旋转电机的转子、旋转电机及旋转电机的转子部件的制作方法

文档序号:11181550
旋转电机的转子、旋转电机及旋转电机的转子部件的制造方法与工艺

本发明涉及旋转电机的转子、具有该转子的旋转电机以及在该转子中使用的转子部件。



背景技术:

近来,由于因资源枯竭而提出的节能化的要求、机械加工节拍的缩短或者对难切削材料加工的应对,针对工业用途的旋转电机的向高效化、高输出化以及高速旋转化的需求变得非常高。

旋转电机存在“同步式”和“感应式”2种驱动方式,工业用途的旋转电机大多使用以坚固且牢固为特征的感应式旋转电机。然而,在感应式旋转电机中,在原理上,在转子中也会流过电流,因此为了发展高效化及高输出化,由该电流引起的转子的发热成为课题。因此,同步式旋转电机向工业用途的旋转电机的应用得到发展。

同步式旋转电机在转子的磁场中使用永磁体,因此理论上不会发生转子的发热,在高效化及高输出化的方面有利。然而,为了同步式旋转电机的高速旋转化的实用,需要针对由旋转时的离心力引起的磁体剥离的处理。

在专利文献1中,记载有一种具有抑制上述的磁体剥离的构造的旋转电机。即,在该旋转电机中,在固定于轴的筒状的套筒部件的外周面配置多个永磁体,多个永磁体由碳纤维强化塑料这种保护罩覆盖。在这里,套筒部件的内周面是内径从轴向的一端部向另一端部连续地扩大的锥形形状。

专利文献1:日本特开2014-212680号公报



技术实现要素:

为了在高速旋转时也将扭矩可靠地传递至轴,需要对套筒部件施加如下过盈量,即,由永磁体与套筒部件之间的摩擦力产生的扭矩始终超过旋转电机的输出扭矩。该过盈量与旋转速度区域的扩大相应地,应该设定的值必然地增大。如果过盈量增大,则在转子制作时的轴向套筒部件的压入力增大,轴压入作业会花费时间。换言之,为了提高在转子组装时的作业性,需要实现轴压入力的降低。在上述的专利文献1中,通过使套筒部件进行所谓的薄壁化,从而实现轴压入作业的容易化。

然而,如果一边对薄壁化后的套筒部件的薄壁部分进行支撑一边将轴压入至套筒部件,则在该薄壁部分会应力集中而套筒部件自身有可能发生压曲变形。

对此,也考虑到在套筒部件设置厚壁的凸缘部,对该凸缘部进行支撑,但在该情况下,套筒部件的厚度在凸缘部处大幅地变化,因此在轴压入时在凸缘部处面压增大,结果导致轴压入力会增大。

如果轴压入力增大,则在套筒部件与轴之间产生咬合的可能性变高,为了抑制咬合,针对套筒部件与轴的接触表面,需要通过淬火而实现的表面硬度的提高或者通过微粒子喷丸加工的实施而实现的表面润滑性的改善,这成为成本增加的要因。

本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供一种能够抑制在轴压入时的套筒部件的压曲、降低轴压入力、并且提高转子制作时的作业性的旋转电机的转子。

为了解决上述课题、实现目的,本发明涉及的旋转电机的转子的特征在于,具有:筒状的套筒部件,其具有沿轴向相互分离的第1端部及第2端部和形成通孔的内周面,该通孔由与所述轴向平行的轴贯穿;多个永磁体,它们在所述套筒部件的外周面之上沿周向排列;以及筒状的增强部件,其对所述多个永磁体的外周面进行覆盖,所述第1端部为凸缘部,所述内周面具有:第1锥形面,其随着从所述第1端部朝向所述第2端部而内径连续地缩小;以及第2锥形面,其随着从所述第2端部朝向所述第1端部而内径连续地缩小。

发明的效果

根据本发明,取得下述效果,即,能够抑制在轴压入时的套筒部件的压曲,降低轴压入力,并且提高转子制作时的作业性。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的旋转电机的结构的纵剖视图。

图2是表示实施方式1涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。

图3是表示实施方式1涉及的旋转电机的转子的结构的横剖视图。

图4是图2的局部放大图。

图5是表示实施方式1涉及的旋转电机的制造方法的流程图。

图6是表示在对比例涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。

图7是表示在实施方式1涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。

图8是表示实施方式2涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。

图9是表示实施方式3涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。

图10是表示在实施方式3涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。

图11是表示在实施方式3涉及的套筒部件产生的面压与轴向距离的关系的图。

图12是将实施方式3的变形例涉及的转子部件的结构的一部分放大后的纵剖面。

图13是将实施方式4涉及的转子部件的结构的一部分放大后的纵剖面。

图14是表示实施方式5涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。

图15是将实施方式6涉及的旋转电机的转子的结构的一部分放大后的纵剖视图。

图16是将实施方式7涉及的旋转电机的转子的结构的一部分放大后的纵剖视图。

具体实施方式

下面,基于附图对本发明的实施方式涉及的旋转电机的转子、旋转电机及旋转电机的转子部件进行详细说明。此外,本发明并不限定于这些实施方式。

实施方式1.

图1是表示本实施方式涉及的旋转电机的结构的纵剖视图,图2是表示本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图,图3是表示本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的横剖视图,图4是图2的局部放大图。在这里,图1及图2是包含旋转轴线a的剖面处的剖视图。另外,图2是图3中的ii-ii线处的剖视图,图3是图2中的iii-iii线处的剖视图。

本实施方式涉及的旋转电机1具有:环状的定子2;转子3,其配置于定子2的内侧;轴4,其是固定于转子3的转子轴。转子3是本实施方式涉及的旋转电机的转子。另外,如下所述,转子3为表面永磁体(spm:surfacepermanentmagnet)型。在图示例中,旋转电机1为电动机。

定子2具有环状的定子铁芯5和在定子铁芯5上卷绕的线圈6。定子铁芯5是将多块电磁钢板层叠而形成的。在线圈6连接电源导线7,电源导线7与未图示的电源连接。

转子3隔着空隙部8在定子2的内侧配置为可旋转。转子3具有:筒状的套筒部件9,其为转子部件;多个永磁体10,它们在套筒部件9的外周面之上沿周向相互分离地进行排列;多个间隙部件11,它们配置于沿周向相邻的永磁体10之间的间隙;以及增强部件12,其对多个永磁体10以及多个间隙部件11沿周向进行覆盖。

此外,“周向”为套筒部件9的周向。另外,在下面,“径向”为套筒部件9的径向,“轴向”为套筒部件9的轴向。“轴向”与旋转轴线a方向相同。

在套筒部件9沿轴向形成有通孔15。即,套筒部件9具有形成由轴4贯穿的通孔15的内周面9a,该通孔15与轴向平行、或者具有锥形状的角度。套筒部件9由金属磁性材料形成,在本实施方式中由钢管形成。

在通孔15压入轴4。此时,对于压入也可以组合热装或者冷装。轴4将通孔15贯穿,套筒部件9固定于轴4。内周面9a的形状及尺寸是考虑过盈量而决定的。轴4由钢材形成。在轴4形成有中空孔16。此外,轴4也可以为实心。另外,在图1中仅图示了轴4的一部分。

套筒部件9具有沿轴向相互分离的端部9b、9c。端部9b为第1端部,端部9c为第2端部。在这里,端部9b为凸缘状。即,端部9b构成凸缘部。套筒部件9的除去端部9b以外的外周面是具有相同外径的圆筒面,该圆筒面的外径比端部9b的外径小。端部9b比套筒部件9的其他部分厚。关于套筒部件9的除去端部9b以外的厚度,为了使轴4的压入作业变得容易,优选更薄。套筒部件9的除去端部9b以外的厚度、即套筒部件9的薄壁部分的厚度在1mm至10mm的范围内,且与轴向的位置无关。端部9b是为了对在轴4的压入时的套筒部件9自身的压曲变形进行抑制而形成为凸缘状的。此外,“厚度”为径向的厚度。

内周面9a具有:锥形面9a-1,其是随着从端部9b朝向端部9c而内径连续地缩小的第1锥形面;以及锥形面9a-2,其是随着从端部9c朝向端部9b而内径连续地缩小的第2锥形面。即,锥形面9a-1随着从端部9b朝向端部9c而连续地向径向内侧变窄,锥形面9a-2随着从端部9c朝向端部9b而连续地向径向内侧变窄。锥形面9a-1与锥形面9a-2连接。锥形面9a-1从套筒部件9的端部9b侧的端面起沿轴向形成固定的长度。另外,锥形面9a-2从套筒部件9的端部9c侧的端面起沿轴向形成固定的长度。

锥形面9a-1包含凸缘部即端部9b的内周面,到达至套筒部件9的薄壁部分的内周面。但是,锥形面9a-1在轴向上没有超过永磁体10的端面10a的位置而到达至端部9c侧。即,锥形面9a-1从端部9b的内周面起到达至套筒部件9的薄壁部分的内周面,但处于不超过永磁体10的端面10a的位置的范围。此外,端面10a为永磁体10的端部9b侧的端面,端面10b为永磁体10的端部9c侧的端面。

锥形面9a-1是相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。同样地,锥形面9a-2是相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。在图4中,将锥形面9a-2的倾斜角度的大小示出为θ1,将锥形面9a-1的倾斜角度的大小示出为θ2。倾斜角度的大小θ1、θ2虽然也与最高旋转速度和过盈量有关,但如果考虑组装作业性,则优选设定在0°至10°的范围内。

多个永磁体10在套筒部件9的外周面之上沿周向等间隔地进行排列。多个永磁体10通过粘接剂粘贴于套筒部件9的外周面而固定。同样地,多个间隙部件11在套筒部件9的外周面之上沿周向等间隔地进行排列。多个间隙部件11通过粘接剂粘贴于套筒部件9的外周面而固定。永磁体10之间的间隙由间隙部件11填埋。在图示例子中,永磁体10的个数以及间隙部件11的个数分别为4个。

永磁体10的横剖面形状为径向的厚度固定的圆弧状。永磁体10的纵剖面形状为矩形形状。永磁体10的轴向的长度比套筒部件9的轴向的长度短。永磁体10配置于套筒部件9的除去端部9b、9c以外的外周面之上。

间隙部件11的横剖面形状为径向的厚度固定的圆弧状。但是,间隙部件11的周向的长度比永磁体10的周向的长度短。间隙部件11的纵剖面形状为矩形形状。间隙部件11的轴向的长度与永磁体10的轴向的长度相等。

永磁体10为稀土类磁体或者铁素体磁体。间隙部件11由非磁性材料形成。具体地说,间隙部件11由不锈钢、铝合金、铜合金、铁合金或者树脂形成。

增强部件12对多个永磁体10以及多个间隙部件11的外周面进行覆盖。增强部件12为圆筒状,与套筒部件9同轴地进行配置。增强部件12的轴向的长度与永磁体10的轴向的长度相等。增强部件12抑制由旋转时的离心力引起的多个永磁体10以及多个间隙部件11从套筒部件9的剥离。

增强部件12由非磁性材料形成。另外,增强部件12以增强为目的,因此使用每单位重量的拉伸强度高的材料。具体地说,增强部件12由碳纤维强化塑料(cfrp:carbonfiberreinforcedplastics)、玻璃纤维强化塑料(gfrp:glassfiberreinforcedplastics)、合成纤维、钛或者不锈钢形成。在利用cfrp或者gfrp形成增强部件12的情况下,通过在多个永磁体10以及多个间隙部件11的外周面直接卷绕纤维束或者带状的纤维而形成增强部件12。

旋转电机1配置于壳体20内,定子2固定于壳体20。定子2通过热装、冷装或者压入而固定于壳体20的内周面。

下面,对本实施方式涉及的旋转电机的制造方法进行说明。图5是表示本实施方式涉及的旋转电机的制造方法的流程图。

首先,在s1,制作套筒部件9。套筒部件9是通过对钢管的外周面及内周面进行切削加工而形成的。接下来,在s2,在套筒部件9的外周面粘贴多个永磁体10以及多个间隙部件11。间隙部件11是以对沿周向相邻的永磁体10之间的间隙进行填埋的方式而配置的。进而,在s3,利用增强部件12对多个永磁体10以及多个间隙部件11的外周面进行覆盖。并且,在s4,将轴4从端部9c侧压入至通孔15,使轴4贯穿于通孔15,在轴4固定套筒部件9。此时,在对凸缘状的端部9b支撑的状态下,将轴4压入至套筒部件9。然后,将设置有轴4的转子3配置于定子2的内侧。

下面,一边与对比例进行对比,一边对本实施方式的效果进行说明。图6是表示在对比例涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。此外,图6是与图4相同的局部放大图。另外,在图6中,对与图4所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

对比例涉及的转子即转子101具有套筒部件109。套筒部件109与图4所示的套筒部件9的不同点在于,套筒部件109的内周面109a的形状与图4所示的内周面9a的形状不同。具体地说,内周面109a由相对于轴向的倾斜角度固定的单一的线性锥形面构成,内周面109a随着从套筒部件109的凸缘状的端部109b朝向套筒部件109的未图示的端部而连续地且一致地向径向外侧扩大。转子101的其他结构与图2所示的转子3的结构相同。

在图6中,示出了在轴104压入时的作用于套筒部件109的内周面109a的应力30、31。此外,轴104是从套筒部件109的未图示的端部侧压入至套筒部件109的。内周面109a由单一的线性锥形面构成,内周面109a的内径随着从套筒部件109的未图示的端子朝向端部109b而连续地且一致地变窄,因此作用于壁厚度大且刚性高的端部109b的应力31比作用于套筒部件109的壁厚度的变动小的薄壁部分的应力30大。作用于端部109b的应力31会降低轴压入作业的作业性。

图7是表示在本实施方式涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。此外,图7是与图4相同的局部放大图,在图7中,对与图4所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

在图7中,示出了在轴4压入时的作用于套筒部件9的内周面9a的应力32。此外,轴4是从图2所示的端部9c侧压入至套筒部件9的。在本实施方式中,内周面9a由倾斜方向相互不同的锥形面9a-1、9a-2构成。特别地,锥形面9a-1随着从与锥形面9a-2的边界朝向端部9b而向径向外侧扩大,以使得缓和套筒部件9与轴4之间的过盈量。

因此,作用于端部9b的应力32与对比例中的应力31相比降低,能够与作用于套筒部件9的薄壁部分的应力32均等。即,在本实施方式中,能够降低作用于壁厚度大且刚性高的端部9b的应力32,轴压入作业变得容易。

这样,端部9b无需对永磁体10进行保持,由锥形面9a-1缓和过盈量而作用于端部9b的面压得到缓和。另一方面,套筒部件9的除去端部9c以外的薄壁部分需要对永磁体10进行保持,因此由锥形面9a-2确保过盈量。

根据本实施方式,通过将凸缘部即端部9b作为支撑部而将轴4压入至套筒部件9,从而能够抑制套筒部件9的压曲。由此,转子3的品质提高。

另外,根据本实施方式,由于内周面9a包含锥形面9a-1,因此轴4的压入力降低,能够提高转子3制作时的作业性。

此外,在本实施方式中,锥形面9a-2设为由线性锥形面构成,但不限定于此。锥形面9a-1也是如此。锥形面9a-1、9a-2也可以为相对于轴向的倾斜角度发生变化的非线性锥形面。

另外,锥形面9a-2由单一的线性锥形面构成,但不限定于此,也可以是将相对于轴向的倾斜角度相互不同的多个线性锥形面相互连接而构成的。在该情况下,多个线性锥形面的倾斜角度的大小能够设定为从端部9c朝向端部9b依次减少。锥形面9a-1也是如此,锥形面9a-1也可以是将相对于轴向的倾斜角度相互不同的多个线性锥形面相互连接而构成的。在该情况下,多个线性锥形面的倾斜角度的大小能够设定为从端部9b朝向端部9c依次减少。

另外,在本实施方式中,将套筒部件9的除去端部9b以外的厚度、即套筒部件9的薄壁部分的厚度设为1mm至10mm的范围内,但也可以与套筒部件9的材质相对应地设为该范围外的厚度。

在本实施方式中,将永磁体10的个数设为4个,但永磁体10的个数不限定于此。永磁体10的个数是与转子3的极数相对应地决定的。另外,永磁体10也可以沿轴向分割。间隙部件11的情况也与永磁体10相同。

在本实施方式中,间隙部件11由非磁性材料形成。通过利用非磁性材料形成间隙部件11,从而对在套筒部件9及间隙部件11的内部的磁通短路损耗进行抑制。此外,间隙部件11也可以由非磁性材料以外的材料形成。

另外,间隙部件11能够以其比重与永磁体10的比重相等的方式选定材料。由此,作用于间隙部件11及永磁体10的离心力被均等化,因此向增强部件12的局部的应力集中得到抑制。

此外,间隙部件11是以永磁体10的粘贴作业性的提高及向增强部件12的应力的均等化为目的而配置的,也可以省略。特别地,只要对增强部件12施加的应力小于增强部件12的疲劳强度,就不存在问题。另外,通过将多个永磁体10沿周向无间隙地进行排列,从而也能够不设置间隙部件11。

在本实施方式中,增强部件12由非磁性材料形成。由此,能够抑制由漏磁通造成的旋转电机1的输出降低。关于增强部件12,具体地说,是由碳纤维强化塑料、玻璃纤维强化塑料、合成纤维、钛或者不锈钢形成的,但也可以是将从这些材料中选择的多个材料组合而形成的。

在本实施方式中,在端部9b与永磁体10之间设置有空间。由此,抑制来自永磁体10的端部的磁通泄漏。此外,也可以为将永磁体10的轴向的长度变长而使端面10a与端部9b接触的结构。但是,在该情况下,有可能发生从永磁体10经由端部9b的磁通泄漏。

实施方式2.

图8是表示本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。此外,在图8中,对与图2所示的转子3的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

本实施方式涉及的转子3a具有作为转子部件的筒状的套筒部件35。套筒部件35具有形成通孔15的内周面35a。另外,套筒部件35具有沿轴向相互分离的端部35b、35c。端部35b为第1端部,端部35c为第2端部。在这里,端部35b、35c均为凸缘状。即,端部35b构成第1凸缘部,端部35c构成第2凸缘部。套筒部件35的除去端部35b、35c以外的外周面是具有相同外径的圆筒面,该圆筒面的外径比端部35b、35c的外径小。端部35b、35c比套筒部件35的其他部分厚。套筒部件35的除去端部35b、35c以外的厚度、即套筒部件35的薄壁部分的厚度在1mm至10mm的范围内,且与轴向的位置无关。

内周面35a具有:锥形面35a-1,其是随着从端部35b朝向端部35c而内径连续地缩小的第1锥形面;以及锥形面35a-2、35a-3,它们是随着从端部35c朝向端部35b而内径连续地缩小的第2锥形面。即,第2锥形面是锥形面35a-2、35a-3相互连接而构成的。锥形面35a-1与锥形面35a-3连接。锥形面35a-1从套筒部件35的端部35b侧的端面起沿轴向形成固定的长度。另外,锥形面35a-2从套筒部件35的端部35c侧的端面起沿轴向形成固定的长度。

锥形面35a-1是相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。锥形面35a-1包含第1凸缘部即端部35b的内周面,到达至套筒部件35的薄壁部分的内周面。但是,锥形面35a-1在轴向上没有超过永磁体10的端面10a的位置而到达至端部35c侧。即,锥形面35a-1从端部35b的内周面起到达至套筒部件35的薄壁部分的内周面,但处于不超过永磁体10的端面10a的位置的范围。

锥形面35a-2是相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。锥形面35a-2包含第2凸缘部即端部35c的内周面,到达至套筒部件35的薄壁部分的内周面。但是,锥形面35a-2在轴向上没有超过永磁体10的端面10b的位置而到达至端部35b侧。即,锥形面35a-2从端部35c的内周面起到达至套筒部件35的薄壁部分的内周面,但处于不超过永磁体10的端面10b的位置的范围。

锥形面35a-3是相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。但是,锥形面35a-3的倾斜角度的大小与锥形面35a-2的倾斜角度的大小不同。详细地说,锥形面35a-2的倾斜角度的大小比锥形面35a-3的倾斜角度的大小更大。锥形面35a-3配置于锥形面35a-1、35a-2之间。

锥形面35a-1、35a-2、35a-3的倾斜角度的大小设定在0°至10°的范围内。

转子3a的其他结构与图2所示的转子3的结构相同。此外,未图示的轴是从端部35c侧压入至套筒部件35的。

在本实施方式中,与实施方式1相同地,锥形面35a-1随着从与锥形面35a-3的边界朝向端部35b而向径向外侧扩大,以使得缓和套筒部件35与未图示的轴之间的过盈量。因此,作用于端部35b的应力能够与作用于套筒部件35的薄壁部分的应力相同地降低。

另外,在本实施方式中,通过将凸缘部即端部35b、35c两者作为支撑部而将未图示的轴压入至套筒部件35,从而能够抑制套筒部件35的压曲。

另外,在本实施方式中,使锥形面35a-2的倾斜角度的大小比锥形面35a-3的倾斜角度的大小更大。由此,在端部35c处,套筒部件35与未图示的轴之间的过盈量得到缓和,作用于端部35c的应力与作用于套筒部件35的薄壁部分的应力相同地降低。

在本实施方式中,将随着从端部35b朝向端部35c而内径连续地缩小的第1锥形面设为单一的线性锥形面即锥形面35a-1。另外,将随着从端部35c朝向端部35b而内径连续地缩小的第2锥形面设为相互连接的2个线性锥形面即锥形面35a-2、35a-3。不限定于这样的构造,也能够与实施方式1相同地,将第2锥形面设为单一的线性锥形面。

另外,也能够将相对于轴向的倾斜角度相互不同的大于或等于3个线性锥形面相互连接而构成第2锥形面。在该情况下,这些大于或等于3个线性锥形面的倾斜角度的大小能够设定为从端部35c朝向端部35b依次减少。并且,对于在这些大于或等于3个线性锥形面之中最靠近端部35c侧的线性锥形面,能够以在轴向上不超过永磁体10的端面10b而到达至端部35b侧的方式限制范围。

另外,第1锥形面也能够是将相对于轴向的倾斜角度相互不同的多个线性锥形面相互连接而构成的。在该情况下,多个线性锥形面的倾斜角度的大小能够设定为从端部35b朝向端部35c依次减少。

本实施方式的其他的结构、作用以及效果与实施方式1相同。

实施方式3.

图9是表示本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。此外,在图9中,对与图2所示的转子3的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

本实施方式涉及的转子3b具有作为转子部件的筒状的套筒部件36。套筒部件36具有形成通孔15的内周面36a。另外,套筒部件36具有沿轴向相互分离的端部36b、36c。端部36b为第1端部,端部36c为第2端部。在这里,端部36b为凸缘状。即,端部36b构成凸缘部。套筒部件36的除去端部36b以外的外周面是具有相同外径的圆筒面,该圆筒面的外径比端部36b的外径小。端部36b比套筒部件36的其他部分厚。套筒部件36的除去端部36b以外的厚度、即套筒部件36的薄壁部分的厚度在1mm至10mm的范围内,且与轴向的位置无关。

内周面36a随着从端部36c朝向端部36b而内径间断地缩小。即,内周面36a除去槽部37以外随着从端部36c朝向端部36b而内径连续地缩小。由于在内周面36a形成有槽部37,因此内周面36a随着从端部36c朝向端部36b而间断地向径向内侧变窄。

详细地说,在内周面36a,与端部36b相邻地在周向上形成有环状的槽部37。槽部37在周向上为相同深度。槽部37的横剖面形状为矩形。槽部37在轴向上没有超过永磁体10的端面10a的位置而到达至端部36c侧。即,槽部37在轴向上与端部36b相邻而配置,但处于不超过永磁体10的端面10a的位置的范围。

内周面36a如果除去槽部37,则为相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。在这里,倾斜角度的大小设定在0°至10°的范围内。即,内周面36a能够视作为,相对于轴向的倾斜角度的大小固定的线性锥形面在槽部37处间断。

图10是表示在本实施方式涉及的转子进行轴压入时的应力产生状态的图。此外,图10是与图7相同的局部放大图,在图10中,对与图7所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

在图10中,示出了在轴4b压入时的作用于套筒部件36的内周面36a的应力40、41。此外,轴4b是从图9所示的端部36c侧压入至套筒部件36的。在本实施方式中,与凸缘部即端部36b相邻地设置有槽部37,因此套筒部件36的厚度在槽部37处变得更薄,从轴4b作用于端部36b的应力40得到缓和。因此,作用于端部36b的应力40能够与作用于套筒部件36的除去槽部37以外的薄壁部分的应力40均等。

这样,在本实施方式中,通过沿轴向在端部36b与永磁体10之间,在套筒部件36设置槽部37,从而降低了作用于端部36b的应力40。

另外,作用于槽部37的应力41与作用于套筒部件36的其他部分的应力40相比能够进一步变小。

转子3b的其他结构与图2所示的转子3的结构相同。

图11是表示在套筒部件产生的面压与轴向距离的关系的图。此外,面压与上述的应力40、41对应。

在图11的上部,将本实施方式涉及的转子3b以及图6所示的对比例涉及的转子101的纵剖面结构的一部分相互叠加而示出。此外,转子3b在转子101设置有槽部37,通过在转子101利用虚线示出槽部37而表示转子3b。

在图11的下部,示出了表示套筒部件36轴向距离与在内周面36a产生的面压之间的关系的曲线l1,并且示出了表示套筒部件109轴向距离与在内周面109a产生的面压之间的关系的曲线l2。轴向距离的单位为mm,面压的单位为mpa。如图11所示,通过设置槽部37,从而与对比例相比能够降低在凸缘部即端部36b处产生的面压。

根据本实施方式,通过将凸缘部即端部36b作为支撑部而将轴4b压入至套筒部件36,从而能够抑制套筒部件36的压曲。由此,转子3b的品质提高。

另外,根据本实施方式,由于在内周面36a与端部36b相邻地设置有槽部37,因此轴4b的压入力降低,能够提高转子3b制作时的作业性。

此外,在本实施方式中,将槽部37的横剖面形状设为矩形,但不限定于此。举一个例子,槽部37的横剖面形状也能够设为半圆状。另外,本实施方式的其他的结构、作用以及效果与实施方式1相同。

图12是将本实施方式的变形例涉及的转子部件的结构的一部分放大后的纵剖视图。此外,在图12中,对与图10所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

本变形例涉及的转子部件即套筒部件36与本实施方式相同地具有随着从端部36c朝向端部36b而内径间断地缩小的内周面36a。但是,本变形例的内周面36a由隔着槽部37而相对于轴向的倾斜角度的大小相互不同的2个锥形面36a-1、36a-2构成。锥形面36a-1、36a-2分别为线性锥形面。

在图12中,针对锥形面36a-2将相对于轴向的倾斜角度的大小示出为θ1,针对锥形面36a-1将相对于轴向的倾斜角度的大小示出为θ3。在图示例子中,倾斜角度的大小θ3比倾斜角度的大小θ1小。

在本变形例中,与本实施方式相同地在内周面36a设置有与端部36b相邻的槽部37,因此轴压入力降低。

另外,在本变形例中,倾斜角度的大小θ3比倾斜角度的大小θ1小,因此端部36b处的过盈量得到缓和,作用于端部36b的应力进一步得到缓和。本变形例的其他的结构、作用以及效果与本实施方式相同。

此外,虽然设为倾斜角度的大小θ3比倾斜角度的大小θ1小,但也可以使倾斜角度的大小θ3比倾斜角度的大小θ1大。

实施方式4.

图13是将本实施方式涉及的转子部件的结构的一部分放大后的纵剖面。此外,在图13中,对与图9所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

本实施方式涉及的转子部件即套筒部件39如果除去内周面39a的形状,则为与图9所示的套筒部件36相同的形状。即,套筒部件39具有凸缘部即端部39b和在图13中未示出的端部。在这里,在图13中未图示的端部是与图19所示的端部36c相当的端部。端部39b为第1端部,在图13中未示出的端部为第2端部。另外,在套筒部件39的内周面39a与端部39b相邻地设置有槽部37。

内周面39a由隔着槽部37的2个锥形面39a-1、39a-2构成。即,锥形面39a-1经由槽部37与锥形面39a-2连接。在这里,锥形面39a-1是随着从端部39b朝向未图示的端部而内径连续地缩小的线性锥形面。另外,锥形面39a-2是随着从未图示的端部朝向端部39b而内径连续地缩小的线性锥形面。

在图13中,针对锥形面39a-2将相对于轴向的倾斜角度的大小示出为θ1,针对锥形面39a-1将相对于轴向的倾斜角度的大小示出为θ4。在图示例子中,倾斜角度的大小θ4比倾斜角度的大小θ1小,但倾斜角度的大小θ4也能够设为大于或等于倾斜角度的大小θ1。

本实施方式的其他结构与实施方式3相同。本实施方式取得与实施方式3相同的效果。

另外,本实施方式涉及的套筒部件39能够视作为,在图2所示的实施方式1涉及的套筒部件9设置有槽部37。因此,本实施方式也可以取得与实施方式1相同的效果。

实施方式5.

图14是表示本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的纵剖视图。此外,在图14中,对与图9所示的转子3b的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

本实施方式涉及的转子3c具有作为转子部件的筒状的套筒部件45。套筒部件45具有形成通孔15的内周面45a。另外,套筒部件45具有沿轴向相互分离的端部45b、45c。端部45b为第1端部,端部45c为第2端部。在这里,端部45b、45c均为凸缘状。即,端部45b构成第1凸缘部,端部45c构成第2凸缘部。套筒部件45的除去端部45b、45c以外的外周面是具有相同外径的圆筒面,该圆筒面的外径比端部45b、45c的外径小。端部45b、45c比套筒部件45的其他部分厚。套筒部件45的除去端部45b、45c以外的厚度、即套筒部件45的薄壁部分的厚度在1mm至10mm的范围内,且与轴向的位置无关。

内周面45a随着从端部45c朝向端部45b而内径间断地缩小。即,由于在内周面45a形成有槽部46a、46b,因此内周面45a随着从端部45c朝向端部45b而间断地向径向内侧变窄。

详细地说,在内周面45a,与端部45b相邻地在周向上形成有环状的槽部46a,并且与端部45c相邻地在周向上形成有环状的槽部46b。槽部46a、46b分别在周向上具有相同的深度。槽部46a、46b的横剖面形状分别为矩形。槽部46a在轴向上没有超过永磁体10的端面10a的位置而到达至端部45c侧。即,槽部46a在轴向上与端部45b相邻而配置,但处于不超过永磁体10的端面10a的位置的范围。另外,槽部46b在轴向上没有超过永磁体10的端面10b的位置而到达至端部45b侧。即,槽部46b在轴向上与端部45c相邻而配置,但处于不超过永磁体10的端面10b的位置的范围。

内周面45a如果除去槽部46a、46b,则为相对于轴向具有固定的倾斜角度的线性锥形面。在这里,倾斜角度的大小设定在0°至10°的范围内。即,内周面45a能够视作为,相对于轴向的倾斜角度的大小固定的线性锥形面在槽部46a、46b处间断。

在本实施方式中,在内周面45a与端部45b相邻地设置有槽部46a,因此可以取得与实施方式3相同的效果。

另外,在本实施方式中,在内周面45a与端部45c相邻地设置有槽部46b,因此在轴压入时作用于端部45c的应力也能够降低。

另外,在本实施方式中,通过将凸缘部即端部45b、45c两者作为支撑部而将未图示的轴压入至套筒部件45,从而能够抑制套筒部件45的压曲。

此外,在本实施方式中,将槽部46a、46b的横剖面形状设为矩形,但不限定于此。举一个例子,槽部46a、46b的横剖面形状也能够设为半圆状。本实施方式的其他的结构、作用以及效果与实施方式3相同。

实施方式6.

图15是将本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的一部分放大后的纵剖视图。此外,在图15中,对与图2所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

如图15所示,在本实施方式涉及的转子3d中,在凸缘状的端部9b与永磁体10之间设置有垫件50。垫件50被端部9b和永磁体10夹着。另外,垫件50配置于套筒部件9的外周面之上。垫件50由非磁性材料形成。具体地说,垫件50由不锈钢、铝合金、铜合金、铁合金或者树脂形成。

垫件50为环状,垫件50的内周面及外周面分别呈圆筒面。垫件50的外径与由多个永磁体10以及在图15未图示的多个间隙部件构成的圆筒状的外周面的外径相等。此外,如在实施方式1中所述,也可以为不设置多个间隙部件的结构。另外,端部9b的外周面呈圆筒面,端部9b的外径比垫件50的外径大。

另外,增强部件12a的轴向的长度比永磁体10的轴向的长度长,且比套筒部件9的轴向的长度短。增强部件12a也对垫件50的外周面进行覆盖。

在本实施方式中,通过在端部9b与永磁体10之间设置垫件50,从而能够提高在将增强部件12a直接卷绕于多个永磁体10以及多个间隙部件时的作业性。即,在不存在垫件50的情况下,需要将增强部件12a以不从永磁体10的端面10a伸出的方式进行卷绕,但如图示例子所示,在存在垫件50的情况下,通过也包含垫件50的外周面在内,在多个永磁体10以及多个间隙部件的外周面卷绕增强部件12a,从而卷绕作业变得容易。

另外,在本实施方式中,通过利用非磁性材料形成垫件50,从而能够抑制来自永磁体10的端部的磁通泄漏。

本实施方式的其他的结构、作用以及效果与实施方式1相同。此外,本实施方式也能够应用于实施方式2。即,在图8中,能够在端部35b与永磁体10之间设置垫件,并且在端部35c与永磁体10之间设置别的垫件。在该情况下也可以取得与本实施方式同样的效果。

实施方式7.

图16是将本实施方式涉及的旋转电机的转子的结构的一部分放大后的纵剖视图。此外,在图16中,对与图9、图12所示的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。

如图16所示,在本实施方式涉及的转子3e中,在凸缘状的端部36b与永磁体10之间设置有垫件51。垫件51被端部36b和永磁体10夹着。另外,垫件51配置于套筒部件36的外周面之上。垫件51由非磁性材料形成。具体地说,垫件51由不锈钢、铝合金、铜合金、铁合金或者树脂形成。

垫件51为环状,垫件51的内周面及外周面分别呈圆筒面。垫件51的外径与由多个永磁体10以及在图16未图示的多个间隙部件构成的圆筒状的外周面的外径相等。此外,如在实施方式6中所述,也可以为不设置多个间隙部件的结构。另外,端部36b的外周面呈圆筒面,端部36b的外径比垫件51的外径大。

另外,增强部件12a的轴向的长度比永磁体10的轴向的长度长,且比套筒部件36的轴向的长度短。增强部件12a也对垫件51的外周面进行覆盖。

此外,内周面36a由隔着槽部37的2个锥形面36a-1、36a-2构成,这点与图12相同。

在本实施方式中,通过在端部36b与永磁体10之间设置垫件51,从而能够提高在将增强部件12a直接卷绕于多个永磁体10以及多个间隙部件时的作业性。即,在不存在垫件51的情况下,需要将增强部件12a以不从永磁体10的端面10a伸出的方式进行卷绕,但如图示例子所示,在存在垫件51的情况下,通过也包含垫件50的外周面在内,在多个永磁体10以及多个间隙部件的外周面卷绕增强部件12a,从而卷绕作业变得容易。

另外,在本实施方式中,通过利用非磁性材料形成垫件51,从而能够抑制来自永磁体10的端部的磁通泄漏。

本实施方式的其他的结构、作用以及效果与实施方式3、6相同。此外,本实施方式也能够应用于实施方式5。即,在图14中,能够在端部45b与永磁体10之间设置垫件,并且在端部45c与永磁体10之间设置别的垫件。在该情况下也可以取得与本实施方式同样的效果。

以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子,既能够与其他公知的技术进行组合,也能够在不脱离本发明的主旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1旋转电机,2定子,3、3a、3b、3c、3d、3e、101转子,4、4b、104轴,5定子铁芯,6线圈,7电源导线,8空隙部,9、35、36、39、45、109套筒部件,9a、35a、36a、39a、45a、109a内周面,9a-1、9a-2、35a-1、35a-2、35a-3、36a-1、36a-2、39a-1、39a-2锥形面,9b、9c、35b、35c、36b、36c、39b、45b、45c、109b端部,10永磁体,10a、10b端面,11间隙部件,12、12a增强部件,15通孔,16中空孔,20壳体,30、31、32、40、41应力,37、46a、46b槽部,50、51垫件。

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