CN111835111A - 转子及表面磁铁型旋转电机 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够抑制丝状物缠绕层的脱落并可靠地保持永磁铁的转子及使用了该转子的表面磁铁型旋转电机。转子具备:转子铁心(5),其能够绕轴线(C)旋转;永磁铁(6),其配置在转子铁心(5)的外周面(51);端面板(7),其与轴线(C)同轴地形成且覆盖转子铁心(5)的轴向上的端部,在端面板(7)设置有用于配置永磁铁(6)的端部(61)的凹部(71),并且,端面板(7)的径向外侧端部(73)位于比永磁铁(6)的外周部(63)靠转子铁心(5)的径向的外侧的位置;以及丝状物缠绕层(8),其缠绕于永磁铁(6)的外周部(63)。
Description
技术领域
本发明涉及转子及表面磁铁型旋转电机。
背景技术
目前,使用在转子铁心的表面安装有永磁铁的表面磁铁型旋转电机。在表面磁铁型旋转电机所使用的转子中,为了抑制磁铁在转子旋转时发生飞散、断裂,而提出了在永磁铁的外周面配置丝状物缠绕层来将永磁铁固定于转子铁心的各种技术。
例如,在专利文献1(日本特开2003-111323号公报)中记载有在轴的外周配置永磁铁且将该永磁铁利用丝状物缠绕层缠绕而固定在轴上的转子的结构。在永磁铁的轴向端部配置有密度比永磁铁小的低密度构件,并且,利用丝状物缠绕层来缠绕永磁铁和低密度构件而将它们固定在轴上。根据专利文献1所记载的技术,由于在永磁铁的轴向端部配置有低密度构件,并且永磁铁和低密度构件由丝状物缠绕层来缠绕,因此即便在与永磁铁的端部相当的位置处丝状物缠绕层滑落(脱落)而导致永磁铁的保持强度降低,也仅作用有降低了的保持强度以下的离心力。因此,能够防止永磁铁的抬起。
发明内容
本发明要解决的问题
然而,就专利文献1所记载的技术而言,并没有针对永磁铁的端部处的丝状物缠绕层的脱落本身进行抑制,因此在对丝状物缠绕层的脱落本身进行抑制这一点上存在改善的余地。
图3是现有技术中的转子103的端面板107发生了变形的情况下的剖视图。
如图3所示,就在转子103的端部配置端面板107来保持丝状物缠绕层108的现有技术而言,在向转子103装配时端面板107发生了变形的情况下,可能会导致形成丝状物缠绕层108的丝状物109的一部分脱落到在转子铁心105与端面板107之间产生的间隙中。
因此,作为抑制丝状物缠绕层108的脱落的对策,考虑有将丝状物缠绕层108的缠绕开始端(起始端181)及缠绕结束端(结束端182)的位置比永磁铁106的端部161靠内侧配置。由此,能够改善丝状物缠绕层108的脱落,但另一方面,可能会导致永磁铁106的端部161处的保持强度降低。尤其是在要求高旋转化的旋转电机中,可能会在保持强度降低了的端部161处发生永磁铁106的断裂、飞散。
因此,本发明的目的在于提供能够抑制丝状物缠绕层的脱落并且可靠地保持永磁铁的转子及使用了该转子的表面磁铁型旋转电机。
用于解决课题的方案
本发明的一方案的转子(例如实施方式中的转子3)的特征在于,具备:转子铁心(例如实施方式中的转子铁心5),其能够绕轴线(例如实施方式中的轴线C)旋转;永磁铁(例如实施方式中的永磁铁6),其配置在所述转子铁心的外周面(例如实施方式中的外周面51);端面板(例如实施方式中的端面板7),其与所述轴线同轴地形成且覆盖所述转子铁心的轴向上的端部,在所述端面板设置有用于配置所述永磁铁的端部(例如实施方式中的端部61)的凹部(例如实施方式中的凹部71),并且,所述端面板的径向外侧端部(例如实施方式中的径向外侧端部73)位于比所述永磁铁的外周部(例如实施方式中的外周部63)靠所述转子铁心的径向的外侧的位置;以及丝状物缠绕层(例如实施方式中的丝状物缠绕层8),其缠绕于所述永磁铁的外周部。
在一例中,所述端面板配置在所述转子铁心的所述轴向的两侧,一侧的所述端面板保持所述永磁铁的所述轴向上的一个端部,另一侧的所述端面板保持所述永磁铁的所述轴向上的另一个端部。
在一例中,沿着所述转子铁心的周向配置有多个所述永磁铁,所述凹部形成在从所述轴向观察时与多个所述永磁铁分别对应的位置上,并且,所述凹部形成为从所述轴向观察时与所述永磁铁相同的形状。
在一例中,所述丝状物缠绕层以使该丝状物缠绕层的最外周部(例如实施方式中的最外周部83)成为在所述径向上与所述端面板的所述径向外侧端部相同的高度的方式缠绕。
本发明的一方案的表面磁铁型旋转电机(例如实施方式中的表面磁铁型旋转电机1)具备:上述的转子;以及在所述转子的外周部隔开规定的间隔而配置的定子(例如实施方式中的定子2)。
发明效果
根据本发明的一方案的转子,由于转子具有永磁铁、和缠绕于永磁铁的外周部的丝状物缠绕层,因此能够利用丝状物缠绕层来保持永磁铁。由于覆盖转子铁心的端部的端面板具有凹部,因此,通过在凹部配置永磁铁的端部而利用端面板来保持永磁铁。由此,永磁铁在轴向的中央部处由丝状物缠绕层保持,在轴向的端部处由端面板保持,因此即便在丝状物缠绕层的起始端及结束端比永磁铁的端部靠轴向的内侧配置的情况下,也能够利用端面板来可靠地保持永磁铁。另外,由于端面板的外周部位于比永磁铁的外周部靠径向外侧的位置,因此能够将永磁铁配置于端面板的端面上设置的凹部中。由此,能够相对于配置在凹部中的永磁铁的端部而在径向的内侧及外侧配置凹部的壁面。由此,能够通过永磁铁与凹部的壁面抵接来限制永磁铁向径向的移动,能够在转子旋转时的离心力下将永磁铁可靠地保持于转子铁心。
因而,能够提供可抑制丝状物缠绕层的脱落且可靠地保持永磁铁的转子。
在一例中,端面板配置在转子铁心的轴向的两侧来分别保持永磁铁的轴向上的两端部,因此能够抑制永磁铁向轴向的移动。由此,与仅保持永磁铁的一个端部的情况相比,能够更牢固地保持永磁铁。
在一例中,永磁铁在周向上配置有多个,凹部形成在从轴向观察时与各永磁铁分别对应的位置上,并且,凹部形成为从轴向观察时与永磁铁相同的形状。根据该结构,由于能够将永磁铁插入凹部,因此能够抑制永磁铁向周向及径向移动。由此,能够更可靠地保持永磁铁。另外,与例如形成有在周向上连续的环状的凹部的情况相比,能够抑制丝状物缠绕层进入设置于周向上相邻的永磁铁之间的凹部而发生脱落。因而,能够进一步抑制丝状物缠绕层的脱落并可靠地保持永磁铁。
在一例中,由于在径向上丝状物缠绕层被缠绕至使最外周部成为与端面板的外周部相同的高度为止,因此能够限制丝状物缠绕层向轴向的移动。由此,能够抑制丝状物缠绕层从端面板脱落。由此,能够抑制丝状物缠绕层的张力降低并将永磁铁的保持强度维持成高的状态。
根据本发明的一方案的表面磁铁型旋转电机,由于具备上述的转子,因此能够提供具备可抑制丝状物缠绕层的脱落并可靠地保持永磁铁的转子的、适合于高旋转化的表面磁铁型旋转电机。
附图说明
图1是实施方式的表面磁铁型旋转电机的剖视图。
图2是实施方式中的转子的端面板发生了变形的情况下的剖视图。
图3是现有技术中的转子的端面板发生了变形的情况下的剖视图。
附图标记说明
1 表面磁铁型旋转电机
2 定子
3 转子
5 转子铁心
6 永磁铁
7 端面板
8 丝状物缠绕层
61 (永磁铁的)端部
63 (永磁铁的)外周部
71 凹部
73 径向外侧端部
83 (丝状物缠绕层的)最外周部
C 轴线
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式)
(表面磁铁型旋转电机)
图1是实施方式的表面磁铁型旋转电机1的剖视图。
表面磁铁型旋转电机1例如是搭载于混合动力机动车、电动机动车等车辆的行驶用马达。但是,本发明的结构不限于行驶用马达,也可以作为发电用马达、其他用途的马达、车辆用以外的旋转电机(包括发电机)来适用。表面磁铁型旋转电机1是在转子铁心5的外周面51配置有永磁铁6的所谓的SPM(Surface Permanent Magnet)马达。
表面磁铁型旋转电机1具备定子2和转子3。
定子2形成为以轴线C为中心的环状。定子2收容在未图示的壳体中。定子2以一部分浸渍于制冷剂的状态配置在壳体的内部。需要说明的是,作为制冷剂,优选使用在变速器的润滑、动力传递等中使用的工作油即ATF(Automatic Transmission Fluid)等。在定子2上装配有未图示的绕组。
在以下的说明中,有时将沿着定子2的轴线C的方向简称为轴向,将与轴线C正交的方向称为径向,将绕轴线C的方向称为周向。
(转子)
转子3相对于定子2在径向的内侧隔开间隔地配置。转子3形成为以轴线C为中心的筒状。转子3构成为能够绕轴线C旋转。转子3具备轴4、转子铁心5、永磁铁6、端面板7和丝状物缠绕层8。需要说明的是,在图1之后的各图中,为了容易理解,而将端面板7及丝状物缠绕层8的厚度夸张图示出。
轴4与轴线C同轴地配置。轴4形成为以轴线C为中心的柱状。轴4经由安装于收容定子2及转子3的壳体的轴承(未图示)而由壳体支承为能够旋转。
转子铁心5设置在轴4的外周部。转子铁心5形成为环状。转子铁心5构成为能够绕轴线C与轴4一体地旋转。转子铁心5例如是通过将多个钢板沿着轴向层叠而形成的层压铁心。
需要说明的是,转子铁心5也可以是通过对金属磁性粉末(软磁性粉)进行压缩成形而形成的所谓的压粉铁心。
永磁铁6配置在转子铁心5的外周面51上。需要说明的是,在转子铁心5的外周面51上也可以设置用于进行永磁铁6的周向的定位的槽等。永磁铁6沿着轴向延伸。永磁铁6的轴向的长度比转子铁心5的轴向的长度长。永磁铁6的轴向的两端部61、61比转子铁心5的轴向端面向转子铁心5的外侧突出。永磁铁6的从轴向观察到的截面形状形成为U字状。从轴向观察时,永磁铁6的外周部63的曲率半径比转子铁心5的外周面51的曲率半径小。永磁铁6在周向上设置有多个。永磁铁6例如是稀土类磁铁。作为稀土类磁铁,例如可以举出钕磁铁、钐钴磁铁、镨磁铁等。
端面板7配置在转子铁心5的轴向上的两端部,覆盖转子铁心5的端部。端面板7形成为以轴线C为中心的环状。在端面板7上与轴线C同轴地形成有贯通端面板7的贯通孔75。轴4被压入固定在贯通孔75中。端面板7的径向外侧端部73位于比永磁铁6的外周部63靠径向的外侧的位置。
在各端面板7上形成有凹部71。凹部71从端面板7的面向轴向的内侧的端面(面向转子铁心5侧的端面)朝向轴向的外侧(与转子铁心5相反的一侧)凹陷。凹部71从轴向观察时形成为U字形状。凹部71在周向上设置有多个。具体而言,凹部71形成在从轴向观察时与永磁铁6分别对应的位置,并且,凹部71形成为从轴向观察时与永磁铁6相同的形状。在各凹部71分别收容有各永磁铁6的端部61。由此,在转子铁心5的轴向一侧配置的端面板7保持永磁铁6的轴向上的一侧的端部61,在转子铁心5的轴向另一侧配置的端面板7保持永磁铁6的轴向上的另一侧的端部61。
图2是实施方式中的转子3的端面板7发生了变形的情况下的剖视图。
端面板7通过在贯通孔75中压入轴4来安装于轴4。这里,例如有在端面板7压入时端面板7发生变形的情况。这种情况下,端面板7配置成随着朝向径向外侧而向轴向外侧扩开。在本实施方式中,凹部71形成为即便在端面板7发生了变形的情况下也能够保持永磁铁6的端部61的尺寸。即,凹部71的内形比永磁铁6的外形大。
返回到图1,丝状物缠绕层8设置于永磁铁6的外周部63。具体而言,丝状物缠绕层8通过将丝状物沿着转子铁心5的周向呈螺旋状缠绕来形成,其中,丝状物通过将玻璃纤维、Kepler(注册商标)、碳纤维强化塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)等树脂材料成形为丝状来得到。丝状物缠绕层8通过缠绕于永磁铁6的外周部63来将永磁铁6固定于转子铁心5的外周面51。需要说明的是,丝状物缠绕层8也可以在转子铁心5的径向缠绕多次来层叠。丝状物缠绕层8以使位于径向外侧的最外周部83成为与端面板7的径向外侧端部73相同的高度的方式缠绕。更具体而言,丝状物缠绕层8的最外周部83以成为端面板7的径向外侧端部73的高度以下的方式配置,并且丝状物缠绕层8的最外周部83的高度越接近端面板7的径向外侧端部73的高度越好。
丝状物缠绕层8在轴向上配置于两个端面板7之间。丝状物缠绕层8的位于轴向一侧的起始端81及位于轴向另一侧的结束端82分别位于比永磁铁6的端部61靠轴向的内侧的位置。更具体而言,丝状物缠绕层8的起始端81比转子铁心5的轴向一侧的端面靠轴向内侧(轴向另一侧)配置。丝状物缠绕层8的结束端82比转子铁心5的轴向另一侧的端面靠轴向内侧(轴向一侧)配置。由此,在起始端81及结束端82与接近的各端面板7、7之间空出几mm的程度的间隙。这样,永磁铁6中的未保持于丝状物缠绕层8而从丝状物缠绕层露出的部分(端部61)收容于端面板7的凹部71。
接着,对本实施方式的转子3及表面磁铁型旋转电机1的制造顺序进行说明。
首先,将转子铁心5压入并固定在轴4的外周部。接着,使用粘接剂将永磁铁6粘接于转子铁心5的外周面51。接着,在转子铁心5的轴向的一侧及另一侧的端部分别配置端面板7。具体而言,将轴4压入并固定在端面板7的贯通孔75中。接着,通过将丝状物缠绕于永磁铁6的外周部63来形成丝状物缠绕层8。最后,进行永磁铁6的磁化。由此,形成转子3。
进而,通过将该转子3配置在定子2的径向内侧来制造表面磁铁型旋转电机1。
(作用、效果)
接着,对转子3及表面磁铁型旋转电机1的作用、效果进行说明。
根据本实施方式的转子3,由于转子3具有永磁铁6和缠绕于永磁铁6的外周部63的丝状物缠绕层8,因此能够利用丝状物缠绕层8来保持永磁铁6。由于覆盖转子铁心5的端部的端面板7具有凹部71,因此,通过在凹部71中配置永磁铁6的端部61而将永磁铁6利用端面板7来保持。由此,永磁铁6在轴向的中央部处由丝状物缠绕层8保持,在轴向的端部61处由端面板7保持,因此即便在丝状物缠绕层8的起始端81及结束端82比永磁铁6的端部61靠轴向的内侧配置的情况下,也能够利用端面板7来可靠地保持永磁铁6。另外,能够将永磁铁6配置于端面板7的端面上设置的凹部71中。由此,能够相对于配置在凹部71中的永磁铁6的端部61而在其径向的内侧及外侧配置凹部71的壁面。由此,能够通过永磁铁6与凹部71的壁面抵接来限制永磁铁6向径向的移动,能够在转子3旋转时的离心力下将永磁铁6可靠地保持于转子铁心5。
因而,能够提供可抑制丝状物缠绕层8的脱落并可靠地保持永磁铁6的转子3。
另外,由于丝状物缠绕层8的起始端81及结束端82位于比端面板7靠轴向的内侧的位置,凹部71形成为相对于永磁铁6的端部61的形状而言带有富余的尺寸,因此如图2所示,即便在端面板7发生了变形的情况下,也能够可靠地保持永磁铁6。
由于端面板7配置在转子铁心5的轴向的两侧来分别保持永磁铁6的轴向上的两端部61、61,因此能够抑制永磁铁6向轴向的移动。由此,与仅保持永磁铁6的一方的端部61的情况相比,能够更牢固地保持永磁铁6。
永磁铁6在周向上配置有多个,凹部71形成在从轴向观察时与各永磁铁6分别对应的位置上,并且凹部71形成为从轴向观察时与永磁铁6相同的形状。根据该结构,能够将永磁铁6向凹部71插入,因此能够抑制永磁铁6向周向及径向移动。由此,能够更可靠地保持永磁铁6。另外,与例如形成有在周向上连续的环状的凹部71的情况相比,能够抑制丝状物缠绕层8进入设置于周向上相邻的永磁铁6之间的凹部71而发生脱落。因而,能够进一步抑制丝状物缠绕层8的脱落并可靠地保持永磁铁6。
由于在径向上丝状物缠绕层8被缠绕至使最外周部83成为与端面板7的径向外侧端部73相同的高度为止,因此能够限制丝状物缠绕层8向轴向的移动。由此,能够抑制丝状物缠绕层8从端面板7脱落。由此,能够抑制丝状物缠绕层8的张力降低,将永磁铁6的保持强度维持成高的状态。
根据本实施方式的表面磁铁型旋转电机1,由于具备上述的转子3,因此能够提供具备可抑制丝状物缠绕层8的脱落并且可靠地保持永磁铁6的转子3的、适合于高旋转化的表面磁铁型旋转电机1。
需要说明的是,本发明的技术范围不限定于上述的实施方式,可以在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。
例如,端面板7也可以仅设置于转子铁心5的轴向上的一个端部。但是,从能够更牢固地保持永磁铁6这方面来说,在两侧分别配置有端面板7的本实施方式的结构具有优越性。
凹部71也可以在从轴向观察时形成为矩形形状、圆形形状、多边形状等U字状以外的形状。即,凹部71只要是沿着永磁铁6的端部61的形状即可,可以匹配永磁铁6的形状来适当变更。另外,凹部71也可以在例如与永磁铁的角部等脆弱部对应的位置处形成用于避免应力集中的应力逸散部。
另外,凹部71也可以形成为从轴向观察时与永磁铁6不同的形状。例如,凹部71可以形成为在周向上连续的环状。但是,从能够进一步抑制永磁铁向径向及周向的移动并抑制丝状物缠绕层8向凹部71的进入这方面来说,本实施方式的结构具有优越性。
还可以在转子铁心5的轴向上的中央部也配置端面板7。这种情况下,优选在配置于中央部的端面板7上也形成凹部71。
在本实施方式中,丝状物缠绕层8的起始端81及结束端82的位置分别设置于丝状物缠绕层8的一侧端部及另一侧端部,但并不局限于此。丝状物缠绕层8的起始端81及结束端82的位置也可以设置于转子铁心5的轴向上的中央部。另外,也可以在起始端81及结束端82与接近的各端面板7、7之间不设置间隙。
此外,在不脱离本发明的主旨的范围内,可以将上述的实施方式中的构成要素置换为公知的构成要素,另外,还可以适当组合上述的实施方式。
Claims (5)
1.一种转子,其特征在于,具备:
转子铁心,其能够绕轴线旋转;
永磁铁,其配置在所述转子铁心的外周面;
端面板,其与所述轴线同轴地形成且覆盖所述转子铁心的轴向上的端部,在所述端面板设置有用于配置所述永磁铁的端部的凹部,并且,所述端面板的径向外侧端部位于比所述永磁铁的外周部靠所述转子铁心的径向的外侧的位置;以及
丝状物缠绕层,其缠绕于所述永磁铁的外周部。
2.根据权利要求1所述的转子,其特征在于,
所述端面板配置在所述转子铁心的所述轴向的两侧,一侧的所述端面板保持所述永磁铁的所述轴向上的一个端部,另一侧的所述端面板保持所述永磁铁的所述轴向上的另一个端部。
3.根据权利要求1或2所述的转子,其特征在于,
沿着所述转子铁心的周向配置有多个所述永磁铁,
所述凹部形成在从所述轴向观察时与多个所述永磁铁分别对应的位置上,并且,所述凹部形成为从所述轴向观察时与所述永磁铁相同的形状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的转子,其特征在于,
所述丝状物缠绕层以使该丝状物缠绕层的最外周部成为在所述径向上与所述端面板的所述径向外侧端部相同的高度的方式缠绕。
5.一种表面磁铁型旋转电机,其特征在于,具备:
权利要求1~4中任一项所述的转子;以及
与所述转子的外周部隔开规定的间隔而配置的定子。
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- 2020-04-03 CN CN202010260441.0A patent/CN111835111A/zh active Pending
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