CN111919360A - 旋转电机用转子 - Google Patents

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Abstract

本发明在转子铁芯与转子支承部件接合的情况下减少在转子铁芯在径向产生的拉伸应力。将形成有使转子铁芯(2)与转子支承部件(9)接合的熔融接合部(W2)的轴向(L)的区域作为轴向接合区域(JR)。将永磁铁(4)的多个角部(4c)中从径向观察时与轴向接合区域(JR)重叠，且与转子铁芯(2)的外周面(CP2)对置的角部(4c)的至少一个设为特定角部(4s)。将在磁铁插入孔(5)的内壁面与角部(4c)对置的对置面部(5p)中的与特定角部(4s)对置的对置面部(5p)设为特定对置面部(5s)。形成于特定角部(4s)与特定对置面部(5s)之间的间隙(G)大于形成于其他角部(4c)与对置面部(5p)之间的间隙。

Description

旋转电机用转子
技术领域
本发明涉及由转子支承部件从径向内侧支承，并具备在轴向层叠电磁钢板而构成并且具有多个磁铁插入孔的圆筒状的转子铁芯、和插入至磁铁插入孔的多个永磁铁的旋转电机用转子。
背景技术
在日本特开2015-119557号公报中公开有在轴向层叠多个电磁钢板(23)而构成的转子铁芯(20)从径向内侧由作为转子支承部件的轴体(10)支承的旋转电机用转子(1)(在背景技术中括号内的附图标记为参照的文献的标记。)。在转子铁芯(20)沿周向形成有多个在轴向延伸的磁铁插入孔(24)，在磁铁插入孔(24)分别插入有永磁铁(26)。转子铁芯(20)与轴体(10)在铁芯内周面(21)与轴体(10)的外周面(11)的抵接部的轴向外侧的端部通过焊接而接合。
这样，在通过焊接使转子铁芯(20)与轴体(10)接合后，由于熔融金属的收缩，趋向于在转子铁芯(20)发生欲从径向外侧朝向径向内侧的焊接部位收缩的力。在转子铁芯(20)，位于比磁铁插入孔(24)靠径向外侧的位置且径向宽度变薄的部分，即所谓的桥部也被朝向径向内侧拉伸。然而，在磁铁插入孔(24)插入有永磁铁(26)，因此桥部的向径向内侧的移动被永磁铁(26)妨碍。因此，在桥部与永磁铁(26)抵接的部分从永磁铁(26)侧受到欲朝向径向内侧收缩的力的反作用所引起的力。因此，有时对桥部中的位于周向的端部的根部分作用较大的拉伸应力。对于在轴向被层叠的电磁钢板(23)而言，转子铁芯(20)的轴向的端部附近的电磁钢板(23)彼此的轴向的密接力较小，因此由于在转子铁芯(20)内产生的应力，在该轴向的端部附近的桥部周边，容易产生电磁钢板(23)的浮起等之类的局部变形。
专利文献1：日本特开2015-119557号公报。
鉴于上述背景，在转子铁芯与转子支承部件通过熔融接合部而接合的情况下，期望减少成为转子铁芯的局部变形的主要因素的拉伸应力。
发明内容
作为一个形态，鉴于上述情况的旋转电机用转子由转子支承部件从径向内侧支承，并具备在轴向层叠电磁钢板而构成并且具有多个磁铁插入孔的圆筒状的转子铁芯、和插入至上述磁铁插入孔的多个永磁铁，上述磁铁插入孔分别形成为在上述轴向延伸，并沿周向排列配置有多个上述磁铁插入孔，上述永磁铁分别具有沿上述轴向的面亦即侧面部和上述轴向的端面亦即端面部，并且具有形成于上述侧面部与上述端面部交叉的部分的多个角部，在上述转子铁芯的内周面的上述轴向的端部形成有熔融接合部，在上述熔融接合部，上述转子铁芯与上述转子支承部件接合，将形成有上述熔融接合部的上述轴向的区域作为轴向接合区域，将上述永磁铁的多个上述角部中的从径向观察时与上述轴向接合区域重叠，且与上述转子铁芯的外周面对置的上述角部的至少一个设为特定角部，将上述磁铁插入孔的内壁面的与上述角部对置的部分设为对置面部，将多个上述对置面部中的与上述特定角部对置的上述对置面部设为特定对置面部，形成于上述特定角部与上述特定对置面部之间的间隙大于形成于其他上述角部与上述对置面部之间的间隙。
根据该结构，在特定角部与特定对置面部之间形成有比形成于其他上述角部与对置面部之间的间隙大的间隙，因此在永磁铁的特定角部的附近，能够使磁铁插入孔的内壁面与永磁铁不易抵接。由此，在转子铁芯，即使产生从径向外侧朝向径向内侧的熔融接合部的收缩力，也会减少由该收缩力引起的来自永磁铁侧的反作用的力。即，也会减少由收缩力和反作用的力引起的转子铁芯内的拉伸应力。因此，根据本结构，在转子铁芯与转子支承部件通过熔融接合部而接合的情况下，能够减少成为转子铁芯局部变形的主要因素的拉伸应力。
对于旋转电机用转子的更多特征和优点，从参照附图来进行说明的实施方式的以下的记载中可明确。
附图说明
图1是转子的旋转轴向剖视图。
图2是转子铁芯的旋转轴向剖视图。
图3是转子的轴向观察的俯视图。
图4是转子铁芯的轴向观察的放大俯视图。
图5是转子铁芯的永磁铁的附近的轴向观察的放大俯视图。
图6是永磁铁的立体图。
图7是其他例子的转子铁芯的永磁铁的附近的轴向观察的放大俯视图。
图8是比较例的转子铁芯的磁铁插入孔的附近的轴向观察的放大俯视图。
图9是比较例的转子铁芯的永磁铁的附近的轴向观察的放大俯视图。
图10是表示将永磁铁配置为V字形的转子铁芯的一个例子的轴向观察的放大俯视图。
图11是表示与图10相比设置了缓冲间隙的一个例子的放大俯视图。
图12是表示与图10相比设置了缓冲间隙的其他例子的放大俯视图。
图13是表示永磁铁的其他例子的立体图。
图14是表示永磁铁的其他例子的立体图。
图15是第二实施方式的转子铁芯的永磁铁的附近的轴向观察的放大俯视图。
图16是第二实施方式的转子铁芯的缓冲间隙G的形成工序的说明图。
图17是其他方式的转子的轴向观察的俯视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，基于附图对旋转电机用转子的第一实施方式进行说明。图1是转子1(旋转电机用转子)的轴向L的剖视图。转子1构成为具备：转子铁芯2；永磁铁4；以及轮毂9(转子支承部件)，其相对于作为旋转轴X的未图示的轴从径向内侧R1支承并连结转子铁芯2。图2是在转子铁芯2未安装轮毂9的状态下的转子铁芯2的轴向L的剖视图。详细内容进行后述，转子铁芯2层叠多个圆环状的电磁钢板3而形成，在对转子铁芯2安装轮毂9之前，通过焊接使电磁钢板3相互接合。图2中的附图标记“W1”示意性地表示通过焊接而熔融、凝固后的接合部(第一接合部)。图3是从沿轴向L的方向观察转子铁芯2的俯视图。
在本实施方式中，在通过焊接将形成转子铁芯2的电磁钢板3相互接合后，将轮毂9安装于转子铁芯2，并通过焊接将轮毂9与转子铁芯2接合。
图1中的附图标记“W2”也示意性地表示通过焊接而熔融、凝固后的接合部(第二接合部(熔融接合部))。如上述那样，首先将转子铁芯2的电磁钢板3彼此焊接，接下来将转子铁芯2与轮毂9焊接。图2示出有通过将轮毂9安装于转子铁芯2之前的第一接合部W1的截面。图1示出有将轮毂9安装于转子铁芯2之后的图3中的I-I截面(通过第二接合部W2、以及后述的缓冲间隙G的截面)。
以下，对本实施方式的转子1详细地进行说明。在以下的说明中，只要没有特殊说明，“轴向L”、“径向R”、和“周向C”以转子铁芯2的轴心(即旋转轴X)为基准。另外，将转子铁芯2的径向R的一侧设为径向内侧R1，将径向R的另一侧设为径向外侧R2。此外，对于各部件的尺寸、配置方向、配置位置等而言，也包含具有因误差(制造上可允许的程度的误差)导致的差异的状态。另外，在对永磁铁4的单体进行示出的情况下，表示在永磁铁4安装于转子铁芯2的状态时的方向。
如图1以及图3所示，转子1由轮毂9支承，并具备具有多个磁铁插入孔5的圆筒状的转子铁芯2、和插入至磁铁插入孔5的多个永磁铁4。在大多情况下，构成旋转电机的转子的转子铁芯2为了减轻铁损以沿旋转轴的方向层叠多个较薄的钢板的层叠铁芯的方式形成。如图1以及图2所示，在本实施方式中，转子铁芯2也是在轴向L层叠多张电磁钢板3而构成的。转子铁芯2经由轮毂9固定于作为旋转轴X的未图示的轴。如图如1所示，对于轮毂9而言，与转子铁芯2的径向内侧R1侧的周面亦即内周面CP1抵接，并从径向内侧R1支承转子铁芯2。轮毂9与转子铁芯2通过焊接而接合，转子铁芯2被支承为不与轮毂9相对移动。轮毂9和未图示的轴通过热压配合、键结合以及花键结合等而连结。
如图3所示，在转子铁芯2的周向C分散地配置多个永磁铁4。在转子铁芯2沿周向排列配置有多个磁铁插入孔5。将永磁铁4分别配置于上述多个磁铁插入孔5。这里，在转子铁芯2形成有在轴向L贯通的磁铁插入孔5，在磁铁插入孔5插入有具有与转子铁芯2几乎相同的轴向L的长度的永磁铁4，而使永磁铁4固定于转子铁芯2。
如上述那样，转子铁芯2在轴向L层叠多张圆环状的电磁钢板3而构成。为了固定多张电磁钢板3，在轴向L上相邻的电磁钢板3彼此通过焊接而接合。因此，在转子铁芯2的内周面CP1形成有用于将多张电磁钢板3相互焊接的焊接部10。
通过向该焊接部10照射电子束、激光束等能量束B使电磁钢板3熔融、而后凝固，来焊接在轴向L上相邻的电磁钢板3。如图2所示，通过沿轴向L向焊接部10照射能量束B，从而使多张电磁钢板3接合为一个转子铁芯2。第一接合部W1是表示通过沿轴向L照射的能量束B使多个电磁钢板3熔融并凝固的部分。
焊接部10的部位全部相对于转子铁芯2的内周面CP1中的焊接部10以外的一般部20的周面亦即基准周面CR形成于径向外侧R2侧。基准周面CR换言之相当于以旋转轴X为中心的截面为正圆的假想的圆柱的内壁。焊接部10的部位全部相对于基准周面CR形成于径向外侧R2，由此第一接合部W1也相对于基准周面CR形成于径向外侧R2，第一接合部W1不妨碍轮毂9与转子铁芯2的抵接。
如图4所示，焊接部10构成为具有：第一凹槽部10a、第二凹槽部10c、以及上述凹槽之间的突状部10b。突状部10b形成为径向内侧R1的端部亦即顶部位于比基准周面CR靠径向外侧R2的位置。能量束B以突状部10b的顶部为目标来进行照射。在突状部10b的周向C的两侧形成有第一凹槽部10a以及第二凹槽部10c并向径向外侧R2凹陷。因此，熔融后的电磁钢板3向径向内侧R1隆起的可能性较低。因此，第一接合部W1形成为不比基准周面CR向径向内侧R1突出，且不妨碍转子铁芯2与轮毂9的接合。
轮毂9与一般部20抵接而固定于转子铁芯2。具体而言，在轮毂9的外周面9A与转子铁芯2的内周面CP1中的一般部20抵接的状态下，将轮毂9固定于转子铁芯2。如图1以及图3所示，在轴向L的两端部中，向轮毂9与一般部20抵接的部分照射能量束B，使轮毂9与转子铁芯2焊接而形成第二接合部W2。如图3所示，这里，由一个永磁铁4构成一个磁极M，并沿周向C排列配置有多个磁极M。第二接合部W2形成于转子铁芯2的内周面CP1中的周向C的一部分的区域，并且配置于在周向C相邻的两个磁极M之间。另外，第二接合部W2遍及多张电磁钢板3地形成。如图1所示，在轴向L，将形成有第二接合部W2(熔融接合部)的区域称为轴向接合区域JR。
图5为转子铁芯2的永磁铁4的附近的放大俯视图，图6为永磁铁4的立体图。如图6所示，各个永磁铁4具有沿轴向L的面亦即侧面部4a和轴向L的端面亦即端面部4b，并且具有形成于侧面部4a与端面部4b交叉的部分的多个角部4c。将上述多个角部4c中的从径向观察时与轴向接合区域JR重叠，且与转子铁芯2的外周面CP2对置的(朝向转子铁芯2的外周面CP2侧)角部4c的至少一个称为特定角部4s。
磁铁插入孔5具有在其内壁面与永磁铁4的角部4c对置的部分亦即对置面部5p。将与多个角部4c对置的多个对置面部5p中的与特定角部4s对置的对置面部5p称为特定对置面部5s。在本实施方式中，形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的间隙(G)成为比形成于其他角部4c与对置面部5p之间的间隙大的缓冲间隙G。这里，间隙(G)为形成于角部4c与对置面部5p之间的空间。在本实施方式中，在角部4c与对置面部5p之间未配置其他部件的状态下，角部4c与对置面部5p对置。因此，夹在角部4c与对置面部5p的区域整体相当于间隙(G)。另外，在本实施方式中，形成有缓冲间隙G的区域的轴向L的长度LG为轴向接合区域JR的轴向L的长度LJ以上。这样的结构，在减少后述的拉伸应力的方面是优选的。
在图5所例示的方式中，如图6所示，通过在永磁铁4的特定角部4s形成与其他角部4c相比较大的倒角4g来形成缓冲间隙G。即，通过形成倒角4g，从而能够以形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的间隙大于形成于特定角部4s以外的角部4c与对置面部5p之间的间隙的方式来设置缓冲间隙G。
在本实施方式中，永磁铁4与轴向L正交的截面形状为矩形。此外，“矩形”并不局限于准确的长方形，而是指大致形状为矩形。例如，如图3～图6所示，截面形状为D字形等，至少在观察到大致形状为矩形时，该矩形的一边为曲线状的形状或在与矩形的角对应的部位形成直线状或曲线状的倒角的形状等也包含于“矩形”中。对于截面形状为矩形的永磁铁4而言，大致的立体形状为长方体状，因此具有四个侧面部4a和两个端面部4b。
此外，如图6所示，在截面形状为D字状(或在截面的与矩形的角对应的部位具有倒角的形状)的情况下，具有六个侧面部4a，但以附图标记43表示的侧面部4a为连接以附图标记41表示的延周向C的侧面部4a(后述的外周侧面部41(第一主侧面部))和以附图标记42表示的沿径向R的侧面部4a(侧方侧面部42(第二主侧面部))的侧面部4a(连接侧面部43)。因此，连接侧面部43能够包含在外周侧面部41(第一主侧面部)或侧方侧面部42(第二主侧面部)中。这样来看，如图6所示，对于截面形状为D字状(或在截面的与矩形的角对应的部位存在倒角的形状)的永磁铁4而言，也可以说具有四个侧面部和两个端面部4b的大致的立体形状为长方体状。
在本实施方式中，与永磁铁4的轴向L正交的截面形状为矩形的永磁铁4以四个侧面部4a中的与转子铁芯2的外周面CP2对置的(朝向外周面CP2侧)一个面亦即外周侧面部41沿着周向C的方式配置于转子铁芯2。这里，在外周侧面部41(包含连接侧面部43)、与外周侧面部41相邻的其他侧面部4a(这里为侧方侧面部42)、和端面部4b交叉的部分形成的全部角部4c(三个面角部)从径向观察时与轴向接合区域JR重叠。因此，优选为将上述角部4c全部设为特定角部4s。
此外，在上述中，参照图5，例示了通过在永磁铁4的特定角部4s形成有倒角4g来设置缓冲间隙G的方式。但是，也可以如图7所例示的那样，通过将磁铁插入孔5的特定对置面部5s形成为与其他对置面部5p相比向与永磁铁4分离的方向后退的形状，来形成缓冲间隙G。在扩大磁铁插入孔5来形成缓冲间隙G的情况下，也可以扩大在轴向L位于端部的电磁钢板3的磁铁插入孔5即可。成为对象的电磁钢板3优选为在轴向端部侧位于轴向接合区域JR的轴向L的长度LJ以上范围的位置的电磁钢板3。另外，对于磁铁插入孔5扩大的大小而言，优选为越靠近轴向端部越大。
在上述中，分别例示了通过在永磁铁4的特定角部4s形成倒角4g来设置缓冲间隙G的方式、和通过使磁铁插入孔5扩大来设置缓冲间隙G的方式。但是，并不局限于上述任一种方式，也可以通过在永磁铁4的特定角部4s形成有倒角4g，且扩大磁铁插入孔5来设置缓冲间隙G。
这里，参照图8以及图9对缓冲间隙G的效果进行说明。图8例示由层叠多张电磁钢板3，并通过第一接合部W1将电磁钢板3彼此接合而形成转子铁芯2的状态。图8是永磁铁4未插入至磁铁插入孔5的状态。图9是向图8的转子铁芯2插入了永磁铁4的状态。
如上述那样，在通过焊接将转子铁芯2与轮毂9接合后，如图8以及图9所示，趋向于在转子铁芯2发生欲从径向外侧R2朝向径向内侧R1的第二接合部W2收缩的力。如图8所示，在转子铁芯2中，位于比磁铁插入孔5靠径向外侧R2的部分，即所谓的桥部BR也被朝向径向内侧R1拉伸。在磁铁插入孔5未插入永磁铁4的情况下，由于上述力，磁铁插入孔5有可能变形。在该情况下，例如，如图8虚线所示，也存在磁铁插入孔5的径向外侧R2的对置面部5p向径向内侧R1移动的情况。
另一方面，在磁铁插入孔5插入了永磁铁4的情况下，磁铁插入孔5的径向外侧R2的内壁与永磁铁4抵接，因此桥部BR的向径向内侧R1的移动被永磁铁4妨碍。因此，与永磁铁4抵接的径向外侧R2的磁铁插入孔5的内壁从永磁铁4受到欲朝向径向内侧R1收缩的力的反作用所引起的力。欲收缩的力和反作用所引起的力为彼此相反方向，有时对桥部BR的位于周向C的端部的根部分作用较大的拉伸应力。层叠后的电磁钢板3沿轴向L被相互压缩，特别是在轴向的中央部分中，与两端部分相比电磁钢板3彼此的密接力较高，因此抑制了各个电磁钢板3变形。但是，在位于轴向端部的电磁钢板3中，这样的密接力较小。因此，由于在桥部BR的根部分产生的拉伸应力，有可能使电磁钢板3向轴向外侧变形，而产生并从其他电磁钢板3浮起等之类的变形。
这里，如图5或图7例示那样，若形成缓冲间隙G，则在轴向端部，桥部BR的周向C的根部分与永磁铁4不抵接，或即使抵接作用于永磁铁4之间的力也变小。因此，即使在转子铁芯2产生收缩力，在轴向端部中，桥部BR的根部分也不易受到来自永磁铁4的反作用。其结果，由收缩力和其反作用的力引起的拉伸应力也变小。
然而，在上述中，例示了以与轴向L正交的截面形状为矩形的永磁铁4的四个侧面部4a中的与转子铁芯2的外周面CP2对置的一个面(外周侧面部41)沿着周向C的方式将永磁铁4配置于转子铁芯2的方式。但是，转子铁芯2中的永磁铁4的配置并不局限于该方式，即使是其他配置，也优选如上述那样设置缓冲间隙G。
图10例示有与轴向L正交的截面形状为矩形的一对永磁铁4以成为在轴向观察时随着朝向径向内侧R1而相互的距离接近的V字形的方式配置于转子铁芯2的方式。另外，在该方式中，磁铁插入孔5形成为具有成为磁通屏障的空隙，并收容永磁铁4。因此，用于将永磁铁4配置于在磁铁插入孔5中的规定位置的定位部55形成于磁铁插入孔5。这里，以矩形的永磁铁4的四个侧面部4a的两个面与相邻的四个角(两个面角部)抵接的方式设置四个定位部55。
参照图8以及图9，如上述那样，若定位部55与永磁铁4抵接，则在发生了欲从径向外侧R2朝向径向内侧R1的第二接合部W2收缩的收缩力的情况下，对定位部55施加来自永磁铁4的反作用的力。由此，对定位部55施加由收缩力和其反作用的力引起的拉伸应力。因此，在定位部55中的后述的特定定位部55s的对置面部5p(特定对置面部5s)与永磁铁4的特定角部4s之间形成有缓冲间隙G。
如图11以及图12所示，将与形成于磁铁插入孔5并进行永磁铁4的定位的定位部55对置的角部4c，且从径向观察时与轴向接合区域JR重叠，且与转子铁芯2的外周面CP2对置的角部4c的全部设定为特定角部4s。另外，将与该特定角部4s对置的定位部55设为特定定位部55s。虽然省略图示，但在特定定位部55s也存在特定对置面部5s。如上述那样，通过使形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的间隙大于特定角部4s以外的角部4c与对置面部5p之间的间隙，来形成缓冲间隙G。
此外，图11例示有与参照图5以及图6所述的方式同样地通过在永磁铁4的特定角部4s形成倒角4g来设置缓冲间隙G的方式。另外，图12例示有与参照图7所述的方式同样地通过扩大磁铁插入孔5来设置缓冲间隙G的方式。在该情况下，例如，通过在轴向接合区域JR中不设置特定定位部55s，从而能够扩大磁铁插入孔5以设置缓冲间隙G。虽然省略图示，但并不局限于上述任何一方，也可以通过在永磁铁4的特定角部4s形成倒角4g，且扩大磁铁插入孔5来设置缓冲间隙G。
以上，例示两种永磁铁4的配置方式来说明了设置缓冲间隙G的方式，但即使在以其他方式配置永磁铁4的情况下，通过同样地设置缓冲间隙G，也能够使在转子铁芯2的径向R产生的拉伸应力减少。即，将永磁铁4的多个角部4c中的从径向观察时与向接合区域JR重叠，且与转子铁芯2的外周面CP2对置的角部4c的至少一个设为特定角部4s，将与特定角部4s对置的对置面部5p设为特定对置面部5s，在特定角部4s与特定对置面部5s之间设置缓冲间隙G，由此能够使该拉伸应力减少。
另外，在上述中，参照图6例示了在与轴向L正交的方向上的截面形状为D字状的永磁铁4形成倒角4g的方式。在永磁铁4的截面形状为其他形状的情况下，也与上述同样地，能够通过在特定角部4s形成大于其他角部4c的倒角4g来形成缓冲间隙G。例如，如图13以及图14所示，能够形成倒角4g。图13例示有截面形状为长方形的情况，图14例示有截面形状为六边形的情况。在任何情况下，通过在永磁铁4的多个角部4c中的从径向观察时与轴向接合区域JR重叠，且与转子铁芯2的外周面CP2对置的角部4c(特定角部4s)形成与其他角部4c相比较大的倒角4g来形成缓冲间隙G。
(第二实施方式)
接下来，使用图15以及图16对转子1的第二实施方式进行说明。在上述的第一实施方式中，构成为在角部4c与对置面部5p之间未设置有其他部件的状态下角部4c与对置面部5p对置，但在本实施方式中，如图15所示，在角部4c与对置面部5p之间存在有其他配置部件E。在以下中，针对本实施方式所涉及的转子1以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明。此外，对于没有特别说明的点而言，与上述第一实施方式同样。
在角部4c与对置面部5p之间存在其他配置部件E的情况下，形成于角部4c与对置面部5p之间的间隙G为形成于角部4c与对置面部5p之间的除该配置部件E以外的部分的空间。即，形成于角部4c与对置面部5p之间的间隙G为不存在其他配置部件E，且允许转子铁芯2的桥部BR变形而移动的空间。而且，即使在这种情况下，形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的间隙G也被设为大于形成于其他角部4c与对置面部5p之间的间隙的缓冲间隙G。
在本实施方式中，配置部件E是为了将永磁铁4固定于磁铁插入孔5的内部，而配置于磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4之间的固定材料F。这里，作为固定材料F，例如可使用热塑性树脂、热固化性树脂以及发泡性树脂等各种树脂或粘合剂等公知的各种材料。在本例中，固定材料F为以熔融状态填充到磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4之间后固化的树脂。而且，在填充固定材料F时，通过使特定角部4s与特定对置面部5s之间的不存在固定材料F的间隙(空间)大于其他角部4c与对置面部5p之间的不存在固定材料F的间隙(空间)，来形成缓冲间隙G。在图15以及图16所示的例子中，通过向磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4之间的、除特定角部4s与特定对置面部5s之间的部分以外的部分填充固定材料F的方式来形成缓冲间隙G。
在本实施方式中，与图6所示同样地，在永磁铁4的特定角部4s形成有大于其他角部4c的倒角4g。由此，使特定角部4s与特定对置面部5s之间的距离大于特定角部4s以外的角部4c与对置面部5p之间的距离，而容易确保缓冲间隙G较大。另外，在本实施方式中，如图15所示，相对于永磁铁4在周向C的两侧形成有使磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4分离的空隙。该空隙成为填充固定材料F的固定材料填充部56。该固定材料填充部56遍及磁铁插入孔5的轴向L的整个区域连续地形成。
接下来，使用图16对缓冲间隙G的形成方法的具体例进行说明。图16着眼于图15中的相当于XVI-XVI截面的部分，按顺序表示缓冲间隙G的形成工序。如该图所示，在本例子中，在使用加压部件8沿轴向L对转子铁芯2进行了加压的状态下，进行固定材料F的填充。加压部件8具备抵接面81、固定材料供给路82、和限制突起部83。此外，虽然省略图示，但转子铁芯2的轴向L的另一侧的端面由支承部件支承。
抵接面81为加压部件8中的与转子铁芯2的轴向L的端面抵接的面。在本例中，将加压部件8设为以覆盖转子铁芯2的轴向L的整个端面的方式沿径向R以及周向C延伸的形状。因此，如图16的中段所示，抵接面81形成为还覆盖磁铁插入孔5的轴向L的端部的开口部。固定材料供给路82为用于向磁铁插入孔5供给固定材料F的流路。在本例中，固定材料供给路82形成为沿轴向贯通加压部件8。另外，固定材料供给路82的抵接面81侧的开口部设置于与固定材料填充部56对应的位置。限制突起部83是为了形成缓冲间隙G而用于限制固定材料F浸入的突出部。因此，限制突起部83被设为以填埋特定角部4s与特定对置面部5s之间的空间的至少一部分的方式突出的形状。在本实施方式中，限制突起部83被设为与特定角部4s与特定对置面部5s之间的空间的整体对应的形状。
而且，在进行固定材料F的填充的情况下，首先如图16的上段所示，在转子铁芯2的磁铁插入孔5的内部配置了永磁铁4之后，使加压部件8接近转子铁芯2，使抵接面81与转子铁芯2的轴向L的端面抵接，沿轴向L对转子铁芯2进行加压。接下来，如图16的中段所示，将具有流动性的状态的固定材料F向固定材料供给路82供给。根据上述，固定材料供给路82在与磁铁插入孔5的固定材料填充部56对应的位置开口。因此，固定材料F首先被供给至固定材料填充部56，然后被供给至磁铁插入孔5中的各部分。这样，向磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4之间填充固定材料F。此时，以填埋特定角部4s与特定对置面部5s之间的空间的方式配置限制突起部83，因此限制固定材料F向特定角部4s与特定对置面部5s之间的区域浸入。而且，在固定材料F固化后，如图16的下段所示，使加压部件8从转子铁芯2脱离。由此，在与限制突起部83对应的空间形成有不存在固定材料F的缓冲间隙G。此外，使抵接面81与转子铁芯2的轴向L的端面抵接，利用加压部件8沿轴向L对转子铁芯2加压并且填充固定材料F，由此能够抑制固定材料F向形成转子铁芯2的多张电磁钢板3的间隙浸入，并且能够抑制被供给至磁铁插入孔5的固定材料F逆流而向磁铁插入孔5的外部溢出的情况。
如以上这样，即使在通过在特定角部4s与特定对置面部5s之间形成缓冲间隙G，从而向磁铁插入孔5的内壁面与永磁铁4之间填充固定材料F的情况下，也能够抑制由于该固定材料F妨碍桥部BR的向径向内侧R1的移动。因此，与上述第一实施方式的情况同样，在转子铁芯2与轮毂9通过第二接合部W2(熔融接合部)而接合的情况下，能够减少成为转子铁芯2的局部变形的重要因素的拉伸应力。
此外，在本实施方式中，对固定材料F不向特定角部4s与特定对置面部5s之间的空间的整体浸入的例子进行了说明，但并不局限与此，也可以将固定材料F配置于特定角部4s与特定对置面部5s之间的空间的一部分。然而，即使在这种情况下，也能够使形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的缓冲间隙G大于形成于其他角部4c与对置面部5p之间的间隙。
另外，在本实施方式中，以在永磁铁4的特定角部4s形成大于其他角部4c的倒角4g的结构为例进行了说明，但并不局限于此。例如，如图7所示，也可以为，磁铁插入孔5的特定对置面部5s形成为与其他对置面部5p相比向与永磁铁4分离的方向后退的形状，也可以在永磁铁4的特定角部4s形成倒角4g，且磁铁插入孔5的特定对置面部5s以后退的方式扩大。另外，例如也可以构成为特定角部4s与特定对置面部5s的对置的间隔和其他角部4c与对置面部5p的对置间隔相同，并根据固定材料F等配置部件E的配置状态形成缓冲间隙G。在该情况下，使形成于特定角部4s与特定对置面部5s之间的除配置部件E以外的部分的空间(缓冲间隙G)大于形成于其他角部4c与对置面部5p之间的除配置部件E以外的部分的空间。例如，通过不向特定角部4s与特定对置面部5s之间填充固定材料F作为配置部件E，而向其他角部4c与对置面部5p之间填充固定材料F，能够实现上述的结构。
(其他实施方式)
以下，对其他实施方式进行说明。此外，以下说明的各实施方式的结构并不限于分别单独应用的结构，只要不产生矛盾，也可以与其他实施方式的结构组合地应用。
在上述中，例示并说明了如下方式：如图3等所示，第二接合部W2配置于转子铁芯2的内周面CP1的周向C的一部分的区域的方式，具体而言，配置于沿周向C相邻的两个磁极M之间的方式。但是，如图17所示，也可以在轮毂9与一般部20抵接的周状的部分整体上形成第二接合部W2。
(2)在上述中，如图3等所示，例示并说明了在沿周向C在相邻的两个磁极M之间全部配置第二接合部W2的方式。但是，虽然省略图示，但第二接合部W2也可以为沿周向C配置于相邻的两个磁极M之间的一部分，例如沿周向C每隔一个地配置于相邻的两个磁极M之间等。
(3)在上述中，例示了在轴向L上的转子铁芯2的两端部未设置有所谓的被称为端板的固定部件的方式。但是，除了通过第二接合部W2来固定，也可以为通过使用了端板等固定部件的铆接、螺栓来固定转子铁芯2的方式。通过设置缓冲间隙G，也能够抑制由于拉伸应力所引起的电磁钢板3的变形而导致端板变形。
(4)在上述中，以如下结构为例进行了说明：形成有缓冲间隙G的区域的轴向L的长度LG为轴向接合区域JR的轴向L的长度LJ以上。但并不局限于此，形成有缓冲间隙G的区域的轴向L的长度LG也可以小于轴向接合区域JR的轴向L的长度LJ。
(实施方式的概要)
以下，简要说明上述已说明的旋转电机用转子(1)。
作为一个形态，一种旋转电机用转子(1)，其由转子支承部件(9)从径向内侧(R1)支承，并具备在轴向(L)层叠磁钢板(3)而构成，并且具有多个磁铁插入孔(5)的圆筒状的转子铁芯(2)、和插入至上述磁铁插入孔(5)的多个永磁铁(4)，
上述磁铁插入孔(5)分别形成为在上述轴向(L)延伸，并沿周向(C)跑了配置有多个上述磁铁插入孔(5)，
上述永磁铁(4)分别具有沿上述轴向(L)的面亦即侧面部(4a)和上述轴向(L)的端面亦即端面部(4b)，并且具有形成于上述侧面部(4a)与上述端面部(4b)交叉的部分的多个角部(4c)，
在上述转子铁芯(2)的内周面(CP1)的上述轴向(L)的端部形成有熔融接合部(W2)，在上述熔融接合部(W2)，上述转子铁芯(2)与上述转子支承部件(9)接合，
将形成有上述熔融接合部(W2)的述轴向(L)的区域作为轴向接合区域(JR)，
将上述永磁铁(4)的多个上述角部(4c)中的从径向观察时与上述轴向接合区域(JR)重叠，且与上述转子铁芯(2)的外周面(CP2)对置的上述角部(4c)的至少一个设为特定角部(4s)，
将上述磁铁插入孔(5)的内壁面的与上述角部(4c)对置的部分设为对置面部(5p)，将多个上述对置面部(5p)中的与上述特定角部(4s)对置的上述对置面部(5p)设为特定对置面部(5s)，
形成于上述特定角部(4s)与上述特定对置面部(5s)之间的间隙(G)大于形成于其他上述角部(4c)与上述对置面部(5p)之间的间隙。
根据该结构，在特定角部(4s)与特定对置面部(5s)之间形成有比形成于其他角部(4c)与对置面部(5p)之间的间隙大的间隙(G)，因此在永磁铁(4)的特定角部(4s)的附近，能够使磁铁插入孔(5)的内壁面与永磁铁(4)不易抵接。由此，在转子铁芯(2)，即使产生从径向外侧(R2)朝向径向内侧(R1)的熔融接合部(W2)的收缩力，也会减少由该收缩力引起的来自永磁铁(4)侧的反作用的力。即，也减少由收缩力和反作用的力引起的转子铁芯内的拉伸应力。因此，根据本结构，在转子铁芯(2)与转子支承部件(9)通过熔融接合部而接合的情况下，能够减少成为转子铁芯(2)的局部变形的重要因素的拉伸应力。
这里，上述间隙(G)为形成于上述角部(4c)与上述对置面部(5p)之间的空间，在上述角部(4c)与上述对置面部(5p)之间存在其他配置部件(E)的情况下，优选为形成于上述角部(4c)与上述对置面部(5p)之间的除上述配置部件(E)以外的部分的空间。
根据该结构，无论在角部(4c)与对置面部(5p)之间是否存在其他配置部件(E)，在特定角部(4s)与特定对置面部(5s)之间都形成有比形成于其他角部(4c)与对置面部(5p)之间的间隙大的间隙(G)。因此，无论有无其他配置部件(E)，都能够在永磁铁(4)的特定角部(4s)的附近，使磁铁插入孔(5)的内壁面与永磁铁(4)不易抵接。
另外，对于上述配置部件(E)而言，为了将上述永磁铁(4)固定于上述磁铁插入孔(5)的内部，优选配置于上述磁铁插入孔(5)的内壁面与上述永磁铁(4)之间的固定材料(F)。
根据该结构，通过固定材料(F)能够将永磁铁(4)固定于磁铁插入孔(5)的内部，并且无论该固定材料(F)是否配置于角部(4c)与对置面部(5p)之间，都能够在永磁铁(4)的特定角部(4s)的附近，使磁铁插入孔(5)的内壁面与永磁铁(4)不易抵接。
这里，优选为上述永磁铁(4)在上述特定角部(4s)形成有大于其他上述角部(4c)的倒角(4g)。
根据该结构，通过切削永磁铁(4)的一部分，能够使特定角部(4s)与特定对置面部(5s)的间隙(G)大于特定角部(4s)以外的角部(4c)与对置面部(5p)的间隙。
另外，优选上述磁铁插入孔(5)的上述特定对置面部(5s)形成为与其他上述对置面部(5p)相比向与上述永磁铁(4)分离的方向后退的形状。
根据该结构，通过扩大磁铁插入孔(5)的一部分，从而能够使特定角部(4s)与特定对置面部(5s)的间隙(G)大于特定角部(4s)以外的角部(4c)与对置面部(5p)的间隙。
这里，优选为上述特定角部(4s)与上述特定对置面部(5s)的间隙(G)形成得大于其他上述角部(4c)与上述对置面部(4p)的间隙的区域的上述轴向(L)的长度(LG)为上述轴向接合区域(JR)的上述轴向(L)的长度(LJ)以上。
在转子铁芯(2)中，从径向外侧(R2)朝向径向内侧(R1)的收缩力从径向外侧(R2)朝向熔融接合部(W2)产生，因此在形成有熔融接合部(W2)的轴向(L)的范围内特别是收缩力容易增大。因此，优选为以包含形成有熔融接合部(W2)的轴向(L)的范围的方式，扩大特定角部(4s)与特定对置面部(5s)的间隙(G)。
另外，优选为，上述永磁铁(4)的与上述轴向(L)正交的截面形状为矩形，以四个上述侧面部(4a)中的与上述转子铁芯(2)的外周面(CP2)对置的一个面亦即外周侧面部(41)沿着上述周向(C)的方式将上述永磁铁(4)配置于上述转子铁芯(2)，将在上述外周侧面部(41)、与该外周侧面部(41)相邻的其他上述侧面部(4a)、和上述端面部(4b)交叉的部分形成的多个上述角部(4c)中的从径向观察时与上述轴向接合区域(JR)重叠的上述角部(4c)全部设为上述特定角部(4s)。
根据该结构，即使在转子铁芯(2)，产生从径向外侧(R2)朝向径向内侧(R1)的熔融接合部(W2)的收缩力的情况下，也能够使磁铁插入孔(5)的内壁面与永磁铁(4)不易抵接。其结果，由该收缩力和来自永磁铁(4)的反作用的力引起的转子铁芯内的拉伸应力也减少。
另外，上述永磁铁(4)的与上述轴向(L)正交的截面形状为矩形，以在轴向观察时一对上述永磁铁(4)被配置为随着朝向上述径向内侧(R1)而相互的距离接近的V字形的方式，将上述永磁铁(4)配置于上述转子铁芯(2)，将与形成于上述磁铁插入孔(5)并进行上述永磁铁(4)的定位的定位部(55)对置的上述角部(4c)，且从径向观察时与上述轴向接合区域(JR)重叠且与上述转子铁芯(2)的外周面(CP2)对置的上述角部(4c)全部设为上述特定角部(4s)。
根据该结构，在转子铁芯(2)中，即使在产生从径向外侧(R2)朝向径向内侧(R1)的熔融接合部(W2)的收缩力的情况下，也能够减少形成于磁铁插入孔(5)的定位部(55)与永磁铁(4)抵接的部位。特别是，在作用较强的收缩力的定位部(55)与永磁铁(4)之间设置有间隙(G)，因此能够使该定位部(55)与永磁铁(4)不易抵接。其结果，由该收缩力和来自永磁铁(4)的反作用的力引起的转子铁芯内的拉伸应力也减少。
另外，优选为，由至少一个上述永磁铁(4)构成一个磁极(M)，多个磁极(M)沿上述周向(C)排列配置，上述熔融接合部(W2)形成于上述转子铁芯(2)的内周面(CP1)的上述周向(C)的一部分的区域，并且配置于上述周向(C)上相邻的两个磁极(M)之间。
为了不成为作为磁束的通道的磁路的电阻，优选熔融接合部(W2)设置于相邻的磁极(M)之间。另一方面，在磁极(M)之间配置有熔融接合部(W2)的情况下，在转子铁芯(2)，位于比磁铁插入孔(5)靠径向外侧(R2)的位置且径向宽度较薄的部分，即所谓的桥部(BR)的周向(C)的端部亦即根部分从径向观察时位于熔融接合部(W2)的附近的情况较多。若朝向熔融接合部(W2)从径向外侧(R2)向径向内侧(R1)产生收缩力，则对强度较低的桥部(BR)的根部分作用较大的拉伸应力，从而在该桥部(BR)的周边容易产生转子铁芯(2)的局部变形。但是，通过在特定角部(4s)与特定对置面部(5s)之间形成上述那样的间隙(G)，能够使这样的拉伸应力减少。因此，根据该结构，能够确保磁路的同时还减少拉伸应力而获得合适的旋转电机用转子。
附图标记说明
1...转子(旋转电机用转子)；2...转子铁芯；3...电磁钢板；4...永磁铁；4a...侧面部；4b...端面部；4c...角部；4s...特定角部；4g...倒角部(倒角)；5...磁铁插入孔；5p...对置面部；5s...特定对置面部；55...定位部；9...轮毂(转子支承部件)；C...周向；CP1...内周面；CP2...外周面；E...配置部件；F...固定材料；G...缓冲间隙(特定角部与特定对置面部之间的间隙)；JR...接合区域；L...轴向；LG...形成有间隙(缓冲间隙)的区域的轴向的长度；LJ...接合区域的轴向的长度；M...磁极；R...径向；R1...径向内侧；R2...径向外侧；W2...第二接合部(熔融接合部)。

Claims (9)

1.一种旋转电机用转子，其由转子支承部件从径向内侧支承，并具备在轴向层叠电磁钢板而构成并且具有多个磁铁插入孔的圆筒状的转子铁芯、和插入至所述磁铁插入孔的多个永磁铁，其中，
所述磁铁插入孔分别形成为在所述轴向延伸，并沿周向排列配置有多个所述磁铁插入孔，
所述永磁铁分别具有沿所述轴向的面亦即侧面部和所述轴向的端面亦即端面部，并且具有形成于所述侧面部与所述端面部交叉的部分的多个角部，
在所述转子铁芯的内周面的所述轴向的端部形成有熔融接合部，在所述熔融接合部，所述转子铁芯与所述转子支承部件接合，
将形成有所述熔融接合部的所述轴向的区域作为轴向接合区域，
将所述永磁铁的多个所述角部中的从径向观察时与所述轴向接合区域重叠，且与所述转子铁芯的外周面对置的所述角部的至少一个设为特定角部，
将所述磁铁插入孔的内壁面的与所述角部对置的部分设为对置面部，将多个所述对置面部中的与所述特定角部对置的所述对置面部设为特定对置面部，
形成于所述特定角部与所述特定对置面部之间的间隙大于形成于其他所述角部与所述对置面部之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用转子，其中，
所述间隙为形成于所述角部与所述对置面部之间的空间，在所述角部与所述对置面部之间存在有其他配置部件的情况下，所述间隙为形成于所述角部与所述对置面部之间的除所述配置部件以外的部分的空间。
3.根据权利要求2所述的旋转电机转子，其中，
所述配置部件是为了将所述永磁铁固定于所述磁铁插入孔的内部而配置于所述磁铁插入孔的内壁面与所述永磁铁之间的固定材料。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机用转子，其中
所述永磁铁在所述特定角部形成有比其他所述角部大的倒角。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机用转子，其中，
所述磁铁插入孔的所述特定对置面部形成为与其他所述对置面部相比向与所述永磁铁分离的方向后退的形状。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的旋转电机用转子，其中，
所述特定角部与所述特定对置面部的间隙形成得大于其他所述角部与所述对置面部的间隙的区域的所述轴向的长度为所述轴向接合区域的所述轴向的长度以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的旋转电机用转子，其中，
所述永磁铁的与所述轴向正交的截面形状为矩形，以四个所述侧面部中的与所述转子铁芯的外周面对置的一个面亦即外周侧面部沿着所述周向的方式将所述永磁铁配置于所述转子铁芯，
将在所述外周侧面部、与该外周侧面部相邻的其他所述侧面部、和所述端面部交叉的部分形成的多个所述角部中的从径向观察时与所述轴向接合区域重叠的所述角部全部设为所述特定角部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的旋转电机用转子，其中，
所述永磁铁的与所述轴向正交的截面形状为矩形，以从轴向观察时，一对所述永磁铁被配置为随着朝向所述径向内侧而相互的距离接近的V字形的方式，将所述永磁铁配置于所述转子铁芯，
将与形成于所述磁铁插入孔并进行所述永磁铁的定位的定位部对置的所述角部，且从径向观察与所述轴向接合区域重叠且与所述转子铁芯的外周面对置的所述角部全部设为所述特定角部。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的旋转电机用转子，其中，
由至少一个所述永磁铁构成一个磁极，多个磁极沿所述周向排列配置，
所述熔融接合部形成于所述转子铁芯的内周面的所述周向的一部分的区域，并且配置于所述周向上相邻的两个磁极之间。
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