

接着，从转子铁芯9B的轴向端面一侧将永磁体28插入磁体保持部27。如图8所示，固定于转子铁芯9B的轴向端面的冷却风扇16B配置成：不会与将磁体保持部27中的永磁体28的长度方向的延长线上的区域、即永磁体28插入磁体保持部27时的插入路径30发生干涉。通过以上工序来完成本实施方式一的转子7。

图9是表示图8所示的转子的一方的转子铁芯的轴向端面的示意图。另外，在图9中，虽然为了便于说明，叶片16a描绘在平面上，但是实际是立体的。此外，永磁体28的长度方向的延长线上的区域即插入路径30实际上不垂直于纸面，图9中表示从正面观察转子铁芯9B的轴向端面时的插入路径30的位置。在转子铁芯9B的轴向端面上，从转子轴8的中心到冷却风扇16B的叶片16a的外周为止的最长距离R2设计成比从转子轴8的中心到插入路径30为止的最短距离R1小(R1＞R2)。

另外，虽然在本实施方式一中，从一对转子铁芯9A、9B中的一方的轴向端面一侧将永磁体28插入磁体保持部27，但是也可以从两侧插入永磁体28。在这种情况下，需要在两侧的轴向端面设置不会与永磁体28的插入路径30发生干涉的冷却风扇16B。

如上所述，根据本实施方式一的车用旋转电机1的转子7，固定于一对转子铁芯9A、9B中的至少一方的轴向端面的冷却风扇16B配置成不会与永磁体28的长度方向的延长线上的区域、即永磁体28的插入路径30发生干涉，因此能在冷却风扇16B、16B固定于轴向端面的状态下，将永磁体28配置于磁体保持部27。由此，由于永磁体28没有受到焊接冷却风扇16A、16B时产生的磁场或者热量的影响，因此能可靠地防止爪状磁极9c之间的磁通的泄漏。

此外，根据本实施方式一的转子7的制造方法，由于能在利用焊接将冷却风扇16A、16B固定于一对转子铁芯9A、9B的轴向端面之后，再将永磁体28插入磁体保持部27，因此能在冷却风扇16A、16B的焊接不影响永磁体28的磁力的状态下进行制造。由此，能避免由于焊接冷却风扇16A、16B时产生的磁场或者热量的影响而使永磁体28退磁或者朝不期望的方向磁化的不良情况。

此外，由于冷却风扇16B配置成在轴向上不与冷却风通路29的端部重合，因此冷却风容易流入冷却风通路29，从而对永磁体28起到较好的冷却效果。由此，根据本实施方式一，能得到如下这样的车用旋转电机1的转子7：与现有的制造方法相比，无需增加新的工序或者制造装置，就能可靠地防止爪状磁极9c之间的磁通的泄漏而不使制造成本上升。

实施方式二

图10是表示本发明实施方式二的车用旋转电机的转子的剖视图，图11是表示图10所示的转子的一方的转子铁芯的轴向端面的示意图。另外，在图11中，虽然为了便于说明，叶片16a描绘在平面上，但是实际是立体的。此外，永磁体28的长度方向的延长线上的区域即插入路径30实际上不垂直于纸面，图11中表示从正面观察转子铁芯9B的轴向端面时的插入路径30的位置。

如图10所示，本实施方式二的转子中，在转子铁芯9B的轴向端面固定有形状与上述实施方式一的冷却风扇16B不同的冷却风扇16C。冷却风扇16C与冷却风扇16B相同地，配置成不会与永磁体28的长度方向的延长线上的区域、即永磁体28的插入路径30发生干涉。

此外，如图11所示，在转子铁芯9B的轴向端面上，从转子轴8的中心到冷却风扇16C的叶片16a的外周为止的最长距离R3设计成比从转子轴8的中心到插入路径30为止的最短距离R1大(R1＜R3)。不过，冷却风扇16C的叶片16a配置成避开插入路径30，冷却风扇16C的最长距离R3的部分配置于沿周向相邻的插入路径30之间。

另外，对于本实施方式二的车用旋转电机的转子的其他结构、车用旋转电机的整体结构以及转子的制造方法，由于与上述实施方式一相同，因此在此省略说明。此外，虽然上述实施方式一的冷却风扇16B具有七个叶片16a，本实施方式二的冷却风扇16C具有八个叶片16a，但是本发明的冷却风扇的叶片的数量或者形状不作特别限定。

根据本实施方式二，除了与上述实施方式一相同的效果之外，由于使到冷却风扇16C的叶片16a的外周为止的最长距离R3比上述实施方式一大，因此能实现转子7的冷却性能的提高。另外，本发明在其发明的范围内能将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。

(符号说明)

1 车用旋转电机

2 旋转电机主体

3 控制装置

4 定子

5 定子铁芯

6 定子绕组

7 转子

8 转子轴

9A、9B 转子铁芯

9a 轴套部

9b 盘部

9c 爪状磁极

9d、9e 凸出部

9f 通孔

10 转子绕组

10a 绕线管

11 壳体

12 前支架

13 后支架

14 紧固螺栓

15 轴承

16A、16B、16C 冷却风扇

16a 叶片

17 带轮

18 旋转位置检测传感器

19 集电环

20 电刷

21 刷握

22 按压弹簧

23 功率模块结构体

24 散热器

25 冷却翅片

26 盖

27 磁体保持部

28 永磁体

29 冷却风通路

30 插入路径。

Claims (5)

1.一种车用旋转电机的转子，其特征在于，包括：

一对转子铁芯，该一对转子铁芯分别在外周具有多个爪状磁极，并且以使彼此的所述爪状磁极啮合的方式在轴向上相对配置；

转子轴，该转子轴固定有一对所述转子铁芯；

棒状的永磁体，该永磁体配置于由沿周向相邻的所述爪状磁极形成的磁体保持部；以及

冷却风扇，该冷却风扇固定于一对所述转子铁芯的轴向端面，

固定于一对所述转子铁芯中的至少一方的所述轴向端面的所述冷却风扇配置成不会与所述永磁体的长度方向的延长线上的区域发生干涉。

2.如权利要求1所述的车用旋转电机的转子，其特征在于，

一对所述转子铁芯具有与所述磁体保持部连通的冷却风通路，固定于一对所述转子铁芯中的至少一方的所述轴向端面的所述冷却风扇配置成在轴向上不与所述冷却风通路的端部重合。

3.一种车用旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

将转子轴压入一对转子铁芯，该一对转子铁芯分别在外周具有多个爪状磁极，并且以使彼此的所述爪状磁极啮合的方式在轴向上相对配置；

利用焊接将冷却风扇固定于压入有所述转子轴的一对所述转子铁芯的轴向端面；以及

从一对所述转子铁芯中的至少一方的所述轴向端面一侧将棒状的永磁体插入磁体保持部，该磁体保持部由固定有所述冷却风扇的一对所述转子铁芯的沿周向相邻的所述爪状磁极形成，

固定于一对所述转子铁芯的插入所述永磁体的一侧的所述轴向端面的所述冷却风扇配置成不会与将所述永磁体插入所述磁体保持部时的插入路径发生干涉。

4.如权利要求3所述的车用旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，

在一对所述转子铁芯的插入所述永磁体的一侧的所述轴向端面上，所述冷却风扇的从所述转子轴的中心到外周的最长距离比从所述转子轴的中心到所述插入路径的最短距离小。

5.如权利要求3所述的车用旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，

在一对所述转子铁芯的插入所述永磁体的一侧的所述轴向端面上，所述冷却风扇的从所述转子轴的中心到外周的最长距离比从所述转子轴的中心到所述插入路径的最短距离大，并且所述冷却风扇配置成避开所述插入路径。

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