CN113224874A - 转子、转子的制造方法及旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即便与现有技术相比减薄肋也能够耐受离心力且提高了转矩的转子、该转子的制造方法及使用了该转子的旋转电机。转子(5)具备：具有多个磁铁插入孔(21)的环状的转子铁心(6)；插入到转子铁心(6)的磁铁插入孔(21)中的永久磁铁(7)；以及从转子铁心(6)的径向的外侧覆盖转子铁心(6)的圆环构件(8)，其中，圆环构件(8)以对转子铁心(6)沿着径向施加有压缩应力的状态固定于转子铁心(6)的外周部。该压缩应力基于转子铁心(6)的疲劳极限线图来设定。

Description

转子、转子的制造方法及旋转电机

技术领域

本发明涉及转子、转子的制造方法及旋转电机。

背景技术

以往，已知具有在内部埋设了永久磁铁的转子铁心的磁铁埋入型旋转电机(所谓的IPM马达。IPM：Interior Permanent Magnet)的结构。在磁铁埋入型旋转电机所使用的转子中，提出了提高转子相对于转子旋转时的离心力的强度的各种技术。

例如，在专利文献1(日本专利第6220328号公报)中公开了如下结构：在具有永久磁铁埋设于内部的转子铁心的旋转电机中，纤维强化塑料管外插于转子铁心而被固定。构成纤维强化塑料管的纤维呈格子状配置，轴向的纤维密度比周向的纤维密度大。根据专利文献1所记载的技术，在沿轴向延伸的纤维与沿周向延伸的纤维之间夹设树脂，由此在沿轴向延伸的纤维与沿周向延伸的纤维之间确保绝缘性，避免形成会产生涡流的闭环。由此，能够提高转子的强度，且同时抑制在转子中产生的涡流损耗。

发明内容

发明要解决的问题

然而，通常在磁铁埋入型旋转电机中，在转子铁心中位于永久磁铁的外周侧且在转子旋转时受到永久磁铁的离心力的部分(肋)作用有大的应力。因此，为了提高转子铁心相对于离心力的强度，期望增厚肋，另一方面，若增厚肋，则永久磁铁的漏磁通会增加，转矩会减小。因此，存在如下这样的课题：转子的强度与转矩处于折衷的关系，在例如确保了不会因旋转时的离心力而使肋破裂这种程度的充分的肋的厚度的情况下，无法获得所期望的转矩。

这里，在专利文献1所记载的技术中，仅限于将纤维强化塑料管配置于转子铁心的外周部。因此，可能无法针对上述的课题而充分地降低作用于转子铁心的离心力的影响。另外，减薄肋的厚度存在界限，可能无法获得充分的转矩。

因此，本发明的目的在于，提供一种即便与现有技术相比减薄肋也能够耐受离心力且提高了转矩的转子、该转子的制造方法及使用了该转子的旋转电机。

用于解决课题的方案

本发明的转子、转子的制造方法及旋转电机具有以下的结构。

(1)本发明的一方案的转子(例如，第一实施方式中的转子5)具备：具有多个磁铁插入孔(例如，第一实施方式中的磁铁插入孔21)的环状的转子铁心(例如，第一实施方式中的转子铁心6)；插入到所述转子铁心的所述磁铁插入孔中的永久磁铁(例如，第一实施方式中的永久磁铁7)；以及从所述转子铁心的径向的外侧覆盖所述转子铁心的圆环构件(例如，第一实施方式中的圆环构件8)，其中，所述圆环构件以对所述转子铁心沿着所述径向施加有压缩应力的状态固定于所述转子铁心的外周部。

(2)在(1)的方案的转子的基础上，也可以是，所述压缩应力基于所述转子铁心的疲劳极限线图来设定。

(3)在(1)或(2)的方案的转子的基础上，也可以是，所述圆环构件被压入于所述转子铁心。

(4)在(1)～(3)中的任一方案的转子的基础上，也可以是，所述转子铁心具有从所述外周部朝向所述径向的外侧突出的凸部(例如，第二实施方式中的凸部206)，也可以是，所述凸部设置在与插入到所述转子铁心中的所述永久磁铁的角部(例如，第二实施方式中的角部250)对应的位置。

(5)在(1)～(3)中的任一方案的转子的基础上，也可以是，在从所述转子铁心的轴向观察时，所述磁铁插入孔形成为在比所述转子铁心的外周面靠所述径向的外侧的位置具有圆弧中心且从位于所述转子铁心的外周部的所述磁铁插入孔的一端到另一端跨所述转子铁心的d轴而连续的圆弧状，也可以是，所述转子铁心在与所述磁铁插入孔的端部对应的位置具有将所述磁铁插入孔与所述转子铁心的外周面连接的连通部(例如，第四实施方式中的连通部470)。

(6)在(1)～(3)中的任一方案的转子的基础上，也可以是，在从所述转子铁心的轴向观察时，所述磁铁插入孔形成为在比所述转子铁心的外周面靠所述径向的外侧的位置具有圆弧中心且从位于所述转子铁心的外周部的所述磁铁插入孔的一端到另一端跨所述转子铁心的d轴而连续的圆弧状，也可以是，所述磁铁插入孔在所述径向上排列而设置有多个，也可以是，所述转子铁心在与多个所述磁铁插入孔中的位于所述径向的最内侧的所述磁铁插入孔的端部对应的位置具有凹部(例如，第一实施方式中的凹部25)，所述凹部朝向所述径向的内侧凹陷且沿着所述轴向延伸。

(7)本发明的一方案的转子的制造方法是(1)～(6)中的任一方案的转子的制造方法，其包括：向所述转子铁心的所述磁铁插入孔插入所述永久磁铁的磁铁插入工序；以及以对所述转子铁心沿着所述径向施加有所述压缩应力的状态将所述圆环构件配置于所述转子铁心的所述外周部的圆环构件配置工序。

(8)本发明的一方案的转子的制造方法是(5)的方案的转子的制造方法，其包括：向所述磁铁插入孔中的所述永久磁铁与所述转子铁心之间的空隙填充树脂的树脂填充工序；以及在所述树脂固化之后，在所述转子铁心中的与所述磁铁插入孔的端部对应的位置形成所述连通部的连通部形成工序。

(9)本发明的一方案的旋转电机(例如，第一实施方式中的旋转电机1)具备：(1)～(6)中的任一方案的转子；以及相对于所述转子在所述径向的外侧隔开间隙而配置的定子(例如，第一实施方式中的定子3)。

发明效果

根据(1)的方案，圆环构件以对转子铁心施加有压缩应力的状态固定于转子铁心的外周部。由此，在转子铁心中的位于永久磁铁与圆环构件之间的肋上作用有朝向径向内侧的来自圆环构件的初始压缩应力。当转子旋转时，在转子铁心的肋上作用有永久磁铁及转子铁心的离心力、以及来自圆环构件的初始压缩应力。由此，能够减少向转子铁心的肋作用的朝向径向外侧的拉伸应力。因此，能够使用形成转子铁心的材料的应力允许范围内的宽的区域。由此，即便在与现有技术相比减薄了肋的情况下，也能够相对于离心力而提高转子铁心的强度。

而且，由于与现有技术相比能够减薄肋，因此能够减少来自永久磁铁的磁通漏泄并增加转矩密度。

因而，能够提供即便与现有技术相比减薄肋也能够耐受离心力且提高了转矩的转子。

根据(2)的方案，压缩应力基于转子铁心的疲劳极限线图来设定。由此，能够实现考虑了转子旋转时的离心力和由圆环构件施加的压缩应力的可耐受高旋转时的离心力的转子设计。由于能够最大限度地利用疲劳极限线图，因此与现有技术相比能够减薄肋。

根据(3)的方案，圆环构件被压入于转子铁心。通过这样将圆环构件向转子铁心压入，由此能够对转子铁心施加压缩应力。由此，能够容易对转子铁心施加压缩应力。

根据(4)的方案，转子铁心具有凸部，凸部设置在与插入到转子铁心中的永久磁铁的角部对应的位置。由此，能够在转子铁心中的与容易受到永久磁铁的离心力的肋对应的位置设置凸部。若在该状态下在转子铁心的外周部配置了圆环构件，则能够对设置有凸部的肋施加比其他部位大的初始压缩应力。由此，在特别容易作用有大的离心力的与永久磁铁的角部对应的肋上作用有离心力和基于圆环构件产生的初始压缩应力，从而能够减少向转子铁心的肋作用的朝向径向外侧的拉伸应力。

例如在设置多个永久磁铁的情况下，在与各永久磁铁的角部对应的位置设置的肋的厚度有时彼此不同。这种情况下，可以仅在想要积极地施加压缩应力的部分设置凸部。由此，能够在周向上对任意的部分施加需要大小的压缩应力。能够提高肋的厚度、永久磁铁的大小等转子的设计自由度。

根据(5)的方案，磁铁插入孔在从轴向观察时形成为跨转子铁心的d轴而连续的圆弧状。转子铁心在与磁铁插入孔的端部对应的位置具有连通部。连通部将磁铁插入孔的端部与转子铁心的外周面连接，因此能够抑制在与磁铁插入孔的端部对应的位置设置转子铁心的肋的情况。由此，与在磁铁插入孔的端部设置有肋的情况相比，能够抑制来自肋的磁通漏泄。即，能够有效地抑制来自与磁铁插入孔的端部对应的部分的磁通漏泄。在转子铁心的外周部设置有圆环构件。由此，能够抑制由于形成了连通部而使相对于磁铁插入孔在径向的内侧和外侧被分割的转子铁心分解的情况。由此，能够成为提高了相对于离心力的转子强度且抑制了磁通漏泄的高性能的转子。

根据(6)的方案，磁铁插入孔在从轴向观察时形成为跨转子铁心的d轴而连续的圆弧状。转子铁心在与多个磁铁插入孔中的位于最靠径向的内侧的磁铁插入孔的端部对应的位置具有凹部。凹部沿着轴向延伸。因此，在转子铁心的外周部配置有圆环构件的情况下，在凹部与圆环构件之间形成沿着轴向延伸的贯通孔。可以使冷却用的制冷剂在该贯通孔中流通。由此，能够有效地冷却转子铁心。

凹部在与磁铁插入孔的端部对应的位置朝向径向的内侧凹陷。由此，与不具有凹部的情况相比，磁铁插入孔的圆弧长度变短，因此插入到磁铁插入孔中的永久磁铁的端部与磁铁插入孔的端部之间的空隙的体积能够缩小。由此，能够削减为了将永久磁铁固定于转子铁心而向磁铁插入孔内填充的树脂的量。因而，能够提高转子铁心的冷却效果且同时削减加工成本。

根据(7)的方案，转子的制造方法包括磁铁插入工序和圆环构件配置工序。在圆环构件配置工序中，以对转子铁心施加有压缩应力的状态将圆环构件配置于转子铁心的外周部。由此，在转子铁心中的位于永久磁铁与圆环构件之间的肋上作用有来自圆环构件的初始压缩应力。若在该状态下转子旋转，则在转子铁心的肋上作用有永久磁铁及转子铁心的离心力、以及来自圆环构件的初始压缩应力。由此，能够减少向转子铁心的肋作用的朝向径向外侧的拉伸应力。由此，即便在与现有技术相比减薄了肋的情况下，也能够相对于离心力而提高转子铁心的强度。

由于与现有技术相比能够减薄肋，因此能够减少来自永久磁铁的磁通漏泄并增加转矩密度。

因而，能够提供即便减少肋的厚度也能够耐受离心力且通过减少肋的厚度而提高了转矩效率的转子的制造方法。

根据(8)的方案，转子的制造方法包括树脂填充工序和连通部形成工序。在树脂填充工序中，向磁铁插入孔中的永久磁铁与转子铁心之间的空隙填充树脂。由此，能够在磁铁插入孔内可靠地固定永久磁铁。在连通部形成工序中，在通过树脂填充工序填充的树脂固化之后，在转子铁心中的与磁铁插入孔的端部对应的位置形成连通部。连通部例如通过利用机械加工除去转子铁心来形成。这样，在连通部形成工序中，在通过填充到磁铁插入孔中的树脂将相对于磁铁插入孔位于径向的内侧及外侧的转子铁心彼此固定的状态下形成连通部。因此，能够抑制在形成了连通部时转子铁心分解的情况。由此，能够在不使制造工序复杂化的情况下制造出磁特性优异的转子铁心。

根据(9)的方案，旋转电机具备上述的转子和相对于转子在径向的外侧隔开间隙而配置的定子。由此，能够提供具备如下转子的高效率的旋转电机，该转子即便与现有技术相比减薄肋也能够耐受离心力，且通过与现有技术相比减少肋的厚度而提高了转矩效率。

附图说明

图1是第一实施方式的旋转电机的剖视图。

图2是第一实施方式的转子的主视图。

图3是图2的III部放大图。

图4是第一实施方式的转子铁心的疲劳极限线图。

图5是第二实施方式的转子铁心的局部主视图。

图6是图5的VI部放大图。

图7是第三实施方式的转子铁心的局部主视图。

图8是第四实施方式的转子的局部主视图。

符号说明：

1 旋转电机

3 定子

5 转子

6 转子铁心

7 永久磁铁

8 圆环构件

21、321 磁铁插入孔

25 凹部

206 凸部

250、350 角部

470 连通部

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。

(第一实施方式)

(旋转电机)

图1是第一实施方式的旋转电机1的剖视图。

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，本发明的结构不局限于行驶用马达，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1(包括发电机)来适用。

旋转电机1具备壳体2、定子3、轴4和转子5。

(壳体)

壳体2收容定子3、轴4及转子5。在壳体2的内部收容有未图示的制冷剂。上述的定子3、轴4及转子5在壳体2的内部以一部分浸渍于制冷剂的状态配置。需要说明的是，作为制冷剂，适合使用作为用于变速器的润滑、动力传递等的工作油的ATF(AutomaticTransmission Fluid)等。

在以下的说明中，有时将沿着轴4的旋转轴即轴线C的方向简称为轴向，将与轴线C正交的方向称为径向，并将绕轴线C的方向称为周向。

(定子)

定子3固定于壳体2的内壁面。定子3形成为环状。定子3具有定子铁心11和线圈12。

定子铁心11是通过将多个钢板沿着轴向层叠而形成的层叠铁心。定子铁心11形成为以轴线C为中心的环状。定子铁心11的外周部固定于壳体2的内壁面。定子铁心11具有从定子铁心11的内周部朝向径向内侧突出的未图示的齿。齿在周向上设置有多个。各齿之间为槽(未图示)。

线圈12插入到定子铁心11的槽中。线圈12例如通过将多个铜线段插入到槽中来装配于定子铁心11。线圈12具有插入到定子铁心11的槽中的线圈插通部12a和从定子铁心11向轴向的两侧突出的线圈端部12b。

(轴)

轴4形成为以轴线C为中心的筒状。轴4经由安装于壳体2的轴承15而被支承为能够相对于壳体2进行旋转。轴4绕着轴线C进行旋转。

(转子)

转子5固定在轴4的外周面上。转子5形成为环状。转子5相对于定子3在径向的内侧隔开间隔而配置。转子5构成为能够绕轴线C与轴4一体地进行旋转。转子5具有转子铁心6、永久磁铁7和圆环构件8。

图2是第一实施方式的转子5的主视图。图3是图2的III部放大图，是表示作用于转子铁心6的平均应力σ1的等值线图。在图3的等值线图中，表示颜色越浓作用于转子铁心6的压缩应力(平均应力σ1为负值)越大的情况。

如图1及图2所示，转子铁心6形成为以轴线C为中心的环状。转子铁心6具有磁铁插入孔21、端部肋22(参照图3)、轴插通孔23和贯通孔24。

磁铁插入孔21设置在转子铁心6的外周部。磁铁插入孔21沿径向排列而设置有多个。具体而言，磁铁插入孔21包括第一磁铁插入孔31、第二磁铁插入孔32和第三磁铁插入孔33。

第一磁铁插入孔31沿轴向贯通转子铁心6。第一磁铁插入孔31在从轴向观察时形成为在比转子铁心6的外周面6a靠径向的外侧的位置具有圆弧中心的圆弧状。第一磁铁插入孔31在从轴向观察时形成为跨转子铁心6的d轴而连续的圆弧状。如图3所示，第一磁铁插入孔31的两端部35位于转子铁心6的外周部。具体而言，第一磁铁插入孔31的两端部35位于比转子铁心6的外周面6a靠径向的内侧的位置。第一磁铁插入孔31在周向上等间隔地设置有多个(在本实施方式中为8个)。

第二磁铁插入孔32设置在比第一磁铁插入孔31靠径向的内侧的位置。第二磁铁插入孔32沿轴向贯通转子铁心6。在从轴向观察时，第二磁铁插入孔32形成为具有与第一磁铁插入孔31同等的曲率的圆弧状。第二磁铁插入孔32在从轴向观察时形成为跨转子铁心6的d轴而连续的圆弧状。第二磁铁插入孔32的两端部36位于转子铁心6的外周部。具体而言，第二磁铁插入孔32的两端部36位于比转子铁心6的外周面6a靠径向的内侧的位置。第二磁铁插入孔32在周向上等间隔地设置有多个(在本实施方式中为8个)。

第三磁铁插入孔33设置在比第二磁铁插入孔32靠径向的内侧的位置。第三磁铁插入孔33在沿径向排列的多个磁铁插入孔21中位于最靠径向的内侧的位置。第三磁铁插入孔33沿轴向贯通转子铁心6。在从轴向观察时，第三磁铁插入孔33形成为具有与第二磁铁插入孔32同等的曲率的圆弧状。第三磁铁插入孔33在从轴向观察时形成为跨转子铁心6的d轴而连续的圆弧状。第三磁铁插入孔33的两端部37位于转子铁心6的外周部。具体而言，第三磁铁插入孔33的两端部37在比第一磁铁插入孔31的端部35及第二磁铁插入孔32的端部36靠径向的内侧的位置终止。第三磁铁插入孔33在周向上等间隔地设置有多个(在本实施方式中为8个)。

转子铁心6在与第三磁铁插入孔33的端部37对应的位置具有凹部25。凹部25从转子铁心6的外周面6a朝向径向的内侧凹陷。在一个第三磁铁插入孔33中，与第三磁铁插入孔33的两端部37对应而设置有一对凹部25。凹部25沿着轴向延伸。

端部肋22设置在比磁铁插入孔21的端部35、36、37靠径向的外侧的位置。端部肋22包括第一端部肋41、第二端部肋42和第三端部肋43。

第一端部肋41设置在第一磁铁插入孔31的端部35与转子铁心6的外周面6a之间。第一端部肋41与一个第一磁铁插入孔31中的两端部35对应而设置有一对。第一端部肋41将转子铁心6中的位于比第一磁铁插入孔31靠径向的内侧的位置的部分与位于比第一磁铁插入孔31靠径向的外侧的位置的部分连接。

第二端部肋42设置在第二磁铁插入孔32的端部36与转子铁心6的外周面6a之间。第二端部肋42与一个第二磁铁插入孔32中的两端部36对应而设置有一对。第二端部肋42将转子铁心6中的位于比第二磁铁插入孔32靠径向的内侧的位置的部分与位于比第二磁铁插入孔32靠径向的外侧的位置的部分连接。在从轴向观察时，第二端部肋42的厚度与第一端部肋41的厚度相等。

第三端部肋43设置在第三磁铁插入孔33的端部37与凹部25的底部25a之间。第三端部肋43与一个第三磁铁插入孔33中的两端部37对应而设置有一对。第三端部肋43将转子铁心6中的位于比第三磁铁插入孔33靠径向的内侧的位置的部分与位于比第三磁铁插入孔33靠径向的外侧的位置的部分连接。在从轴向观察时，第三端部肋43的厚度与第二端部肋42的厚度相等。

如图3的等值线图所示，通过在这样形成的各端部肋41、42、43上装配后述的圆环构件8，由此作用有沿着径向的压缩应力。

这里，在设置于与第三磁铁插入孔33的端部37对应的位置的第三端部肋43上作用有比第一端部肋41及第二端部肋42大的离心力(沿着径向的拉伸应力)。从轴向观察时的第三端部肋43的倾斜角度以与第一端部肋41及第二端部肋42相比较而该第三端部肋43与转子铁心的d轴所成的角度小的方式形成。具体而言，在本实施方式中，第三端部肋43在从轴向观察时以随着从d轴沿周向离开而位于径向的内侧的方式倾斜。这样，通过将作用有大的离心力的第三端部肋43的倾斜角度以沿着d轴的方式形成，由此能够相对于转子旋转时作用于第三端部肋43的拉伸应力而提高第三端部肋43的刚性。

需要说明的是，第三端部肋43的倾斜角度并不限定于图3等所图示的倾斜角度。第三端部肋43与转子铁心的d轴所成的角度越小越优选。

如图2所示，轴插通孔23设置在比磁铁插入孔21靠径向的内侧的位置。轴插通孔23沿轴向贯通转子铁心6。轴插通孔23与轴线C在同轴上设置。在轴插通孔23中插入有轴4(参照图1)。轴4例如被压入而固定于轴插通孔23。

贯通孔24在径向上设置于磁铁插入孔21与轴插通孔23之间。贯通孔24沿轴向贯通转子铁心6。贯通孔24设置于在周向上相邻的第三磁铁插入孔33(磁铁插入孔21)之间。在从轴向观察时，贯通孔24形成为在径向的外侧具有顶部的三角形形状。贯通孔24的内部能够供制冷剂流通。

永久磁铁7设置有多个。永久磁铁7插入到各磁铁插入孔21中。各永久磁铁7在从轴向观察时形成为按照供各永久磁铁7插入的磁铁插入孔21的形状的圆弧状。在磁铁插入孔21中插入有永久磁铁7的状态下，在永久磁铁7的朝向径向的外侧的面上填充而固定有树脂材料51。永久磁铁7的沿着长边方向的长度比磁铁插入孔21的沿着长边方向的长度短。在永久磁铁7的端部与转子铁心6之间设置有间隙52。该间隙52作为隔磁磁桥(flux barrier)来发挥功能。

如图2及图3所示，圆环构件8设置于转子铁心6的外周面6a。圆环构件8从径向的外侧覆盖转子铁心6。圆环构件8是非磁性体，由电导率低的材料形成。具体而言，圆环构件8例如由不锈钢等金属材料、CFRP等合成纤维材料等形成。圆环构件8形成为以轴线C为中心的环状。圆环构件8的沿着轴向的长度尺寸与转子铁心6的沿着轴向的长度尺寸相等。圆环构件8在对转子铁心6沿着径向施加压缩应力的状态下固定于转子铁心6的外周面6a。具体而言，圆环构件8通过向转子铁心6压入而对转子铁心6施加压缩应力。由圆环构件8向转子铁心6施加的压缩应力的大小基于转子铁心6的疲劳极限线图来设定。

图4是第一实施方式的转子铁心6的疲劳极限线图。

图4的横轴表示作用于转子铁心6的端部肋22的平均应力σ1。在对转子铁心6的端部肋22作用有朝向径向的外侧的拉伸应力的情况下，平均应力σ1成为正值。在转子铁心6的端部肋22作用有朝向径向的内侧的压缩应力的情况下，平均应力σ1成为负值。图4的纵轴表示在转子5旋转时作用于转子铁心6的端部肋22的应力振幅σ2的大小。图4的折线L表示相对于各平均应力σ1的值而标绘出使转子铁心6的端部肋22发生疲劳破坏的应力振幅σ2的值的屈服极限。即，比折线L靠外侧的区域成为转子铁心6的端部肋22会发生疲劳破坏的区域(以下，有时称为破裂区)。

这里，如图4的箭头A所示，在圆环构件8以对转子铁心6未施加压缩应力的状态固定于转子铁心6的现有技术中，容易由于因旋转产生的离心力、应力振幅σ2而使作用于端部肋22的应力超过折线L所示的值。具体而言，在现有技术中，作用于转子铁心6的端部肋22的初始压缩应力大致为零。存在在该状态下将轴4例如压入于转子铁心6的轴插入孔中的情况。这种情况下，由于轴4的压入应力而在转子铁心6上作用有朝向径向的外侧的拉伸应力(参照箭头A1)。而且，在转子5高速旋转时，因旋转产生的离心力作用于转子铁心6而使端部肋22的平均应力σ1增加，且应力振幅σ2上升(参照箭头A2)。由此，转子铁心6中的端部肋22的疲劳极限容易到达破裂区。

另一方面，如图4的箭头B所示，在圆环构件8压入固定于转子铁心6的情况下，由于来自圆环构件8的压缩应力而在转子铁心6的端部肋22上作用有朝向径向的内侧的初始压缩应力(参照箭头B1)。若在该状态下向转子铁心6插入轴4并使转子5高速旋转，则轴4的压入应力及因旋转产生的离心力作用于转子铁心6。由此，端部肋22的平均应力σ1增加且应力振幅σ2上升(参照箭头B2)。

此时，在转子铁心6的端部肋22上作用有因圆环构件8产生的压缩应力和因离心力等产生的拉伸应力。由此，作用于转子铁心6的端部肋22的平均应力σ1比现有技术小。由此，即便在作用有应力振幅σ2的情况下，转子铁心6中的端部肋22的疲劳极限也没有到达破裂区。即，在本实施方式中，转子铁心6成为能够耐受转子5旋转时的离心力等的结构。

(转子的制造方法)

接着，对上述的转子5的制造方法进行说明。

转子5的制造方法包括磁铁插入工序和圆环构件配置工序。

在磁铁插入工序中，向转子铁心6的各磁铁插入孔21分别插入永久磁铁7。

在圆环构件配置工序中，以对转子铁心6沿着径向施加有压缩应力的状态将圆环构件8配置于转子铁心6的外周部。在本实施方式中，通过在圆环构件配置工序中将圆环构件8向转子铁心6压入，由此在转子铁心6的外周面6a上固定圆环构件8。具体而言，向转子铁心6装配前的圆环构件8的内径形成为比转子铁心6的外径小。在向转子铁心装配圆环构件8时，将圆环构件8朝向径向的外侧压宽，并从轴向向圆环构件8的内周部插入转子铁心6。在圆环构件配置工序中，圆环构件8以在转子铁心6装配时对转子铁心6施加的压缩应力成为规定的值的方式设定。规定的值基于上述的转子铁心6的疲劳极限线图来设定。

(作用、效果)

接着，对上述的转子5、转子5的制造方法及旋转电机1的作用、效果进行说明。

根据本实施方式的转子5，圆环构件8以对转子铁心6施加有压缩应力的状态固定于转子铁心6的外周部。由此，在转子铁心6中的位于永久磁铁7与圆环构件8之间的端部肋22上作用有朝向径向内侧的来自圆环构件8的初始压缩应力(参照图3)。如图3的等值线图所示，此时，在各端部肋41、42、43上作用有同等大小的初始压缩应力。由此，在转子铁心6的端部肋41、42、43上作用有比转子铁心6的其他部分大的压缩应力。

当转子5旋转时，在转子铁心6的端部肋22上作用有永久磁铁7及转子铁心6的离心力、以及来自圆环构件8的初始压缩应力。由此，能够减少向转子铁心6的端部肋22作用的朝向径向外侧的拉伸应力。因此，能够使用形成转子铁心6的材料的应力允许范围内的宽的区域。由此，即便在与现有技术相比减薄了端部肋22的情况下，也能够相对于离心力而提高转子铁心6的强度。

由于与现有技术相比能够减薄端部肋22，因此能够减少来自永久磁铁7的磁通漏泄并增加转矩密度。

因而，能够提供即便与现有技术相比减薄端部肋22也能够耐受离心力且提高了转矩的转子5。

压缩应力基于转子铁心6的疲劳极限线图来设定。由此，能够实现考虑了转子旋转时的离心力和由圆环构件8施加的压缩应力的可耐受高旋转时的离心力的转子5的设计。由于能够最大限度地利用疲劳极限线图，因此与现有技术相比能够减薄端部肋22。

圆环构件8被压入转子铁心6。通过这样将圆环构件8向转子铁心6压入，由此能够对转子铁心6施加压缩应力。由此，能够容易对转子铁心6施加压缩应力。

磁铁插入孔21在从轴向观察时形成为跨转子铁心6的d轴而连续的圆弧状。转子铁心6在与多个磁铁插入孔21中的位于最靠径向的内侧的位置的第三磁铁插入孔33的端部对应的位置具有凹部25。凹部25沿着轴向延伸。因此，在转子铁心6的外周部配置有圆环构件8的情况下，在凹部25与圆环构件8之间形成沿着轴向延伸的贯通孔。可以使冷却用的制冷剂在该贯通孔中流通。由此，能够有效地冷却转子铁心6。

凹部25在与磁铁插入孔21的端部对应的位置朝向径向的内侧凹陷。由此，与不具有凹部25的情况相比，磁铁插入孔21的圆弧长度变短，因此插入到磁铁插入孔21中的永久磁铁7的端部与磁铁插入孔21的端部之间的空隙的体积能够缩小。由此，能够削减为了将永久磁铁7固定于转子铁心6而向磁铁插入孔21内填充的树脂材料51的量。因而，能够提高转子铁心6的冷却效果且同时削减加工成本。

根据本实施方式的转子5的制造方法，转子5的制造方法包括磁铁插入工序和圆环构件配置工序。在圆环构件配置工序中，以对转子铁心6施加有压缩应力的状态将圆环构件8配置于转子铁心6的外周部。由此，在转子铁心6中的位于永久磁铁7与圆环构件8之间的端部肋22上作用有来自圆环构件8的初始压缩应力。若在该状态下转子5旋转，则在转子铁心6的肋上作用有永久磁铁7及转子铁心6的离心力、以及来自圆环构件8的初始压缩应力。由此，能够减少向转子铁心6的端部肋22作用的朝向径向外侧的拉伸应力。由此，即便在与现有技术相比减薄了端部肋22的情况下，也能够相对于离心力而提高转子铁心6的强度。

由于与现有技术相比能够减薄端部肋22，因此能够减少来自永久磁铁7的磁通漏泄并增加转矩密度。

因而，能够提供即便减少端部肋22的厚度也能够耐受离心力且通过减少端部肋22的厚度而提高了转矩效率的转子5的制造方法。

根据本实施方式的旋转电机1，具备上述的转子5和相对于转子5在径向的外侧隔开间隙而配置的定子3。由此，能够提供具备如下转子5的高效率的旋转电机1，该转子5即便与现有技术相比减薄肋也能够耐受离心力，且通过与现有技术相比减少端部肋22的厚度而提高了转矩效率。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图5是第二实施方式的转子铁心6的局部主视图。图6是图5的VI部放大图。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的结构标注同一符号并适当省略说明。在本实施方式中，在转子铁心6的外周部设置有凸部206这一点上与上述的实施方式不同。

在本实施方式中，转子铁心6具有从转子铁心6的外周部朝向径向的外侧突出的凸部206。如图6所示，凸部206设置在与插入到转子铁心6中的永久磁铁7的角部250对应的位置。具体而言，在本实施方式中，凸部206分别设置在与第一端部肋41及第二端部肋42对应的位置。通过在该转子铁心6的外周部配置圆环构件8(参照图2)，由此在设置有凸部206的第一端部肋41及第二端部肋42上作用有比未设置凸部206的其他部分(例如第三端部肋43等)大的压缩应力。

根据本实施方式，能够在转子铁心6中的与容易受到永久磁铁7的离心力的端部肋22对应的位置设置凸部206。若在该状态下在转子铁心6的外周部配置了圆环构件8，则能够对设置有凸部206的端部肋22施加比其他部位大的初始压缩应力。由此，在特别容易作用有大的离心力的与永久磁铁7的角部250对应的端部肋22上作用有离心力和基于圆环构件8产生的初始压缩应力，从而能够减少向转子铁心6的端部肋22作用的朝向径向外侧的拉伸应力。

例如在设置多个永久磁铁7的情况下，在与各永久磁铁7的角部250对应的位置设置的端部肋22的厚度有时彼此不同。这种情况下，能够仅在想要积极地施加压缩应力的部分设置凸部206。由此，能够在周向上对任意的部分施加需要大小的压缩应力。能够提高端部肋22的厚度、永久磁铁7的大小等转子5的设计自由度。

(第三实施方式)

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图7是第三实施方式的转子铁心6的局部主视图。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的结构标注同一符号并适当省略说明。在本实施方式中，在使用了V字磁铁这一点上与上述的实施方式不同。

在本实施方式中，转子铁心6具有呈V字状配置的一对磁铁插入孔321。在从轴向观察时，一对磁铁插入孔321以随着从径向的内侧朝向径向的外侧而彼此在周向上分离的方式延伸。在磁铁插入孔321与转子铁心6的外周面6a之间设置有端部肋22。在一对磁铁插入孔321之间设置有中心肋340。中心肋340的厚度与端部肋22的厚度相等。在一对磁铁插入孔321中分别插入有永久磁铁307。各永久磁铁307在从轴向观察时形成为矩形形状。

在转子铁心6的外周部中的与永久磁铁307的角部350对应的位置(即与端部肋22对应的位置)设置有凸部206。凸部206从转子铁心6的外周部朝向径向的外侧突出。通过在转子铁心6的外周部配置有圆环构件8(参照图2)，由此在设置有凸部206的端部肋22上作用比未设置凸部206的其他部分大的压缩应力。

根据本实施方式，在使用了V字磁铁307的情况下，能够成为即便与现有技术相比减薄各肋(端部肋22及中心肋340)也能够耐受离心力且提高了转矩的转子5。通过将端部肋22和中心肋340设为相等的厚度，由此能够在端部肋22和中心肋340上作用有均等的压缩应力。

需要说明的是，在本实施方式中，也可以不设置凸部206。

(第四实施方式)

接着，对本发明的第四实施方式进行说明。图8是第四实施方式的转子5的局部主视图。在图8中，省略了圆环构件8的图示。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的结构标注同一符号并适当省略说明。在本实施方式中，在转子铁心6上设置有连通部470这一点上与上述的实施方式不同。

本实施方式的磁铁插入孔21在从轴向观察时与第一实施方式同样，形成为在比转子铁心的外周面靠径向的外侧的位置具有圆弧中心且跨d轴而连续的圆弧状。在本实施方式中，转子铁心6在与磁铁插入孔21的端部对应的位置具有连通部470。连通部470将磁铁插入孔21与转子铁心6的外周面6a连接。连通部470沿着轴向延伸。连通部470在轴向上遍及转子铁心6的整体而设置。通过设置连通部470，由此转子铁心6被分割为第一铁心461、第二铁心462、第三铁心463和第四铁心464。第一铁心461位于比第三磁铁插入孔33靠径向的内侧的位置。第二铁心462位于第三磁铁插入孔33与第二磁铁插入孔32之间。第三铁心463位于第二磁铁插入孔32与第一磁铁插入孔31之间。第四铁心464位于比第一磁铁插入孔31靠径向的外侧的位置。

第一铁心461、第二铁心462、第三铁心463及第四铁心464通过填充在各磁铁插入孔21中的树脂材料51来彼此固定。更具体而言，第一铁心461与第二铁心462通过填充在第三磁铁插入孔33中的树脂材料51来彼此固定。第二铁心462与第三铁心463通过填充在第二磁铁插入孔32中的树脂材料51来彼此固定。第三铁心463与第四铁心464通过填充在第一磁铁插入孔31中的树脂材料51来彼此固定。这些树脂材料51将插入到磁铁插入孔21中的永久磁铁7固定于转子铁心6。

接着，对用于制造具有连通部470的上述的转子铁心的转子的制造方法进行说明。

本实施方式的转子5的制造方法包括树脂填充工序和连通部形成工序。

在树脂填充工序中，向磁铁插入孔21中的永久磁铁7与转子铁心6之间的空隙填充树脂材料51。此时，树脂材料51填充于磁铁插入孔21中的、永久磁铁7的朝向径向的外侧的面与转子铁心6之间的空隙、以及永久磁铁7的端部与转子铁心6之间的空隙。

在连通部形成工序中，在通过树脂填充工序填充的树脂材料51固化之后，在转子铁心6中的与磁铁插入孔21的端部对应的位置形成连通部470。具体而言，在连通部形成工序中，例如通过利用线切割等机械加工来除去转子铁心6，由此形成连通部470。

根据本实施方式的转子5，磁铁插入孔21在从轴向观察时形成为跨转子铁心6的d轴而连续的圆弧状，转子铁心6在与磁铁插入孔21的端部对应的位置具有连通部470。由于连通部470将磁铁插入孔21的端部与转子铁心6的外周面6a连接，因此能够抑制在与磁铁插入孔21的端部对应的位置设置转子铁心6的端部肋22的情况。由此，与在磁铁插入孔21的端部设置端部肋22的情况相比，能够抑制来自端部肋22的磁通漏泄。即，能够有效地抑制来自与磁铁插入孔21的端部对应的部分的磁通漏泄。在转子铁心6的外周部设置有圆环构件8(参照图3)。由此，能够抑制由于形成了连通部470而使相对于磁铁插入孔21在径向的内侧和外侧被分割的转子铁心(第一铁心461、第二铁心462、第三铁心463及第四铁心464)分解的情况。由此，能够成为提高了相对于离心力的转子强度且抑制了磁通漏泄的高性能的转子5。

根据本实施方式的转子的制造方法，转子5的制造方法包括树脂填充工序和连通部形成工序。在树脂填充工序中，向磁铁插入孔21中的永久磁铁7与转子铁心6之间的空隙填充树脂材料51。由此，能够在磁铁插入孔21内可靠地固定永久磁铁7。在连通部形成工序中，在通过树脂填充工序填充的树脂材料51固化之后，在转子铁心6中的与磁铁插入孔21的端部对应的位置形成连通部470。连通部470例如通过利用机械加工除去转子铁心6来形成。这样，在连通部形成工序中，在通过填充到磁铁插入孔21中的树脂材料51将相对于磁铁插入孔21位于径向的内侧及外侧的转子铁心(第一铁心461、第二铁心462、第三铁心463及第四铁心464)彼此固定的状态下形成连通部470。因此，能够抑制在形成了连通部470时转子铁心6分解的情况。由此，能够在不使制造工序复杂化的情况下制造出磁特性优异的转子5。

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。

在第一实施方式中，针对转子铁心6具有呈圆弧状连续的磁铁插入孔21的结构进行了说明，但并不局限于此。例如也可以如第三实施方式所示那样，转子铁心6具有隔着中心肋340在周向上排列的一对磁铁插入孔21。

也可以不设置凹部25。

磁铁插入孔21在径向上排列的个数及在周向上排列的个数并不限定于上述的实施方式。

作为通过圆环构件8对转子铁心6施加压缩应力的方法，例如也可以是热压入、冷压入。在圆环构件8由合成纤维材料形成的情况下，也可以通过在转子铁心6的外周部直接卷绕合成纤维的直接缠绕来施加压缩应力。

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，也可以适当组合上述的实施方式。

Claims (9)

1.一种转子，其特征在于，具备：

具有多个磁铁插入孔的环状的转子铁心；

插入到所述转子铁心的所述磁铁插入孔中的永久磁铁；以及

从所述转子铁心的径向的外侧覆盖所述转子铁心的圆环构件，

所述圆环构件以对所述转子铁心沿着所述径向施加有压缩应力的状态固定于所述转子铁心的外周部。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述压缩应力基于所述转子铁心的疲劳极限线图来设定。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，

所述圆环构件被压入于所述转子铁心。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述转子铁心具有从所述外周部朝向所述径向的外侧突出的凸部，

所述凸部设置在与插入到所述转子铁心中的所述永久磁铁的角部对应的位置。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在从所述转子铁心的轴向观察时，所述磁铁插入孔形成为在比所述转子铁心的外周面靠所述径向的外侧的位置具有圆弧中心且从位于所述转子铁心的外周部的所述磁铁插入孔的一端到另一端跨所述转子铁心的d轴而连续的圆弧状，

所述转子铁心在与所述磁铁插入孔的端部对应的位置具有将所述磁铁插入孔与所述转子铁心的外周面连接的连通部。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在从所述转子铁心的轴向观察时，所述磁铁插入孔形成为在比所述转子铁心的外周面靠所述径向的外侧的位置具有圆弧中心且从位于所述转子铁心的外周部的所述磁铁插入孔的一端到另一端跨所述转子铁心的d轴而连续的圆弧状，

所述磁铁插入孔在所述径向上排列而设置有多个，

所述转子铁心在与多个所述磁铁插入孔中的位于所述径向的最内侧的所述磁铁插入孔的端部对应的位置具有凹部，所述凹部朝向所述径向的内侧凹陷且沿着所述轴向延伸。

7.一种转子的制造方法，其是权利要求1所述的转子的制造方法，其特征在于，包括：

向所述转子铁心的所述磁铁插入孔插入所述永久磁铁的磁铁插入工序；以及

以对所述转子铁心沿着所述径向施加有所述压缩应力的状态将所述圆环构件配置于所述转子铁心的所述外周部的圆环构件配置工序。

8.一种转子的制造方法，其是权利要求5所述的转子的制造方法，其特征在于，包括：

向所述磁铁插入孔中的所述永久磁铁与所述转子铁心之间的空隙填充树脂的树脂填充工序；以及

在所述树脂固化之后，在所述转子铁心中的与所述磁铁插入孔的端部对应的位置形成所述连通部的连通部形成工序。

9.一种旋转电机，其特征在于，具备：

权利要求1所述的转子；以及

相对于所述转子在所述径向的外侧隔开间隙而配置的定子。

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