旋转电机用转子及电动动力转向装置用电动的制造方法
【专利摘要】一种旋转电机用转子，在转子铁心的外周面的粘接面上粘接磁体，在形成于转子铁心的轴通孔的内周面上，通过沿轴向改变轴通孔的孔径来形成孔径较大的凹部和孔径较小的凸部，在轴通孔的两端开口部配置所述凸部，将在压入部具有凸筋形状的凸状部的轴压入轴通孔来加以组装，将所述凹部设为两处部位以上，并将所述凹部、所述凸部与所述轴的各直径尺寸设定为轴主体直径＜所述凸部直径＜轴的凸筋形状的凸状部直径＜所述凹部直径。
【专利说明】旋转电机用转子及电动动力转向装置用电动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转电机用转子及电动动力转向装置用电动机。
【背景技术】
[0002]一般，旋转电机的转子采用以下结构:通过冲压加工将轴压入层叠铁板而形成的转子铁心中央部的通孔并将转子铁心与轴旋紧。在现有的旋转电机的转子铁心中，为了抑制在压入轴时因轴弯曲、变形而产生的轴芯振摆，采用了以下结构:将层叠而形成的转子铁心的中心孔的直径在轴向上局部构成得稍大，并在该稍大的中心孔与轴之间形成间隙，以实现轴压入力的降低，防止轴弯曲、变形，消除轴芯振摆(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利实开昭59-145248号公报
[0006]专利文献2:日本专利特开2006-217770号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术问题
[0008]在转子铁心的外周面上粘接固定有磁体的现有的旋转电机的情况下，在现有的转子铁心的结构中，未考虑到压入轴时转子铁心的压入部和非压入部的变形量的差来进行设计，因此，存在以下缺点:在作为磁体粘接面的转子铁心外周面(平面)产生起伏，降低了磁体的粘接强度、磁体粘合精度。另外，在为了抑制转子铁心的外周面(平面)的起伏而减小压入量的情况下，转子铁心的转矩变小，因此，难以同时抑制起伏和确保必要的转子铁心的转矩。
[0009]本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种能确保必要的转子铁心的转矩，并能降低轴的压入力，另外，不仅仅是通过摩擦(烧粘等)而产生的压入力的增加来防止转子铁心的振摆变差的对策，还能抑制粘合磁体的转子铁心外周面(平面)的起伏，并能同时实现磁体的粘接强度及磁体的粘合精度提高效果的高精度的旋转电机用转子及电动动力转向装置用电动机。
[0010]解决技术问题所采用的技术手段
[0011]本发明的旋转电机用转子在由铁板旋转层叠而形成的转子铁心的外周面的粘接面上粘接有磁体，其特征是，在轴通孔的内周面上，通过沿轴向改变上述轴通孔的孔径来形成上述孔径较大的凹部和上述孔径较小的凸部，该轴通孔形成于旋转层叠而形成的上述转子铁心，在上述轴通孔的两端开口部配置上述凸部，将在压入部具有凸筋形状的凸状部的轴压入上述轴通孔来加以组装，将上述凹部设为两处部位以上，将上述凸部的部位设为比上述凹部的部位多一处，并将上述凹部、上述凸部与上述轴的各直径尺寸设定为上述轴的主体直径<上述凸部的直径<上述轴的凸筋形状的凸状部的直径<上述凹部的直径。
[0012]发明效果[0013]根据本发明的旋转电机用转子，能确保必要的转子铁心的转矩，并能降低压入力，另外，不仅仅是通过因摩擦等而产生的压入力的增加来防止转子的振摆变差的对策，还能抑制粘合磁体的转子铁心外周面的起伏，并能同时实现磁体的粘接强度及磁体的粘合精度提高的效果。另外，通过以旋转的方式层叠，还能提高转子铁心单个零件的歪斜等的精度。
[0014]本发明的其它目的、特征、观点及效果通过以下参照附图的本发明的详细说明会更加明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的转子铁心的基本结构的说明图，图1 (a)是侧剖图，图1(b)是图1(a)的A — A线剖视图，图1(c)是用于说明层叠板的厚度的放大剖视图。
[0016]图2是表示本发明实施方式一的旋转电机用转子的图，图2(a)是侧剖图，图2 (b)是图1(a)的B— B线剖视图。
[0017]图3是表示本发明实施方式二的旋转电机用转子的图，图3(a)是侧剖图，图3 (b)是图3(a)的C 一 C线剖视图。
【具体实施方式】
[0018]以下，基于附图对本发明的各实施方式进行说明。
[0019]另夕卜,在各图中，相同符号表不相同或相应部分。
[0020]实施方式一
[0021]首先，根据图1对本发明的旋转电机用转子铁心主体的基本结构进行说明。
[0022]转子铁心I由多片磁性体形成，上述多片磁性体是通过冲压将铁板成形为规定的形状、并将冲压后的铁板Id旋转层叠而形成的，转子铁心I利用多个铆接部Ic将铁板彼此固定为一体。在转子铁心I的外周设有多个用于粘接多个磁体4的平面部le，在转子铁心I的中心存在用于压入轴2的通孔lh，在转子铁心I的轴向上使通孔的孔径变化，以形成四处孔径较小的凸部la，并形成三处孔径较大的凹部lb。
[0023]这样，在实施方式一中，旋转层叠铁板ld，因此，即便因材料的位置而在板厚上产生偏差的情况下，层叠厚度也被平均化，从而能提高转子铁心I的歪斜等的精度，对于磁体粘接面Ie的起伏也存在抑制效果。另外，在转子铁心I的中心部存在用于压入轴2的通孔，通过使通孔的孔径在转子铁心I的轴向上变化，来形成能抑制压入轴时磁体粘接面的起伏的最佳孔径的凸部Ia和凹部lb。
[0024]另外，转子铁心I由具有通孔的孔径不同的大小两种孔径的层叠板Id构成，能通过层叠多片小孔径的层叠板在通孔Ih的内周面上形成沿径向突出的四处凸部la，并通过层叠多片大孔径的层叠板而在通孔Ih的内周面形成沿径向凹陷的三处凹部lb。此外，将凸部la、凹部Ib沿轴向交替地配置于通孔Ih内，并在通孔Ih的两开口部分别配置凸部la，通过将轴I从任一开口部(图1中为左侧)朝箭头方向(参照图2)压入来进行转子的组装。
[0025]材料(层叠板Id)的板厚如图1 (C)所示并不是恒定的(tl和t2)，因此，因位置不同会使厚度不同，即便在一片材料中仅存在微小的差别，在层叠多片材料的情况下，其差别也会变为多倍，层叠后的厚度差会导致转子铁心I的歪斜，因而不能无视。不过，在实施方式一中，如上所述由于将层叠板Id旋转着层叠，因此，即便因材料的位置而在板厚上产生偏差的情况下，层叠厚度也会被平均化，从而能提高转子铁心I的歪斜等的精度，对于磁体粘接面即平面部Ie的起伏也存在抑制效果。另外，由于通孔的孔径的凸部Ia和凹部Ib使孔径在转子铁心I的轴向上变化，因此能发挥出在压入轴时抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏的效果。
[0026]另外，如上所述，由于设置四处作为转子铁心I的压入部的凸部la，并设置三处作为非压入部的凹部lb，因此，转子铁心I的两端的开口部为凸部la。这样可矫正压入时转子铁心的内径与后述的轴2、3的偏芯，因此，存在能减小施加于转子铁心端部的径向上的力，并能抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏的效果。另外，通过设置两处以上的凹部lb，并设置比凹部数量多一处的凸部la，能根据转子铁心I的轴向长度增加凹凸部部位或缩短凹部Ib的长度Wlb，并能抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏。
[0027]另外，转子铁心I在通孔Ih内使凸部Ia和凹部Ib以通孔Ih的轴线中央点为中心朝向两开口部配置成呈对称的对称形状，因此，消除了转子铁心I的方向性，能不取决于插入方向地以稳定的压入力将轴2、3压入，从而提高了轴压入的操作性。
[0028]另外，开设有作为压入部的凸部Ia的层叠板Id和开设有作为非压入部的凹部Ib的层叠板Id如上所述利用多个铆接部Ic而固定为一体，因此，即便在通孔Ih的作为非压入部的凹部Ib与轴2、3之间存在较大的间隙，开设有凹部Ib的层叠板Id的偏差量也不会达到该间隙的量，因此，存在能抑制转子径向的变形量、并能降低磁体粘接面即平面部Ie的起伏的效果。
[0029]接着，根据图2对实施方式一的转子的结构进行说明。
[0030]图2所示的转子铁心I例如由下述层叠板形成，该层叠板由以每次旋转72°的方式层叠十边形的层叠板Id的磁性体构成，在通孔Ih中形成有作为压入部的四处凸部Ia和作为非压入部的三处凹部lb。
[0031]此外，转子铁心I由带凸筋的轴2、多个磁体4及保护盖5构成，其中，上述轴2在外周面形成有凸状部即凸筋部2a、且被压入保持于该转子铁心1，上述多个磁体4利用硅酮粘接剂固定于转子铁心I的外周面(外径面)即作为磁体粘接面的平面部le，上述保护盖5由设于磁体外周的非磁性体构成。在转子铁心I的通孔Ih与磁体粘接面即平面部Ie间的部位设有孔部If，该孔部If防止在压入轴2时转子铁心I的变形(吸收变形)并在转子铁心I的轴向上贯穿，抑制了磁体粘接面即平面部Ie的起伏，且实现了转子的重量降低。另外，在图2(a)中，左侧的箭头表示轴2的压入方向。
[0032]另外，各构成零件的直径被设定为除了凸筋形状的凸状部之外的轴主体直径D2<转子铁心凸部直径Dla <轴的凸筋形状的凸状部直径D2a <转子铁心凹部直径Dlb这样的尺寸关系。
[0033]这样，在实施方式一中，通过朝在通孔Ih中设有作为压入部的凸部Ia和作为非压入部的凹部Ib的转子铁心I压入带凸筋形状的凸状部的轴2，能确保必要的转矩，并能通过调节凸部Ia的轴向长度Wla与轴2的凸筋形状的凸状部的部位来降低压入力。
[0034]当作为非压入部的凹部Ib的轴向长度Wlb超过IOmm时，即便在压入力较低的状态下，磁体粘接面即平面部Ie的起伏也较大，但通过将凹部Ib的轴向长度Wlb设为O< Wlb ( 10mm，能抑制在压入轴2时转子铁心I的凹部Ib朝内侧挠曲，存在对位于转子铁心I外周面的平面部Ie的起伏进行抑制的效果。
[0035]通过采用上述结构，并不仅仅是通过因摩擦等而产生的压入力的增加来防止转子铁心的振摆变差的对策，还可抑制在粘合磁体的转子铁心的外周面、即磁体粘接面也就是平面部Ie上产生起伏，还具有提高磁体的粘接强度及磁体粘合精度的效果。
[0036]另外，通过在转子铁心I的压入方向上交替地设置作为压入部的凸部Ia和作为非压入部的凹部lb，即便压入时在转子铁心I的凸部Ia与轴2的凸筋形状的凸状部之间产生摩擦，因摩擦而增加的应力也会在非压入部即凹部Ib释放，因此，能防止连续产生摩擦，存在能抑制摩擦累积的效果。因此，不仅仅是通过因摩擦等而产生的压入力的增加来防止振摆变差的对策，还可抑制因摩擦而产生的变形、即抑制在粘合磁体4的转子铁心I的平面部Ie上产生起伏，能提高磁体4的粘合精度。
[0037]另外，粘接剂使用具有弹性的硅酮粘接剂，因此，平面部Ie的起伏较小，在平面度的精度良好的情况下，粘接剂厚度变薄，也能确保粘接力。(一般而言，当硅酮粘接剂的粘接剂厚度较厚时，粘合破坏的应力变低，因此，会相应地降低保持力。)
[0038]另外，硅酮粘接剂具有弹性，因此，在旋转电机的使用环境处于低温时、高温时，SP便因转子的各构成零件的线膨胀系数差而产生热应力，热应力也会在粘接剂内缓和而不会导致剥离，从而能确保粘接力。
[0039]另外，在该实施方式一中，采用了转子铁心I的硬度比轴2的硬度小的结构，在压入时，由于存在硬度差，因此可以以仅磨损转子铁心I的方式压入，能通过抑制轴2的摩擦来抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏。
[0040]如图2(a)所示，采用以下结构:在转子铁心的压入方向的末端部、即轴2的压入通孔Ih的压入开始侧端部，将转子铁心I的端面与轴2的凸筋部2a的前端之间的尺寸Fl设定为Fl > O的关系，并以不使轴2的凸筋部2a(凸筋形状的凸状部)的前端部由转子铁心端面从通孔开口朝外部突出的方式将轴2固接于通孔Ih内，即便在压入轴时因转子铁心I与轴凸筋部2a的摩擦而产生微小的金属屑，由于凸筋部2a不从转子铁心I突出，因此，不会因金属屑进入转子与定子间而产生机械锁定。
[0041]如图2(b)所示，在转子铁心I的通孔Ih与磁体粘接面即平面部Ie间的部位上设有孔部If，该孔部If防止压入轴2时转子铁心I的变形，并沿转子铁心I的轴向贯穿，即便压入轴2，也能吸收转子铁心I的变形，并能降低磁体粘接面即平面部Ie的起伏。另外，利用孔部If使转子铁心I的一部分中空，能降低转子的重量。
[0042]实施方式二
[0043]接着，根据图3对实施方式二的转子的结构进行说明。实施方式二示出了与实施方式一相比转子铁心I的轴向长度较短的情况下的结构，构成零件与实施方式一相同。不同点在于采用了以下结构:随着转子铁心的轴向长度变短，将轴3的压入部形成滚花形状以作为凸筋形状的凸状部，并在转子铁心I的通孔Ih与外周面之间设有孔部If，在图3(a)中，左侧的箭头表示轴3的压入方向。
[0044]另外，各构成零件的直径被设定为除了滚花形状的凸状部直径之外的轴主体直径D3 <转子铁心凸部直径Dla <轴的滚花形状的凸状部直径D3a <转子铁心凹部直径Dlb这样的尺寸关系。
[0045]这样，在实施方式二中，通过朝在通孔Ih中设有作为压入部的凸部Ia和作为非压入部的凹部Ib的转子铁心I压入带滚花的轴3，其中，该带滚花的轴3在外周面形成有凸状部、即滚花形状的凸状部3a，能确保必要的转矩，并能通过调节凸部Ia的轴向长度Wla与轴3的滚花形状的凸状部3a的形状来降低压入力。
[0046]此时，转子铁心I的轴向长度较短，相应地，通过在轴3上形成滚花形状来增加压入面积，从而能确保必要的转子铁心的转矩。
[0047]与实施方式一相同，通过将作为转子铁心I的非压入部的凹部Ib的轴向长度Wlb设为O < Wlb < 10mm，可抑制在压入轴3时转子铁心I的凹部Ib朝内侧挠曲，因而存在抑制位于转子铁心I外周面的磁体粘接面即平面部Ie的起伏的效果。
[0048]另外，通过在转子铁心I的压入方向上交替地设置作为压入部的凸部Ia和作为非压入部的凹部lb，即便在压入时在转子铁心I的凸部Ia与轴3的滚花形状的凸状部3a之间产生摩擦，因摩擦而增加的应力也会在非压入部即凹部Ib被释放，因此，能防止连续产生摩擦，具有能抑制摩擦累积的效果。因此，不仅仅是通过因摩擦等而产生的压入力的增加来防止振摆变差的对策，还可抑制因摩擦而产生的变形、即在粘合磁体4的转子铁心I的粘接面也就是平面部Ie上产生起伏，能提高磁体4的粘合精度。
[0049]通常，随着转子铁心的轴向长度变短，压入长度也变短，因此，转子铁心的转矩也变小，但通过将轴外周的压入部形状设为滚花形状，与实施方式一相比增加了压入面积，能确保必要的转子铁心的转矩。
[0050]另外，在该实施方式二中，也采用了转子铁心I的硬度比轴3的硬度小的结构，在压入时，由于存在硬度差，因此能以仅磨损转子铁心I的方式压入，能通过抑制轴3的摩擦来抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏。
[0051]如图3(a)所示，采用以下结构:在转子铁心压入方向的末端部、即轴3的压入通孔Ih的压入开始侧端部，将转子铁心I的端面与轴3的滚花形状的凸状部3a的前端之间的尺寸F2设定为F2 > O的关系，并以不使轴3的滚花形状的凸状部3a的前端部由转子铁心端面从通孔开口朝外部突出的方式将轴2固接于通孔Ih内，即便在压入轴时因转子铁心I与轴的凸状部3a的摩擦而产生微小的金属屑，凸状部3a也不会从转子铁心突出，因此，不会因金属屑进入转子与定子间而产生机械锁定。
[0052]在上述实施方式一、二中，对旋转电机的转子进行了说明，但本发明也适用于例如电动动力转向装置用电动机中。在电动动力转向装置用电动机中，磁体的粘合位置精度会对电动机的齿槽转矩、转矩脉动产生影响，因此，通过抑制磁体粘接面即平面部Ie的起伏，能提供一种可实现齿槽转矩、转矩脉动的降低，并可抑制转向感变差的电动动力转向装置用电动机。
[0053]另外，在本发明的范围内可以对本发明的各实施方式进行组合，也可以对各实施方式进行适当变形、省略。
【权利要求】
1.一种旋转电机用转子，在由铁板旋转层叠而形成的转子铁心的外周面的粘接面上粘接有磁体，其特征在于， 在轴通孔的内周面上，通过沿轴向改变所述轴通孔的孔径来形成所述孔径较大的凹部和所述孔径较小的凸部，所述轴通孔形成于旋转层叠而形成的所述转子铁心， 在所述轴通孔的两端开口部配置所述凸部， 将在压入部具有凸筋形状的凸状部的轴压入所述轴通孔来加以组装，将所述凹部设为两处部位以上，将所述凸部的部位设为比所述凹部的部位多一处，并将所述凹部、所述凸部与所述轴的各直径尺寸设定为:所述轴的主体直径 < 所述凸部的直径< 所述轴的凸筋形状的凸状部的直径<所述凹部的直径。
2.如权利要求1所述的旋转电机用转子，其特征在于， 在所述轴的压入开始侧端部，所述轴的凸筋形状的凸状部端部不从所述转子铁心的端面突出。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机用转子，其特征在于， 所述凹部和所述凸部在所述轴通孔内以该轴通孔的轴线中央点为中心朝向所述两端开口部对称地配置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机用转子，其特征在于， 所述轴的凸筋形状的凸状部形成为滚花形状。
5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机用转子，其特征在于， 在所述转子铁心中，在所述轴通孔与所述磁体的粘接面之间设有孔部，该孔部防止在所述轴压入时所述转子铁心的变形。
6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机用转子，其特征在于， 所述转子铁心的凹部的轴向长度Wlb设定为O < Wlb < 10mm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的旋转电机用转子，其特征在于， 所述转子铁心的硬度比所述轴的硬度小。
8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机用转子，其特征在于， 将所述磁体固定于所述转子铁心的粘接剂是硅酮粘接剂。
9.一种电动动力转向装置用电动机，其特征在于， 使用权利要求1至8中任一项所述的旋转电机用转子。
【文档编号】H02K1/28GK103891106SQ201280050628
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2011年11月18日
【发明者】森川明彦, 高岛和久, 松永俊宏, 宫冈政之, 山村明弘, 前田浩树 申请人:三菱电机株式会社