转子及旋转电机的制作方法

本发明涉及表面永磁铁方式的转子及旋转电机。

背景技术：

将由分割磁铁、套筒以及加强套筒构成的转子部件固定于轴的表面磁铁型电动机的转子，通过将轴压入而紧固于转子部件的转子芯即套筒内，从而对配置于套筒的外周的分割磁铁施加从内径侧向外径侧的扩径方向的力。因此，在将轴压入转子部材时，从分割磁铁对加强套筒施加有要扩张的力。这里，加强套筒通过高强度并且高刚性的材料形成，不断裂地承受从分割磁铁施加的力。因此，分割磁铁被内径侧的套筒和外径侧的加强套筒从两面被夹入并紧固。分割磁铁被套筒和加强套筒夹入，由此在电动机驱动时转子产生扭矩时，分割磁铁能够在圆周方向上不空转，而是跟随轴。

如专利文献1所公开的发明那样，在套筒的外周配置的多个分割磁铁彼此之间成为空隙。

专利文献1：日本特开昭59－117450号公报

技术实现要素：

从分割磁铁向加强套筒施加的力不仅是由于轴压入而引起的力，在转子旋转时，也产生由于分割磁铁的离心力而引起的力。但是，在专利文献1所公开的发明中，分割磁铁彼此之间是空隙，因此，在转子旋转时由于离心力而在加强套筒产生的应力在周向上不均匀。即，由于离心力而加强套筒所承受的应力在配置有分割磁铁的部分和空隙部分是不同的。因此，在配置了分割磁铁的部分和空隙部分的边界部分，因由于离心力产生的应力的大小不同而产生剪切力，存在由于疲劳而加强套筒的强度降低的问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于得到抑制了由于旋转时的离心力而导致的加强套筒的强度降低的转子。

为了解决上述课题而达成目的，本发明具备：筒状的套筒；多个分割磁铁，其在套筒的外周隔开间隔而配置；以及极间部件，其通过无机材料形成，在多个分割磁铁之间配置于套筒的外周。本发明具备加强套筒，该加强套筒是在周向上一体构造的部件，配置于多个分割磁铁以及多个极间部材的外周。

发明的效果

本发明涉及的转子获得能够抑制由于旋转时的离心力导致的加强套筒的强度降低的效果。

附图说明

图1是与本发明的实施方式1涉及的转子的旋转轴垂直的剖面图。

图2是沿实施方式1涉及的转子的旋转轴的剖面图。

图3是沿实施方式1涉及的转子的旋转轴的剖面图。

图4是与在实施方式1涉及的转子的套筒的外周配置了极间部件的状态下的旋转轴垂直的剖面图。

图5是与在实施方式1涉及的转子的套筒的外周配置了分割磁铁的状态下的旋转轴垂直的剖面图。

图6是与在实施方式1涉及的转子的分割磁铁的外周配置了加强套筒的状态下的旋转轴垂直的剖面图。

图7是表示压入本发明的实施方式2涉及的转子的轴之前的套筒和极间部件的接触状态的图。

图8是表示压入实施方式1涉及的转子的轴之前的套筒和极间部件的接触状态的图。

图9是表示本发明的实施方式3涉及的转子的极间部件的剖面形状的图。

图10是表示为了形成实施方式3涉及的转子的极间部件而需要对素材进行加工的部分的图。

图11是表示本发明的实施方式4涉及的转子的极间部件和套筒的接触状态的图。

图12是表示使用了实施方式1至4的任意者涉及的转子的旋转电机的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图详细地说明本发明的实施方式涉及的转子以及旋转电机。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1

图1是与本发明的实施方式1涉及的转子的旋转轴垂直的剖面图。图2以及图3是沿实施方式1涉及的转子的旋转轴的剖面图。图2表示图1中的II-II线的剖面，图3表示图1中的III-III线的剖面。实施方式1涉及的转子10具有：筒状的套筒2；分割磁铁3，其在套筒2的外周2o隔开间隔而配置有多个；多个极间部件4，其配置于分割磁铁3彼此的空隙；以及加强套筒5，其配置于分割磁铁3以及极间部件4的外周3o、4o。转子10还具有插入套筒2、扩张套筒2的轴1。转子10以轴O为旋转轴进行旋转。

套筒2的内周2i具有锥度。轴1是侧面1s具有锥度的锥度轴，被压入套筒2。通过将侧面1s具有锥度的轴1压入套筒2，从而不对分割磁铁3进行加热就能够将轴1和套筒2固定。分割磁铁3以及极间部件4被夹在压入了轴1的套筒2和加强套筒5之间，通过与套筒2之间产生的摩擦力以及与加强套筒5之间产生的摩擦力而固定。

加强套筒5是没有接缝的一体构造的部件。加强套筒5的材料应用具有即使在将轴1压入套筒2时扩径方向的力施加于内周5i也不产生塑性变形的强度的材料。加强套筒5的材料的一个例子能够列举出碳纤维增强塑料。

在实施方式1中，极间部件4的材料应用比重大于2的无机材料。分割磁铁3的比重是7左右，与此相对，树脂材料的比重最多是2。因此，通过由比重大于2的无机材料形成极间部件4，从而与分割磁铁3彼此之间是空隙的情况或通过树脂材料形成极间部件4的情况相比，由于极间部件4的离心力而产生并且施加于加强套筒5的力和在配置有分割磁铁3的部分由于离心力而产生并且施加于加强套筒5的力被均匀化。此外，极间部件4的比重越接近分割磁铁3的比重，则施加于加强套筒5的力越均匀化是不言而喻的。

极间部件4的材料也可以是磁性材料。应用于极间部件4的磁性材料能够例示出比重7.9的碳素钢、比重7.9的铬钼钢、比重7.8的铁素体不锈钢以及比重7.8的马氏体不锈钢，但不限定于这些。

此外，在考虑了构成转子10的磁路的情况下，极间部件4的材料优选是非磁性材料。这是由于在极间部件4是磁性材料的情况下，分割磁铁3发出的磁通与极间部件4交链，磁动势弱化。即，如果通过非磁性材料形成极间部件4，则转子10的磁动势不会弱化。应用于极间部件4的非磁性材料能够例示出比重2.7的铝、比重4.5的钛、比重7.9的奥氏体不锈钢，但不限定于这些。

说明实施方式1涉及的转子10的组装流程。图4是与在实施方式1涉及的转子的套筒的外周配置了极间部件的状态下的旋转轴垂直的剖面图。首先，在套筒2的外周2o通过粘接剂设置极间部件4。在设置极间部件4时，通过使用夹具进行定位，从而将极间部件4的间隔设为规定值。

之后，在套筒2的外周2o的极间部件4彼此之间的部分通过粘接剂设置分割磁铁3。图5是与在实施方式1涉及的转子的套筒的外周配置了分割磁铁的状态下的旋转轴垂直的剖面图。这里，使极间部件4间的间隔与分割磁铁3的尺寸相等，由此，分割磁铁3通过仅配置于极间部件4间就能够进行定位，因此，不需要使用夹具进行分割磁铁3的定位，制作变容易。此外，极间部件4间的间隔如果处于定位误差的容许范围，则可以大于分割磁铁3。在电动机特性上，优选分割磁铁3彼此的间隙使尺寸均等。

另外，在套筒2的外周2o通过粘接剂设置极间部件4以及分割磁铁3的工序中，在为了削减制作成本而缩短时间时，粘接剂优选硬化时间短。因此，将极间部件4以及分割磁铁3设置于套筒2的外周2o的粘接剂使用即硬性的粘接剂即可。此外，极间部件4以及分割磁铁3优选使用相同硬化型的粘接剂进行设置。通过在极间部件4的设置和分割磁铁3的设置中使用相同硬化型的粘接剂，从而就不需要分别进行使粘接剂硬化的工序，能够削减工时。列举具体例，如果在极间部件4的设置中使用热硬化型的粘接剂、在分割磁铁3的设置中使用厌氧硬化型的粘接剂，则需要分别进行使粘接剂硬化的工序，但如果在极间部件4的设置以及分割磁铁3的设置中都使用厌氧硬化型的粘接剂，则使粘接剂硬化的工序是1个工序。

在将分割磁铁3配置于套筒2的外周2o之后，在分割磁铁3以及极间部件4的外周3o，4o侧配置加强套筒5。图6是与在实施方式1涉及的转子的分割磁铁的外周配置了加强套筒的状态下的旋转轴垂直的剖面图。在分割磁铁3以及极间部件4的外周3o、4o侧配置了加强套筒5之后，向套筒2压入、组装轴1，由此，构成图1至图3所示的转子10。

实施方式1涉及的转子10在分割磁铁3彼此之间配置有极间部件4，因此，在转子10旋转时，在配置有分割磁铁3的部分由于离心力产生而向加强套筒5施加的力、和在没有配置分割磁铁3的部分由于离心力产生而向加强套筒5施加的力之差，比在分割磁铁3彼此之间没有配置极间部件4的情况小。因此，能够抑制因旋转时的离心力而引起的疲劳导致的加强套筒5的强度降低。

在实施方式1中，极间部件4的形状可以是长方体，也可以是内周或外周弯曲成圆弧状等，不限定于长方体。另外，也可以不向套筒2插入轴1，而是插入在外周具有锥度的其他套筒。

实施方式2

图7是表示压入本发明的实施方式2涉及的转子的轴之前的套筒和极间部件的接触状态的图。图8是表示压入实施方式1涉及的转子的轴之前的套筒2和极间部件4的接触状态的图。在实施方式2涉及的转子10的极间部件4的内周4i、在转子10的圆周方向上的中央部形成有沿轴向延伸的槽41。其他与实施方式1涉及的转子10相同。转子10的组装流程与实施方式1相同。

套筒2由于被轴1压入而外径尺寸增大。因此，极间部件4的内周4i具有大于或等于压入了轴1之后的套筒2的外周2o的曲率，如图8所示，在实施方式1涉及的转子10中，压入轴1之前的套筒2的外周2o和极间部件4的内周4i在仅在P1部线接触的状态下，通过粘接剂粘接。实施方式2涉及的转子10在极间部件4的内周4i形成有槽41，因此，如图7所示，压入轴1之前的套筒2的外周2o和极间部件4的内周4i在P2部以及P3部的2个位置线接触的状态下，通过粘接剂粘接。因此，能够在套筒2的外周2o稳定地配置极间部件4，难以产生因极间部件4的位置偏差而引起的组装不良。

此外，通过不在极间部件4的内周4i，而在套筒2的外周2o设置槽，从而也能够在套筒2的外周2o稳定地配置极间部件4。但是，如果在套筒2设置槽，则在压入轴1时在槽的部分产生应力集中。因此，为了抑制转子10的强度降低，在极间部件4的内周4i形成槽41即可。另外，如果在套筒2的外周2o设置槽，则在将极间部件4配置于套筒2的外周2o时，需要与槽相匹配地配置极间部件4。因此，为了抑制通用性的降低，在极间部件4的内周4i形成槽41即可。

实施方式3

图9是表示本发明的实施方式3涉及的转子的极间部件的剖面形状的图。实施方式3涉及的转子10的极间部件4的侧面42与将转子10的轴O和点M连接的线L平行。点M是在与轴O垂直的剖面中外周4o所成的弧的中点。其他与实施方式1涉及的转子10相同。转子10的组装流程与实施方式1相同。

成为工业产品的材料的素材通常以平板状或平棒状流通，因此，如果将转子10的轴O和点M连接的线L与极间部件4的侧面42平行，则能够将素材的侧面利用为极间部件4的侧面42。图10是表示为了形成实施方式3涉及的转子的极间部件而需要对素材进行加工的部分的图。通过对长方体的素材50的A部、B部以及C部进行加工，从而能够形成极间部件4。另一方面，在极间部件4的侧面43不与将转子10的轴O和点M连接的线L平行、而是设成沿分割磁铁的侧面的形状的情况下，极间部件4的侧面43需要通过机械加工做出面的锥形加工。即，在从素材50形成极间部件4时，在图10的A部、B部以及C部的基础上，也需要加工D部以及E部。因此，通过使极间部件4的侧面42与将转子10的轴O和点M连接的线L平行，从而不需要对极间部件4的侧面42进行锥形的机械加工，能够降低制造成本。

此外，在实施方式2中，使极间部件4的侧面42平行，但在从平板切出极间部件4时容许由于制造上的误差而产生的范围的角度。

此外，也能够对实施方式2和实施方式3进行组合，在套筒2的外周2o以及极间部件4的内周4i中的一方设置槽，并且使极间部件4的侧面42与将在与轴O垂直的剖面中外周4o所成的弧的中点和转子10的轴O连接的线L平行。

实施方式4

图11是表示本发明的实施方式4涉及的转子的极间部件和套筒的接触状态的图。实施方式4涉及的转子10在套筒2的外周2o设置有凸部21，在极间部件4的内周4i设置有凹部44。其他与实施方式1涉及的转子10相同。转子10的组装流程与实施方式1相同。

通过使套筒2侧的凸部21和极间部件4侧的凹部44卡合，即使在对转子10的旋转速度进行加减速时，作用于分割磁铁3的惯性力比通过被套筒2以及加强套筒5所夹而在极间部件4产生的摩擦力大，极间部件4也能够相对于套筒2以及加强套筒5不偏离地跟随旋转。

此外，在套筒2的外周2o设置凹部、在极间部件4的内周4i设置凸部，也能够得到防止极间部件4的偏离的效果。但是，如上所述，通过压入轴1而在套筒2产生应力，因此为了防止由于应力集中而引起的套筒2的破损，在套筒2的外周2o设置凸部21、在极间部件4的内周4i设置凹部44即可。

此外，也能够对实施方式3和实施方式4进行组合，在套筒2的外周2o以及极间部件4的内周4i的一方设置凸部而在另一方设置凹部，并且使极间部件4的侧面42与在与轴O垂直的剖面中将外周4o所成的弧的中点和转子10的轴O连接的线L平行。

在上述各实施方式中，轴1被压入套筒2，但也可以将不具有锥度的轴和套筒进行烧嵌。在将轴和套筒烧嵌的情况下，需要在分割磁铁的磁力不降低的温度下进行。分割磁铁的磁力降低的温度举出一个例子是140℃。因此，在即使小于或等于分割磁铁的磁力降低的温度也能够确保满足设计强度的烧嵌余量的情况下，能够将轴和套筒进行烧嵌。

图12是表示使用了实施方式1至4的任意者涉及的转子的旋转电机的结构的图。实施方式1至4的任意者涉及的转子10通过插入筒状的定子20中，能够构成旋转电机30。即，通过使用实施方式1至4的任意者涉及的转子10，能够得到具备抑制了因疲劳而导致的加强套筒4的强度降低的转子10的旋转电机30。

以上的实施方式所示的结构是表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1轴，2套筒，2i、4i、5i内周，2o、3o、4o外周，3分割磁铁，4极间部件，5加强套筒，10转子，20定子，21凸部，30旋转电机，41槽，42、43侧面，44凹部，50素材。