专利名称：转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转子，尤其涉及一种具有插入转子铁心内的磁体的转子。
背景技术：
已知具有插入转子铁心内的磁体的转子。
例如，日本专利特开No. 2004-104962已经公开了 一种设有转子的旋转 电机，所述转子包括;波此间隔开一定相对距离的一对》兹体插入孔并且还包 括分别固定地插入所述磁体插入孔内的永久磁体，所述相对距离随着位置 朝转子铁心的外周移动而逐渐增大。
日本专利特开No. 2001-352702已经乂^开了 一种》走转电4几，其中插入转
面在三点支承。
但是，在日本专利特开No. 2004-104962所公开的旋转电机中，磁体与 转子铁心之间的间隙在一些情况下并未被填充足够的粘合剂。这会导致在 转子铁心内局部发生的应力增大。
在日本专利特开No. 2001-352702所公开的旋转电机中，磁体的宽度方 向中央部在转子铁心的径向外侧被转子铁心支承。因此，在此支承部分， 转子铁心内发生的应力增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可抑制在转子铁心内发生局部和过大应力的转子。
根据本发明的转子包括固定在旋转轴上并具有轴向延伸孔的转子铁 心；插入所述孔内的磁体；以及设置在所述转子铁心和所述磁体之间的间 隙内的填充部。在所述转子铁心的轴向截面上，在所述磁体的宽度方向中 央部在所述转子铁心和所述磁体的径向外侧面之间形成所述间隙，并且在
的所述间隙宽的部分。
根据上述结构，由于在磁体的宽度方向端部的间隙具有较大宽度，所 以填充材料可容易地进入该较宽部分，从而磁体可被稳固地固定在转子铁 心的整个轴向长度上。由于该间隙在磁体的宽度方向中央部在磁体和转子 铁心之间形成，所以可抑制在磁体的宽度方向中央部附近转子铁心和磁体 之间发生接触。从而，可抑制转子铁心内的局部和过大应力。
优选地，在上述转子中，在所述磁体的宽度方向中央部的所述间隙具 有均一的宽度。
此结构能够抑制在磁体的宽度方向中央部附近转子铁心和磁体之间发 生窄范围内的局部接触。从而，可增加抑制在转子铁心内发生局部和过大 应力的效果。
上述"径向外侧面"是指磁体的位于转子铁心的径向外侧的"磁性表 面"。上述"填充部"是指在转子铁心和万兹体之间的间隙内形成的并将转 子铁心和磁体接合在一起的"接合部"。"填充部"并不是必须分布在磁 体的整个周边上。上述"间隙的宽度"是指转子铁心与以预定角度插入的 磁体之间的间隙的宽度。因此，即使在磁体以偏离预定角度的角度插入转 子铁心，从而在磁体的宽度方向中央部在转子铁心和磁体之间形成具有不 规则宽度的间隙的情况下，此情况仍被包含在假设当磁体以预期的预定角 度插入时间隙的宽度均一的"间隙具有均一的宽度，，的情况内。即使在此 情况下，前述结构仍能够抑制在》兹体的宽度方向中央部附近在转子^l失心和 磁体之间发生窄范围内的局部接触，因此同样能够抑制在转子铁心内发生 局部和过大应力。
优选地，所迷转子设置有一对所述》兹体，随着位置在所述转子铁心内
沿径向向外移动，所述磁体的径向外侧面之间的相对距离增大。
通过采用上述大致为v形的配置，可减小每个磁体的宽度，从而可进
一步减小转子铁心内发生的应力。此夕卜，从转子到定子的磁通密度可增大。
优选地，在上述转子中，所述磁体的宽度方向端部的位于所述转子纟失 心径向外部位置的所述间隙的宽度，大于所述磁体的宽度方向端部的位于 所述转子铁心径向内部位置的所述间隙的宽度。
由于在涡流损耗较大的径向外部位置的间隙具有较大宽度，所以上述 结构能够在抑制转矩降低的同时抑制涡流损耗。
优选地，所述转子具有重叠部分，在所述重叠部分，所述磁体的磁通 屏障沿所迷转子铁心的径向方向与所迷磁体的径向外侧面重叠。
才艮据上述结构，由于限定》兹通屏障的外周边的孔可具有大的曲率半径， 所以可减轻位于磁通屏障径向外侧的桥状部分处的应力集中。
在此说明书中，"磁通屏障"是指在磁体和转子铁心之间形成并基本 与磁体的宽度方向端面相对的间隙，具体是指抑制磁通量从径向外侧面朝 背面迂回的部分。
如上所述，本发明能够抑制在转子铁心内发生局部和过大应力。
图1是示出包含根据本发明一实施例的转子的旋转电机的截面视图。
图2是示出图l所示旋转电机内的转子的透视图。 图3是沿箭头DR0方向看时图2所示转子的放大俯视图。 图4是示出图2和3所示转子内包含的磁体的透视图。 图5示出粘合剂填充率和转子铁心内发生的应力之间的关系。 图6是示出根据本发明一实施例的转子的变型的放大俯视图。 图7是示出用于与图2和3所示转子相比较的转子的放大俯视图。 图8是示出粘合剂的填充状态与转子铁心内发生的应力之间的关系的 图示(图示l)。
图9是示出粘合剂的填充状态与转子铁心内发生的应力之间的关系的
图示(图示2)。
具体实施例方式
现在将"i兌明才艮据本发明的转子的实施例。相同或对应的部分用相同的 标号指示，并且不再重复对其的说明。
图1是示出包含根据本发明一实施例的转子的旋转电机的截面视图。 参照图1，旋转电机1包括设置在具有定子容纳部分的壳体100内的定子 200、转子300、 ^走转轴400和轴承500，该4t转电才几是电动才几和/或发电才几。
定子200具有环形定子45^心210和定子线圏220。定子4失心210由用 诸如铁或铁合金之类的磁性材料形成的板状部件组成。定子铁心210在其 内周表面上设有多个齿(未示出)和槽(未示出)，所述槽是在所述齿之 间形成的凹部。所述槽在定子铁心210的内周侧上开口 。
定子线圏220包括三个绕组相位，即U相、V相和W相。定子线圏 220围绕所述齿形成并嵌合在所述槽内。U相、V相和W相的绕组在圆周 上相互偏移。
转子300具有固定在旋转轴400上的转子铁心310，和嵌入转子铁心 310内的磁体320。转子铁心310由诸如铁或铁合金之类的磁性材料形成。 例如，磁体320设置成靠近转子铁心310的外周，并基本等距地相互间隔开。
旋转轴400经由轴承500可旋转地安装在壳体100上。 图2是示出图1所示旋转电机内的转子300的透视图。参照图2，转 子铁心310具有沿轴向(即沿箭头DR1的方向)延伸的孑L，磁体320分别 插入这些孔。多个磁体320在转子铁心310的周向(即箭头DR2的方向) 上并列设置。磁体320形成磁体对321-324,每个磁体对均构造成磁体320 的径向外側面相互间隔开一定的相对距离，该相对距离随着位置在转子纟失 心310内沿径向向外(即沿箭头DR3的方向)移动而增大。通过^f吏用此大 致为V形的配置，可减小各磁体的宽度，并且可减小在转子铁心内发生的 应力。此外，可增大从转子300朝向定子200的磁通密度。
图3是沿箭头DR0方向看时图2所示转子的放大俯视图。参照图3， 在转子铁心310和》兹体320之间形成间隙330。图3所示间隙330的形状 在转子铁心310的整个轴向长度上(沿箭头DR1的方向)基本相同。由粘 合剂或喷射树脂制成的接合层设置在间隙330内。由此，磁体320固定在 转子铁心310上。接合层形成设置在转子铁心310与磁体320之间的间隙 内的"填充部"。插入转子铁心310的孔内的磁体320在插入转子铁心310 时轻微地转动，并且这种插入的方向被方向限定部C基本唯一地限定。如图3所示，在转子铁心310与磁体320的径向外侧面3200之间在磁 体320的宽度方向(箭头DR4指示的方向)的中央部(部分A)形成间隙 330。在部分A中，间隙330具有均一的宽度。在磁体320的宽度方向(箭 头DR4指示的方向)的端部(部分B),间隙330的宽度大于部分A内的 宽度。这样，在转子铁心310内形成的磁体插入孔的侧面在磁体320的宽 度方向端部设有"逃逸部，，，在该部分中侧面与磁体的径向外侧面3200 具有很大的间隔。与磁体320的各宽度方向端面(即，在宽度方向端部的 端面)相对地形成有磁通屏障331或332。 /磁通屏障331和332形成间隙 330的一部分。f兹通屏障331和332抑制从径向外侧面3200朝背面(即， 径向内侧面)的》兹通的迂回。此外，如图3所示，在磁体320的V形配置的中央部(V形的谷部) 形成"逃逸部，，。从而，在转子铁心310内形成减轻应力集中的倒角部分。 因此，磁体320可定位成更靠近磁极的中心(即V形的谷部处)。从而， 磁体320可被更灵活地设置，并且旋转电机的性能提高。在制造转子300的过程中，层叠具有孔的电磁钢板，以形成具有用于 插入磁体的孔的转子铁心310。向孔内注入粘合剂，然后将磁体320插入 各个孔。或者，可在将磁体320插入各个孔之后将粘合剂填充入间隙330。 在任何情况下，粘合剂都可靠地通过磁通屏障331和332朝磁体320的宽 度方向端部(部分B)内的间隙330的宽广部分流动。转子铁心310可由 粉末磁心形成。图4是示出插入转子铁心310的磁体320的透视图。如上所述，在磁
体320的宽度方向端部(部分B )内间隙330的宽度增加，从而粘合剂340 可容易地vMa兹通屏障331和332移动到部分B的间隙330内。因此，如图 4所示，粘合剂340在磁体320的宽度方向端部(即，相对于箭头DR4的 宽度方向的端部)在磁体320周围流动，并在磁体320的整个轴向长度(沿 箭头DR1的方向)上延伸。在此示例中，粘合剂340在磁体320的宽度方 向相对端部(即，相对于箭头DR4的宽度方向的端部)处分布在转子铁心 310的整个轴向长度(沿箭头DR1的方向)上。图7是示出用于与图2和3所示转子300相比较的转子300A的放大 俯视图。参照图7，转子300A的结构基本上与图2和3所示转子300的结 构相同。更具体地，转子300A具有转子铁心310A和磁体320A，并且在 转子铁心310A和磁体320A的径向外侧面3200A之间形成间隙330A。磁相对于箭头DR4A的宽度方向的端部)相对。但是，在转子300A中，转 子铁心310A与磁体320A的径向外侧面3200A之间的间隙330A具有在磁 体320A的沿箭头DR4A方向的整个宽度上基本均一的宽度。当减小间隙 330A的宽度以便改进旋转电机的磁性能时，粘合剂不能在间隙330A内充 分转向并延伸。如果希望粘合剂在这样的间隙内充分地转向并延伸，则会 使得温度、间隙的宽度以及工作位置的控制复杂，导致低的加工性能。图8和9示出使转子铁心310和磁体320接合在一起的粘合剂340的 填充状况以及在转子铁心310内发生的应力之间的关系。参照图8和9， 在转子300旋转期间作用在磁体320上的离心力F经由粘合剂340传递给 转子铁心310。在图8所示的转子300中，粘合剂340没有充分转向并沿 磁体320的箭头DR1所示轴向方向延伸，从而在转子铁心310的一个或一 些电磁钢板内会局部发生比较大的应力ct。相反，在图9所示的转子300 中，粘合剂340转向并在磁体320的整个轴向长度(沿箭头DR1的方向) 上延伸，从而作用在转子铁心310上的力均匀分布。此分布可防止在一个 或一些电》兹钢板内发生过大的应力cr 。图5示出粘合剂填充率和在转子铁心内发生的应力(最大应力)之间
的关系。在图5中，线10示出涉及图7所示转子300A的上述关系，并且 线20示出涉及图2和3所示转子300的上述关系。参照图5,随着转子300A 内的粘合剂填充率降低(线IO),转子铁心310内发生的应力CJ增加。相 反，在转子300 (线20 )中，即使当粘合剂填充率降低时(即，图4内的 "L"减小)，粘合剂340分布在磁体320的整个轴向长度上(沿箭头DR1 的方向)，并且这可抑制转子铁心310内发生的应力cj过大。再次参照图3，根据此实施例的转子300内的间隙330在》兹体320的 宽度方向中央部(部分A)的宽度基本均一。因此，即使当磁体320的径 向外侧面3200与转子铁心310直接接触而没有插入粘合剂340时，仍可抑 制在部分A附近的局部窄范围内转子铁心310与磁体320的接触。因此， 可抑制在转子铁心310的部分A附近发生过大的应力。图6示出转子300的变型。在此变型中，仅在大致为V形配置的外侧 形成"逃逸部"。因此，在磁体的宽度方向端部内，在转子铁心310的径 向外侧(用箭头DR3指示)的间隙330的宽度大于在转子铁心310的径向 内侧(用箭头DR5指示)的间隙330的宽度。在旋转电机中，减少磁体320的涡电流损耗是重要的。可考虑通过暂 时分开磁体从而增加磁体的阻力来减小涡电流损耗。但是，此方法需要恢 复被分开的磁体块的过程，导致成本增加。通常，磁体320的涡电流损耗 在径向外侧拐角处比较大。但是，根据此变型的转子300具有其宽度在可 能发生大的涡电流损耗的径向外侧增加的间隙330,因此可有效地抑制涡 电流损耗。在此变型中，间隙330的除了上述部分之外的部分具有较小宽 度，以便抑制旋转电机的过大转矩降低。此外，根据此变型的转子300与图3所示转子300的不同之处在于， 间隙330在位于转子铁心310的径向外侧(用箭头DR3指示)的磁体的宽 度方向端部具有较大宽度。因此，间隙330在此部分还可有效地用作磁通 屏障。换句话说，图6所示的转子300具有重叠部分，在该重叠部分》兹体 320的》兹通屏障331沿转子4失心310的径向方向与》兹体320的径向外侧面 3200重叠。
在此变型中，转子铁心310具有长度(Ll)较大的桥状部分311。因 此，桥状部分311的曲率半径(R)可较大，并且可减轻在桥状部分311 处的应力集中。根据此实施例的转子300，如上所述，可抑制在转子铁心310内发生 局部过大应力。因此，可提高转子强度的可靠性。换句话说，由于转子铁 心内的桥状部分可具有小的宽度，所以可实现旋转电机的尺寸减小、性能 提高以及成本降低。已经基于磁体320沿由方向限定部分C (图3)导致的预期插入方向 插入转子铁心310的假定说明了实施例。但是，即使当磁体320沿与预期 插入方向不同的方向插入转子4失心310时，才艮据本实施例的转子300仍可 至少避免发生以下状况，即在磁体320的宽度方向中央部(部分A)附近 在转子铁心310和磁体320之间发生窄范围内的局部接触。因此，可抑制 在部分A附近在转子4失心310内发生局部过大应力。尽管已经详细说明和图示了本发明，但是明显应理解，这只是作为例 证和示例而不应被当作限制，本发明的范围由所附权利要求限定。工业适用性本发明可应用于例如安装在混合动力车辆上的旋转电机的转子。
权利要求
1.一种转子，包括固定在旋转轴(400)上并具有轴向延伸孔的转子铁心(310)；插入所述孔内的磁体(320)；以及设置在所述转子铁心(310)和所述磁体(320)之间的间隙(330)内的填充部(340)，其中在所述转子铁心(310)的轴向截面上，在所述磁体(320)的宽度方向中央部在所述转子铁心(310)和所述磁体(320)的径向外侧面之间形成所述间隙(330)，并且在所述磁体(320)的宽度方向端部的所述间隙(330)具有比在所述磁体(320)的宽度方向中央部的所述间隙(330)宽的部分。
2. 根据权利要求1所述的转子，其中，在所述磁体(320)的宽度 方向中央部的所述间隙(330)具有均一的宽度。
3. 根据权利要求1所述的转子，其中，设置有一对所述磁体(320 ), 随着位置在所述转子铁心(310)内沿径向向外移动，所述磁体(320)的 径向外侧面(3200)之间的相对距离增大。
4. 根据权利要求1所述的转子，其中，所述磁体(320)的宽度方 向端部的位于所述转子铁心(310)径向外部位置的所述间隙(330)的宽 度，大于所述磁体(320)的宽度方向端部的位于所述转子铁心(310)径 向内部位置的所述间隙(330)的宽度。
5. 才艮据权利要求l所述的转子，其中，所述转子具有重叠部分，在 所述重叠部分，所述》兹体(320 )的磁通屏障(331)沿所述转子铁心(310 ) 的径向方向与所述石兹体(320)的径向外侧面(3200)重叠。
全文摘要
本发明涉及一种转子。该转子(300)设有转子铁心(310)、插入转子铁心(310)内的磁体(320)以及设置在转子铁心(310)和磁体(320)之间的间隙(330)内的填充部。在磁体(320)的宽度方向(箭头DR4的方向)的中央部(部分A)，在转子铁心(310)与磁体(320)的径向外侧面(3200)之间的间隙(330)具有均一的宽度。在磁体(320)的宽度方向(箭头DR4的方向)的端部(部分B)的间隙(330)的宽度大于在部分A的间隙(330)的宽度。
文档编号H02K1/27GK101167230SQ200580049598
公开日2008年4月23日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年4月28日
发明者服部宏之, 竹原明秀 申请人:丰田自动车株式会社