专利名称：转子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用在旋转电机中的转子的构造以及转子的制造方法，特别地涉及一种其中永久磁体通过粘合剂固定至转子铁心上的转子的构造以及该转子的制造方法。
背景技术：
在常规的由转子和定子构成的旋转电机中，定子是由其中形成有多个槽的定子铁心和缠绕在所述槽之间所设的齿上的线圈构成的，而转子是由用多层电磁钢板制成的转子铁心、被磁化的永久磁体和用作旋转轴的轴构成的。当电力被供给至所述线圈时，会产生磁场。基于所产生的磁场，磁通量在转子和定子之间流动，从而使转子获得旋转力。永久磁体被插入至转子铁心上所设的开口内，并通过粘合剂固定至转子上。为了在转子的旋转轴方向上夹持转子铁心而设置了端板。
关于具有这种构造的旋转电机，举例来说，日本专利特开2003-199303号公报公开了一种电动机制造方法，该方法确保所嵌入的磁性转子的强度，维持电动机的性能，并允许对永久磁体进行涂敷。这种电动机制造方法示出了一种由定子和永磁转子构成的电动机的制造方法。所述永磁转子被制造为在由诸如铁的高透磁性材料制成的大致筒形转子铁心上设有多个沿轴向贯穿转子铁心的用于嵌入永久磁体的孔，并且永久磁体被嵌入各孔内。这种电动机由于通过定子上所设的电线中流过的电流所产生的旋转磁场而旋转。在这种电动机制造方法中，永久磁体被直接涂敷粘合剂，然后粘结至转子铁心上。
根据在上述文献中所公开的电动机制造方法，永久磁体能够固定在转子铁心内部以防止其在高速运转时脱离和飞散，同时能够绝缘。
但是，当使用粘合剂将永久磁体固定至转子铁心时，粘合剂可能会渗出并介入转子铁心和各端板之间。如果粘合剂介入转子铁心和各端板之间，则转子铁心和各端板之间的相对运动将受到限制。由于转子铁心和端板是由不同的材料制成的，所以它们具有不同的线膨胀系数。环境温度和旋转电机工作时产生的热导致端板和转子铁心分别膨胀。由于转子铁心和端板具有不同的线膨胀系数，所以转子铁心和端板的变化量也不相同。因此，在转子铁心上，从在转子铁心和各端板之间通过粘合剂固定的部分开始沿径向会产生压应力或拉应力。因此，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板制成，则位于轴向端部的电磁钢板可能会发生变形。
在上述文献所公开的电动机制造方法中，使用粘合剂将永久磁体固定至转子铁心上，这可能会导致上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能够减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂所产生的应力。
本发明的另一个目的是提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能够防止中间部件以不正确的方式安装。
本发明的再一个目的是提供一种转子制造方法，该方法能够减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂所产生的应力。
根据本发明一方面的旋转电机中的转子的构造是一种用在具有转子和定子的旋转电机中的转子的构造。所述转子包括转子铁心、插入沿所述转子铁心的周向形成的开口中的永久磁体、以及设置成在旋转轴方向上夹持所述转子铁心的端板。所述永久磁体通过粘合剂固定至所述转子铁心上。在转子铁心和各端板之间设有中间部件，所述中间部件的线膨胀系数介于转子铁心的线膨胀系数和端板的线膨胀系数之间。每个端板在周向上的外周边都具有相对于中间部件的外周边径向向内的部分。
根据本发明，在转子铁心和各端板之间设有中间部件，并且由于所述中间部件，从转子铁心渗出的粘合剂不会附着到各端板上。从而可以防止转子铁心粘结至各端板上。此外，中间部件的线膨胀系数介于转子铁心的线膨胀系数和端板的线膨胀系数之间。因此，即使环境温度和当旋转电机工作时产生的热导致中间部件膨胀，该中间部件的膨胀量也比端板的膨胀量要小。从而，即使转子铁心和中间部件通过粘合剂而相对定位，也可以减小由于线膨胀系数的差别而产生的径向上的压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板构成，则可以防止位于轴向端部的电磁钢板的变形。此外，每个端板在周向上的外周边都具有相对于中间部件的外周边径向向内的部分。因此，即使端板已经被安装至转子铁心，也能够检查在转子铁心和各端板之间是否设有中间部件。这样，可以提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能够防止中间部件以不正确的方式安装，并减少由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。
优选地，所述中间部件为圆盘形。所述中间部件的外径被设定为使得所述中间部件超出所述开口的外周边位置。
根据本发明，圆盘形中间部件的外径被设定为使得该中间部件超出所述开口的外周边位置。由于开口被中间部件覆盖，所以能够防止从转子铁心渗出的粘合剂附着至各端板上，并因此能够防止各端板粘结至转子铁心。
优选地，所述中间部件为非磁性体。
根据本发明，中间部件是非磁性体，从而能够防止由于转子铁心上所设的永久磁体在平行于旋转轴的方向上的磁通量泄露而产生的磁路损失。
更优选地，所述中间部件由不锈钢制成。
根据本发明，中间部件由不锈钢即非磁性体制成，从而能够防止由于转子铁心上所设的永久磁体在平行于旋转轴的方向上的磁通量泄露而产生的磁路损失。
更优选地，至少在所述中间部件在转子铁心一侧的表面上形成有膜(例如涂层)，所述膜与所述粘合剂之间的摩擦系数小于所述中间部件与所述粘合剂之间的摩擦系数。
根据本发明，至少在中间部件在转子铁心一侧的表面上形成有膜，所述膜与粘合剂之间的摩擦系数小于中间部件与粘合剂之间的摩擦系数。因此，粘合剂与中间部件之间的粘合力减小，从而能够减小由中间部件和转子铁心之间的粘结所引起的应力。
根据本发明另一方面的旋转电机中的转子构造是一种用在具有转子和定子的旋转电机中的转子的构造。所述转子包括转子铁心、插入沿所述转子铁心的周向形成的开口中的永久磁体、以及设置成在旋转轴方向上夹持所述转子铁心的端板。所述永久磁体通过粘合剂固定至所述转子铁心上。每个端板都具有面向转子铁心并具有凹凸形部分的表面。
根据本发明，每个端板都具有面向转子铁心并具有凹凸形部分的表面，因此可以减小各端板和转子铁心之间的接触面积。从而，即使端板用粘合剂固定至转子铁心上，也能减小它们之间的接触面积，因而能够减小各端板和转子铁心粘结在一起的部分的面积。各端板和转子铁心粘结在一起的部分的面积的减小使得各端板和转子铁心之间的粘结力减小。从而能够减小由于环境温度和当旋转电机工作时所产生的热而膨胀的端板和转子铁心之间线膨胀系数的差异而引起的径向上的压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板构成，则可以防止位于轴向上端部的电磁钢板的变形。这样，可以提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能够减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而引起的应力。
优选地，所述各端板为非磁性体。
根据本发明，各端板是非磁性体，从而能够防止由于转子铁心上所设的永久磁体在平行于旋转轴的方向上的磁通量泄露而产生的磁路损失。
更优选地，所述转子铁心由多层电磁钢板形成。
根据本发明，本发明适用于由多层电磁钢板形成的转子铁心，以减少由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。因此能够防止位于轴向端部的电磁钢板的变形。
更优选地，所述开口为设置成V字型的一对开口。
根据本发明，本发明适用于具有一对设置成V字型的开口的转子铁心，以减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。因此能够防止转子铁心的变形。
更优选地，所述开口为沿垂直于径向的方向设置的一对开口。
根据本发明，本发明适用于具有沿垂直于径向的方向设置的一对开口的转子铁心，以减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。因此能够防止转子铁心的变形。
根据本发明一方面的转子制造方法是用在旋转电机中的转子的制造方法。所述转子制造方法包括以下步骤向沿转子铁心的周向形成的开口中插入永久磁体；向转子铁心的开口施加热固性粘合剂；在转子铁心上安装端板使得在转子铁心的旋转轴方向上端板与转子铁心邻接；以及在永久磁体和端板安装到转子铁心上的状态下加热转子铁心。
根据本发明，在永久磁体和端板安装在转子铁心上的状态下在加热步骤中加热转子铁心。因此热固性粘合剂凝固(固化/硬化，cure)，使得永久磁体被固定在转子铁心上。此时，如果仅转子铁心被加热，则只有从转子铁心中传出的热量被施加在端板上，因而与整个转子被加热的情况相比，端板的热膨胀量要小。在制造转子期间执行加热操作以使热固性粘合剂凝固时，如果端板的膨胀量较小，则能够减小由于转子铁心和端板在线膨胀系数上的差异而引起的径向压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板制成，则能够防止位于轴向端部的电磁钢板的变形。这样，能够提供一种转子制造方法，所述方法能够减小由于介入转子铁心和端板之间的粘合剂而引起的应力。
优选地，所述端板为非磁性体。所述加热步骤包括在转子铁心周围产生磁场的步骤。
根据本发明，在加热步骤中，在转子铁心周围产生磁场。当在转子铁心周围产生了磁场时，基于所产生的磁场，在由磁性体制成的转子铁心内部会产生涡电流。所产生的涡电流在转子铁心上产生焦耳热，由此转子铁心被加热。如果在端板周围产生了磁场，由于其为非磁性体，所以在端板的内部不会产生涡电流。因此只有转子铁心能够被加热。
更优选地，所述产生磁场的步骤包括通过供给电力至面向转子铁心设置的线圈来产生磁场的步骤。
根据本发明，在产生磁场的步骤中，电力被供给至面向转子铁心设置的线圈以产生磁场。因此能够在转子铁心周围产生磁场。当在转子铁心周围产生了磁场时，基于所产生的磁场，在由磁性体制成的转子铁心内部会产生涡电流。所产生的涡电流在转子铁心上产生焦耳热，由此转子铁心被加热。如果在端板周围产生了磁场，由于其为非磁性体，所以在端板的内部不会产生涡电流。因此只有转子铁心能够被加热。
图1是示出根据第一实施例的转子的截面构造的图。
图2是图1中点线部分的放大图。
图3是示出沿图1中箭头A方向看去时端板的一部分的图。
图4是示出转子铁心形成有开口的一部分的(第一)图。
图5是示出转子铁心形成有开口的一部分的(第二)图。
图6是示出根据第二实施例的转子的截面构造的图。
图7A和7B是分别示出根据第二实施例的转子的各端板上形成的凹凸形部分的构造的(第一)图。
图8是示出根据第二实施例的转子的各端板上形成的凹凸形部分的构造的(第二)图。
图9A和9B是示出根据第二实施例的转子的各端板上形成的凹凸形部分的构造的(第三)图。
图10是示出根据第三实施例的转子制造方法中用于加热转子铁心的线圈的构造的图。
图11是示出根据第三实施例的转子制造方法的程序的图。
具体实施例方式
下面将参照
本发明的实施例。在以下的说明中，相同的部件标以相同的参考标号，并且相同的部件具有相同的名称和功能。因此将不再重复其详细说明。
<第一实施例>
在本实施例中，旋转电机由转子和定子构成。如图1所示，根据本实施例的转子100由轴108、转子铁心104、端板102和106、永久磁体110、以及不锈钢板112和114构成。
转子铁心104由多层圆盘形电磁钢板形成。转子铁心104设有圆形开口，轴108可以通过此开口贯通转子铁心104。该圆形开口设有用于确定轴108的嵌合位置的突起部(图中未示出)。永久磁体110插入沿转子铁心104的周向形成的开口中。圆盘形端板102和106设置成在轴108的轴向上夹持转子铁心104。端板102和106是由铝合金或类似材料制成的。然而，端板的材料并不限于此，只要材料是非磁性体就可以。
永久磁体110通过粘合剂被固定至转子铁心104上。对于永久磁体110如何安装在转子铁心104上并没有特别的限制。例如，可以向转子铁心104的开口施加粘合剂，然后将永久磁体110插入并安装至所述开口中。或者，可以先将永久磁体110插入转子铁心104的开口中，然后向转子铁心104的开口施加粘合剂以固定永久磁体。对粘合剂没有特别的限制，只要其具有预定的粘度就可以。例如，在本实施例中使用一种热固性粘合剂。在使用热固性粘合剂的情况下，当在粘合剂介入永久磁体110和转子铁心104之间的状态下加热转子100时，构成粘合剂的分子粘结并凝固以形成三维网格结构而使得永久磁体110被固定至转子铁心104上。
如图2所示，本发明的特征在于，设有不锈钢板112作为在转子铁心104和端板102之间的中间部件。
不锈钢板112由不锈钢制成。但是，其材料并不特别地限定为不锈钢，只要材料是非磁性体并且其线膨胀系数介于转子铁心104的线膨胀系数和端板102的线膨胀系数之间就可以。
在本实施例中，不锈钢板112可以具有任意形状，只要能够阻塞永久磁体110所插入的开口就可以。在本实施例中，不锈钢板112是圆盘形，其外径被设定为使得不锈钢板112超出永久磁体110所插入的开口的外周边位置。
如图3所示，端板102上设有切口116。切口116的形状并不特别地限定为图3中所示的形状，只要切口116被形成为使得端板102位于周向上的外周边并与切口116对应的部分相对于不锈钢板112的外周边径向向内就可以。优选地，切口116的形状与在组装转子100时限制端板102的位置的夹具相对应。这样，切口116允许端板102固定至夹具上，而且也允许检查不锈钢板112是否已插入转子铁心104和端板102之间。
如图4所示，转子铁心104沿周向设有多个开口118。在本实施例中，开口118是设置成V字型的一对开口204和206。各开口204和206形成为使得永久磁体110能够插入其中。永久磁体110用热固性粘合剂120固定至转子铁心104上。
在本实施例中，尽管开口118被设置为呈V字型布置的两个开口204和206，但其并不特别地局限于此。举例来说，如图5所示，开口118可以是沿垂直于转子铁心104径向的方向设置的一对开口208和210。
下面将详细说明根据本实施例基于上述构造的旋转电机中转子100的作用。举例来说，假设要制造转子100。在制造转子100的过程中，端板106、不锈钢板112和转子铁心104被轴108贯通并安装在轴108上。将适量的热固性粘合剂120注入转子铁心104的开口中，然后将永久磁体110插入转子铁心104的各开口204和206中。然后，将不锈钢板112和端板102安装至转子铁心104上。经历了这样的安装过程的转子100被加热，以使热固性粘合剂120凝固，从而将永久磁体110固定至转子铁心104上。
对于永久磁体110、不锈钢板112和114以及端板102和106已安装在转子铁心104上的转子100，如果热固性粘合剂没有凝固，则在不锈钢板112一侧和不锈钢板114一侧中的至少一侧，粘合剂会从转子铁心104的开口中渗出。在这种情况下，热固性粘合剂将介入转子铁心104与各不锈钢板112和114之间。
当在这种情况下加热转子100时，转子100的组件，即转子铁心104、端板102和106以及不锈钢板112和114将分别受热膨胀。
端板102和106由铝合金制成，因此它们的膨胀量要比不锈钢板112和114以及转子铁心104的膨胀量大。分别地在端板102和106与不锈钢板112和114之间以及在端板102和106与转子铁心104之间没有粘合剂介入。因此，分别地在端板102和106与不锈钢板112和114之间以及在端板102和106与转子铁心104之间没有粘合部分。
不锈钢板112和114由不锈钢制成，因此它们的膨胀量要大于转子铁心104的膨胀量而小于端板102和106的膨胀量。如果从开口渗出的热固性粘合剂介入各端板112和114与转子铁心104之间且转子100被加热，则在不锈钢板112和114以及转子铁心104膨胀的同时热固性粘合剂凝固。
当加热转子100的过程完成且转子温度降低时，热膨胀了的不锈钢板112和114以及转子铁心104分别收缩。此时，热固性粘合剂已在不锈钢板112和114以及转子铁心104膨胀的同时凝固。因此，当不锈钢板112和114以及转子铁心104收缩时，基于膨胀量的差异，在各不锈钢板112和114与转子铁心104之间产生应力。
具体地，不锈钢板112和114的线膨胀系数比转子铁心104的线膨胀系数大，因此其膨胀量也比转子铁心104的大。当温度降低时，不锈钢板112和114的收缩量也较大，因此转子铁心104对不锈钢板112和114产生径向向外的拉应力，而不锈钢板112和114对转子铁心104产生径向向内的压应力。
不锈钢板112和114的线膨胀系数比端板102和106的线膨胀系数小。因此，当热固性粘合剂介入各不锈钢板112和114与转子铁心104之间时所产生的应力小于当热固性粘合剂介入各端板102和106与转子铁心104之间时产生的应力。
此外，假设旋转电机的工作重复地启动和停止，以使得转子100重复地产生热和被冷却。在各不锈钢板112和114与转子铁心104之间产生的应力也小于当热固性粘合剂介入各端板102和106与转子铁心104之间时在各端板102和106与转子铁心104之间产生的应力。
如上所述，根据本实施例的旋转电机中的转子的构造，在转子铁心和各端板之间设有不锈钢板。结果，该不锈钢板防止从转子铁心渗出的粘合剂附着至各端板上，从而能够防止转子铁心和各端板粘结在一起。此外，不锈钢板的线膨胀系数介于转子铁心的线膨胀系数和端板的线膨胀系数之间。从而，如果不锈钢板随环境温度及旋转电机工作时所产生的热而膨胀，则不锈钢板的膨胀量要小于各端板。因此，即使用粘合剂确定了转子铁心和不锈钢板的相对位置，也可以减小由于线膨胀系数的不同而产生的径向上的压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板制成，则可以减小位于轴向端部的电磁钢板的变形。另外，各端板在周向上的外缘都具有相对于不锈钢板的外缘径向向内的部分。从而，即使各端板已被安装至转子铁心上，也可以检查在转子铁心和各端板之间是否设有不锈钢板。这样，可以提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能够防止不锈钢板以不正确的方式安装，并减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。
此外，圆盘形不锈钢板的外径被设定为使得该不锈钢板超出所述开口的外缘位置。从而所述开口被不锈钢板覆盖，这防止了从转子铁心渗出的粘合剂附着至各端板上。因此，能够防止各端板和转子铁心粘结在一起。
此外，由于由不锈钢即非磁性体制成的不锈钢板被设为中间部件，所以可以防止由于转子铁心上所设的永久磁体在平行于旋转轴的方向上的磁通量泄露而引起的磁路损失。
优选地，期望至少在不锈钢板在转子铁心一侧的表面上形成薄膜，所述薄膜与粘合剂之间的摩擦系数小于不锈钢板与粘合剂之间的摩擦系数。这样，减小了粘合剂对不锈钢板的粘合力，并可以减小由于不锈钢板和转子铁心之间的粘结而产生的应力。在不锈钢板上形成的薄膜可以由诸如硅基涂层材料或氟基涂层材料的脱模剂形成。
更优选地，对于插入各端板和转子铁心之间的中间部件，优选采用由线膨胀系数与电磁钢板的线膨胀系数非常接近的非磁性体制成的材料。这样，中间部件的膨胀量接近转子铁心的膨胀量。因此，即使中间部件随环境温度和由转子产生的热而膨胀，也可以减小粘合剂固定点处所产生的应力。
<第二实施例>
下面将说明根据本发明第二实施例的旋转电机中转子的构造。根据本实施例的旋转电机中转子的构造与根据上述第一实施例的旋转电机中转子的构造不同之处在于，转子100包括端板300和302而不是端板102和106，以及转子100不包含不锈钢板112和114。其余组件与根据上述第一实施例的旋转电机中转子的构造中的组件相同，并标以相同的参考标号且具有相同的功能。因此这里将不再重复其详细说明。
在本实施例中，旋转电机由转子和定子构成。如图6所示，根据本实施例的转子100由轴108、转子铁心104、端板300和302以及永久磁体110构成。
根据本实施例的旋转电机中转子的构造特征在于，各端板300和302在其与转子铁心104邻接一侧的表面上形成有凹凸形部分。
换句话说，如图7A所示，端板300在其与转子铁心104邻接一侧的表面上沿端板300的周向形成有环形凹槽304。如图7B中端板300的截面图所示，端板300在径向上从旋转轴线开始以预定间隔分别形成有包括凹槽304在内的三个凹槽。凹槽的数量并不特别限制为三个。与端板300一样，端板302在其与转子铁心104邻接的一侧沿周向也形成有凹槽。因此将不再重复其详细说明。
在各端板300和302上形成的凹凸形部分并不特别限定于沿周向形成的凹槽。换句话说，如图8所示，端板300在其与转子铁心104邻接的一侧的表面上可以形成多个凹槽306，使得凹槽306从中心即旋转轴线径向延伸。或者，如图9A所示，端板300在其与转子铁心104邻接的一侧的表面上可以形成圆形凹部308。凹部308的形状并没有特别地限制，例如可以是图9B中端板300的截面图所示的圆弧形状。
下面将详细说明根据本实施例的基于上述构造的旋转电机中的转子100的作用。举例来说，假设要制造转子100。在制造转子100的过程中，端板302和转子铁心104被轴108贯通并安装在轴108上。将适量的热固性粘合剂120注入转子铁心104的开口中，然后将永久磁体110插入转子铁心104的各开口204和206中。然后，将端板300安装至转子铁心104上。经历了这样的安装过程的转子100被加热，以使热固性粘合剂120凝固，从而将永久磁体110固定至转子铁心104上。
对于永久磁体110以及端板300和302已安装在转子铁心104上的转子100，如果热固性粘合剂没有凝固，则在端板300一侧和端板302一侧中的至少一侧，粘合剂会从转子铁心104的开口中渗出。在这种情况下，热固性粘合剂将介入转子铁心104与各端板300和302之间。
当在这种情况下加热转子100时，转子100的组件，即转子铁心104以及端板300和302将分别受热膨胀。
端板300和302由铝合金制成，因此它们的膨胀量要比转子铁心104的膨胀量大。如果从开口中渗出的热固性粘合剂介入各端板300和302与转子铁心104之间且转子100被加热，则在端板300和302以及转子铁心104膨胀的同时热固性粘合剂凝固。
当所述加热过程完成且转子100的温度降低时，热膨胀了的端板300和302以及转子铁心104分别收缩。此时，热固性粘合剂已在端板300和302以及转子铁心104膨胀的同时凝固。因此，当端板300和302以及转子铁心104收缩时，基于膨胀量的差异，在各端板300和302与转子铁心104之间产生应力。
具体地，端板300和302的线膨胀系数大于转子铁心104的线膨胀系数，因此其膨胀量也比转子铁心104的大。当温度降低时，端板300和302的收缩量也较大，因此转子铁心对端板300和302产生径向向外的拉应力，而端板300和302对转子铁心104产生径向向内的压应力。
各端板300和302在其与转子铁心104邻接的表面上形成有凹凸形部分。因此与各端板300和302上没有形成凹凸形部分的情况相比，各端板300和302与转子铁心104的接触面积较小。从而，各端板300和302与转子铁心104通过粘合剂而粘结的面积也较小。各端板300和302与转子铁心104粘结在一起的面积的减小导致各端板300和302与转子铁心104之间粘合剂的粘合力减小，因此与各端板300和302上没有形成凹凸形部分的情况相比，各端板300和302与转子铁心104之间产生的应力较小。
此外，假设旋转电机的工作重复地启动和停止，以使得转子100重复地产生热和被冷却。与各端板300和302上没有形成凹凸形部分的情况相比，在各端板300和302与转子铁心104之间产生的应力也较小。
如上所述，根据本实施例的旋转电机中的转子的构造，当在各端板面向转子铁心的平面上形成有凹槽时，各端板和转子铁心之间的接触面积将减小。因此，即使各端板利用粘合剂固定至转子铁心上，由于接触面积的减小，也可以减小各端板粘结至转子铁心的面积。各端板粘结至转子铁心的面积的减小使得各端板与转子铁心之间粘合力减小。因此可以减小由于各端板和转子铁心随着环境温度和旋转电机工作时所产生的热量而膨胀的线膨胀系数的不同而产生的径向上的压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板制成，则能够防止电磁钢板的较大变形。这样，可以提供一种旋转电机中的转子的构造，该构造能减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而产生的应力。
此外，各端板由铝合金即非磁性体制成，因此可以防止转子铁心上所设的永久磁体在平行于旋转轴方向上由于磁通量泄漏而产生的磁路损失。
<第三实施例>
下面将说明根据第三实施例的转子制造方法。根据本实施例的转子制造方法是制造具有根据上述第一或第二实施例的转子构造的转子的方法。
根据本实施例的旋转电机中转子的组件与根据第一实施例的旋转电机中转子的构造不同之处在于，转子100不包括不锈钢板112和114。其余组件与根据第一实施例的旋转电机中的转子100的组件类似，并标以相同的参考标号且具有相同的功能。因此将不再重复其详细说明。
根据本实施例的转子制造方法特征在于，加热已安装了永久磁体110以及端板102和106的转子铁心104以使热固性粘合剂凝固。
具体地，如图10所示，线圈500和502被设置成面向转子铁心104以在转子铁心104周围产生磁场。转子铁心104由多层电磁钢板制成，所述电磁钢板是磁性体。因此，如果在转子铁心104周围产生磁场，则在转子铁心104内部会基于所产生的磁场产生涡电流。当在转子铁心104内部产生涡电流时，将产生焦耳热，从而加热转子铁心104。
下面将参照图11说明根据本实施例的转子制造方法。
在步骤(以下表示为S)1000中，将端板106安装至轴108上。在S1100中，将转子铁心104安装至已安装在轴108上的端板106上。
在S1200中，向形成于转子铁心104上的开口内注入适量的热固性粘合剂。在S1300中，将永久磁体110插入形成于转子铁心104上的开口内。
在S1400中，将端板102安装至转子铁心104上使得端板102在轴向上与转子铁心104的端面相邻接。端板102和106可以通过拧紧贯通端板102和106以及转子铁心104的螺栓(未示出)而安装至转子铁心104上。
在S1500中，向线圈500和502供给电力以在转子100周围产生磁场。对于电力如何被供给至线圈500和502并没有特别地限制；可以在经过了预定时间段时停止供电，或者，可以在转子铁心104的温度达到或超出热固性粘合剂的凝固温度后停止供电。
下面将说明根据本实施例的基于上述构造和流程图的转子制造方法的作用。
端板106和转子铁心104被安装至轴108上(S1000、S1100)，热固性粘合剂被注入转子铁心104的开口中(S1200)，并且永久磁体110被插入转子铁心104的开口中(S1300)。当端板102被安装至转子铁心104上使得端板102在轴向上与转子铁心104的端面相邻接(S1400)然后电力被供给至线圈500和502(S1500)时，在转子铁心104内部基于转子铁心104周围所产生的磁场而产生涡电流。由此产生的焦耳热使得转子铁心104温度升高。当转子铁心104的温度升高并且施加于转子铁心104上的热固性粘合剂120的温度超出热固性粘合剂开始凝固的温度时，热固性粘合剂120开始凝固。此时，由于端板102和106由铝合金即非磁性体制成，所以即使在转子100周围产生磁场，在端板102和106内部也不会产生涡电流。因此，端板102和106自身不会产生热量，只有从转子铁心104传出的热使得端板102和106的温度升高。
此时，端板102和106由于从转子铁心104传出的热而发生热膨胀。但是，与整个转子100被加热的情况相比，端板102和106的膨胀量较小。因此，当加热转子铁心104以使热固性粘合剂凝固时，与整个转子100被加热的情况相比，端板102和106的膨胀量较小。
当停止向线圈500和502供电且转子铁心104的温度降低时，膨胀量较小的端板102和106的收缩量也较小。因此，即使在转子铁心104与各端板102和106之间由于热固性粘合剂而存在固定点，与整个转子100被加热以使热固性粘合剂凝固的情况相比，在该固定点处产生的应力也较小。
如上所述，根据本实施例的转子制造方法，永久磁体和端板被安装至转子铁心上，然后电力被供给至设置成面向转子铁心的线圈从而产生磁场。这样，可以在转子铁心周围产生磁场。当在转子铁心周围产生了磁场时，基于所产生的磁场，在转子铁心的内部会产生涡电流。所产生的涡电流在转子铁心处产生焦耳热，从而加热转子铁心。由于端板是非磁性体，所以即使在其周围产生磁场，在其内部也不会产生涡电流。因此能够仅加热转子铁心。由于仅转子铁心被加热，所以只有从转子铁心传出的热量被供给至端板，从而与整个转子被加热的情况相比，端板的热膨胀量较小。因此，在转子的制造中，在用于使热固性粘合剂凝固的加热过程中，端板的膨胀量较小。因此可以减小由于转子铁心与各端板之间线膨胀系数的不同而产生的径向上的压应力或拉应力。结果，举例来说，如果转子铁心由多层电磁钢板形成，则可以防止电磁钢板的较大变形。这样，可以提供一种转子制造方法，该方法能够减小由于介入转子铁心和各端板之间的粘合剂而引起的应力。
应当理解，此处公开的所有实施例仅是作为说明性和示例性的，而非限制性的。这意味着本发明的范围并非由上述说明而是由所附权利要求来表示，并且包含落在与权利要求等同的含义及范围内的所有变型。
权利要求
1.一种用在具有转子和定子的旋转电机中的转子(100)的构造，其中所述转子(100)包括转子铁心(104)、插入沿所述转子铁心(104)的周向形成的开口(118)内的永久磁体(110)和设置成在旋转轴方向上夹持所述转子铁心(104)的端板(102、106)，所述永久磁体(110)通过粘合剂固定至所述转子铁心(104)上，在所述转子铁心(104)和所述各端板(102、106)之间设有中间部件(112、114)，所述中间部件具有介于所述转子铁心(104)的线膨胀系数和所述端板(102、106)的线膨胀系数之间的线膨胀系数，并且所述各端板(102、106)在所述周向上的外缘具有相对于所述中间部件(112、114)的外缘径向向内的部分(116)。
2.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述中间部件(112、114)是圆盘形的，并且所述中间部件(112、114)的外径被设定为使得所述中间部件(112、114)超出所述开口(118)的外缘位置。
3.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述中间部件(112、114)是非磁性体。
4.根据权利要求3所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述中间部件(112、114)由不锈钢形成。
5.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中至少在所述中间部件(112、114)面向所述转子铁心(104)一侧的表面上形成有膜，所述膜与所述粘合剂之间的摩擦系数小于所述中间部件(112、114)与所述粘合剂之间的摩擦系数。
6.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述各端板(102、106)是非磁性体。
7.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述转子铁心(104)由多层电磁钢板形成。
8.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述开口(118)是设置成V字型的一对开口(204、206)。
9.根据权利要求1所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述开口(118)是沿垂直于径向的方向设置的一对开口(208、210)。
10.一种用在具有转子和定子的旋转电机中的转子(100)的构造，其中所述转子(100)包括转子铁心(104)、插入沿所述转子铁心(104)的周向形成的开口(118)内的永久磁体(110)和设置成在旋转轴方向上夹持所述转子铁心(104)的端板(300、302)，所述永久磁体(110)通过粘合剂固定至所述转子铁心(104)上，并且所述各端板(300、302)具有面向所述转子铁心(104)且具有凹凸形部分(304、306、308)的表面。
11.根据权利要求10所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述各端板(300、302)是非磁性体。
12.根据权利要求10所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述转子铁心(104)由多层电磁钢板形成。
13.根据权利要求10所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述开口(118)是设置成V字型的一对开口(204、206)。
14.根据权利要求10所述的用在旋转电机中的转子的构造，其中所述开口是沿垂直于径向的方向设置的一对开口(208、210)。
15.一种用在旋转电机中的转子(100)的制造方法，包括以下步骤将永久磁体(110)插入沿转子铁心(104)的周向形成的开口(118)内；向所述转子铁心(104)的所述开口(108)涂敷热固性粘合剂；将端板(102、106)安装到所述转子铁心(104)上，使得所述端板(102、106)在所述转子铁心(104)的旋转轴方向上与所述转子铁心邻接；以及在所述永久磁体(110)和所述端板(102、106)安装到所述转子铁心(104)上的状态下加热所述转子铁心(104)。
16.根据权利要求15所述的转子的制造方法，其中所述端板(102、106)是非磁性体，并且所述加热步骤包括在所述转子铁心(104)周围产生磁场的步骤。
17.根据权利要求16所述的转子的制造方法，其中所述产生磁场的步骤包括通过向设置成面向所述转子铁心(104)的线圈(500、502)供给电力而产生磁场的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种转子及其制造方法。转子(100)包括转子铁心(104)、插入沿转子铁心(104)的周向形成的开口内的永久磁体(110)以及设置成在旋转轴方向上夹持转子铁心(104)的端板(102、106)。永久磁体(110)通过粘合剂固定至转子铁心(104)上。在转子铁心(104)和各端板(102、106)之间设有不锈钢板(112、114)，所述不锈钢板(112、114)具有介于转子铁心(104)的线膨胀系数和端板(102、106)的线膨胀系数之间的线膨胀系数。各端板(102、106)在周向上的外缘具有相对于不锈钢板(112、114)的外缘径向向内的部分。
文档编号H02K1/27GK101091300SQ20068000164
公开日2007年12月19日 申请日期2006年1月30日 优先权日2005年2月22日
发明者水谷龙彦, 杉山智也, 前田英治 申请人:丰田自动车株式会社