旋转电机的转子的制作方法

本发明涉及一种搭载于电动车辆等的旋转电机的转子。

背景技术：

一直以来，已知有一种所谓的ipm马达，该ipm马达中，作为在旋转电机中使用的转子而在转子铁心的内部沿周向以规定间隔配置了多个永久磁铁。在这种ipm马达中，圆弧形状的永久磁铁配置成朝向旋转轴线凸出，作为将圆弧形状的永久磁铁固定于转子铁心的方法，例如，已知有专利文献1和专利文献2中所记载的技术。

专利文献1中公开了如下结构：在转子外周侧设置铆接用的孔，并利用铆钉销铆接转子铁心的同时通过按压来使转子铁心变形，由此将转子铁心与圆弧形状的永久磁铁通过面接触进行固定。

专利文献2中公开了如下结构：从转子铁心的旋转轴线方向观察时，使圆弧形状的永久磁铁的周向两端面与设置于磁铁插入孔的周向两端部附近的支承突起抵接，由此将转子铁心与永久磁铁固定。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2007-306688号公报

专利文献2：日本特开2014-100048号公报

然而，在专利文献1及专利文献2的旋转电机的转子中，永久磁铁的周向中央部与转子铁心的磁铁插入孔的外周侧内表面抵接。因此，若在永久磁铁上存在制造误差，则当转子高速旋转时，由于永久磁铁的离心力，在磁铁插入孔的外周侧内表面的周向中央部产生过大的应力，转子铁心的连接肋可能会变形。

技术实现要素：

本发明提供一种旋转电机的转子，该旋转电机的转子即使在永久磁铁上存在制造误差，也能够避免在转子旋转时在磁铁插入孔的外周侧内表面的周向中央部上产生过大的应力的情况。

用于解决课题的方案

本发明为旋转电机的转子，其具备：

转子铁心，其以轴线为中心进行旋转，并具有与所述轴线平行地延伸设置的磁铁插入孔；以及

永久磁铁，其收容于所述磁铁插入孔，其中，

从所述轴线方向观察时，

所述永久磁铁具有朝向所述轴线凸出的圆弧形状，

所述转子铁心具有：外周铁心部，其位于所述磁铁插入孔的外周侧；内周铁心部，其位于所述磁铁插入孔的内周侧；以及连接肋，其位于所述磁铁插入孔的周向两端部，并将所述外周铁心部与所述内周铁心部连接，

所述永久磁铁通过位于该永久磁铁的周向两侧的周向端部与所述磁铁插入孔的内表面抵接而支承于所述转子铁心，并且所述永久磁铁的周向中央部与所述磁铁插入孔的外周侧内表面分离，

在所述永久磁铁的所述周向中央部，在所述永久磁铁的外周侧外表面与所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面之间设置有间隙。

发明效果

根据本发明，在永久磁铁的周向中央部，在永久磁铁的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间设置有间隙，因此即使由于永久磁铁的制造误差等而存在偏差，也能够避免在转子旋转时在外周铁心部的周向中央部上产生过大的应力的情况。因此，即使在转子旋转时作用有永久磁铁的离心力等的情况下，也能够抑制强度相对低的连接肋变形的情况。

附图说明

图1是从旋转轴方向观察第一实施方式的旋转电机的转子的主视图。

图2是在图1的旋转电机的转子中将转子铁心的磁铁插入孔放大的放大图。

图3是表示磁铁插入孔的一例的局部放大图。

图4是表示磁铁插入孔的另一例的放大图。

图5是从旋转轴方向观察第二实施方式的旋转电机的转子的主视图。

图6是在图5的旋转电机的转子中将转子铁心的磁铁插入孔放大的放大图。

附图标记说明：

10、10a转子；

20转子铁心；

21外周铁心部；

22内周铁心部；

23a、23b连接肋；

231a、231b内侧肋；

232a、232b外侧肋；

30永久磁铁；

31永久磁铁的周向中央部；

32a永久磁铁的周向一端部；

32b永久磁铁的周向另一端部；

301永久磁铁的外周侧外表面；

311永久磁铁的周向中央部的外周侧外表面；

321a永久磁铁的周向一端部的外周侧外表面；

321b永久磁铁的周向另一端部的外周侧外表面；

302永久磁铁的内周侧外表面；

303a永久磁铁的周向一端侧侧面；

303b永久磁铁的周向另一端侧侧面；

40磁铁插入孔；

41磁铁插入孔的外周侧内表面；

42磁铁插入孔的内周侧内表面；

43a磁铁插入孔的周向一端侧的侧面部内表面；

43b磁铁插入孔的周向另一端侧的侧面部内表面；

44凸状部；

45a、45b磁通屏障；

46a、46b抵接部；

c间隙；

r1磁铁插入孔的外周侧内表面的圆弧半径；

r2永久磁铁的外周侧外表面的圆弧半径。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的旋转电机的转子的各实施方式进行说明。

[第一实施方式]

首先，参照图1～图4对本发明的第一实施方式的旋转电机的转子进行说明。

如图1所示，第一实施方式的旋转电机的转子10具备在转子轴(未图示)的外周部安装的转子铁心20和在转子铁心20的内部沿周向以规定间隔形成的多个磁极部50，并且该旋转电机的转子10配置于定子(未图示)的内周侧。

转子铁心20通过沿轴向层叠多个大致相同形状的圆环状的电磁钢板、例如硅钢板200而形成，并且沿周向以规定间隔形成有多个磁铁插入孔40。另外，在周向上相邻的磁铁插入孔40之间凹陷设置有槽部29。

磁极部50由永久磁铁30构成，该永久磁铁30被沿径向磁化，且以在周向上磁化方向交替不同的方式配置于各磁铁插入孔40。更具体而言，在由配置于磁铁插入孔40中的永久磁铁30a构成的磁极部50a中其外周侧为n极时，相邻的磁极部50b以其外周侧成为s极的方式将永久磁铁30b配置于磁铁插入孔40中来构成。

如图2所示，转子铁心20具有：磁铁插入孔40；外周铁心部21，其位于磁铁插入孔40的外周侧；内周铁心部22，其位于磁铁插入孔40的内周侧；连接肋23a，其位于磁铁插入孔40的周向一端侧端部并将外周铁心部21与内周铁心部22连接；以及连接肋23b，其位于磁铁插入孔40的周向另一端侧端部并将外周铁心部21和内周铁心部22连接。

连接肋23a、23b的宽度比外周铁心部21及内周铁心部22窄，并且连接肋23a、23b的强度比外周铁心部21及内周铁心部22低。

磁铁插入孔40具有外周侧内表面41、内周侧内表面42、周向一端侧的侧面部内表面43a及周向另一端侧的侧面部内表面43b。从转子10的旋转轴线方向观察时，磁铁插入孔40的外周侧内表面41具有朝向转子10的旋转轴线凸出的圆弧形状，外周侧内表面41的圆弧半径大于内周侧内表面42的圆弧半径。

从转子10的旋转轴线方向观察时，永久磁铁30具有朝向转子10的旋转轴线凸出的圆弧形状，并收容于磁铁插入孔40中。永久磁铁30一体地形成有周向中央部31、周向一端部32a及周向另一端部32b，并具有厚度从周向中央部31朝向周向一端部32a及周向另一端部32b减小的形状。

另外，永久磁铁30的表面具有外周侧外表面301、内周侧外表面302、周向一端侧侧面303a及周向另一端侧侧面303b。永久磁铁30的外周侧外表面301还能够分为位于周向中央部的外周侧外表面311、位于周向一端部的外周侧外表面321a及位于周向另一端部的外周侧外表面321b。

永久磁铁30通过在其周向两端部、即周向一端部32a和周向另一端部32b与磁铁插入孔40的内表面抵接而固定于转子铁心20。而且，永久磁铁30的周向中央部31与磁铁插入孔40的外周侧内表面41分离，且在永久磁铁30的周向中央部31，在永久磁铁30的外周侧外表面301与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间设置有间隙c。

这样，由于磁铁插入孔40的外周侧内表面41不与永久磁铁30的周向中央部的外周侧外表面311接触，因此即使由于永久磁铁30的制造误差等而存在偏差，也能够避免转子10旋转时在外周铁心部21上产生过大的应力的情况。

若在外周铁心部21的周向中央部产生应力，则在连接肋23a、23b上产生使外周铁心部21以连接肋23a、23b为中心旋转那样的转矩。若作用于该外周铁心部21的周向中央部的应力过大，则强度相对低的连接肋23a、23b可能会变形。因此，在永久磁铁30的周向中央部31中，在永久磁铁30的外周侧外表面301与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间设置间隙c，由此即使在转子10旋转时由于永久磁铁30的离心力等而在转子铁心20上产生应力的情况下，也能够减小在转子铁心20的外周铁心部21上产生的应力，并能够防止连接肋23a、23b的变形。

需要说明的是，永久磁铁30在周向一端部32a和周向另一端部32b这周向两端部与磁铁插入孔40的内表面抵接即可，且与永久磁铁30抵接的磁铁插入孔40的内表面只要能够承受作用于永久磁铁30的离心力，则可以为外周侧内表面41、周向一端侧的侧面部内表面43a、周向另一端侧的侧面部内表面43b中的任一个。

另外，如图3所示，在磁铁插入孔40的外周侧内表面41可以设置有与永久磁铁30的周向两端部的外周侧外表面321a、321b抵接的凸状部44。

在这种情况下，永久磁铁30通过周向两端部的外周侧外表面321a、321b与凸状部44抵接而固定于转子铁心20。由此，在永久磁铁30的周向两端部的外周侧外表面321a、321b与磁铁插入孔40的外周侧内表面41抵接的状态下，能够在永久磁铁30的周向中央部的外周侧外表面311与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间确保间隙。

另外，如图4所示，可以使磁铁插入孔40的外周侧内表面41的圆弧半径r1大于永久磁铁30的外周侧外表面301的圆弧半径r2。在图4中，磁铁插入孔40的外周侧内表面41的圆弧中心和永久磁铁30的外周侧外表面301的圆弧中心位于将转子10的旋转中心(未图示)与磁铁插入孔40的周向中心连接的线上。需要说明的是，只要磁铁插入孔40的外周侧内表面41的圆弧半径r1大于永久磁铁30的外周侧外表面301的圆弧半径r2，则也可以使圆弧中心偏移。

这样，使磁铁插入孔40的外周侧内表面41和永久磁铁30的外周侧外表面301均为朝向转子10的旋转轴线凸出的圆弧形状，并使磁铁插入孔40的外周侧内表面41的圆弧半径r1大于永久磁铁30的外周侧外表面301的圆弧半径r2，由此能够在永久磁铁30的周向中央部的外周侧外表面311与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间确保间隙。因此，能够以简单的结构在永久磁铁30的周向中央部的外周侧外表面311与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间可靠地确保间隙。

[第二实施方式]

接着，参照图5及图6对本发明的第二实施方式的旋转电机的转子10a进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对与第一实施方式的旋转电机的转子10相同的构成要素标注相同的符号并省略或简化说明。以下，对第一实施方式的旋转电机的转子10和第二实施方式的旋转电机的转子10a的不同点进行详细说明。

如图5及图6所示，在第二实施方式的旋转电机的转子10a中，永久磁铁30在从转子10a的旋转轴线方向观察时，外周侧外表面301的圆弧和内周侧外表面302的圆弧为同心圆弧、即具有在周向上厚度大致相同的圆弧形状。另外，磁铁插入孔40的外周侧内表面41与内周侧内表面42的距离大致相同，以使磁铁插入孔40也与永久磁铁30的形状相符。

另外，转子铁心20的连接肋23a具有磁铁插入孔40的周向中央侧的内侧肋231a及远离磁铁插入孔40的周向中央的一侧的外侧肋232a。连接肋23b也具有磁铁插入孔40的周向中央侧的内侧肋231b及远离磁铁插入孔40的周向中央的一侧的外侧肋232b。

磁铁插入孔40具有外周侧内表面41、内周侧内表面42、周向一端侧的侧面部内表面43a及周向另一端侧的侧面部内表面43b，且周向一端侧的侧面部内表面43a、周向另一端侧的侧面部内表面43b分别设置于连接肋23a、23b。

在连接肋23a的内侧肋231a处，在磁铁插入孔40的周向一端侧的侧面部内表面43a与永久磁铁30的周向一端侧侧面303a之间形成有成为磁通屏障45a的空隙。另外，在连接肋23a的外侧肋232a处，在磁铁插入孔40的周向一端侧的侧面部内表面43a上形成有与永久磁铁30的周向一端侧侧面303a抵接的抵接部46a。而且，永久磁铁30通过周向一端侧侧面303a与抵接部46a抵接而固定于转子铁心20。

关于连接肋23b也同样，在连接肋23b的内侧肋231b处，在磁铁插入孔40的周向另一端侧的侧面部内表面43b与永久磁铁30的周向另一端侧侧面303b之间形成有成为磁通屏障45b的空隙。另外，在连接肋23b的外侧肋232b处，在磁铁插入孔40的周向另一端侧的侧面部内表面43b上形成有与永久磁铁30的周向另一端侧侧面303b抵接的抵接部46b。而且，永久磁铁30通过周向另一端侧侧面303b与抵接部46b抵接而固定于转子铁心20。

另外，永久磁铁30的周向中央部31与磁铁插入孔40的外周侧内表面41分离，在永久磁铁30的周向中央部31处，在永久磁铁30的外周侧外表面301与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间设置有间隙c。

在此，由于在连接肋23a的内侧肋231a处形成有磁通屏障45a，因此从内侧肋231a的磁铁插入孔40的周向一端侧的侧面部内表面43a到转子铁心20的转子铁心外周面201的距离比从外侧肋232a的磁铁插入孔40的周向一端侧的侧面部内表面43a到转子铁心20的转子铁心外周面201的距离短。即，外侧肋232a的到转子铁心外周面201的壁厚比内侧肋231a的到转子铁心外周面201的壁厚厚。

同样，由于在连接肋23b的内侧肋231b处形成有磁通屏障45b，因此从内侧肋231b的磁铁插入孔40的周向另一端侧的侧面部内表面43b到转子铁心20的转子铁心外周面201的距离比从外侧肋232b的磁铁插入孔40的周向另一端侧的侧面部内表面43b到转子铁心20的转子铁心外周面201的距离短。即，外侧肋232b的到转子铁心外周面201的壁厚比内侧肋231b的到转子铁心外周面201的壁厚厚。

这样，永久磁铁30通过在壁厚厚的外侧肋232a、232b的抵接部46a、46b与磁铁插入孔40的内表面抵接而固定于转子铁心20。

因此，即使转子10a旋转时由于永久磁铁30的离心力等而在连接肋23a、23b上产生应力的情况下，该应力也被到转子铁心外周面201的壁厚厚的外侧肋232a、232b承挡，因此能够避免在壁厚薄的内侧肋231a、231b上产生过大的应力的情况，能够防止连接肋23a、23b的变形。

另外，由于在永久磁铁30的外周侧外表面301与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间设置有间隙c，因此即使由于永久磁铁30的制造误差等而存在偏差，也能够避免转子10旋转时在外周铁心部21上产生过大的应力的情况。而且，能够抑制在连接肋23a、23b上产生使外周铁心部21以连接肋23a、23b为中心旋转那样的转矩，因此能够防止连接肋23a、23b的变形。

而且，如图6所示，可以在永久磁铁30的外周侧外表面301与磁铁插入孔40的外周侧内表面41之间，在永久磁铁30的外周侧外表面301的整个区域设置间隙c。

在这种情况下，磁铁插入孔40的外周侧内表面41的整个区域不与永久磁铁30接触。即，永久磁铁30除了内侧肋231a、231b以外与外周铁心部21都不接触，因此能够进一步防止连接肋23a、23b的变形。

需要说明的是，前述实施方式能够适当地进行变形、改良等。例如，在第二实施方式中，磁通屏障45a、45b设置于转子铁心20的内侧肋231a、231b，但也可以设置成横跨内侧肋231a、231b和外周铁心部21。这样，能够更可靠地避免永久磁铁30的周向一端部的外周侧外表面321a和周向另一端部的外周侧外表面321b的最端部与内侧肋231a、231b及外周铁心部21接触的情况，因此能够更可靠地防止转子铁心20变形的情况。

另外，本说明书中至少记载有以下事项。需要说明的是，括号内示出了在上述实施方式中对应的构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机的转子(转子10)，其具备：

转子铁心(转子铁心20)，其以轴线为中心进行旋转，并具有与所述轴线平行地延伸设置的磁铁插入孔(磁铁插入孔40)；以及

永久磁铁(永久磁铁30)，其收容于所述磁铁插入孔，其中，

从所述轴线方向观察时，

所述永久磁铁具有朝向所述轴线凸出的圆弧形状，

所述转子铁心具有：外周铁心部(外周铁心部21)，其位于所述磁铁插入孔的外周侧；内周铁心部(内周铁心部22)，其位于所述磁铁插入孔的内周侧；以及连接肋(连接肋23a、23b)，其位于所述磁铁插入孔的周向两端部，并将所述外周铁心部与所述内周铁心部连接，

所述永久磁铁通过位于该永久磁铁的周向两侧的周向端部(周向一端部32a、周向另一端部32b)与所述磁铁插入孔的内表面抵接而支承于所述转子铁心，并且所述永久磁铁的周向中央部(周向中央部31)与所述磁铁插入孔的外周侧内表面(外周侧内表面41)分离，

在所述永久磁铁的所述周向中央部，在所述永久磁铁的外周侧外表面(外周侧外表面301)与所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面之间设置有间隙(间隙c)。

根据(1)，具有朝向轴线凸出的圆弧形状的永久磁铁通过位于永久磁铁的周向两侧的周向端部与磁铁插入孔的内表面抵接而支承于转子铁心。另一方面，永久磁铁的周向中央部与磁铁插入孔的外周侧内表面分离，因此在永久磁铁的周向中央部，在永久磁铁的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间设置有间隙。这样，磁铁插入孔的外周侧内表面不与永久磁铁的周向中央部的外周侧外表面接触，因此即使由于永久磁铁的制造误差等而存在偏差，也能够避免在转子旋转时在外周铁心部上产生过大的应力的情况。而且，能够抑制在连接肋上产生使外周铁心部以连接肋为中心旋转那样的转矩，因此能够防止连接肋的变形。因此，即使在转子旋转时由于永久磁铁的离心力等而在转子铁心上产生应力的情况下，也能够减小在转子铁心的外周铁心部上产生的应力，并能够防止强度相对低的连接肋的变形。

(2)根据(1)所述的旋转电机的转子，其中，

所述永久磁铁的所述周向端部是与所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面对置的、所述永久磁铁的所述外周侧外表面的周向端部(周向一端部的外周侧外表面321a、周向另一端部的外周侧外表面321b)，

在所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面设置有与所述永久磁铁的所述周向端部抵接的凸状部(凸状部44)。

根据(2)，永久磁铁通过周向两端部的外周侧外表面与凸状部抵接而固定于转子铁心。因此，能够在永久磁铁的周向两端部的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面抵接的状态下，在永久磁铁的周向中央部的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间确保间隙。

(3)根据(1)所述的旋转电机的转子，其中，

所述永久磁铁的所述周向端部是与所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面对置的、所述永久磁铁的所述外周侧外表面的周向端部，

所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面具有朝向所述轴线凸出的圆弧形状，

所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面的圆弧半径(圆弧半径r1)比所述永久磁铁的所述外周侧外表面的圆弧半径(圆弧半径r2)大。

根据(3)，通过使磁铁插入孔的外周侧内表面和永久磁铁的外周侧外表面均为朝向转子的旋转轴线凸出的圆弧形状，并使磁铁插入孔的外周侧内表面的圆弧半径比永久磁铁的外周侧外表面的圆弧半径大，由此能够在永久磁铁的周向中央部的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间确保间隙。因此，能够以简单的结构在永久磁铁的周向中央部的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间可靠地确保间隙。

(4)根据(1)所述的旋转电机的转子(转子10a)，其中，

所述永久磁铁的所述周向端部是与所述磁铁插入孔的周向侧面部内表面(周向一端侧的侧面部内表面43a、周向另一端侧的侧面部内表面43b)对置的、所述永久磁铁的周向端部侧侧面(周向一端侧侧面303a、周向另一端侧侧面303b)，

所述磁铁插入孔的所述周向侧面部内表面设置于所述连接肋，

所述连接肋具有在周向上位于所述磁铁插入孔的中央侧的内侧肋部(内侧肋231a、231b)和在周向上位于远离所述磁铁插入孔的中央的一侧的外侧肋部(外侧肋232a、232b)，

在所述内侧肋部与所述永久磁铁的所述周向端部侧侧面之间设置有磁通屏障(磁通屏障45a、45b)，

在所述外侧肋部上设置有与所述永久磁铁的所述周向端部侧侧面抵接的抵接部(抵接部46a、46b)。

根据(4)，由于在连接肋的内侧肋处形成有磁通屏障，因此从内侧肋的磁铁插入孔的周向一端侧的侧面部内表面到转子铁心的转子铁心外周面的距离比从外侧肋的磁铁插入孔的周向一端侧的侧面部内表面到转子铁心的转子铁心外周面的距离短。即，外侧肋的到转子铁心外周面的壁厚比内侧肋的到转子铁心外周面的壁厚厚。这样，永久磁铁通过在壁厚厚的外侧肋的抵接部与磁铁插入孔的内表面抵接而固定于转子铁心。因此，即使在转子旋转时由于永久磁铁的离心力等而在连接肋上产生应力的情况下，该应力也被到转子铁心外周面的壁厚厚的外侧肋承挡，因此能够避免在壁厚薄的内侧肋上产生过大的应力的情况，能够防止连接肋的变形。另外，由于在永久磁铁的外周侧外表面与磁铁插入孔的外周侧内表面之间设置有间隙，因此即使由于永久磁铁的制造误差等而产生偏差，也能够避免转子旋转时在外周铁心部上产生过大的应力的情况。而且，能够抑制在连接肋上产生使外周铁心部以连接肋为中心旋转那样的转矩，因此能够防止连接肋的变形。

(5)根据(4)所述的旋转电机的转子，其中，

在所述永久磁铁的外周侧外表面(外周侧外表面301)与所述磁铁插入孔的所述外周侧内表面(外周侧内表面41)之间，在所述永久磁铁的周向整个区域设置有所述间隙(间隙c)。

根据(5)，磁铁插入孔的外周侧内表面的整个区域不与永久磁铁接触。即，永久磁铁除了内侧肋以外与外周铁心部都不接触，因此能够进一步防止连接肋的变形。