转子的制作方法

本发明涉及在转子芯的磁体孔中插入有磁体的转子。

背景技术：

在永磁体式的旋转电机中，通过在转子芯设置磁体孔并将磁体插入从而在转子形成磁极。

在日本特开2010-016961中记载有如下内容：在将平板状的磁体插入于转子芯的磁体孔、并在磁体孔内壁与磁体的间隙中无空隙地填充铁等导磁性的金属粉末的基础上，通过加热而使金属粉末彼此的触点熔敷。由此，使因磁体孔的空隙等而产生的磁阻减小。

技术实现要素：

在上述日本特开2010-016961中，关于磁体与金属粉末接触这一情况，并没有特别提及。

在磁体式的旋转电机中，通过使涡电流减少，从而能抑制电能损失。电能损失的抑制例如通过在磁体的表面附加绝缘皮膜来确保与转子芯的绝缘、减小涡流环而进行。但是，在该情况下，会产生绝缘皮膜的成本。另外，在转子芯是通过电磁钢板的层叠而形成的情况下，在将磁体插入磁体孔的过程中，有可能因转子芯的凹凸而使绝缘皮膜损伤、破坏绝缘。

本发明提供一种在永磁体式的旋转电机中确保磁体与转子芯的绝缘的新的结构。

本发明的一个技术方案涉及的转子具备：转子芯，该转子芯通过使具有开孔的多个钢板层叠而形成；磁体，该磁体插入于使所述开孔重叠而形成的磁体孔；以及磁性板，该磁性板设置于所述磁体孔的内壁与所述磁体之间，防止所述磁体孔的内壁与所述磁体接触，对所述磁性板的至少与所述磁体接触的接触部位进行了绝缘处理。

转子是构成永磁体式的旋转电机的部件，由转子芯、轴等形成，以轴为旋转轴而旋转。在转子芯设置有磁体孔，插入有磁体。并且，通过在转子与设置于转子芯的周围的定子之间互相作用磁力，从而进行转子的旋转的加速、减速等。转子芯通过使多个钢板层叠而形成，通过设置于各钢板的开孔的重叠而形成了磁体孔。

在插入于磁体孔的磁体与磁体孔的内壁之间设置有磁性板。所谓磁性板是指导磁率大的板状的构件。磁性板的面形状未被特别限定，例如，能够使用没有弯曲(曲率几乎为零)的平板、带有曲面的板、带弯曲加工成直角等的部位的板等。另外，其轮廓能够设为方形、圆形、椭圆形、自由曲线等各种各样的形状，而且，也可以设为设置有开孔的形状。磁体通过磁性板防止了与磁体孔的内壁的接触。磁性板例如既可以以完全覆盖磁体的周围的方式配置，也可以仅配置于对于防止磁体与磁体孔的接触而言必要的部位。在用磁性板仅覆盖磁体的一部分的面的情况下，该面既可以是形成有磁极的面，也可以是没有形成磁极的面。作为覆盖磁体的各面的磁性板，既能够使用例如进行了弯曲加工的一个板，另外也可以例如按每个面而使用不同的板。另外，也可以由多个小的磁性板来形成覆盖某个面的磁性板。

对磁性板的与磁体接触的接触部位进行了绝缘处理。绝缘处理例如能够通过将绝缘性的树脂皮膜化来进行。另外，也能够通过实施使表面氧化等的化学反应从而确保绝缘。磁性板的绝缘处理至少对与磁体接触的接触部位进行。磁性板的绝缘处理也可以对与磁体接触的面整体进行、对与磁体不接触的面不进行。在该情况下，有可能磁性板与转子芯的多个钢板会电结合，但对电能损失的影响小。另外，磁性板的绝缘处理也可以对与磁体接触的面和不接触的面这两面都进行。而且，也可以对包括端部在内的所有面进行绝缘处理。

在本发明的所述一个技术方案中，所述磁体也可以至少表面为导电性。磁体也可以内部及表面具有导电性。在对磁体的表面实施了绝缘处理的情况下，磁体的表面失去导电性、显现绝缘性。在磁体的表面具有导电性的情况下，对磁性板一侧进行绝缘处理，因此也能够确保磁体与转子芯之间的绝缘性。

在本发明的所述的一个技术方案中，所述磁性板也可以与所述磁体相结合。结合例如能够利用粘接剂来进行。另外，也可以使用另行准备的紧固连结构件等使之进行结合。进行结合的定时可以在磁体和磁性板向磁体孔插入前也可以在插入后。通过进行结合来确定磁体与磁性板的相对位置，因此能够使绝缘确保容易化。在磁体和磁性板向磁体孔插入前进行了紧固连结的情况下，能够在维持着所希望的位置关系的状态下迅速地进行插入，能够期待组装性的提高。

在本发明的所述的一个技术方案中，也可以是，所述磁体包括已组合的多个小磁体，所述多个小磁体与所述磁性板相结合。

在本发明的所述的一个技术方案中，也可以是，配置于所述磁体的某一个面的所述磁性板包括互相不重叠地配置的多个小磁性板，所述多个小磁性板与所述磁体相结合。

在本发明的所述的一个技术方案中，也可以是，所述磁体和所述磁体孔为长方体形状，配置于所述磁体的某一个面的所述磁性板延伸至比所述磁体的宽度靠外侧的位置。在此，所谓磁体的宽度是指与磁体插入的方向呈直角的方向上的磁体的存在范围。通过使磁性板伸出到比磁体的宽度范围靠外侧的位置，从而能够防止伸出的一侧处的磁体与磁体孔的接触。

根据本发明的所述的一个技术方案，被插入于磁体孔的磁体能够通过磁性板来防止与磁体孔的电连接。磁性板在插入时等有可能因磁体孔的凹凸而使表面受损伤，但在磁体与磁性板之间确保了绝缘，因此作为整体使磁体与转子芯绝缘。因此，不形成将磁体与转子芯连结的涡电流，能够抑制因磁体导致的电能损失。

例如，即使在对磁体本身没有进行绝缘处理的情况下，也能够实现磁体与转子芯的绝缘确保。在不对磁体进行绝缘处理的情况下，能够实现成本的减低。

附图说明

以下将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业重要性，其中同样的附图标记表示同样的部件，并且附图中：

图1是本实施方式中的转子芯的俯视图。

图2是示出磁体与电磁钢板结合了的状态的俯视图。

图3是示出磁体与电磁钢板结合了的状态的侧视图。

图4是示出电磁钢板的绝缘形态的俯视图。

图5是示出磁体和电磁钢板插入到了磁体孔的状态的俯视图。

图6是示出在插入了磁体和电磁钢板的磁体孔中填充了树脂的状态的剖视图。

图7是示出第2实施方式的磁体与小电磁钢板结合了的状态的侧视图。

图8是示出第3实施方式的磁体与小电磁钢板结合了的状态的侧视图。

图9是示出第4实施方式的小磁体与电磁钢板结合了的状态的俯视图。

图10是示出第5实施方式的、小磁体和电磁钢板插入了磁体孔中且填充了树脂的状态的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图关于实施方式进行说明。在说明中，为了易于理解，关于具体的形态进行示出，但这些是实施方式的例子，除此之外也可以采用各种各样的实施方式。

图1是第1实施方式的转子芯10的俯视图。转子芯10是通过对冲裁成圆环形状的许多薄的电磁钢板进行层叠而形成的圆筒形状的部件。通过在电磁钢板设置多个开孔、并在电磁钢板的层叠时使该开孔重叠，从而形成贯通多个电磁钢板的贯通孔。设置于转子芯10的中央的贯通孔为轴孔12。轴孔12是供成为旋转轴的轴插入的孔。通过将插入到轴孔12的轴与转子芯10固定，从而整体上形成转子。

在转子芯10的外周附近设置的16个贯通孔是供永磁体(有时简称为磁体)插入的磁体孔14。通过磁体被有规则地插入于磁体孔14，从而在转子芯10形成多个磁极。该磁极通过与在转子的周围配置的定子的相互作用，可控制转子的旋转。磁体搭载于转子的旋转电机一般被称为永磁体式旋转电机。

接着，参照图2和图3关于被插入于磁体孔14的磁体16进行说明。图2是从磁体孔14的上侧观察磁体16看到的俯视图，图3是磁体16的侧视图。图2和图3中，为了方便而图示了(x，y，z)正交坐标。z方向是磁体孔14贯通转子芯10的方向，该方向与轴方向即旋转轴的方向一致。另外，x方向和y方向均为构成转子芯10的各电磁钢板的面内方向。并且将磁体16的边较长的方向设为x方向、将较短的方向设为y方向。磁体16制成为z方向上的边16z最长、接着x方向上的边16x长、y方向上的边16y短的平坦长方体形状。这些边的长度与磁体孔14的形状相对应。磁体16及磁体孔14的形状、数量、大小等可以根据旋转电机所要求的性能等多种多样地进行设定。不过，至少磁体16的最短边16y的长度设定为比一般的电磁钢板的厚度长，也有时设定为5倍以上或者10倍以上的长度。

磁体16通过使矫顽力大的磁体材料磁化而形成。具体而言，进行了使构成磁体16的长方体的6个面中由边16x和边16z形成的二个面中的、一面侧为n极、另一面侧为s极的单向磁化。磁体16具有导电性，另外，没有进行用绝缘皮膜覆盖等绝缘处理。

相对于磁体16，在形成有这2个磁极的面通过粘接剂而粘接有电磁钢板18。电磁钢板18制成为，在z轴方向上为与磁体16的边16z大致相同的长度，在x方向上比磁体16的边16x宽广。即，电磁钢板18具备从磁体的边16x的两端向外侧延伸的突出部分18a。换言之，突出部分18a设置于磁体的边16x的两端的外侧并在z轴方向上延伸。

图4是关于电磁钢板18进行说明的图。图4是从与图2相同的方向观察一枚电磁钢板18所见的俯视图。不过，为了易于说明，以向y方向放大的方式进行图示。电磁钢板18是用绝缘皮膜22覆盖硅钢等导磁率高的板状磁性体20的两面(y方向上的两面)来进行绝缘处理而得的部件。电磁钢板18一般而言从抑制涡电流的观点出发制作得薄，也多是其厚度为2mm以下或1mm以下的，也已知有其厚度为0.5mm以下、0.3mm以下、0.1mm以下、甚至0.05mm以下的。在图4中，为了说明方便，将绝缘皮膜22描绘得厚，但实际上在能够确保必要的绝缘性和/或耐久性的范围内形成得非常薄。此外，粘接于磁体16的电磁钢板18与转子芯10的层叠中所用的构件，厚度、材质、磁特性等既可以相同也可以不同。

图5是示出将粘接着电磁钢板18的磁体16插入到转子芯10的磁体孔14的状态的俯视图。磁体孔14的x方向上的长度为比电磁钢板18的x方向上的长度微长的程度。与此相对，磁体孔14的y方向上的长度形成为相对于磁体16与电磁钢板18共计的y方向上的长度有些许裕量的长度。磁体16及电磁钢板18由制造装置或通过手工作业而插入于磁体孔14。

磁体孔14的内壁通过将构成转子芯10的电磁钢板层叠而形成。在设置于各层的电磁钢板的开孔的位置，在公差范围内存在些许的偏离，因此在磁体孔14的内壁存在有凹凸。因此，在仅将磁体16插入到磁体孔14的情况下，有可能磁体16的表面会因这样的凹凸的凸部而受损伤。并且，在假设在磁体16设置有绝缘皮膜的情况下，过大的表面压力施加于该绝缘皮膜，该绝缘皮膜会损伤、丧失本来期待的绝缘功能。然而，在本实施方式中，磁体16不由绝缘皮膜来保护，作为替代而由电磁钢板18来保护。电磁钢板18仅粘接于磁体16的4个侧面中在x方向上延伸的两个面，但电磁钢板18具备突出部分18a从而也保护在y方向上延伸的两个面。因此，在插入时，磁体16不会与磁体孔14的内壁接触。不过，电磁钢板18有可能与磁体孔14的内壁接触，该部分的绝缘皮膜有可能损伤。在该情况下，因为具有在电磁钢板18与磁体16的粘接面所设置的电磁钢板18的绝缘皮膜，所以能确保磁体16与转子芯10的绝缘。

在将磁体16及电磁钢板18插入到磁体孔14之后，向磁体孔14填充用于将磁体16及电磁钢板18固定的填充剂。作为填充剂，例如能够使用作为绝缘性且非磁性材料的热固化性的树脂。图6是关于将填充剂填充到磁体孔14之后的状态、示出了图5中的vi-vi截面的图。在粘接于磁体16的电磁钢板18与转子芯10之间填充有树脂24。树脂24结合于电磁钢板18和转子芯10并固化，电磁钢板18与磁体16固定成在磁体孔14中不动。

在图6中，电磁钢板18与转子芯10不接触。树脂24为绝缘性，因此电磁钢板18与转子芯10不会通电。并且，也保持磁体16与转子芯10的绝缘。而且，即使电磁钢板18在倾斜而与转子芯10接触的状态下由树脂24固定，也如上述那样确保磁体16与电磁钢板18绝缘。因此，即使电磁钢板18的绝缘皮膜损伤了的部位与转子芯10接触，磁体16与转子芯10也不会通电。

在此，关于以上说明了的实施方式中的转子的动作进行说明。如使用图1说明了的那样，在转子芯10中轴插入于轴孔12而形成转子。与电磁钢板18粘接着的磁体16在按预定的朝向插入到转子芯10的各磁体孔14的基础上，由树脂24进行固定。在磁体16的周围，从形成有n极的面朝向形成有s极的面地延伸有磁通。在形成有n极的面和形成有s极的面分别粘接有电磁钢板18，但是电磁钢板18由导磁率高的板状磁性体20制成，因此与仅将磁体16插入到磁体孔14的情况相比，磁通的紊乱几乎不存在。另外，电磁钢板18非常薄，因此磁体16的形状和/或磁体孔14的形状能够设为与仅将磁体16插入于磁体孔14的情况下的形状相同。因此，在动力运行时生成的转矩也与仅将磁体16插入于磁体孔14的情况下的转矩大致同等。

在旋转电机的转子中，形成于磁体16的涡电流成为电能损失的重大的主要原因。该电能损失一般而言随着涡电流流动的路径变大而扩大。因此，在磁体16与转子芯10通电的状态下，涡电流变大、电能损失变大。但是，在本实施方式中，磁体16在与所粘接的电磁钢板18之间确保了绝缘，不会与转子芯10通电。因此，能够抑制因磁体16造成的电能损失。

在以上的说明中，关于被插入到磁体孔14的磁体16与磁体孔14的下表面及上表面的关系并未提及。例如，在转子芯10的上表面和下表面设置端板等而相对于磁体孔14而言形成盖的情况下，通过预先对端板中的与磁体16接触的接触部分进行绝缘处理，从而能够确保磁体16与转子芯10的绝缘。或者，也可以：通过与侧面部分同样地将电磁钢板配置于磁体16与端板之间，从而确保磁体16与端板的绝缘。另外，在转子芯10的上表面和下表面不形成盖的情况下，即使不进行特别的处理，也能够确保转子芯10与磁体16的绝缘。当然，也可以，将树脂24也填充于磁体孔14的上表面和下表面来实施对磁体16进行保护等的处理。

另外，在以上的说明中，磁体16设为具有导电性且在其表面未进行绝缘处理。由此，能够降低磁体16的制造成本。但是，也能在表面设置绝缘皮膜等、对磁体16实施绝缘处理。

参照图7对第2实施方式进行说明。关于第2实施方式，将磁体16插入于转子芯10的磁体孔14这一点与第1实施方式相同，但对磁体16进行保护的电磁钢板的形状不同。图7是关于第2实施方式的磁体16和小电磁钢板26、28进行示出的图。图7是与图3相对应的图，对相同的构成标注相同的附图标记，适当地省略说明。

在图7的例子中，不使用图3等图中示出的电磁钢板18，作为替换，二个小电磁钢板26、28粘接于磁体16。小电磁钢板26、28与第1实施方式同样地是在y方向上的两面形成有绝缘皮膜的构件。小电磁钢板26、28的z方向上的高度与磁体16的z方向上的高度相同，这一点与第1实施方式的电磁钢板18相同。另外，小电磁钢板26具有相比磁体16的宽度向x方向的相反方向延伸的突出部分26a且小电磁钢板28具有相比磁体16的宽度向x方向延伸的突出部分28a这一点，作为整体也与第1实施方式的电磁钢板18相同。但是，在小电磁钢板26、28作为整体不覆盖磁体16的x方向上的中央部分这一点上，与第1实施方式不同。

在将粘接着小电磁钢板26、28的磁体16插入于磁体孔14的情况下，与第1实施方式同样，磁体16不会与磁体孔14的内壁直接接触。这是因为：在将磁体16插入到磁体孔14的情况下，与x方向上的内壁的接触由小电磁钢板26、28的突出部分26a、28a来防止，与y方向上的内壁的接触由小电磁钢板26、28的整体来防止。另外，在存在形成在磁体孔14的内壁的因每个电磁钢板的公差而产生的凹凸的情况下，该凸部在x方向或y方向上呈直线状地形成，因此能够由小电磁钢板26、28来保护磁体16。

在该实施方式中，需要对磁体16的在x方向上延伸的两个面的每个面粘接两个小电磁钢板26、28。但是，小电磁钢板26、28互相不重叠且仅设置于磁体16的角附近，与第1实施方式相比，作为整体能以小面积保护磁体16。另外，小电磁钢板26、28用薄的板状磁性体形成，因此因存在设置有小电磁钢板26、28的部分和不设置小电磁钢板26、28的部分导致的磁通的紊乱小，对输出转矩造成的影响也小。

参照图8对于第3实施方式进行说明。关于第3实施方式，将磁体16插入于转子芯10的磁体孔14这一点与第1实施方式及第2实施方式相同，但保护磁体16的电磁钢板的形状不同。图8是关于第3实施方式的磁体16和小电磁钢板30、32进行示出的图。图8是与图3或图7相对应的图，对相同的构成标注相同的附图标记，适当地省略说明。

在图8的例子中，两个小电磁钢板30、32粘接于磁体16。第2实施方式中用到的小电磁钢板26、28形成为在z方向上与磁体16相同的高度、在x方向上比磁体16的x方向上的宽度窄的宽度。与此相对，图8示出的小电磁钢板30、32形成为在x方向上比磁体16宽广，在磁体16的宽度的两端的外侧分别设置有突出部分30a、32a。但是，小电磁钢板30、32在z方向上不互相重叠且各自仅覆盖磁体16的上端附近和下端附近的一部分这一点上，与上述的实施方式不同。具体而言，在将磁体16的z方向上的最下端作为0并将最上端作为1而示出位置的情况下，小电磁钢板30覆盖着磁体16的z方向上的0.8～0.9附近，小电磁钢板32覆盖着磁体16的z方向上的0.1～0.2附近。

在将粘接着小电磁钢板30、32的磁体16插入于磁体孔14的情况下，只要不使磁体16大幅度地倾斜，就能够避免磁体16与磁体孔14的内壁的接触。在倾斜小的范围内，小电磁钢板30、32的突出部分30a、32a防止与x方向上的内壁的接触，另外小电磁钢板30、32的整体防止与y方向上的内壁的接触。此外，在存在形成在磁体孔14的内壁的因每个电磁钢板的公差而产生的凹凸的情况下，具有凸部与磁体16直接接触的可能性。因此，在本实施方式中，小电磁钢板30、32的突出部分30a、32a的突出长度比磁体孔14的内壁处的凸部的突出长度的公差长，因此防止了与磁体孔14的x方向上的内壁处的凸部的接触。另外，通过使小电磁钢板30、32的厚度比凸部的突出长度的公差厚，从而防止了与磁体孔14的y方向上的内壁处的凸部的接触。

在本实施方式中，与第2实施方式同样，对磁体16的在x方向上延伸的两个面的每个面粘接了二个小电磁钢板30、32。通过这样用2个或3个以上的小电磁钢板以互相不重叠的形式覆盖磁体16的在x方向上延伸的各面，由此能够保护磁体16。在设置小电磁钢板时，在使磁体16些许倾斜了的情况下，也以使得与磁体孔14的内壁(包括凹凸的凸部)不接触的方式设计其的设置部位、形状、突出长度、厚度等即可。

参照图9关于第4实施方式进行说明。在第4实施方式中，在插入于转子芯10的磁体孔14的磁体由多个小磁体形成(换言之，插入于磁体孔14的磁体包括多个小磁体)这一点上，与第1实施方式不同，但使用对磁体进行保护的电磁钢板18这一点与第1实施方式相同。图9是关于第4实施方式的磁体34和电磁钢板18进行示出的图。图9是与图2相对应的图，对于相同的构成标注相同的附图标记，适当地省略说明。

在图9的例子中，磁体34包括三个小磁体34a、34b、34c。小磁体34a、34b、34c相当于磁体34在x方向上被分成三份、在y方向和z方向上未被分割的情况下所得到的磁体。这些小磁体34a、34b、34c均在y方向上进行了单向磁化，作为整体具备与第1实施方式中的磁体16大致相同的磁力。小磁体34a、34b、34c的y方向上的两面与电磁钢板18粘接，小磁体34a、34b、34c的位置固定。因此，在将电磁钢板18和小磁体34a、34b、34c插入于磁体孔14时，能够将小磁体34a、34b、34c宛如一个大的磁体34那样来处置。

在该实施方式中，与第1实施方式同样，能够通过电磁钢板18来防止磁体34与磁体孔14的内壁的接触。在使磁体34由多个小磁体34a、34b、34c形成的情况下，涡电流的流动受到限制，能够防止磁体中的电能损失。特别是在以使得小磁体34a、34b、34c互相不通电的方式通过绝缘被覆等进行了绝缘处理的情况下，能够将涡电流限定于各小磁体34a、34b、34c。而且，小磁体34a、34b、34c粘接于电磁钢板18而一体化、且能够不考虑绝缘被覆的损伤地插入于磁体孔14，因此与分别插入于磁体孔14的情况相比，能够使插入工序容易化。

参照图10关于第5实施方式进行说明。在第5实施方式中，在插入于转子芯10的磁体孔14的磁体由多个小的磁体形成、它们由电磁钢板18来保护这一点上，与第4实施方式相同。不过，在第5实施方式中，在多个小的磁体在z方向上配置这一点上，与在x方向上配置着的第4实施方式不同。图10是与图6相对应的图面，对相同的构成标注相同的附图标记，适当地省略说明。

在图10的例子中，磁体36包括小磁体36a、36b、36c、36d。小磁体36a、36b、36c、36d相当于磁体36在z方向上分成4份、在x方向和y方向上未被分割的情况下所得到的磁体。这些小磁体36a、36b、36c、36d均在y方向上进行了单向磁化，作为整体具备与第1实施方式中的磁体16大致相同的磁力。在小磁体36a、36b、36c、36d的y方向上的两面与电磁钢板18粘接而一体化的基础上插入到磁体孔14。之后，通过填充的树脂24而固定于磁体孔14这一点，与第1实施方式相同。

在本实施方式中，与第4实施方式同样，能够通过使用小磁体36a、36b、36c、36d，从而抑制磁体36中的电能损失。另外，通过将小磁体36a、36b、36c、36d与电磁钢板18粘接从而使插入工序简单化这一点，也与第4实施方式相同。多个小磁体的配置，除了本实施方式及第4实施方式示出的以外也能够各种各样地进行。作为一例，可举出在x方向和z方向双方都配置多个小磁体的形态。

也能够用第2实施方式及第3实施方式中示出的那样的多个小电磁钢板来保护多个小磁体。在使用多个小电磁钢板的情况下，通过使之成为与小磁体粘接而能够一体化的形状，从而能够使插入工序容易化。