专利名称：转子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及转子以及制造该转子的方法。具体而言，本发明涉及附装有磁体的转子以及制造该转子的方法。
背景技术：
附装有磁体的转子是已知的。
例如，日本专利早期公开No.11-191939公开了以下内容在位于转子芯中的永磁体嵌入孔的壁表面中设置槽，并在该槽中设置用于将转子芯与磁体彼此固定的粘接层。
此外，日本专利早期公开No.2002-345189公开了在磁体片中与转子外周附近设置用于增大阻抗的狭缝以防止涡电流产生。
此外，日本专利早期公开No.2004-080898公开了磁体的粘接表面与磁轭的粘接表面之间的间隙逐渐减小。
所期望的是嵌入在转子芯中的磁体以均匀的力按压转子芯。因此，这里重要的是用充当粘接层的填料均匀地填充在磁体与磁体所嵌入的孔的壁表面之间的间隙。
但是，日本专利早期公开No.11-191939是基于用粘接层均匀地填充形成在转子中的槽内部的条件，且因而未公开如何解决在槽中充当粘接层的填料未适当和充分地散布的状态。
此外，日本专利早期公开No.2002-345189未公开用于促进填料散布的部件。而且，日本专利早期公开No.2004-080898未公开这样的构思，即在磁体或磁体所嵌入的转子芯中设置促进填料散布的部件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种转子以及制造该转子的方法，所述转子具有均匀地填充磁体与磁体所嵌入的孔的壁表面之间的间隙的填料。
根据本发明，一种转子包括转子芯，其固定地设置在旋转轴上并具有孔；磁体，其插入到所述孔中；和填充部分，其注入到所述孔的侧表面与所述磁体的侧表面之间的间隙中。所述磁体和所述转子芯中至少之一形成有散布促进部分，用于促进注入到所述间隙中的所述填充部分的散布。
以上述结构，有助于填料散布进入磁体与转子芯之间的间隙。这样，从磁体传递到转子芯的力可以被均匀地分布。因此，可以防止转子芯的强度劣化。
优选地，关于上述转子，所述散布促进部分促进所述填充部分在所述磁体的位于所述转子芯径向外侧的那一侧上的散布。
当转子芯正在旋转时，离心力施加在磁体上。通过促进填充部分在磁体的位于转子芯径向外侧的那一侧上的散布，从磁体传递到转子芯的离心力可以被均匀地分布。
优选地，关于上述转子，在相对于轴线方向的横截面上，所述孔和所述磁体每个在第一方向上的尺寸相对较小且在与所述第一方向垂直的第二方向上的尺寸相对较大，且所述散布促进部分形成为在所述第二方向上延伸。
这样，在尺寸相对较大的区域中可以获得促进填料散布的效果。换言之，可以更有效地获得促进散布的效果。
优选地，关于上述转子，所述孔的侧表面与所述磁体的侧表面之间的所述间隙包括具有相对较大宽度的第一部分和具有相对较小宽度的第二部分，且在所述磁体或所述转子芯的面向所述第二部分的部分中，设置所述散布促进部分。
在间隙的具有相对较小宽度的第二部分中，填料的散布很可能受到限制。通过在此第二部分中设置散布促进部分，可以更有效地促进填料的散布。
优选地，关于上述转子，所述散布促进部分包括形成在所述磁体或所述转子芯中的槽、斜切部分和凹入部分中至少之一。
因此，可以利用简单结构促进填料的散布。
根据本发明，一种制造转子的方法包括以下步骤将磁体插入到形成在转子芯中的孔中；沿所述转子芯的径向向内或向外按压已插入到所述孔中的所述磁体，并在此之后将填料注入到所述磁体与所述孔的壁表面之间的间隙中。
通过沿转子芯的径向向内(向外)按压已插入到孔中的磁体，可以增大磁体的径向外表面(径向内表面)与孔的内周表面之间的间隙的宽度，以促进填料在间隙的宽度增大区域中的散布。因此，可以防止转子芯的强度劣化。
如上所讨论的，根据本发明，可以用填料均匀地填充磁体与磁体所嵌入的孔的壁表面之间的间隙。因此，可以使得由嵌入转子芯中的磁体施加的按压转子芯的力均匀。
根据结合附图对本发明进行的以下详细说明，本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。
图1是示出具有根据本发明第一实施例的转子的旋转电机示例的剖视图。
图2是图1所示的A方向上观察的定子的平面图。
图3是在图1所示的A方向上观察的转子和定子的平面图。
图4是图1所示的转子的立体图。
图5是示出图1所示转子的磁体插入部分及其周围的平面图。
图6A和6B每个都是示出了本发明第一实施例中转子的磁体插入部分及其周围的纵向剖视图，图6A示出了沿着图5中的VIA-VIA的横截面，而图6B示出了沿着图5中的VIB-VIB的横截面。
图7A和7B图示了树脂在磁体的径向外侧上散布的状态，图7A图示了涉及对照例中的转子的一种情况，而图7B示出了涉及本发明第一实施例中转子的一种情况。
图8A和8B图示了由树脂施加在磁体的径向外表面上的按压电磁片的力，图8A示出了涉及对照例中的转子的一种情况，而图8B示出了本发明第一实施例中转子的一种情况。
图9至13每个都是示出了本发明第一实施例中设置在转子中的磁体的修改方案的侧视图。
图14是示出了本发明第二实施例中转子的磁体插入部分及其周围的纵向剖视图。
图15是示出了本发明第三实施例中转子的磁体插入部分及其周围的平面图。
图16A和16B示出了本发明第三实施例中转子的修改方案的磁体插入部分及其周围，图16A是平面图而图16B是纵向剖视图。
图17是示出了本发明第四实施例中转子的磁体插入部分及其周围的平面图。
图18是示出了本发明第四实施例中转子的修改方案的磁体插入部分及其周围的平面图。
图19A和19B示出了根据本发明第五实施例的制造转子的方法中沿转子芯的径向向内按压磁体的过程。
具体实施例方式
下面根据本发明描述转子以及制造该转子的方法的实施例。此处，相似部件由相似标号表示，且在某些情况中可能不重复其说明。
第一实施例图1是示出具有根据本发明第一实施例的转子的旋转电机示例的剖视图。参考图1，旋转电机100包括控制设备10、三相电缆20、轴30、转子40和定子50。
转子40包括转子芯41和永磁体42。定子50包括定子线圈51和定子芯52。
控制设备10从位于旋转电机100外侧上的ECU(电子控制单元)接收要由旋转电机100输出的转矩命令值TR，产生用于输出由接收到的转矩命令值TR指定的转矩的马达控制电流MCTLI，并通过三相电缆20向定子50的定子线圈51供应所产生的马达控制电流MCTLI。
三相电缆20将控制设备10和定子线圈50互相连接。三相电缆20由U相电缆21、V相电缆22和W相电缆23构成。轴23在旋转轴线的方向(下面称作“转轴方向”)DR1上插入转子40的转子芯41中并耦合到转子芯41。通过在转轴方向DR1上互相堆叠的多个电磁片来构成转子芯41。磁体42在转轴方向DR1上插入到转子芯41。
通过在转轴方向上互相堆叠的多个电磁片来构成定子50的定子芯52。定子线圈51绕定子芯52缠绕。定子线圈51由U相线圈、V相线圈和W相线圈构成，且三个线圈的各个端子连接到三相电缆20。
图2是在图1所示的A方向上观察的平面图。参考图2，定子芯52是中空圆筒形，并具有在圆周方向上布置在其内表面上的四十八个齿1。U相线圈由线圈510至517构成，V相线圈由线圈520至527构成，且W相线圈由线圈530至537构成。线圈510至517、520至527以及530至527中的每个都基本为圆弧形。线圈510至517布置为径向最靠外的线圈。线圈520至527布置在线圈510至517的内侧，并且在圆周方向上相对于线圈510至517有一定距离。线圈530至537布置在线圈520至527的内侧，并在圆周方向上相对于线圈520至527有一定距离。
线圈510至517、520至527以及530至537每个绕对应数量的齿缠绕。例如，线圈510对应于齿1至5。线圈510通过以预定的圈数绕齿1至5的整体缠绕而形成。
线圈511至517、520至527以及530至537也分别绕对应的齿缠绕，并以与线圈510相似的方式形成。
线圈510至513串联连接，并具有作为端子U1的一端和作为中性点UN1的另一端。线圈514至517串联连接，并具有作为端子U2的一端和作为中性点UN2的另一端。
线圈520至523串联连接，并具有作为端子V1的一端和作为中性点VN1的另一端。线圈524至527串联连接，并具有作为端子V2的一端和作为中性点VN2的另一端。
线圈530至533串联连接，并具有作为端子W1的一端和作为中性点WN1的另一端。线圈534至537串联连接，并具有作为端子W2的一端和作为中性点WN2的另一端。
中性点UN1、UN2、VN1、VN2、WN1和WN2共同连接到一个点，端子U1和U2连接到三相电缆20的U相电缆21，端子V1和V2连接到V相电缆22，且端子W1和W2连接到W相电缆23。
图3是从图1所示的A方向观察的转子40和定子50的平面图。参考图3，转子40设置在定子50的径向内侧上。八个永磁体42布置在圆周方向DR2上。永磁体42A、42C、42E和42G以各自的N极在转子芯41的径向外侧上的方式布置，且永磁体42B、42D、42F和42H以各自的S极在转子芯41的径向外侧上的方式布置。这样，八个永磁体42以磁体在转子40的径向方向DR3上极化且彼此相邻的磁体具有彼此相反的各自极性的状态布置在圆周方向DR2上。线圈510至517、520至527以及530至537与八个永磁体42(42A至42H)相对布置。
定子芯52包括四十八个齿。通过将转子40中包括的永磁体42(42A至42H)的数量乘以六来确定齿的数量四十八(齿的数量是永磁体数量的整数倍)。
图4是图1所示的转子40的立体图。参考图4，转子40的转子芯41是基本圆筒形并具有圆筒表面41A。永磁体42在转轴方向DR1上嵌入转子芯41中。这样，转子40是IPM(内置永磁体)转子。
图5是示出转子的磁体插入部分及其周围的平面图。参考图5，在转子芯41中，形成了用于将磁体插入其中的孔400。这里，孔400在尺寸上大于永磁体42，并在永磁体42与孔400之间形成间隙。间隙包括第一部分43和第二部分44。作为填料的树脂注入到第一部分43和第二部分44中以允许永磁体42嵌入在转子芯41中。第一部分43包括在永磁体42的宽度方向(方向Y)上的各个端部处形成的树脂注入孔43A和树脂排出孔43B。第二部分44包括分别在永磁体42的径向外侧和内侧形成的径向外间隙44A和径向内间隙44B。在嵌入磁体的过程中，树脂从树脂注入孔43A注入并且树脂从树脂排出孔43B排出。在此过程中，树脂也散布到比第一部分43窄的第二部分44(径向外间隙44A和径向内间隙44B)中。应该注意，在相对于轴线方向的横截面(图5所示的横截面)上，孔400和永磁体42每个在方向X(第一方向)上的尺寸都相对较小，且孔400和永磁体42每个在与方向X垂直的方向Y(第二方向)上的尺寸都相对较大。
图6A和6B每个都是示出了永磁体42所插入的部分及其周围的纵向剖视图。这里，图6A示出了沿着图5中的VIA-VIA的横截面，而图6B示出了沿着图5中的VIB-VIB的横截面。参考图6A和6B，永磁体42的侧表面面向径向外间隙44A并形成有作为促进树脂45散布的散布促进部分的槽42I。这里，槽42I形成为在作为孔400和永磁体42的较长侧方向的方向Y(第二方向)上延伸。
图7A和7B每个示出了树脂在磁体的径向外侧上散布的状态。这里，图7A示出了用于对照的示例(此后称作“对照例”)中树脂在转子中散布的状态，且图7B示出了本实施例中树脂在转子中散布的状态。在树脂注入过程中，树脂在由箭头430A所指示的方向上从树脂注入孔43A注入，且树脂在由箭头430B所指示的方向上从树脂排出孔43B排出。考虑对照例中的转子，如图7A所示，在磁体中没有形成槽，且树脂45不会在位于树脂注入孔43A与树脂排出孔43B之间的径向外间隙44A上适当并充分地散布。相反，考虑本实施例中的转子，如图7B所示，由于在永磁体42的侧表面中沿着树脂45的流动形成槽42I，所以促进了树脂45在径向外间隙44A中的散布以允许树脂45均匀地填充间隙的更大区域。这里应该注意的是，如图7B所示，即使仍剩余有未完全填充树脂45的部分，此状态也被认为是树脂45基本均匀地填充间隙的一种状态。
图8A和8B图示了由树脂施加在磁体的径向外侧上的按压电磁片的力。这里，图8A图示了涉及对照例中转子的力，而图8B图示了涉及本实施例中转子的力。参考图8A和8B，当转子旋转时施加在永磁体42上的离心力500通过树脂45传递到转子芯41。这里，在对照例的转子中，树脂没有适当并充分地散布。因此，如图8A所示，该力主要施加在转子芯41的电磁片的一部分上。相反，在本实施例的转子中，如图8B所示，施加在转子芯41上的力均匀地分布。因此，防止了在电磁片的一部分中产生过大的应力。
由上可见，在磁体的径向外侧表面中并在与树脂注入孔43A和树脂排出孔43B延伸的方向(旋转轴的方向)垂直的方向上形成槽42I，因此促进了树脂的散布。由于促进了树脂在径向外间隙44A中的散布，所以从永磁体通过树脂部分传递的离心力被均匀地分布。
图9至13每个示出了形成在磁体中的槽的修改方案。磁体中制成的槽的形式不限于图6A、6B和7B中所示的那些。例如，如图9所示，槽42I可以倾斜地延伸，或者如图10所示，多个槽42I可以彼此交叉。此外，如图11所示，多个槽42I可以在其之间形成有变化的距离(距离逐渐增大/减小)。此外，如图12所示，槽42I可以是弯曲的(中部向下弯曲)。而且，如图13所示，槽42可以形成为宽度变化(宽度逐渐增大/减小)。
上述细节总结如下。本实施例中的转子40包括固定设置在充当旋转轴的轴30上并具有孔400的转子芯41、插入到孔400中的永磁体42、以及注入到在孔400的侧表面与永磁体42的侧表面之间的间隙中的树脂45(填充部分)，且永磁体42的侧表面中形成有槽42I作为用于促进注入的树脂45散布的散布促进部分。
这里，树脂45注入到其中的部分包括具有相对较大宽度的第一部分43和具有相对较小宽度的第二部分44。槽42I设置在永磁体42的侧表面中，该侧表面面向第二部分44的径向外间隙44A。
注入到孔的侧表面与永磁体的侧表面之间的间隙中的“填充部分”是将转子芯与永磁体彼此固定的固定层(粘接层)。因此，形成“填充部分”的“填料”不限于前述树脂并由此该“填料”包括例如粘接剂和成型材料。因此，虽然已经结合了注入树脂以将磁体嵌入转子芯中的情况描述了本实施例，但是在使用例如粘接剂将磁体嵌入转子芯中的情况中也能获得上述的效果。此外，虽然已经结合了主要促进树脂在径向外间隙44A中散布的情况描述了本实施例，但是相同的构思可应用于促进树脂在径向内间隙44B中散布的情况。
第二实施例图14是示出了根据第二实施例的转子的磁体插入部分及其周围的纵向剖视图。参考图14，本实施例中的转子是第一实施例中转子的修改方案，且其特征在于槽41B形成为转子芯41中的树脂散布促进部分。
通过设置如下所述的部分而形成如图14B所示的槽41B，该部分是用于将磁体插入其中的孔的一部分，其在构成电极41的几个磁体片中，并与孔的其余部分的宽度不同。这样，不需要用于形成槽41B的单独的切割过程。
如上所述，在本实施例中，转子芯41中形成有槽41B作为促进注入树脂散布的散布促进部分。以此结构，也可以获得与第一实施例类似的效果。
第三实施例图15是示出了根据第三实施例的转子的磁体插入部分及其周围的平面图。参考图15，本实施例中的转子是第一和第二实施例的各个转子的修改方案，且其特征在于在永磁体42上形成斜切部分42J作为树脂散布促进部分。
因为形成了斜切部分42J，所以有助于在永磁体42的侧表面与磁体插入孔的内周表面之间具有相对较小宽度的间隙中树脂45的散布。以此结构，也可以获得与第一和第二实施例类似的效果。
图16A和16B示出了图15所示的散布促进部分的修改方案。这里，图16A是转子的平面图而图16B是转子的纵向剖视图(沿着图16A中的XVIB-XVIB的截面)。参考图16A，考虑此修改方案，斜切部分42J仅设置在永磁体42的径向外表面上。因此，如图16B所示，在树脂注入过程的初始阶段，进入径向外间隙44A的树脂的流率相对较高而进入径向内间隙44B的树脂的流率相对较低。因此，沿转子芯41的径向向内按压永磁体42以使得径向外间隙44A的宽度增大，并因而促进了径向外间隙44A中树脂的散布。
第四实施例图17是示出了根据第四实施例的转子的磁体插入部分及其周围的平面图。参考图7，本实施例中的转子是第一至第三实施例的各个转子的修改方案，且其特征在于在转子芯41中形成间隙41C(凹入部分)作为树脂散布促进部分。间隙41C优选地设置在永磁体42的位于转子芯41的径向外侧的那一侧上。
由于形成了间隙41C，所以进入径向外间隙44A的树脂的流率相对较高，且沿转子芯41的径向向内按压永磁体42以使得径向外间隙44A的宽度增大。因此，有助于树脂在径向外间隙44A中的散布。以此结构，也可以获得与第一至第三实施例类似的效果。
图18示出了图17所示的散布促进部分的修改方案。参考图18，本修改方案在永磁体42的宽度方向上的两端上形成各自的间隙41C。这样，可以更有效地促进树脂的散布。
第五实施例图19A和19B示出了根据第五实施例在制造转子的方法中沿转子芯的径向向内按压磁体的过程。如图19A和19B所示，本实施例中制造转子的方法包括将磁体插入形成于转子芯41中的孔400中，将转子芯41夹在每个都具有柔性肋片46A的按压片46之间以沿转子芯41的径向向内按压已插入孔400中的永磁体42(图19A、19B)，并在此之后将树脂注入到永磁体42与孔400的壁表面之间的间隙中。
如上所述，可以沿转子芯41的径向向内按压已插入孔400中的永磁体42以增大径向外间隙44A的宽度，从而促进树脂在径向外间隙44A中的散布。因此，利用本实施例也可以获得与第一至第四实施例类似的效果。
虽然这里已经描述了本发明的实施例，但是最初意图是上述实施例的一些特征可以适当地组合。
虽然已经详细说明和解释了本发明，但可以清楚理解的是其仅作为解释和示例而不应作为限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求项所限制。
此非临时申请基于2005年2月24日向日本专利局递交的日本专利申请No.2005-048867，其整个内容通过引用而被包含于此。
权利要求
1.一种转子，包括转子芯(41)，其固定地设置在旋转轴(30)上并具有孔(400)；磁体(42)，其插入到所述孔(400)中；和填充部分，其注入到所述孔(400)的侧表面与所述磁体(42)的侧表面之间的间隙中，其中所述磁体(42)和所述转子芯(41)中至少之一形成有散布促进部分(42I、41B、42J、41C)，用于促进注入到所述间隙中的所述填充部分的散布。
2.如权利要求1所述的转子，其中所述散布促进部分(42I、41B、42J、41C)促进所述填充部分在所述磁体(42)的位于所述转子芯(41)径向外侧的那一侧上的散布。
3.如权利要求1所述的转子，其中在相对于轴线方向的横截面上，所述孔(400)和所述磁体(42)每个在第一方向(X)上的尺寸相对较小且在与所述第一方向(X)垂直的第二方向(Y)上的尺寸相对较大，且所述散布促进部分(42I、41B、42J、41C)形成为在所述第二方向(Y)上延伸。
4.如权利要求1所述的转子，其中所述间隙包括具有相对较大宽度的第一部分(43)和具有相对较小宽度的第二部分(44)，且在所述磁体(42)或所述转子芯(41)的面向所述第二部分(44)的部分中，设置所述散布促进部分(42I、41B、42J、41C)。
5.如权利要求1所述的转子，其中所述散布促进部分(42I、41B、42J、41C)包括形成在所述磁体(42)或所述转子芯(41)中的槽(42I、41B)、斜切部分(42J)和凹入部分(41C)中至少之一。
6.一种制造转子的方法，包括以下步骤将磁体(42)插入到形成在转子芯(41)中的孔(400)中；和沿所述转子芯(41)的径向向内或向外按压已插入到所述孔(400)中的所述磁体(42)，并在此之后将填料注入到所述磁体(42)与所述孔(400)的壁表面之间的间隙中。
全文摘要
本发明公开了一种转子，其包括固定地设置在轴上并具有孔(400)的转子芯(41)、插入到孔(400)中的磁体(42)、以及注入到孔(400)的侧表面与磁体(42)的侧表面之间的间隙中的树脂部分，且磁体(42)的侧表面中形成有槽(42I)作为促进所注入的树脂部分散布的散布促进部分。
文档编号H02K15/03GK1825734SQ20061000775
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月20日 优先权日2005年2月24日
发明者松本克成, 水谷龙彦, 杉山智也 申请人:丰田自动车株式会社