TWI587605B - 旋轉電機之轉子，以及旋轉電機之轉子之製造方法 - Google Patents

Description

旋轉電機之轉子，以及旋轉電機之轉子之製造方法

本發明係關於轉子的鐵芯(core)的外周面配置有永久磁鐵之旋轉電機之轉子以及旋轉電機之轉子之製造方法。

近來，資源枯竭使得省能源(energy)化受到重視，此外也因為要縮短機械加工間隔(tact)或要應付難切削材之加工，所以對於工業用途的旋轉電機之高效率化、高輸出化、及高速旋轉化之需求(need)變得非常高。

旋轉電機有「同步式」及「感應式」這兩種驅動方式，工業用途的旋轉電機常用的是具有堅固的特徵之感應式旋轉電機。然而，感應式旋轉電機因為在原理上電流也流至轉子，所以在朝向高效率化及高輸出化發展上會有轉子因該電流而發熱之課題。因此，發展方向漸漸朝向將同步式旋轉電機應用於工業用途的旋轉電機。

同步式旋轉電機因為在轉子的激磁上係使用永久磁鐵，所以理論上不會發生轉子發熱的現象，在高 效率化及高輸出化方面較有利。但是，要將同步式旋轉電機應用在高速旋轉化的用途，卻必須應付旋轉時之離心力所致之永久磁鐵的剝離、因逆變器PWM控制(inverter PWM control)的載波(carrier)而產生的諧波損耗(harmonic loss)所造成的發熱等課題。此處的諧波損耗，詳言之係由於諧波渦電流所造成的損耗。

對此，專利文獻1曾提出一種解決方案，亦即：將永久磁鐵相互間隔一定的間隔安裝在轉子軸的外周，且在永久磁鐵及轉子軸的外表面形成噴鍍膜環(噴鍍形成的環狀的膜)，來抑制轉子旋轉時之離心力所致之永久磁鐵的剝離之構造。

專利文獻2提出的解決方案，則是：在轉子表面噴鍍導電性金屬，來抑制因旋轉時之逆變器PWM控制的載波(carrier)而產生的諧波損耗所造成的發熱之構造。

[先前技術文獻] (專利文獻)

(專利文獻1)日本特開平4-101640號公報

(專利文獻2)日本特許第2977846號公報

根據專利文獻1中記載的轉子，在永久磁鐵及轉子軸的外表面形成噴鍍膜環，所以可抑制永久磁鐵本身之發熱，但藉由金屬噴鍍而形成之噴鍍膜環會因為諧波 損耗而發熱。因此，噴鍍膜環之發熱會使得永久磁鐵的溫度上升，而有永久磁鐵會熱退磁之虞。

另外，金屬噴鍍係使導電性金屬熔融然後將之噴塗於表面來形成噴鍍膜環之方法，藉由金屬噴鍍而形成之噴鍍膜環會有很大程度的熱劣化。因此，噴鍍膜環的導電率會因為該熱劣化而降低，而有在永久磁鐵產生的諧波渦電流所造成的損耗會增加，發熱抑制效果變低之虞。再者，因為噴鍍膜環含有氧化物，所以在確保強度這一點上也欠缺可靠性。

同樣的，根據專利文獻2中記載之在轉子表面之金屬噴鍍，藉由金屬噴鍍而形成之導電性皮膜會有很大程度的熱劣化。因此，導電性皮膜的導電率會因為該熱劣化而降低，而有在轉子產生的諧波渦電流所造成的損耗會增加，發熱抑制效果會變低之虞。再者，因為導電性皮膜含有氧化物，所以在確保強度這一點上也欠缺可靠性。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在提供可抑制旋轉時之離心力所致之永久磁鐵的剝離及由於諧波損耗所造成之永久磁鐵的溫度上升之旋轉電機之轉子。

為了解決上述課題，達成上述目的，本發明之旋轉電機之轉子係具備有：圓筒形狀的鐵芯(core)；黏貼在前述鐵芯的外周面之永久磁鐵；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於前述鐵芯及前述永久磁鐵而形成，使前述鐵芯及前述永久磁鐵一體化之環狀的皮膜。

根據本發明，就會產生可抑制旋轉時之離心力所致之永久磁鐵的剝離及由於諧波損耗所造成之永久磁鐵的溫度上升之效果。

1、1a‧‧‧轉子

2‧‧‧旋轉中心軸線

3‧‧‧鐵芯

4、4a、4b、4c、4d、4e‧‧‧永久磁鐵

5‧‧‧皮膜

6‧‧‧鐵芯貫通孔

7‧‧‧軸

10‧‧‧冷噴塗裝置

11‧‧‧氣體供給部

12‧‧‧導體粒子供給部

13‧‧‧拉瓦噴嘴

15‧‧‧導體粒子

18、19‧‧‧諧波渦電流

20‧‧‧箭號

21‧‧‧補強構件

30‧‧‧倒角

35a、35b‧‧‧金屬塗層

第1圖係實施形態1之旋轉電機之轉子的縱剖面圖。

第2圖係實施形態1之旋轉電機之轉子的橫剖面圖。

第3圖係顯示實施形態1中形成皮膜之前的轉子的構成之縱剖面圖。

第4圖係顯示實施形態1中形成皮膜之前的轉子的構成之橫剖面圖。

第5圖係顯示實施形態1之旋轉電機之轉子的製造工序之示意圖。

第6圖係顯示實施形態1之旋轉電機之轉子的製造工序之另一示意圖。

第7圖係顯示實施形態1中之諧波渦電流所造成在轉子的發熱及散熱的情形之示意圖。

第8圖係實施形態1的變形例之旋轉電機之轉子的縱剖面圖。

第9圖係實施形態1的變形例之旋轉電機之轉子的橫剖面圖。

第10圖係實施形態2之旋轉電機之轉子的縱剖面圖。

第11圖係實施形態2之旋轉電機之轉子的橫剖面圖。

第12圖係實施形態3之旋轉電機之轉子的縱剖面圖。

第13圖係顯示實施形態3中之導體粒子對於轉子的附著性之縱剖面圖。

第14圖係顯示實施形態3的比較例中之導體粒子對於磁鐵端部為角狀的轉子的附著性之縱剖面圖。

第15圖係實施形態4之旋轉電機之轉子的縱剖面圖。

以下，根據圖式來詳細說明本發明的實施形態之旋轉電機之轉子及旋轉電機之轉子之製造方法。惟本發明並不受此實施形態所限定。

實施形態1.

第1圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的縱剖面圖，第2圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的橫剖面圖。此處，第1圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。第2圖所示之橫剖面圖，係從與旋轉中心軸線2正交之剖面剖開之剖面圖，具體而言係從第1圖所示的I-I線剖開之剖面圖。

如第1及2圖所示，轉子1係具備有：圓筒形狀的鐵芯3；黏貼在鐵芯3的外周面之複數個永久磁鐵4；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於鐵芯3及複數個永久磁鐵4而形成，使鐵芯3及複數個永久磁鐵4一體化之環狀的皮膜5。轉子1係表面永久磁鐵(SPM：Surface Permanent Magnet)型之同步旋轉電機。

鐵芯3係由依旋轉中心軸線2方向層疊複數 片從電磁鋼板衝切出的環狀的薄板而成的積層體或圓筒形狀的鋼管所形成。鐵芯3形成有依旋轉中心軸線2方向貫通鐵芯3之鐵芯貫通孔6。軸(shaft)7貫通鐵芯貫通孔6而固定至鐵芯3。以下，將旋轉中心軸線2方向稱為「軸方向」。

複數個永久磁鐵4係在鐵芯3的外周面排列在轉子1的旋轉方向，且分別利用接著劑而黏貼在鐵芯3的外周面。在圖示的例子中，係將4個永久磁鐵4等間隔配置在旋轉方向。而且，在圖示的例子中，永久磁鐵4的橫剖面形狀係為月牙形。亦即，永久磁鐵4的內周面及外周面皆為弧形。以及，永久磁鐵4的縱剖面形狀係為矩形。永久磁鐵4的軸方向長度係比鐵芯3的軸方向長度短。永久磁鐵4係為稀土類磁鐵或鐵氧體磁鐵(ferrite magnet)。

皮膜5係覆蓋住鐵芯3及複數個永久磁鐵4之環狀的皮膜。具體而言，皮膜5係藉由將複數個永久磁鐵4的外表面都覆蓋住並且將永久磁鐵4間的鐵芯3的外周面覆蓋住，而使複數個永久磁鐵4及鐵芯3一體化。此處，永久磁鐵4的外表面係指永久磁鐵4的外周面及軸方向的端面。皮膜5係利用後述之冷噴塗(cold spray)法而形成。

接著，參照第3至5圖來說明轉子1的製造方法。第3圖係顯示本實施形態中形成皮膜5之前的轉子1(將此時的轉子稱為轉子1a)的構成之縱剖面圖。第4圖係顯示本實施形態中形成皮膜5之前的轉子1a的構成之橫剖 面圖。此處，第3圖所示之縱剖面圖，係從包含旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。第4圖所示之橫剖面圖，係從與旋轉中心軸線2正交之剖面剖開之剖面圖，具體而言係從第3圖所示的II-II線剖開之剖面圖。第3及4圖中，與第1及2圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。另外，第5圖係顯示本實施形態之旋轉電機之轉子的製造工序之示意圖。此處，第5圖係針對轉子1而顯示與第1圖一樣的縱剖面圖，且將與第1圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

首先，製造轉子1a。亦即，在鐵芯3的外周面黏貼複數個永久磁鐵4。以及，將軸7插穿過鐵芯貫通孔6並將軸7固定至鐵芯3。軸7之固定至鐵芯3之動作可在黏貼永久磁鐵4之前進行，亦可在黏貼永久磁鐵4之後進行。軸7可利用壓入配合(press fit)、收縮配合(shrinkage fit)、及膨脹配合(expansion fit)之任一方法嵌入而固定至鐵芯3。

接著，如第5圖所示，利用冷噴塗(cold spray)裝置10來形成皮膜5。此處，冷噴塗裝置10係利用冷噴塗法來形成皮膜5之裝置，冷噴塗法係將導體粒子15投入超音速的氣體流之中使之加速，使導體粒子15在維持固相狀態的情況下撞擊基材而形成皮膜之方法。

如第5圖所示，冷噴塗裝置10具備有：供給氣體(gas)之氣體供給部11、供給導體粒子15之導體粒子供給部12、以及將投入有導體粒子15之氣體加速到超 音速之拉瓦噴嘴(Laval nozzle)13。

拉瓦噴嘴13形成有向著前端的出口逐漸擴大之流路。拉瓦噴嘴13將氣體加速到超音速。在導體粒子15係由鋁所形成之情況，氣體的流速係設定在500m/s至1000m/s。在導體粒子15由鋁以外的金屬所形成之情況，則氣體的流速並不限於此。

氣體係設定在比導體粒子15的熔點低之溫度。氣體可採用氮氣、氦氣(helium)、空氣、或此等氣體的混合氣體。氣體係在常溫下使用或加熱使用，在導體粒子15由鋁所形成之情況，氣體的溫度係設定在從常溫到500℃之範圍內。在導體粒子15由鋁以外的金屬所形成之情況，則氣體的溫度並不限於此。

導體粒子15的粒徑，在導體粒子15由鋁所形成之情況，係為5μm至50μm。在導體粒子15由鋁以外的金屬所形成之情況，則導體粒子15的粒徑並不限於此。導體粒子15可由導電率及熱傳導率比永久磁鐵4高之材料所形成。具體而言，導體粒子15可由鋁、鋁合金、銅或銅合金所形成。此處，銅係純銅，銅合金則可採用鉻銅合金、卡遜合金(Corson alloy)、鈹銅合金、或氧化鋁分散強化銅。

如上述構成之冷噴塗裝置10的拉瓦噴嘴13的前端，係朝向鐵芯3的外周面，從拉瓦噴嘴13的前端將超音速的導體粒子15噴塗到鐵芯3及複數個永久磁鐵4的表面。噴塗時，因為氣體的溫度係設定在比導體粒子15 的熔點低之溫度，所以導體粒子15會在維持固相狀態的情況下撞擊而附著於鐵芯3及複數個永久磁鐵4的表面。

拉瓦噴嘴13係配置成前端朝向旋轉中心軸線2，向著鐵芯3的外周面噴塗導體粒子15。另外，拉瓦噴嘴13可將姿勢從與旋轉中心軸線2正交之狀態變為與旋轉中心軸線2平行而噴塗導體粒子15。第5圖中，將與旋轉中心軸線2平行之直線與拉瓦噴嘴13的軸線之間的角度(亦即噴塗角度)表示為θ。在圖示的例子中，噴塗角度θ為90°。此外，拉瓦噴嘴13可繞著旋轉中心軸線2而轉動。

在噴塗導體粒子15之際，一邊調整噴塗角度θ一邊使拉瓦噴嘴13繞著旋轉中心軸線2而旋轉移動，就可在鐵芯3及複數個永久磁鐵4的表面形成一定的膜厚之皮膜5。此外，亦可不是使拉瓦噴嘴13繞著旋轉中心軸線2旋轉移動，而是使轉子1a以旋轉中心軸線2為中心而轉動。

皮膜5的膜厚並沒有特別的限制，但為了要維持皮膜5的強度及構件間之接合，可將之設定在0.3mm至50mm之間。此處，構件間之接合係指皮膜5與鐵芯3或永久磁鐵4之接合。如上述形成皮膜5，皮膜5就會與鐵芯3或永久磁鐵4相互接合。

如上述在轉子1形成皮膜5，會產生以下說明之作用效果。

轉子1係與未圖示的定子一起構成同步旋轉電機，該同步旋轉電機具備有對於流至定子線圈的電流 進行PWM控制之逆變器(inverter)。轉子1在定子線圈所產生的旋轉磁場作用下會受轉矩(torque)推動而以旋轉中心軸線2為中心旋轉。黏貼在鐵芯3的外周面之複數個永久磁鐵4雖然會隨著轉子1之旋轉而受到離心力，但因為藉由皮膜5而與鐵芯3一體化，所以從鐵芯3之剝離受到抑制。亦即，皮膜5具有抑制永久磁鐵4因轉子1旋轉時的離心力而從鐵芯3剝離之補強效果。

尤其，採用冷噴塗法，會形成結晶粒的肥大化受到抑制之緻密的皮膜5。因此，不僅皮膜5的強度會提高，而且鐵芯3及複數個永久磁鐵4也會藉由皮膜5而確實接合。

又，採用冷噴塗法，係在維持固相狀態的情況下噴塗導體粒子15，所以會抑制皮膜5之氧化及熱變性。因此，皮膜5的脆性化會受到抑制，皮膜5的強度會提高。而且，皮膜5也不會有在導體熔融之情況發生之熱收縮，可抑制在異種構件間形成之間隙。因此，鐵芯3及複數個永久磁鐵4會藉由皮膜5而確實接合。

又，採用冷噴塗法，可抑制皮膜5之熱劣化，所以會抑制皮膜5的導電率之降低。因此，在旋轉電機之逆變器PWM控制時，在皮膜5產生之諧波渦電流所造成的損耗會變得比在以往之以金屬噴鍍形成的皮膜產生之諧波渦電流所造成的損耗大，而抑制在永久磁鐵4產生之諧波渦電流所造成的損耗使之降低對應的份量，所以會抑制永久磁鐵4之發熱，抑制永久磁鐵4之溫度上升。

又，採用冷噴塗法，也會抑制皮膜5的熱傳導率之降低，可使在皮膜5產生的熱有效率地發散到鐵芯3，抑制由於皮膜5之發熱所造成之永久磁鐵4的溫度上升。

如上所述，形成皮膜5可抑制永久磁鐵4之熱退磁，抑制旋轉電機的效率之降低。

另外，採用冷噴塗法來形成皮膜5，可抑制以噴鍍、熔接、或焊接方式形成皮膜5時會發生之熱翹曲及組成之脆性化，而且無需花費噴鍍、熔接、或焊接時要等待之冷卻時間，可減少工數。

本實施形態係在預先將軸7安裝固定於鐵芯3的狀態下形成皮膜5。因此，可抑制將導體粒子15固定在鐵芯3的內周面之情形，可省略要將導體粒子15去除掉之工序，可削減製造成本。

另外，皮膜5亦可在將軸7固定至鐵芯3之前形成。第6圖係顯示本實施形態之旋轉電機之轉子的製造工序之另一示意圖。第6圖與第5圖一樣係以示意圖的方式顯示使用冷噴塗裝置10來形成皮膜5之工序，且將與第5圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。第6圖顯示的是並未將軸7嵌入鐵芯貫通孔6，鐵芯貫通孔6為空洞狀態之情況，在此情況也與第5圖一樣，可使用冷噴塗裝置10來形成皮膜5。軸7係在皮膜5形成後才嵌入鐵芯貫通孔6。

導體粒子15可由導電率比永久磁鐵4高之材料所形成。如此，可抑制諧波損耗所造成在永久磁鐵4 之發熱。參照第7圖來詳細說明此發熱抑制效果。

第7圖係顯示實施形態1中之諧波渦電流所造成在轉子1的發熱及散熱的情形之示意圖。第7圖係只顯示轉子1的縱剖面的一部分，且將與第1圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。因逆變器PWM控制的載波而產生的諧波使得皮膜5及永久磁鐵4中分別產生諧波渦電流18及諧波渦電流19。由於諧波渦電流18所造成的損耗與由於諧波渦電流19所造成的損耗之產生的比率係依皮膜5的導電率及永久磁鐵4的導電率而定，導電率高之材料會產生較多的損耗。在導體粒子15由導電率比永久磁鐵4高之材料所形成之情況。在皮膜5產生的諧波渦電流18所造成之損耗，會比在永久磁鐵4產生的諧波渦電流19所造成之損耗大。換言之，可使在永久磁鐵4產生的諧波渦電流19所造成之損耗減少，而可抑制在永久磁鐵4之發熱。

另外，導體粒子15可由熱傳導率比鐵芯3及永久磁鐵4都高之材料所形成。具體而言，導體粒子15可由鋁、鋁合金、銅、或銅合金所形成。在此情況，係如第7圖中之箭號20所示，可使在皮膜5產生之熱有效率地發散至鐵芯3。因此，可抑制由於在皮膜5產生之熱使得永久磁鐵4的溫度上升之情形。就金屬而言，一般而言導電率高的材料其熱傳導率也高。

又，導體粒子15可由所謂的高剛性材料所形成。具體而言，導體粒子15可由鈦、不銹鋼、或銅合金 所形成。此處，不銹鋼係沃斯田鐵(austenite)系不銹鋼。如此的話，皮膜5的強度就會更加提高，抑制旋轉時之離心力所致之永久磁鐵4的剝離之效果會提高。

又，導體粒子15可由非磁性材料所形成。以非磁性材料形成導體粒子15，可抑制漏磁(flux leakage)，可抑制旋轉電機之輸出降低。上述之鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、及不銹鋼皆為非磁性材料。

第1及2圖所示之永久磁鐵4的形狀只是一例，並不限定於此。永久磁鐵4的橫剖面形狀可為徑方向的厚度為一定的弧形之形狀。而且，各永久磁鐵4可分別由在軸方向分割開來的複數個磁鐵所構成。

如以上所述，根據本實施形態，可抑制轉子1旋轉時之離心力所致之永久磁鐵4的剝離、及由於諧波損耗所造成之永久磁鐵4的溫度上升。而且，根據本實施形態，可提供具備有轉子1之旋轉電機、以及具備有該旋轉電機之電氣機器。

接著，說明本實施形態的變形例。第8圖係本實施形態的變形例之旋轉電機之轉子1的縱剖面圖，第9圖係本實施形態的變形例之旋轉電機之轉子1的橫剖面圖。此處，第8圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。第9圖所示之橫剖面圖，係從與旋轉中心軸線2正交之剖面剖開之剖面圖，具體而言係從第8圖所示的III-III線剖開之剖面圖。第8及9圖中，與第1及2圖所示的構成元件相同的構成元件都 標以相同的符號。

如第8及第9圖所示，本變形例之轉子1係具備有：圓筒形狀的鐵芯3；黏貼在鐵芯3的外周面之圓筒形狀的永久磁鐵4a；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於鐵芯3及永久磁鐵4a而形成，使鐵芯3及永久磁鐵4a一體化之環狀的皮膜5。

亦即，本變形例中，永久磁鐵4a係由一個圓筒狀的磁鐵所構成。永久磁鐵4a係利用接著劑而黏貼在鐵芯3的外周面。而且，永久磁鐵4a的軸方向長度係比鐵芯3的軸方向長度短。

與第6圖一樣，皮膜5可利用冷噴塗裝置10來形成。皮膜5係將永久磁鐵4a的外表面整個覆蓋住並且將永久磁鐵4a的軸方向的兩側間的鐵芯3的外周面覆蓋住。此處，永久磁鐵4a的外表面係指永久磁鐵4a的外周面及軸方向的端面。

形成為圓筒形狀之永久磁鐵4a，可能會有在轉子1旋轉時受到離心力而破裂之情形。本變形例之轉子1中，永久磁鐵4a係藉由皮膜5而與鐵芯3一體化，所以就算是永久磁鐵4a破裂而成為在轉子1的旋轉方向分裂開來之狀態，也可使因破裂而在旋轉方向分裂開來的磁鐵片從鐵芯3剝離受到抑制。

相對於此，以往的構成，亦即將圓筒形狀的永久磁鐵4a黏貼在鐵芯3的外周面而並未形成使永久磁鐵4a與鐵芯3一體化之皮膜5之構成，在永久磁鐵4a於 轉子1旋轉時受到離心力而破裂成為在轉子1的旋轉方向分裂開來的狀態之情況，就有可能發生因破裂而在旋轉方向分裂開來的磁鐵片從鐵芯3剝離之情形。

本變形例的其他的構成，係與上述之本實施形態的構成一樣，且本變形例會產生與上述的本實施形態一樣的效果。而且，本變形例之轉子1可用與上述的實施形態一樣的製造方法來製造。以及，永久磁鐵4a可由在軸方向分割開來的複數個磁鐵所構成，且在此情況也會產生與本變形例一樣的效果。

實施形態2.

第10圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的縱剖面圖，第11圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的橫剖面圖。此處，第10圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。第11圖所示之橫剖面圖，係從與旋轉中心軸線2正交之剖面剖開之剖面圖，具體而言係從第10圖所示的IV-IV線剖開之剖面圖。第10及11圖中，與第1及2圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

如第10及11圖所示，轉子1係具備有：圓筒形狀的鐵芯3；黏貼在鐵芯3的外周面之複數個永久磁鐵4；將固相狀態的導體粒子噴塗於鐵芯3及複數個永久磁鐵4而形成，使鐵芯3及複數個永久磁鐵4一體化之環狀的皮膜5；以及覆蓋於皮膜5的外周面之環狀的補強構件21。永久磁鐵4係在鐵芯3的外周面排列在轉子1的旋 轉方向。皮膜5係如實施形態1中說明過的，利用冷噴塗法而形成。

補強構件21的內周面係與皮膜5的外周面的整個周面接觸。而且，補強構件21為剖面圓環狀，皮膜5的外周形狀為圓形，補強構件21的內周圓的半徑與皮膜5的外周圓的半徑相等。

轉子1係以將複數個永久磁鐵4黏貼至鐵芯3的外周面，再形成皮膜5之後於皮膜5的外周面配置覆蓋皮膜5之補強構件21之方式製造。補強構件21可相對於形成有皮膜5之鐵芯3而利用壓入配合、收縮配合、及膨脹配合之任一方法配置到皮膜5的外周面。而且，可在將補強構件21配置到皮膜5的外周面後，利用壓入配合、收縮配合、及膨脹配合之任一方法將軸7安裝固定至鐵芯3，從鐵芯3的內周側使鐵芯3朝徑方向擴張來對鐵芯3與補強構件21之結合給予緊度餘量，以使鐵芯3與補強構件21之結合更加牢固。依補強構件21的材質而定，補強構件21可藉由直接捲繞在形成有皮膜5之鐵芯3的外周面而配置在皮膜5的外周面。

補強構件21可由所謂的高剛性材料所形成。具體而言，補強構件21可由碳纖維強化塑膠(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纖維強化塑膠(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)、鈦、或不銹鋼所形成。此處，不銹鋼係沃斯田鐵系不銹鋼。在以CFRP或GFRP形成補強構件21之情況，可藉由將CFRP或GFRP的纖維束或 帶狀的纖維直接捲繞在形成有皮膜5之鐵芯3來形成補強構件21。

又，補強構件21可由非磁性材料所形成。如此的話，可抑制由於漏磁而導致旋轉電機的輸出降低之情形。上述之CFRP、GFRP、鈦、及不銹鋼皆為非磁性材料。

根據本實施形態，以補強構件21來覆蓋皮膜5，因此可更加提高抑制旋轉時之離心力所致之永久磁鐵4的剝離之效果。

而且，在本實施形態中，補強構件21為剖面圓環狀，皮膜5的外周形狀為圓形，補強構件21的內周圓的半徑與皮膜5的外周圓的半徑相等，補強構件21的內周面與皮膜5的外周面的整個周面接觸。因此，形成為皮膜5以整個面抵接於補強構件21之形態，亦即轉子1旋轉時的離心力均勻地作用於補強構件21之形態。所以，會抑制在補強構件21中之應力集中，使必要的強度減低，因而可做到補強構件21之低成本化。

不過，上述的補強構件21的形狀只是一例，並不限於此。亦可使皮膜5的外周形狀形成為圓形以外的形狀，然後使補強構件21的內周形狀形成為與皮膜5的外周形狀相同的形狀。除此之外，還可為補強構件21的內周面並未全部與皮膜5的外周面接觸，只有補強構件21的內周面的一部分與皮膜5的外周面的一部分接觸之構成。

又，以CFRP、GFRP、鈦、或不銹鋼來形成補強構件21，不僅可更加提高抑制旋轉時之離心力所致之永久磁鐵4的剝離之效果，而且可抑制漏磁而抑制旋轉電機的輸出降低。

另外，本實施形態亦可採用第8及9圖所示之單一的圓筒狀的永久磁鐵4a。

本實施形態的其他構成都與實施形態1的構成相同。本實施形態的其他作用效果也與實施形態1一樣。

實施形態3.

第12圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的縱剖面圖。此處，第12圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。另外，從第12圖所示的V-V線剖開之剖面圖係與第2圖相同。而且，第12圖中，與第1圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

如第12圖所示，本實施形態之轉子1係具備有：圓筒形狀的鐵芯3；黏貼在鐵芯3的外周面，且在軸方向及旋轉方向分割開來，並且各自的前述軸方向的兩端部施以倒角之複數個永久磁鐵4；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於鐵芯3及複數個永久磁鐵4而形成，使鐵芯3及複數個永久磁鐵4一體化之環狀的皮膜5。具體而言，永久磁鐵4係在軸方向分割成2個在軸方向的兩端部施以倒角30之永久磁鐵4b及在軸方向的兩端部施以倒角30之 永久磁鐵4c。另外，如第2圖所示，永久磁鐵4b在轉子1的旋轉方向分割為4個，永久磁鐵4c也與永久磁鐵4b一樣在轉子1的旋轉方向分割為4個。

第13圖係顯示本實施形態中之導體粒子15對於轉子1的附著性之縱剖面圖。此處，第13圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖，係顯示第12圖所示的轉子1的構成的一部分。第13圖中，與第12圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

如第13圖所示，在鐵芯3的外周面黏貼永久磁鐵4b,4c。永久磁鐵4b,4c係排列在軸方向，且相互隔著距離而配置。而且，永久磁鐵4b的軸方向的各端部施以倒角30。同樣的，永久磁鐵4c的軸方向的各端部也施以倒角30。皮膜5係從冷噴塗裝置10的拉瓦噴嘴13噴出的導體粒子15附著在鐵芯3及永久磁鐵4b,4c的表面而形成。此時，因為永久磁鐵4b施以倒角30，所以導體粒子15在永久磁鐵4b的軸方向的各端部之附著性會提高。同樣的，因為永久磁鐵4c施以倒角30，所以導體粒子15在永久磁鐵4c的軸方向的各端部之附著性會提高。

第14圖係顯示本實施形態的比較例中之導體粒子15對於磁鐵端部為角狀的轉子1的附著性之縱剖面圖。第14圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。第14圖中，與第12圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

如第14圖所示，在鐵芯3的外周面黏貼永久磁鐵4d,4e。永久磁鐵4d,4e係排列在軸方向，且相互隔著距離而配置。但是，永久磁鐵4d並未做倒角，永久磁鐵4d的軸方向的各端部形成為直角之角部。同樣的，永久磁鐵4e也未做倒角，永久磁鐵4e的軸方向的各端部形成為直角之角部。皮膜5係從冷噴塗裝置10的拉瓦噴嘴13噴出的導體粒子15附著在鐵芯3及永久磁鐵4d,4e的表面而形成。此時，因為永久磁鐵4d並未做倒角，所以導體粒子15很難附著在永久磁鐵4d的軸方向的各端部的端面。同樣的，因為永久磁鐵4e並未做倒角，所以導體粒子15很難附著在永久磁鐵4e的軸方向的各端部的端面。因此，皮膜5會在永久磁鐵4d,4e間斷掉，容易產生皮膜5不連續之附著缺陷。

相對於此，就第13圖而言，分別在永久磁鐵4b,4c施以倒角30，導體粒子的附著性會提高，皮膜5可在永久磁鐵4b,4c間連續地形成，可抑制附著缺陷之發生，使良率提高。

如以上所述，在永久磁鐵4b,4c的軸方向的各端部施以倒角30，使該各端部的端面相對於與軸方向垂直之方向傾斜，在利用冷噴塗法形成皮膜5之際，導體粒子在該各端部的附著性會提高，而可使皮膜5的製作效率提高。

在本實施形態中，永久磁鐵4係在軸方向分割為2，但亦可分割為3個以上。在此情況，也可藉由將 分割出的磁鐵的各端部的角部施以倒角(亦即形成倒角30)而得到與本實施形態一樣的效果。

又，本實施形態中，永久磁鐵4係在軸方向分割開來，但亦可為在軸方向為一體之形態。此情況也一樣，可藉由將永久磁鐵4的軸方向的各端部的角部施以倒角(亦即形成倒角30)而得到與本實施形態一樣的效果。

在本實施形態中，永久磁鐵4係在轉子1的旋轉方向分割為4，但即使將永久磁鐵4分割為4個以上之複數個，也可得到與本實施形態一樣的效果。又，本實施形態中，永久磁鐵4係在轉子1的旋轉方向分割開來，但亦可為在轉子1的旋轉方向為一體之形態。亦即，本實施形態也可採用第8及9圖所示之圓筒狀的永久磁鐵4a。此情況也一樣，可藉由將永久磁鐵4a的軸方向的各端部的角部施以倒角(亦即形成倒角30)而得到與本實施形態一樣的效果。

又，本實施形態中，永久磁鐵4的橫剖面形狀係如第2圖所示形成為月牙形。藉此，使導體粒子在轉子1的旋轉方向之永久磁鐵4的各端部之附著性提高。在永久磁鐵4的橫剖面形狀為在轉子1的旋轉方向為一定的厚度之情況，藉由將永久磁鐵4的旋轉方向的各端部的角部施以倒角(亦即形成倒角30)也一樣會提高導體粒子在永久磁鐵4的旋轉方向的各端部之附著性。

本實施形態的其他構成都與實施形態1的構成相同。本實施形態的其他作用效果也與實施形態1一 樣。另外，亦可將本實施形態與實施形態2組合起來。

實施形態4.

第15圖係本實施形態之旋轉電機之轉子1的縱剖面圖。此處，第15圖所示之縱剖面圖，係從包含轉子1的旋轉中心軸線2之剖面剖開之剖面圖。另外，從第15圖所示的VI-VI線剖開之剖面圖係與第2圖相同。而且，第15圖中，與第1圖所示的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。

如第15圖所示，轉子1係具備有：外周面施加有金屬塗層(coating)35a之圓筒形狀的鐵芯3；黏貼在施加有金屬塗層35a之鐵芯3的外周面，且表面施加有金屬塗層35b之複數個永久磁鐵4；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於施加有金屬塗層35a之鐵芯3及施加有金屬塗層35b之複數個永久磁鐵4而形成，使鐵芯3及複數個永久磁鐵4一體化之環狀的皮膜5。亦即，以冷噴塗法形成之皮膜5係形成在金屬塗層35a,35b上。

在此，金屬塗層35a,35b分別由導體粒子對於該金屬塗層35a,35b之附著性比導體粒子對於鐵芯3及複數個永久磁鐵4之附著性高之金屬材料所形成。具體而言，金屬塗層35a,35b可由鎳、銅、或鋁所形成。另外，鐵芯3係由電磁鋼板所形成，永久磁鐵4係為稀土類磁鐵或鐵氧體磁鐵。

本實施形態係在鐵芯3的外周面施加導體粒子的附著性比鐵芯3好之金屬塗層35a，在永久磁鐵4 的表面施加導體粒子的附著性比永久磁鐵4好之金屬塗層35b，所以可使皮膜5的製作效率提高。

又，根據本實施形態，可使皮膜5的製作效率提高，所以可減低噴塗時之導體粒子的速度。如此，就可使用分子量更大的氣體來作為要使用於導體粒子的噴塗之氣體，所以可從成本較高的氦氣變更為成本較低的氮氣或空氣。因此，可減低皮膜5的製作成本。

本實施形態的其他構成都與實施形態1的構成相同。本實施形態的其他作用效果也與實施形態1一樣。另外，可將本實施形態與實施形態2組合起來、將本實施形態與實施形態3組合起來、或將本實施形態與實施形態2、3組合起來。

1‧‧‧轉子

2‧‧‧旋轉中心軸線

3‧‧‧鐵芯

4‧‧‧永久磁鐵

5‧‧‧皮膜

6‧‧‧鐵芯貫通孔

7‧‧‧軸

10‧‧‧冷噴塗裝置

Claims (13)

1. 一種旋轉電機之轉子，具備有：圓筒形狀的鐵芯；黏貼在前述鐵芯的外周面之永久磁鐵；以及將固相狀態的.導體粒子噴塗於前述鐵芯及前述永久磁鐵而形成，以使前述鐵芯及前述永久磁鐵一體化之環狀的皮膜；前述導體粒子係由導電率比前述永久磁鐵高之材料所形成。
2. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之轉子，其中，前述皮膜的外周面係以環狀的補強構件加以覆蓋住。
3. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之轉子，其中，前述導體粒子係由熱傳導率比前述鐵芯及前述永久磁鐵高之材料所形成。
4. 如申請專利範圍第3項之旋轉電機之轉子，其中，前述導體粒子係由鋁、鋁合金、銅、或銅合金所形成。
5. 如申請專利範圍第1或2項之旋轉電機之轉子，其中，前述導體粒子係由非磁性材料所形成。
6. 如申請專利範圍第5項之旋轉電機之轉子，其中，前述導體粒子係由鈦、不銹鋼、或銅合金所形成。
7. 如申請專利範圍第2項之旋轉電機之轉子，其中，前述補強構件係由非磁性材料所形成。
8. 如申請專利範圍第7項之旋轉電機之轉子，其中，前述補強構件係由碳纖維強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、鈦、或不銹鋼所形成。
9. 如申請專利範圍第1或2項之旋轉電機之轉子，其中，前述永久磁鐵的端部係有倒角。
10. 如申請專利範圍第1或2項之旋轉電機之轉子，其中，前述永久磁鐵及前述鐵芯分別施加有金屬塗層，該金屬塗層係前述導體粒子對於該金屬塗層之附著性比前述導體粒子對於前述鐵芯及前述永久磁鐵之附著性高。
11. 如申請專利範圍第10項之旋轉電機之轉子，其中，前述金屬塗層係由鎳、銅、或鋁所形成。
12. 一種旋轉電機之轉子之製造方法，包含：在圓筒形狀的鐵芯的外周面黏貼永久磁鐵之步驟；以及將固相狀態的導體粒子噴塗於前述鐵芯及前述永久磁鐵，形成使前述鐵芯及前述永久磁鐵一體化之環狀的皮膜之步驟；前述導體粒子係由導電率比前述永久磁鐵高之材料所形成。
13. 如申請專利範圍第12項之旋轉電機之轉子之製造方法，其中包含：在形成前述皮膜之後，在前述皮膜的外周面配置覆蓋前述皮膜之環狀的補強構件之步驟。