转子构件、转子、电动机、机床和转子的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转电机的转子构件、转子、包括转子的电动机、包括电动机的机床以及转子的制造方法。
【背景技术】
[0002]在使转子使用了永磁体的电动机高速旋转的情况下，对于永磁体自身的强度以及用于固定永磁体的构造而言，为了能够充分承受高速旋转时的离心力，需要施加一些加强措施。在该情况下，通常设置套上含有例如碳纤维或钛的套筒这样的加强构造。例如，在日本特开平11 - 89142号公报中公开了一种使用环状的磁体并利用碳纤维增强塑料(CFRP)加强磁体的外周的、用于高速旋转的同步电动机。
[0003]然而，此类电动机构成为向转子构件压入旋转轴。因而，在压入旋转轴时的压入量较大时，有可能使套筒的直径扩大，使磁体发生破裂。另一方面，在压入量较小时，有可能无法以足够的推压力将磁体保持于套筒，在高速旋转时磁体相对于套筒的位置发生偏移。
[0004]在如日本特开平11 - 89142号公报所述的电动机那样由碳纤维增强塑料包围磁体的周围来保持磁体的情况下，随着碳纤维增强塑料的张力的增大，保持力增大。然而，若张力过大，则有可能使碳纤维增强塑料的纤维分散开、纤维层发生剥离、破裂、断裂等，想要增大张力存在界限。
【发明内容】
[0005]本发明的一技术方案是一种转子构件，该转子构件能够固定于旋转电机的旋转轴部，转子构件包括:套筒部，其为筒状，具有圆形的外周面；多个磁体，其沿着套筒部的外周面配置，多个磁体均包括具有比套筒部的外周面的曲率半径大的曲率半径的内周面；以及保持构件，其为筒状，用于包围多个磁体，在套筒部的外周面与磁体的内周面之间设有随着朝向磁体的周向缘部去而变大的径向的间隙。
[0006]也可以是，套筒部含有铁系金属。
[0007]也可以是，对套筒部的外周面的至少一部分施加了磷酸系、硫酸系或者盐酸系的化学表面处理。
[0008]也可以是，磁体未粘接于套筒部的外周面。
[0009]本发明的另一技术方案是一种转子，该转子包括旋转轴部以及以压入于旋转轴部的外周面的方式固定于旋转轴部的外周面的所述转子构件，套筒部的外周面与磁体的内周面因旋转轴部的压入所发生的套筒部扩径而以填埋间隙的方式相互接触，套筒部和多个磁体在因旋转轴部的压入而在保持构件产生的朝向径向内侧的弹性恢复力的作用下被夹持在旋转轴部与保持构件之间。
[0010]也可以是，套筒部的外周面与磁体的内周面在遍布至少一部分区域内利用粘接剂彼此粘接在一起。
[0011]也可以是，粘接剂为含有氢过氧化物的丙烯酸类厌氧性粘接剂。
[0012]也可以是，磁体的内周面在周向上的整个面都与套筒部的外周面相接触。
[0013]本发明的其他一技术方案是一种电动机，该电动机包括所述转子。
[0014]本发明的其他一技术方案是一种机床，该机床包括所述电动机。
[0015]本发明的其他一技术方案是一种用于制造所述转子的方法，在该方法中，沿着套筒部的外周面配置多个磁体，以包围多个磁体的方式配置保持构件，使粘接剂浸渗于套筒部与磁体之间，在粘接剂固化之前，向旋转轴部的径向外侧压入转子构件，在压入转子构件时，利用因旋转轴部的压入而发生的套筒部扩径，套筒部的外周面与磁体的内周面以填埋间隙的方式相互接触，在因旋转轴部的压入而在保持构件产生的朝向径向内侧的弹性恢复力的作用下，套筒部和多个磁体被夹持在旋转轴部与保持构件之间。
[0016]发明的效果
[0017]采用本发明，在筒状的套筒部的外周面与沿着该外周面配置的多个磁体的内周面之间设有随着朝向磁体的周向缘部去而变大的径向的间隙，因此能够防止在压入旋转轴部而套筒部扩径时磁体发生破裂，能够将多个磁体牢固地固定于套筒部。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的一实施方式的电动机的剖视图。
[0019]图2是图1所示的旋转轴部的剖视图。
[0020]图3是图1所示的转子构件的剖视图。
[0021]图4是沿轴向观察图1所示的转子构件而得到的外观图。
[0022]图5是图3所示的套筒部的剖视图。
[0023]图6是图3所示的磁体中的一个磁体的立体图。
[0024]图7是图3所示的保持构件的立体图。
[0025]图8是图4中的主要部分放大图。
[0026]图9是用于说明将转子构件压入于旋转轴部的压入工序的剖视图。
[0027]图10是表示压入工序后的转子的剖视图。
[0028]图11是示意性地表示完成状态的转子的剖视图。
[0029]图12A是表示压入于旋转轴部之前的状态的转子构件的主要部分的剖视图。
[0030]图12B是表示压入于旋转轴部之后的转子构件的主要部分的剖视图。
[0031]图13是表示图1的变形例的图。
【具体实施方式】
[0032]以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式。首先，参照图1说明本发明的一实施方式的电动机(旋转电机)的结构。图1是本发明的一实施方式的电动机100的剖视图。以下，将沿着电动机100的旋转轴部的轴心线O1的方向定义为轴向，将沿着以轴心线O ,为中心的圆的周面的方向定义为周向，将自轴心线O1呈放射状延伸的方向定义为径向。并且，如图示那样，将电动机100的一侧和另一侧分别定义为轴向前方和轴向后方。另外，轴向前方和轴向后方是为了便于理解而适当设定的，并不用于限定以及表示电动机的前方、后方等特定方向。
[0033]本实施方式的电动机100是用于驱动例如机床的主轴的嵌入式电动机。嵌入式电动机直接组装于旋转对象、即主轴，以直接驱动主轴为目的。像这样，使机床的主轴驱动用电动机为嵌入式电动机，从而能够提高主轴的加工精度。
[0034]如图1所示，电动机100包括:壳体102，其划分出内部空间101 ;定子110，其以静止的状态配置于壳体102的内部空间101 ;以及转子400，其以能够旋转的方式设置在定子110的径向内侧。在转子400的表面安装有多个磁体311 (参照图4)，电动机100是表面磁体型电动机(SPM型电动机)。定子110具有定子铁芯103和卷绕于定子铁芯103的线圈104。定子铁芯103是通过将例如电磁钢板的薄板层叠在一起而构成的。
[0035]自定子110引出与线圈104电连接的动力线(未图示)，动力线经由设于壳体102的贯通孔与设置在电动机100的外部的动力源(未图示)连接。在电动机100进行动作时，例如向线圈104供给三相交流电流，在转子400的周围形成旋转磁场。
[0036]转子400具有在内部空间101内沿轴向延伸的旋转轴部200以及固定设置于旋转轴部200的径向外侧的转子构件300。电动机100在转子400和定子110的磁性相互作用下产生旋转动力，使旋转轴部200和转子构件300以轴心线O1为中心一体地旋转。
[0037]接着，参照图2说明本发明的实施方式的旋转轴部。图2是本实施方式的旋转轴部200的剖视图。如图2所示，旋转轴部200是具有轴心线O1和与该轴心线O:同心的中心孔201的筒状构件。在本实施方式中，在机床的主轴应用嵌入式电动机，因此在旋转轴部200形成中心孔201，但并不限定于此。S卩，旋转轴部200也可以由不具有中心孔201的实心材料形成。
[0038]旋转轴部200的轴心线(^是电动机100的旋转轴心线。旋转轴部200的轴向前方侧的部分借助安装于壳体102的前方侧的壁部的轴承(未图示)以能够旋转的方式支承于壳体102。同样地，旋转轴部200的轴向后方侧的部分借助安装于壳体102的后方侧的壁部的轴承(未图示)以能够旋转的方式支承于壳体102。
[0039]旋转轴部200具有随着自轴向后方侧朝向轴向前方侧去而逐渐向径向外侧扩展开的锥形的外周面202。旋转轴部200的轴向前方侧的部分203和台阶部204是为了制造时的便利性而设置的抵接的一例。锥形外周面202自轴向后端205连续地延伸至轴向前端206。在锥形外周面202的轴向后端205的轴向后方形成有沿着轴向呈直线状延伸的圆筒状的外周面207。
[0040]另外，优选锥形外周面202为线性的锥形面、即圆锥面。在该情况下，锥形外周面202的半径随着自轴向后