旋轉電機以及轉子的製造方法
2023-04-26 11:47:56
旋轉電機以及轉子的製造方法
【專利摘要】本發明涉及旋轉電機以及轉子的製造方法。旋轉電機（1）包括：定子（2）；和包含有轉子鐵芯（20）的轉子（3），在所述轉子鐵芯中布置有永磁體（21）。所述轉子鐵芯（20）包括：構造成圍繞旋轉軸（10）的連接部（20A）；相對於所述連接部（20A）設置在徑向外部的多個磁極部（20B）；第一間隙（20b），所述第一間隙構造成沿著軸向方向在相對於所述連接部（20A）位於徑向外部的所述磁極部（20B）之間穿過，並且所述永磁體（21）藉助粘合劑被固定在所述第一間隙中；以及用於注入所述粘合劑的第二間隙（20c；20e；20f；20g），所述第二間隙中的至少一個間隙針對每個第一間隙（20b）設置成與所述第一間隙（20b）連通。
【專利說明】旋轉電機以及轉子的製造方法
【技術領域】
[0001] 待公開的實施方式涉及旋轉電機以及轉子的製造方法。
【背景技術】
[0002] 在JP-A-63-140644中，描述了一種旋轉電機的轉子，在該轉子中，永磁體被插入 並布置在徑向地設置於相鄰的磁極之間的間隙中。
【發明內容】
[0003] 本發明待解決的問題
[0004] 當永磁體如現有技術中那樣被布置在轉子鐵芯的間隙中時，通常，必須利用粘合 劑將永磁體固定至所述間隙的壁面。然而，當在永磁體上塗覆有粘合劑的狀態下將該永磁 體插入所述間隙中時，有時所塗覆的粘合劑在永磁體被插入時被間隙入口的邊緣刮掉。在 該情況下，粘合劑在轉子鐵芯的邊緣表面處突出並且必須單獨地執行擦掉所突出的粘合劑 的步驟。
[0005] 本發明的目的在於提供這樣一種旋轉電機以及轉子的製造方法，其中可以在沒有 引起粘合劑的突出的情況下將永磁體固定在間隙中。
[0006] 解決問題的手段
[0007] 為了實現上述目的，根據本公開內容的一個方面，提供一種旋轉電機，該旋轉電機 包括定子和轉子。所述轉子包括轉子鐵芯，在所述轉子鐵芯布置有永磁體。所述轉子鐵芯 包括：連接部、多個磁極部、第一間隙以及用於注入粘合劑的第二間隙。所述連接部構造成 圍繞旋轉軸。所述多個磁極部相對於所述連接部設置在徑向外部。所述第一間隙構造成沿 著軸向方向在相對於所述連接部位於徑向外部的所述磁極部之間穿過，並且所述永磁體借 助粘合劑被固定在所述第一間隙中。所述第二間隙中的至少一個間隙針對每個第一間隙設 置成與所述第一間隙連通。
[0008] 為了實現上述目的，根據本公開內容的另一方面，提供了一種轉子的製造方法，所 述轉子包括轉子鐵芯。所述轉子鐵芯包括多個磁極部以及設置在這些磁極部之間的第一間 隙。所述製造方法包括插入步驟和固定步驟。在所述插入步驟中，將永磁體插入所述第一 間隙中。在所述固定步驟中，所述永磁體通過將粘合劑注入所述第一間隙中而被固定。所 述粘合劑經由與所述第一間隙連通的第二間隙被注入所述第一間隙中。
[0009] 有益效果
[0010] 根據本公開內容，可以在沒有引起粘合劑的突起的情況下將永磁體固定在間隙 中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是示出實施方式中的旋轉電機的整體示意性構造的軸向剖視圖。
[0012] 圖2是沿著圖1中的II-II截面剖取的橫向剖視圖。
[0013] 圖3是實施方式中的轉子鐵芯的側視圖。
[0014] 圖4是示出變形例中的轉子鐵芯的示例的側視圖，其中，在永磁體插入孔的周向 方向的兩側形成有粘合劑注入槽。
[0015] 圖5是示出變形例中的轉子鐵芯的另一示例的側視圖，其中，在永磁體插入孔的 周向方向的兩側形成有粘合劑注入槽。
[0016] 圖6是示出變形例中的轉子鐵芯的示例的側視圖，其中，在磁通洩漏防止孔的徑 向內側形成有粘合劑注入槽。
[0017] 圖7是示出轉子鐵芯的另一變形例的側視圖，其中，在磁通洩漏防止孔的徑向內 側形成有粘合劑注入槽。
【具體實施方式】
[0018] 在下文中，將參照【專利附圖】
【附圖說明】實施方式。
[0019] 〈旋轉電機的構造〉
[0020] 首先，通過利用圖1和圖2,將說明根據本實施方式的旋轉電機1的構造。如圖1 和圖2所示，旋轉電機1包括定子2和轉子3,並且所述旋轉電機1是包括位於定子2的內 側的轉子3的內轉子式電機。定子2設置為用於框架4的內周面從而在徑向方向上面向轉 子3。在定子2和框架4之間，布置有具有環形形狀的層壓鐵芯環30。該定子2包括：定子 鐵芯5 ;安裝在該定子鐵芯5上的線軸6 ;以及繞該線軸6纏繞的線圈導線7。線軸6用絕 緣材料構造成，以使定子鐵芯5和線圈導線7彼此電絕緣。在線軸6的沿軸向方向的一側 (圖1中的左側）設置有基板8。設置在該基板8上的電路以及繞線軸6纏繞的線圈導線7 經由兩個針形端子9彼此電連接，每個針形端子均具有方條形狀。線圈導線7的纏繞開始 和終止所在的端部7a纏繞到相應的針形端子9並且通過從圖示省略掉的焊料等固定至針 形端子9。
[0021] 轉子3設置為用於旋轉軸10的外周面。旋轉軸10由位於負載側的軸承12和位 於與該負載側相反的一側的軸承14以可旋轉的方式支撐。負載側的軸承12的外圈與設置 在框架4的負載側（圖1中的右側）的負載側託架11裝配在一起。位於與負載側相反的一 側的軸承14的外圈和位於與負載側相反的一側的託架13裝配在一起，該託架13設置在與 框架4的負載側相反的一側（負載側的相反側以及圖1中的左側)。編碼器15設置在旋轉 軸10的位於與負載側相反的一側的端部處。編碼器15由編碼器蓋16覆蓋。此外，轉子3 包括轉子鐵芯20以及多個永磁體21，這些永磁體設置在轉子鐵芯20中並且以旋轉軸10為 中心徑向地布置。
[0022] 定子鐵芯5包括沿徑向方向徑向向外突出的多個(例如，圖2中為12個）突起部 18。供線圈導線7纏繞的線軸6從外側附接至每個突起部18。如圖2所示，在兩個相鄰的 突起部18之間的凹部19中，附接至相應的突起部18的線軸6上的線圈導線7中的纏繞層 的側部布置成以彼此隔開一間隙面對。在供線圈導線7纏繞的線軸6已被附接至定子鐵芯 5之後，定子2通過將定子鐵芯5固定在具有環形形狀的層壓鐵芯環30的內周上而被組裝。 將所組裝的定子2附接至框架4的內周面。此後，將樹脂藉助壓力注入到凹部19中，並且 使線軸6、線圈導線7等藉助樹脂被成型。
[0023] 〈轉子鐵芯的構造〉
[0024] 如圖3所示，轉子鐵芯20包括：圍繞旋轉軸10的連接部20A ;設置在連接部20A 的徑向外側的多個(該示例中為10個）磁極部20B ;永磁體插入孔20b ;粘合劑注入槽20c ; 以及磁通洩漏防止孔20d。在連接部20A的內周側設置有供旋轉軸10穿過的中心孔20a。
[0025] 永磁體插入孔20b設置成沿著軸向方向在位於連接部20A的徑向外側的兩個相鄰 的磁極部20B和20B之間穿過。永磁體21被軸向插入永磁體插入孔20b中並且藉助粘合 劑固定。永磁體插入孔20b從中心孔20a的中心徑向延伸。永磁體插入孔20b的尺寸（沿 橫截面的截面面積）與永磁體21的尺寸(沿橫截面的截面面積）近似相同，但是，詳細地，永 磁體插入孔20b的尺寸比永磁體21的尺寸大對應於小間隙(對應於插入裕度)的量。這裡， 永磁體插入孔20b是第一間隙的示例。
[0026] 粘合劑注入槽20c針對每個永磁體插入孔20b而設置並且也是與永磁體插入孔 20b連通的用於粘合劑的注入的間隙。粘合劑注入槽20c設置成在軸向方向的一側軸向穿 過永磁體插入孔20b。在永磁體21被插入永磁體插入孔20b中並且該永磁體插入孔20b被 填充時，該粘合劑注入槽20c變成除了轉子鐵芯20和永磁體21之間的小間隙之外的剩餘 空間。因此，通過將粘合劑注入到變成剩餘空間的該粘合劑注入槽20c中，可以將永磁體21 固定至轉子鐵芯20。這裡，粘合劑注入槽20c是第二間隙的示例。
[0027] 磁通洩漏防止孔20d是用於防止磁通洩漏的間隙，該間隙在磁極部20B的徑向內 側的部位中設置在兩個相鄰的永磁體插入孔20b和20b之間。磁通洩漏防止孔20d抑制來 自永磁體21的磁通向磁通洩漏防止孔20d的徑向內側洩漏，並且由此防止有助於產生旋轉 扭矩的磁通的減少。這裡，磁通洩漏防止孔20d是第三間隙的示例。
[0028] 這裡，優選地，磁通洩漏防止孔20d具有沿徑向方向向外突出的橫截面形狀。通過 這樣的形狀，可以將來自位於磁通洩漏防止孔20d的周向方向的兩側的兩個永磁體21和21 中的每個永磁體的磁通沿著在徑向方向上向外突出的形狀順暢地引導到轉子鐵芯20的外 周側。在本實施方式中，通過使磁通洩漏防止孔20d具有近似五邊形形狀，可以獲得上述效 果。此外，與該效果一起，可以減小永磁體21的產生磁通量的側面和磁通洩漏防止孔20d 的面向該側面的表面之間的間隙，並且可以改善向內周側洩漏的磁通減少的效果。
[0029] 〈轉子的製造方法〉
[0030] 在製造具有上述構造的轉子3中，首先，將永磁體21插入轉子鐵芯20的永磁體插 入孔20b中（對應於插入步驟)。此後，將粘合劑經由與永磁體插入孔20b連通的粘合劑注 入槽20c注入插入有永磁體21的永磁體插入孔20b中，並且固定永磁體21 (對應於固定步 驟)。
[0031] 〈實施方式的優點〉
[0032] 如上所述，在本實施方式的旋轉電機1中，與固定有永磁體21的永磁體插入孔20b 分離地，在轉子鐵芯20中設置有與該永磁體插入孔20b連通的粘合劑注入槽20c。然後， 在永磁體21在沒有粘合劑塗覆的狀態下插入到永磁體插入孔20b中之後，將粘合劑經由粘 合劑注入槽20c注入到永磁體插入孔20b中。由此，可以將插入永磁體插入孔20b中的永 磁體21的位於周向方向的一側的表面結合至永磁體插入孔20b的面向該表面的壁面，並且 可以將永磁體21固定至永磁體插入孔20b。結果，可以防止如在將粘合劑塗覆在永磁體21 上並且將該永磁體21插入到永磁體插入孔20b中的情況下發生的粘合劑的突出。因此，由 於粘合劑不在轉子鐵芯20的端面處突出，因此不必執行擦掉突出的粘合劑的步驟。
[0033] 注意，在本實施方式中，由於永磁體21藉助注入到粘合劑注入槽20c中的粘合劑 來固定，因此僅永磁體21的位於周向方向的一側的表面中的沿徑向方向的一部分被結合。 然而，旋轉電機1是嵌入磁體式的旋轉電機(永磁體21的位置不沿徑向方向偏移)，並且其 足以防止永磁體21的僅沿軸向的位置偏移。因此，可以藉助注入到粘合劑注入槽20c中的 粘合劑來足夠穩固地固定永磁體21。
[0034] 〈變形例〉
[0035] 注意，待公開的實施方式不限於上述方面，並且能在不脫離該實施方式的要點和 技術思想的範圍內進行各種修改。在下文中，將順序地說明這樣的變形例。
[0036] ( 1)在永磁體插入孔20b的周向方向的兩側都形成粘合劑注入槽的情況
[0037] 雖然，在該實施方式中，粘合劑注入槽20c僅設置在永磁體插入孔20b的周向方向 的一側，但是本實施方式不限於該結構。例如，如圖4所示，粘合劑注入槽20c和20e(對應 於本變形例中的第二間隙的示例)可以針對每個永磁體插入孔20b設置在周向方向的兩側。 在該示例中，粘合劑注入槽20c和粘合劑注入槽20e設置成在周向方向上彼此面對(從而具 有在徑向方向上相同的位置)。
[0038] 另選地，如圖5所示，例如，兩個粘合劑注入槽20c和20f中的每個粘合劑注入槽 (對應於本變形例中的第二間隙的示例)可以設置成在永磁體插入孔20b的周向方向的兩側 具有在徑向方向上彼此不同的位置。在該示例中，粘合劑注入槽20f設置在沿周向方向面 向粘合劑注入槽20c的一側並且還設置成比粘合劑注入槽20c更靠近中心。
[0039] 根據本變形例，插入永磁體插入孔20b中的永磁體21的位於周向方向的兩側的側 面結合至永磁體插入孔20b的相應的對應壁面。由此，可以將永磁體21更加穩固地固定至 永磁體插入孔20b。
[0040] (2)在磁通洩漏防止孔的徑向內側形成粘合劑注入槽的情況
[0041] 在該實施方式中，由於粘合劑注入槽20c設置在磁通洩漏防止孔20d的徑向外側， 因此能夠存在使來自永磁體21的有助於旋轉扭矩的產生的磁通減少的情況。因此，如圖6 所示，可以將粘合劑注入槽20g (對應於本變形例中的第二間隙的示例）設置在磁通洩漏防 止孔20d'（對應於本變形例的第三間隙的示例）的徑向內側。
[0042] 本變形例的粘合劑注入槽20g和20g中的每個粘合劑注入槽均設置成在永磁體插 入孔20b的位於內周側的端部處在周向方向的兩側突出。注意，可以將一個粘合劑注入槽 20g設置成僅在周向方向的一側突出。
[0043] 此外，在粘合劑注入槽20g和20g的徑向方向的外側設置有磁通洩漏防止孔20d'， 所述粘合劑注入槽20g和20g設置成從在周向方向上相鄰的相應的永磁體插入孔20b和 20b突出。如上所述，優選地，磁通洩漏防止孔20d'具有沿徑向方向向外突出的橫截面形狀 並且在本變形例中形成為具有近似三角形的形狀。位於磁通洩漏防止孔20d'的沿徑向方 向的中心側的壁面(對應於三角形的基部的表面）沿徑向方向經由小間隙面向粘合劑注入 槽20g和20g,所述粘合劑注入槽20g和20g從在周向方向上彼此相鄰的相應的永磁體插入 孔20b和20b突出。由此，可以使向內周側的洩漏磁通路徑變窄。此外，可以使洩漏磁通路 徑比上述實施方式中的洩漏磁通路徑長了用於迂迴過沿周向方向突出的粘合劑注入槽20g 的長度，並且因此可以進一步改善向內周側洩漏的磁通減少的效果。
[0044] 此外，在本變形例中，通過將粘合劑注入槽20g設置在磁通洩漏防止孔20d'的徑 向內側，可以在防止有助於旋轉扭矩產生的磁通減少的同時確保粘合劑注入路徑。具體地， 在本變形例中，磁通洩漏防止孔20d'構造成具有近似三角形的形狀。由此，可以將來自在 周向方向上彼此相鄰的永磁體21和21中的每個永磁體的磁通沿著三角形的橫截面形狀的 兩個側邊順暢地引導到轉子鐵芯20的外周側，同時最小化有助於旋轉扭矩產生的磁通的 減小。
[0045] 此外，在本變形例中，粘合劑經由向永磁體插入孔20b的周向方向的兩側突出的 兩個粘合劑注入槽20g和20g被注入到插入有永磁體21的永磁體插入孔20b中。在該情 況下，這兩個粘合劑注入槽20g經由位於每個粘合劑注入槽20g和永磁體21的徑向方向的 內側面之間的小間隙彼此連通。由此，不僅可以使粘合劑進入永磁體21的位於周向方向的 兩側的側面，而且可以使粘合劑在其沿徑向方向內側面的後方四處流動。結果，結合面積能 被增大並且由此可以將永磁體21穩固地固定至永磁體插入孔20b。
[0046] 注意，與位於磁通洩漏防止孔20d'的徑向內側的粘合劑注入槽20g-起，還可以 在磁通洩漏防止孔20d'的徑向外側設置另一粘合劑注入孔。例如，如圖7所示，粘合劑注 入槽20c和20e可以設置在磁通洩漏防止孔20d'的徑向外側，從而在永磁體插入孔20b的 周向方向的兩側彼此面對，而且還可以將粘合劑注入槽20g設置在磁通洩漏防止孔20d'的 徑向內側。在該情況下，可以將永磁體21更加穩固地固定至永磁體插入孔20b。
[0047] (3)其他
[0048] 雖然，在上文中，已將其中旋轉電機1包括位於定子2內的轉子3的內轉子式的情 況作為示例進行了說明，但是實施方式不限於該情況。也就是說，所公開的實施方式能應用 於其中轉子3設置在定子2的外側的外轉子式旋轉電機。另外，所公開的實施方式能夠應 用於其中旋轉電機1是發電機而不是馬達的情況。
[0049] 此外，除了上述描述之外，上述實施方式的方法在適當時可以結合使用。
[0050] 對於其他實施方式，儘管每個示例均未示出，但是上述實施方式在不脫離其要點 的範圍內在已提供了各種修改例之後來實施。
【權利要求】
1. 一種旋轉電機，所述旋轉電機包括定子和包含有轉子鐵芯的轉子，在所述轉子鐵芯 中布置有永磁體，其特徵在於： 所述轉子鐵芯包括： 構造成圍繞旋轉軸的連接部； 相對於所述連接部設置在徑向外部的多個磁極部； 第一間隙，所述第一間隙構造成沿著軸向方向在相對於所述連接部位於徑向外部的所 述磁極部之間穿過，並且所述永磁體藉助粘合劑被固定在所述第一間隙中；以及 用於注入所述粘合劑的第二間隙，所述第二間隙中的至少一個間隙針對每個第一間隙 設置成與所述第一間隙連通。
2. 根據權利要求1所述的旋轉電機，其中： 所述第二間隙針對每個第一間隙至少設置在周向方向的一側。
3. 根據權利要求2所述的旋轉電機，其中： 所述第二間隙針對每個第一間隙設置在周向方向的兩側。
4. 根據權利要求3所述的旋轉電機，所述旋轉電機還包括用於防止磁通洩漏的第三間 隙，所述第三間隙在所述第一間隙之間相對於所述磁極部設置在徑向內部。
5. 根據權利要求4所述的旋轉電機，其中： 所述第二間隙相對於所述第三間隙設置在徑向內部。
6. -種轉子的製造方法，所述轉子包含有轉子鐵芯，所述轉子鐵芯包括多個磁極部以 及設置在這些磁極部之間的第一間隙，其特徵在於 ： 所述製造方法包括： 將永磁體插入所述第一間隙中的插入步驟；以及 通過將粘合劑經由與插入有所述永磁體的所述第一間隙連通的第二間隙注入到所述 第一間隙中來固定所述永磁體的固定步驟。
【文檔編號】H02K1/28GK104104169SQ201310487465
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】小島淳, 井上清巳, 中園賢輔, 龜井良晃 申請人:株式會社安川電機