专利名称：转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及埋入磁铁型同步电动机。
背景技术：
在将永久磁铁埋入转子的铁心(转子铁芯)而构成的埋込磁铁型同步电动机(所谓的IPM电动机)中，转子为如下的构造。转子由层叠开设有多个磁铁孔的电磁钢板而制作的转子铁芯和插入到磁铁孔的永久磁铁构成。在磁铁孔的周方向端部，为防止磁铁的磁通短路而设有沿转子铁芯的旋转轴方向延伸的空隙部(磁障壁(flux barrer))。另外,为固定磁铁孔内的磁铁，在上述空隙部填充有树脂或粘接剂等填充材料。在这样的转子铁芯中，已知有如下的转子构造，即、将转子铁芯在层叠方向分成多个块，形成在形成于各块的磁铁孔中插入永久磁铁的基准块，在保持轴心一致而使各基准块彼此在旋转方向错位的状态下，在转子的旋转轴方向层叠了多个基准块的所谓的偏心构造(7 二 一構造)。专利文献1:(日本)特开2007-282392号公报在上述现有技术中，通过使用比磁铁插入孔的深度短的磁铁，在层叠基准块时在各基准块的磁铁彼此之间沿旋转轴方向设置间隙，利用该间隙将各基准块彼此的空隙部连通，由此，确保填充于空隙部的树脂等填充剂的流通路径。该情况下，相对于与使用磁铁插入孔的深度相同的长度的磁铁的转子铁心，存在电动机的扭矩密度降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题点而创立的，其特征在于，提供一种转子，在作为偏心构造的转子中，不减小磁铁的体积而将空隙部连通。本发明一实施方式适用于由层叠形成有磁铁孔的板而形成的转子铁芯和插入到转子铁芯的磁铁孔的永久磁铁构成的电动机的转子。该转子中，转子铁芯由永久磁铁的位置相互被错位且固定的第一层叠块和第二层叠块构成，形成有第一空隙部及第二空隙部，其与磁铁孔的旋转方向的一端部及另一端部连通，在转子铁芯的旋转轴方向端部开口，并且沿转子铁芯的旋转轴方向贯通，在第一层叠块和第二层叠块邻接的部分，以第一空隙部彼此之间及第二空隙部彼此之间连通的方式，扩大第一空隙部和第二空隙部的至少一方的开口面积。根据本发明，可以不减小永久磁铁的体积而使第一及第二空隙部在不同的层叠块间连通，因此，可防止使用该转子的电动机的转矩密度降低。
图1 (a)、(b)是本发明第一实施方式的转子I的说明图；图2 (a)、(b)表示本发明第一实施方式的转子铁芯的主要部分的剖面图3 (a)、(b)是本发明实施方式的变形例，是在一个磁铁部配置有三个永久磁铁的情况下的转子铁芯的主要部分的说明图；图4 (a)、(b)是本发明实施方式的其它变形例，是在一个磁铁部配置有两个永久磁铁的情况下的转子铁芯的主要部分的说明图‘图5 (a) (C)表示本发明实施方式的再其它变形例，是对永久磁铁的形状进行了变形的情况下的转子铁芯的主要部分的说明图；图6是本发明实施方式的再其它变形例，是层叠有四层偏心块的情况下的转子铁心的说明图；图7 (a) (d)是本发明第二实施方式的板的主要部分的说明图；图8表示本发明第二实施方式的转子铁芯剖面图；图9 (a)、(b)是本发明第三实施方式的转子的说明图。符号说明I 转子10转子铁芯IOa偏心块(第一层叠块)IOb偏心块(第二层叠块)11 板12 轴孔15连结块20永久磁铁22永久磁铁25 切口部30磁铁孔31空隙部31a空隙部(第一空隙部)31a空隙部(第二空隙部)32空隙部(第三空隙部、第四空隙部)
具体实施例方式下面，参照附图对本发明实施方式的电动机的转子进行说明。(第一实施方式)图1是本发明第一实施方式的转子I的说明图。图1 (a)表示相对于转子I的轴方向垂直的面的剖面图。图1 (b)表示图1 (a)的A-A剖面图。转子I通过在形成于转子铁芯10的磁铁孔30中插入永久磁铁20而构成。转子铁芯10通过将由电磁钢板构成的平板状的板11沿轴方向(转子I的旋转轴方向)层叠而构成。如图1 (a)所示，板11分别在中心部穿设有轴所贯通的轴孔12，并且，在轴孔12的周围沿周方向等间隔地穿设有在转子铁芯10的端面开口并且沿轴方向贯通的磁铁孔30。在转子铁芯10中，在各磁铁孔30中插入永久磁铁20。永久磁铁20形成为在转子铁芯10的轴方向具有长的面的长方体形状。磁铁孔30具有与该长方体形状的永久磁铁20的轴方向截面大致相同的形状(优选含有用于使插入容易的若干的间隙)。另外，磁铁孔30在永久磁铁20的周方向的端部侧具有与磁铁孔30连通且在转子铁芯10的端面开口，并且沿轴方向贯通的空隙部31。空隙部31除为了容易进行永久磁铁20的插入而作为使磁铁孔30变形的缓冲起作用之外，还作为用于防止在永久磁铁20的端部附近的磁通的绕入带来的效率降低的所谓的起作用磁障壁起作用。在空隙部31通常进行的是，通过在空隙部31填充不具有磁性的树脂或粘接剂等填充材料(以下将填充材料作为树脂进行说明)而将永久磁铁20进行固定。本实施方式的转子I为沿轴方向层叠2乃至多个永久磁铁20且将它们在周方向错开位置的所谓的偏心构造。在图1 (b)所示的例中，表示沿轴方向层叠第一偏心块IOa和第二偏心块IOb而构成的例子。利用这些第一偏心块IOa和第二偏心块IOb使永久磁铁20的位置在周方向错位。这样，通过将转子铁芯10设为偏心构造，能够缓和在转子I的外周所产生的磁场的强弱，能够抑制伴随旋转产生的转矩的变动。但是，在将转子铁芯设为偏心构造时，在偏心块10a、IOb之间，空隙部31的位置沿周方向错位，在偏心块10a、10b之间空隙部31不能连通。此时，如上所述，在填充树脂的情况下，产生从转子铁芯10的一端侧和另一端侧填充树脂的作业，存在作业工序数增加的问题。与之相对，在偏心的各偏心块10a、10b相接的部位，将各永久磁铁20沿轴方向切除若干(使永久磁铁20的轴方向尺寸比转子铁芯10的轴方向尺寸小)，在偏心块IOa的永久磁铁20和偏心块IOb的永久磁铁20之间沿轴方向设置间隙，由此，也可以使空隙部31连通。但是，在切除永久磁铁20的情况下，永久磁铁20的体积减小。如果转子铁芯10的永久磁铁20的体积减少，则存在转矩密度降低的问题。因此，在本发明的实施方式中，通过如下述构成转子铁芯10，可以不减少永久磁铁20的体积而防止转矩密度的降低。图2表示本实施方式的转子铁芯10的主要部分的剖面图。图2 Ca)是转子铁芯10的剖面图，图2 (b)表示从转子铁芯10的轴方向看到的透视图。图2 (a)中，转子铁心10在磁铁孔30中插入有永久磁铁20。磁铁孔30在永久磁铁20的周方向的端部分别形成有空隙部31a、31b。而且，设为使该空隙部31的一方(31a)的截面积(开口面积)相比另一方(31b)的截面积(开口面积)在周方向延长的形状。即，相对于永久磁铁20的中心将空隙部31a、31b的形状设为非对称。构成转子铁芯10的板11 (层叠钢板)例如由硅钢板等构成，分别穿设有磁铁孔30及空隙部31a、31b。图1 (b)中，层叠于偏心块IOa的板11和层叠于偏心块IOb的板11为相同形状，且表面及背面被反向安装。即，偏心块IOa和偏心块IOb在层叠方向表面及背面反向。通过这样构成转子铁芯10，在从轴方向透视转子铁心10的情况下，如2 (b)所示，相对于实线所示的偏心块IOa存在虚线所示的偏心块10b。该情况下，偏心块IOa的空隙部31a形成有必须与偏心块IOb的空隙部31b重合的部位(由网线部分表示)。
S卩，如图1 (b)所示，形成遍及转子铁芯10的轴方向整体贯通作为空隙部的空隙部31的构造。通过这样构成，空隙部31在不同的偏心块10a、IOb之间连通。由此，如上所述，能够一次完成填充树脂的作业。S卩，仅从偏心块IOa的空隙部31a的轴方向开口、或偏心块IOb的空隙部31b的开口的一方开口流入树脂，即可在偏心块10a、IOb的两偏心块的空隙填充树脂(填充材料)。另外，由于可以将永久磁铁20遍及转子铁芯10的轴方向整体配置，因此，可以不减少永久磁铁20的体积而防止转矩密度降低。此外，转子铁心10通过层叠板11而形成，在其轴方向两端部进一步设置通常称作端板的固定部件。在该端板上，在相当于转子铁芯10的空隙部31的开口的部分穿设树脂 装填孔，且从该孔流入树脂等，由此，也可以在空隙部31填充树脂。其次，对本实施方式的变形例进行说明。图1及2所示的例子表示在转子铁心10中配置一个永久磁铁20作为一个磁铁部的例子，但不限于此。例如也可以在一个磁铁部配置多个永久磁铁20。S卩，也可以由多个永久磁铁20形成磁铁部。图3表示本实施方式的变形例，是在一个磁铁部配置了三个永久磁铁20的情况下的转子铁芯10的主要部分的说明图。如图3 (a)所示，在磁铁部以构成三角形各边的方式将三个永久磁铁20a、20b、20c配置成大致三角形状。而且，以与这些永久磁铁20a、20b、20c相对应的方式在转子铁芯10形成有磁铁孔30a、30b、30c。在这些磁铁孔30a、30b、30c分别如上所述形成有空隙部31。如图3 (b)所示，这些空隙部31如上所述在偏心块10a、10b之间进行偏心的情况下，也形成可重合的部位(网线部分)。图4表示本实施方式的其它变形例，是在一个磁铁部配置有两个永久磁铁20的情况下的转子铁芯10的主要部分的说明图。如图4 (a)所示，在磁铁部以大致V字状配置有两个永久磁铁20a、20b。以与这些永久磁铁20a、20b相对应的方式在转子铁芯10形成有磁铁孔30a、30b。在这些磁铁孔30a、30b分别如上所述形成有空隙部31。如图4 (b)所示，这些空隙部31如上所述在偏心块10a、10b之间进行偏心的情况下，也形成可重合的部位(网线部分)。图5表示本实施方式的再其它变形例，是在永久磁铁20的形状进行了变形的情况下的转子铁芯10的主要部分的说明图。图5 (a)是从转子铁芯10的轴方向观察安装使永久磁铁20的外周侧伸出的半圆形状的永久磁铁20的转子铁心10的例子。图5 (b)是从转子铁芯10的轴方向观察安装使永久磁铁20向内周侧弯曲的弓形形状的永久磁铁20的转子铁芯10的例子。这样，在变更了永久磁铁20的形状的情况下，将磁铁孔30形成为适合永久磁铁20的外形的形状。在该磁铁孔30如上所述形成有空隙部31。空隙部31如上所述在偏心块10a、IOb之间进行偏心的情况下，也形成可重合的部位(网线部分)。图6是本实施方式的再其它变形例，是层叠了四层偏心块的情况下的转子铁芯10的说明图。在上述的图1 (b)所示的例子中，表示作为偏心块IOa及IOb为两层的例子，但不限于此。也可以考虑电动机的性能及特性而进一步设置多层的偏心结构。在图6所示的例子中，表示了偏心块10a、IObUOcUOd为四层的偏心构造的例子。这样，在进一步设为多层的偏心构造的情况下，只要以在偏心块10a、10b、10c、IOd之间连通磁铁孔30的空隙部31的方式如上述图2形成空隙部的形状即可。(第二实施方式)其次，对本发明的第二实施方式进行说明。图7及图8是本发明第二实施方式的转子铁芯10的说明图。在上述的第一实施方式中，通过将相同形状的板11表面及背面反向进行层叠，构成不同的偏心块10a、10b。与之相对，在第二实施方式中，在不同的偏心块10a、IOb之间配置有连结块15。此外,对于与第一实施方式相同的构成标注相同符号,省略其说明。图7 (a)是构成偏心块IOa的板Ila的主要部分的说明图。图7 (b)是构成连结块15的板Ilb的主要部分的说明图。图7 (C)是构成偏心块IOb的板Ila的主要部分的说明图。图7 (d)表示转子铁芯10的从轴方向的透视图。与第一实施方式相同，构成偏心块IOa的板Ila和构成偏心块IOb的板Ilb形成表面及背面反向的相同形状。在此，在本实施方式中，板IlaUlb均是将空隙部31的形状在周方向的一端侧和另一端侧设为相同形状。在第一实施方式中，为了防止通过设为偏心构造而使填充树脂的作业工序数增力口，因此，使一端侧的空隙部31a的形状的开口面积比另一端侧的空隙部31b的形状的开口面积大。与之相对，在第二实施方式中，使空隙部31的形状为现有公知的形状、即相对于磁铁孔30为对称，且使一端侧的空隙部31a的形状和另一端侧的空隙部31b的形状大致相同。而且，在偏心块10a、10b之间配置由具有用于连结这些空隙部31的放大的空隙部32的板Ilc构成的连结块15。如图8所示，在偏心块IOa和偏心块IOb之间介装层叠板Ilc而构成的连结块15。连结块15具有偏心块IOa的空隙部31、偏心块IOb的空隙部31、从转子铁芯10的旋转轴方向端面观察时各自具有所包含的开口的空隙部32a及空隙部32b。通过这样的构成，在第二实施方式中，与上述的第一实施方式相同，空隙部31在偏心的各偏心块10a、10b之间连通。由此,如上所述,可以一次完成填充树脂的作业。另外，由于可以将永久磁铁20遍及转子铁芯10的轴方向整体配置，因此，可以不减小永久磁铁20的体积而防止转矩密度降低。特别是，在第二实施方式中，可以将空隙部31设为现有公知的形状，相比第一实施方式，可以使永久磁铁20在周方向形成得较大。因此，可以不减小永久磁铁20的体积而防止转矩密度降低。(第三实施方式)其次，对本发明第三实施方式进行说明。图9是本发明第三实施方式的转子铁芯10的说明图。图9 (a)是第三实施方式的永久磁铁21的立体图。图9 (b)表示转子铁芯10的图1 (a)的A-A剖面图。此外，对与第一实施方式相同的构成标注相同符号，省略其说明。在第三实施方式中，通过精心设计永久磁铁21的形状，在不同的偏心块10a、10b之间使空隙部31连通。具体而言，如图9 Ca)所示，在与永久磁铁21的轴方向水平的面且周方向的一端侧的面22、和与轴方向垂直的一端侧的面23正交的部分形成有切口部25。而且，如图9 (b)所示，以使形成有切口部25的面20b在偏心块10a、IOb相接的部分彼此对向相接的方式进行配置，且以切口部25在周方向彼此不同的方式进行配置。各永久磁铁21通过偏心块10a、IOb的偏心在周方向错位配置，但通过以该错位量与切口部25的切口形状大致一致的方式构成，在偏心块10a、10b之间使空隙部31连通。 此外，在第三实施方式中，构成各偏心块10a、IOb的板11与第二实施方式相同，使空隙部31的形状为现有公知的形状，即相对于磁铁孔30对称，使一端侧的空隙部31a的形状和另一端侧的空隙部31b的形状大致相同。通过这样的构成，在第三实施方式中，与上述的第一实施方式相同，空隙部31在偏心的各偏心块10a、10b之间连通。由此,如上所述,可以一次完成填充树脂的作业。另外，由于可以将永久磁铁21遍及转子铁芯10的轴方向整体配置，因此，可以不减小永久磁铁21的体积而防止转矩密度降低。特别是在第三实施方式中，通过仅变更永久磁铁21的形状，在偏心块10a、10b间使空隙部连通，因此，没有必要根据现有公知的形状对板11的形状进行设计变更。另外，在永久磁铁21中，通常进行除毛刺、倒角等作业，可以仅增大与切口部25相对应的部位的倒角量。因此,变更永久磁铁21的形状不会增加成本。
权利要求
1.一种转子，是电动机的转子，由层叠形成有磁铁孔的板而形成的转子铁芯和插入到沿所述转子铁芯的旋转轴方向贯通的磁铁孔的永久磁铁构成，其特征在于， 所述转子铁芯由永久磁铁的位置相互被错位且固定的第一层叠块和第二层叠块构成， 形成有第一空隙部及第二空隙部，其与所述磁铁孔的旋转方向的一端部及另一端部连通，在转子铁芯的旋转轴方向端部开口，并且沿转子铁芯的旋转轴方向贯通， 在所述第一层叠块和所述第二层叠块邻接的部分，以所述第一空隙部彼此之间及所述第二空隙部彼此之间连通的方式，扩大所述第一空隙部和所述第二空隙部的至少一方的开口面积。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于， 所述第一空隙部具有比所述第二空隙部大的开口面积， 在所述第一层叠块和所述第二层叠块邻接的部分，所述第一空隙部和所述第二空隙部连通。
3.如权利要求1所述的转子，其特征在于， 在所述第一层叠块与所述第二层叠块之间具备由连结板构成的连结块， 所述连结块具有第二磁铁孔及第三空隙部， 所述第三空隙部将所述第一层叠块的第一空隙部和所述第二层叠块的第一空隙部连通，并将所述第一层叠块的第二空隙部和所述第二层叠块的第二空隙部连通， 所述第二磁铁孔将所述第一层叠块及所述第二层叠块的磁铁孔连通，且插入有所述永久磁铁。
4.如权利要求2所述的转子，其特征在于， 在所述第一层叠块与所述第二层叠块之间具备由连结板构成的连结块， 所述连结块具有第二磁铁孔及第三空隙部， 所述第三空隙部将所述第一层叠块的第一空隙部和所述第二层叠块的第一空隙部连通，并将所述第一层叠块的第二空隙部和所述第二层叠块的第二空隙部连通， 所述第二磁铁孔将所述第一层叠块及所述第二层叠块的磁铁孔连通，且插入有所述永久磁铁。
5.如权利要求1所述的转子，其特征在于， 所述永久磁铁具有在所述第一层叠块和所述第二层叠块邻接的部分将周方向的一端切口的切口部， 利用所述切口部将所述第一层叠块的第一空隙部和所述第二层叠块的第一空隙部连通，将所述第一层叠块的第二空隙部和所述第二层叠块的第二空隙部连通。
6.如权利要求1 5中任一项所述的转子，其特征在于， 在所述转子铁芯的轴方向的一端部及另一端部，在与所述第一空隙部及所述第二空隙部相对应的部位固定具有孔的板，从所述板的所述孔向所述第一空隙部及所述第二空隙部填充树脂。
全文摘要
本发明提供一种不减小永久磁铁的体积的转子。转子铁芯(10)由彼此沿旋转方向移动而固定的第一层叠块(10a)和第二层叠块(10b)构成，磁铁孔(30)在旋转方向的一端部及另一端部形成有不存在永久磁铁的第一空隙部(31a)及第二空隙部(31b)，在第一层叠块和第二层叠块邻接的部分，以第一空隙部彼此之间及第二空隙部彼此之间连通的方式扩大第一空隙部和第二空隙部的至少一方的面积。
文档编号H02K1/27GK103023179SQ20121028676
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月13日 优先权日2011年9月22日
发明者池见健, 木村真秀 申请人:日产自动车株式会社