旋转电机的转子及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种包括转子铁芯和端板的旋转电机的转子及其制造方法。


背景技术：

2.专利文献1记载了具有层叠铁芯和配置于层叠铁芯的轴向两侧的一对端板的电动机转子的制造方法。该制造方法具有：将旋转轴嵌入到以在板厚方向上具有弹性的方式形成为盘状的端板的贯通孔中的工序；以及在使端板发生弹性变形的状态下使端板与层叠铁芯的端部接触的工序。专利文献1记载了根据该制造方法，能够通过端板的弹性回复力来保持层叠铁芯的端部与端板接触的状态。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本专利特开2008-178253号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
4.在上述制造方法中，端板预先形成为盘状。因此，例如，在上述各工序中，若端板产生翘曲或歪斜等变形，则无法获得端板中的期望的弹性力。因此，存在如下的技术问题：端板和层叠铁芯不一定紧贴，有可能在端板与层叠铁芯的端部之间产生间隙。
5.本发明是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种能够使端板与转子铁芯更可靠地紧贴的旋转电机的转子及其制造方法。解决技术问题所采用的技术方案
6.本发明的旋转电机的转子包括：转子铁芯；端板，上述端板在上述转子铁芯的轴向上设置于上述转子铁芯的端部；以及轴，上述轴沿上述轴向贯穿上述转子铁芯和上述端板中的每一个，上述端板具有：与上述转子铁芯接触的环状的平板部；以及设置于比上述平板部更靠内周侧且与上述轴接触的翘曲部，上述翘曲部在上述端板的径向截面中，以越远离上述平板部就越远离上述转子铁芯的方式翘曲。本发明的旋转电机的转子的制造方法具有将安装有转子铁芯的轴中的、位于上述转子铁芯的一端侧的第一压入部压入至被夹具支承的平板状的第一端板的第一贯通孔中的工序，上述夹具具有：平面部，上述平面部对上述第一端板进行支承；孔部，上述孔部形成于被上述平面部包围的位置，具有比上述第一贯通孔的直径和上述第一压入部的直径中的任一个大的直径，并且在与上述平面部垂直的方向上延伸；以及锥形面，上述锥形面形成在上述孔部的内周面与上述平面部之间。发明效果
7.根据本发明，能够使端板和转子铁芯更可靠地紧贴。
附图说明
8.图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的转子的结构的剖视图。图2是将图1的ii部放大表示的剖视图。图3是表示本发明的实施方式1的比较例的旋转电机的转子的结构的剖视图。图4是表示在本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造方法中使用的第一端板的结构的俯视图。图5是表示在本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造方法中使用的轴的第一压入部的结构的剖视图。图6是将图5的vi部放大表示的剖视图。图7是表示在本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造方法中使用的第二端板的结构的俯视图。图8是将图7的viii部放大表示的俯视图。图9是表示在本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造方法中使用的轴的第二压入部的结构的剖视图。图10是表示本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造工序的剖视图。图11是表示本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造工序的剖视图。图12是将图11的xii部放大表示的剖视图。图13是表示本发明的实施方式1的旋转电机的转子的制造工序的剖视图。
具体实施方式
9.实施方式1对本发明的实施方式1的旋转电机的转子及其制造方法进行说明。首先，使用图1和图2，对本实施方式的旋转电机的转子的结构进行说明。图1是表示本实施方式的旋转电机的转子100的结构的剖视图。图2是将图1的ii部放大表示的剖视图。在图1和图2中，示出了转子铁芯10、第一端板20和第二端板30的径向截面。在本实施方式中，示出了在内部埋入有永磁体14的ipm(interior permanent magnet：内部永磁体)式的转子100。
10.图1和图2所示的转子100构成内转子型的旋转电机的一部分。内转子型的旋转电机包括转子100和配置于转子100的外周侧的未图示的定子。转子100通过未图示的轴承而相对于定子能自由旋转地支承。转子100包括转子铁芯10、第一端板20、第二端板30和轴40。第一端板20在转子铁芯10的轴向上设置于转子铁芯10的一端部。第二端板30在上述轴向上设置于转子铁芯10的另一端部。轴40沿上述轴向贯穿转子铁芯10、第一端板20和第二端板30中的每一个。
11.轴40在轴向的一部分具有大径部41。大径部41具有比轴40的其他部分更大的直径。转子铁芯10、第一端板20和第二端板30固定于大径部41。大径部41具有被压入至第一端板20的第一压入部41a和被压入至第二端板30的第二压入部41b。第一压入部41a和第二压入部41b各自是轴向上的大径部41的一部分。如后所述，在大径部41的外周面形成有沿轴向延伸的第一突起42。
12.转子铁芯10具有层叠有多个电磁钢板11的结构。转子铁芯10整体上具有圆筒状的形状。在转子铁芯10的中心部形成有沿轴向贯穿的贯通孔12。轴40的大径部41通过压入或
烧嵌安装于转子铁芯10的贯通孔12。由此，转子铁芯10相对于轴40固定。在转子铁芯10中的、比贯通孔12更靠外周侧的位置处形成有分别沿轴向贯穿的多个磁体插入孔13。在磁体插入孔13的每一个中插入有永磁体14。磁体插入孔13各自的轴向一端部由第一端板20封闭。磁体插入孔13各自的轴向另一端部由第二端板30封闭。
13.第一端板20和第二端板30各自具有圆板状的形状。第一端板20和第二端板30由sus304等非磁性材料形成。第一端板20和第二端板30由非磁性材料形成是为了防止永磁体14的磁通泄漏到第一端板20或第二端板30而导致磁力下降。
14.在第一端板20的中心部形成有沿轴向贯穿的第一贯通孔21。轴40的第一压入部41a被压入至第一贯通孔21中。由此，第一端板20相对于轴40固定。
15.第一端板20具有与转子铁芯10的轴向一端侧的端面10a接触的平板部22。平板部22具有环状的形状。平板部22当然设置于比轴40的第一压入部41a更靠外周侧。平板部22在以第一压入部41a为中心的周向上遍及整周地设置。平板部22的表面与转子铁芯10的端面10a无间隙地面接触。在沿轴向观察时，平板部22的外周侧端部即第一端板20的外周侧端部20a位于比转子铁芯10的外周面更靠内周侧。
16.另外，第一端板20具有翘曲部23，上述翘曲部23设置于比平板部22更靠内周侧且比轴40的第一压入部41a更靠外周侧。翘曲部23的内周侧端部即第一端板20的内周侧端部20b与第一压入部41a的外周面接触。翘曲部23在以第一压入部41a为中心的周向上遍及整周地设置。翘曲部23在图1和图2所示的第一端板20的径向截面中，以越远离平板部22、即越靠近轴40就越远离转子铁芯10的端面10a的方式翘曲。另外，翘曲部23在上述径向截面中连续且平滑地连接到平板部22，并且以向转子铁芯10一侧凸出的方式弯曲。翘曲部23的宽度即翘曲部23的径向尺寸比平板部22的宽度即平板部22的径向尺寸小。
17.通过设置有翘曲部23，使得平板部22以第一端板20的内周侧端部20b为支点，利用第一端板20自身的弹性力而被按压于转子铁芯10的端面10a。因而，平板部22与转子铁芯10的端面10a无间隙地紧贴。
18.与第一端板20同样地，在第二端板30的中心部形成有沿轴向贯穿的第二贯通孔31。轴40的第二压入部41b被压入至第二贯通孔31。由此，第二端板30相对于轴40固定。
19.第二端板30具有与转子铁芯10的轴向另一端侧的端面10b接触的平板部32。平板部32具有环状的形状。平板部32当然设置于比轴40的第二压入部41b更靠外周侧。平板部32在以第二压入部41b为中心的周向上遍及整周地设置。平板部32的表面与转子铁芯10的端面10b无间隙地面接触。在沿轴向观察时，平板部32的外周侧端部即第二端板30的外周侧端部30a位于比转子铁芯10的外周面更靠内周侧。
20.另外，第二端板30具有翘曲部33，上述翘曲部33设置于比平板部32更靠内周侧且比轴40的第二压入部41b更靠外周侧。翘曲部33的内周侧端部即第二端板30的内周侧端部30b与第二压入部41b的外周面接触。翘曲部33在以第二压入部41b为中心的周向上遍及整周地设置。翘曲部33在图1所示的第二端板30的径向截面中，以越远离平板部32、即越靠近轴40就越远离转子铁芯10的端面10b的方式翘曲。另外，翘曲部33在上述径向截面中连续且平滑地连接到平板部32，并且以向转子铁芯10侧凸出的方式弯曲。翘曲部33的宽度即翘曲部33的径向尺寸比平板部32的宽度即平板部32的径向尺寸小。
21.通过设置有翘曲部33，使得平板部32以第二端板30的内周侧端部30b为支点，利用
第二端板30自身的弹性力被按压于转子铁芯10的端面10b。因此，平板部32与转子铁芯10的端面10b无间隙地紧贴。
22.这样，第一端板20的平板部22与转子铁芯10的端面10a紧贴，第二端板30的平板部32与转子铁芯10的端面10b紧贴。即，转子铁芯10通过第一端板20和第二端板30而被从轴向的两端侧按压。由此，在旋转电机的运转中，能够抑制位于转子铁芯10的轴向两端部的电磁钢板11因电磁力而发生振动。此外，由此能够限制永磁体14的轴向位置。因而，能够抑制在旋转电机的运转中产生的噪声。
23.此处，使用比较例，对第一端板20和第二端板30均未与转子铁芯10紧贴的状态进行说明。图3是表示本实施方式的比较例的旋转电机的转子200的结构的剖视图。在图3所示的比较例的结构中，第一端板20和第二端板30也各自通过压入而固定于轴40。然而，在比较例的结构中，第一端板20和第二端板30各自的外周侧呈朝远离转子铁芯10的方向翘曲的状态。其结果是，在第一端板20与转子铁芯10的端面10a之间形成有间隙201，在第二端板30与转子铁芯10的端面10b之间形成有间隙202。这是由于在压入之前分别形成为平板状的第一端板20和第二端板30因压入时产生的应力而发生变形的缘故。已知当在第一端板20和第二端板30这样的平板状构件的中心孔周围局部地施加力，并将该平板状构件压入到轴40这样的圆柱状构件时，在平板状构件的外周侧会产生朝与施加于平板状构件的力的方向相反一侧的翘曲。若呈图3所示的状态，则在旋转电机的运转中，除了位于转子铁芯10的轴向两端部的电磁钢板11会因电磁力而发生振动之外，还无法限制永磁体14的轴向位置。
24.接着，使用图4～图13，对本实施方式的旋转电机的转子的制造方法进行说明。图4是表示本实施方式的旋转电机的转子的制造方法中使用的第一端板20的结构的俯视图。在图4中，示出了作为组装转子100之前的部件的第一端板20的结构。
25.如图4所示，第一端板20具有圆板状且平板状的形状。在第一端板20的中心部形成有供轴40的第一压入部41a压入的第一贯通孔21。第一贯通孔21具有正圆状的截面形状。即，在第一贯通孔21的内周面未形成向半径方向内侧突出的突起和向半径方向外侧凹陷的凹部。
26.图5是表示本实施方式的旋转电机的转子的制造方法中使用的轴40的第一压入部41a的结构的剖视图。在图5中，示出了用与轴向垂直的平面对作为组装转子100之前的部件的轴40进行剖切后的结构。图6是将图5的vi部放大表示的剖视图。
27.如图5和图6所示，在轴40的第一压入部41a的外周面形成有分别向半径方向外侧突出的多个第一突起42。如图1所示，第一突起42各自沿轴向延伸直至轴40的大径部41中的、被压入至转子铁芯10的部分。第一突起42具有确保轴40被压入至转子铁芯10时的固定力的功能和确保轴40被压入至第一端板20时的固定力的功能。在相邻的两个第一突起42之间形成有凹部43，上述凹部43能够对在压入之时被第一突起42削去的转子铁芯10的碎片进行收容。在大径部41的外周面，两个第一突起42和一个凹部43的组沿周向等间隔地设置多组。
28.此处，将图4所示的第一端板20的第一贯通孔21的直径设为d1。将第一压入部41a中的、未形成第一突起42和凹部43中任一个的圆筒部分的直径设为d2。将以轴40的中心轴为中心并与多个第一突起42外切的外切圆的直径设为d3。此时，直径d1、直径d2和直径d3满足d2≤d1＜d3的关系。因满足上述关系，能通过第一突起42确保轴40的第一压入部41a被压
入至第一端板20时的固定力。
29.图7是表示本实施方式的旋转电机的转子的制造方法中使用的第二端板30的结构的俯视图。在图7中，示出了作为组装转子100之前的部件的第二端板30的结构。图8是将图7的viii部放大表示的俯视图。
30.如图7和图8所示，第二端板30具有圆板状且平板状的形状。在第二端板30的中心部形成有供轴40的大径部41压入的第二贯通孔31。在第二贯通孔31的内周面形成有分别向半径方向内侧突出的多个第二突起34。
31.图9是表示本实施方式的旋转电机的转子的制造方法中使用的轴40的第二压入部41b的结构的剖视图。在图9中，示出了用与轴向垂直的平面对作为组装转子100之前的部件的轴40进行剖切后的结构。
32.如图9所示，轴40的第二压入部41b具有正圆状的截面形状。即，在第二压入部41b的外周面未形成向半径方向外侧突出的突起和向半径方向内侧凹陷的凹部。
33.此处，将图7所示的第二端板30的第二贯通孔31中的、未形成第二突起34的圆筒部分的直径设为d4。将以第二贯通孔31的中心轴为中心并与多个第二突起34内切的内切圆的直径设为d5。将第二压入部41b的直径设为d6。此时，直径d4、直径d5和直径d6满足d5＜d6≤d4的关系。因满足上述关系，能通过第二突起34确保轴40被压入至第二端板30时的固定力。第二压入部41b的直径d6也可以与第一压入部41a的直径d2相同。第二贯通孔31的直径d4也可以与第一贯通孔21的直径d1相同。
34.在本实施方式中，第一压入部41a和第一端板20的结构与第二压入部41b和第二端板30的结构不同。即，在第一压入部41a的外周面形成有多个第一突起42，而在第二压入部41b的外周面未形成突起和凹部。另外，在第一端板20的第一贯通孔21的内周面未形成突起和凹部，而在第二端板30的第二贯通孔31的内周面形成有多个第二突起34。这是由于在轴向上，多个第一突起42未设置于大径部41中的、被压入至转子铁芯10的部分的整体，且未到达第二压入部41b的缘故。当轴40被压入至转子铁芯10时，转子铁芯10的内周面被第一突起42削去。通过形成为不使第一突起42到达第二压入部41b，能够将被削去的转子铁芯10的碎片留在转子铁芯10的内部。
35.但是，第二压入部41b和第二端板30的结构也可以与第一压入部41a和第一端板20的结构相同。即，与第一压入部41a同样地，在第二压入部41b的外周面也形成有第一突起42，与第一贯通孔21同样地，第二贯通孔31也具有正圆状的截面形状。或者，与第二贯通孔31同样地，在第一贯通孔21的内周面也形成有第二突起34，与第二压入部41b同样地，第一压入部41a也具有正圆状的截面形状。
36.接着，对本实施方式的旋转电机的转子100的制造工序进行说明。图10、图11和图13是表示本实施方式的旋转电机的转子100的制造工序的剖视图。图12是将图11的xii部放大表示的剖视图。在图10～图13中，作为转子100的制造工序的一部分，示出了将轴40的第一压入部41a压入至第一端板20的工序。在图10～图13所示的工序中，第二端板30已经通过压入安装于第二压入部41b。但是，将第二压入部41b压入至第二端板30的工序也可以在将第一压入部41a压入至第一端板20的工序之后进行。将第二压入部41b压入至第二端板30的工序能够与将第一压入部41a压入至第一端板20的工序同样地进行。
37.图10示出了轴40被压入至第一端板20之前的状态。如图10所示，在将轴40的第一
压入部41a压入至第一端板20的工序中，首先，将平板状的第一端板20支承于夹具50。夹具50具有：对第一端板20进行支承的平面部51；以及形成于被平面部51包围的位置且在与平面部51垂直的方向上延伸的圆筒状的孔部52。若将孔52的直径设为d7，则直径d7满足d7＞d1的关系和d7＞d2的关系。锥形面53遍及整周地形成于平面部51与孔部52的内周面之间的角部。第一端板20定位成沿与平面部51垂直的方向观察时孔部52的中心与第一贯通孔21的中心一致。
38.图11和图12示出了轴40被压入至第一端板20的中途的状态。如图11和图12所示，轴40的第一压入部41a被逐渐地压入至第一端板20的第一贯通孔21。此时，第一端板20的内周侧端部20b在因轴40的压入而产生的应力的作用下发生变形。即，第一端板20的内周侧端部20b以平面部51的内周缘部51a为支点沿锥形面53变形。由此，在第一端板20的内周侧端部20b中产生朝向轴40的压入方向的翘曲。因此，在第一端板20的内周侧形成有翘曲部23。另一方面，第一端板20的外周侧端部20a以内周缘部51a为支点从平面部51上浮。在外周侧端部20a与平面部51之间形成有间隙54。由此，第一端板20整体上变形为朝远离转子铁芯10的方向凸出的盘簧状的形状。
39.图13示出了轴40向第一端板20的压入结束后的状态。如图13所示，第一端板20中的比翘曲部23更靠外周侧的部分被夹在转子铁芯10的端面10a与夹具50的平面部51之间而变形为平板状的形状。由此，在第一端板20中形成有平板部22。平板部22通过第一端板20自身的弹性力，而以内周侧端部20b为支点被按压于转子铁芯10的端面10b。因此，平板部22与转子铁芯10的端面10a无间隙地紧贴。此处，第一端板20的弹性力是通过第一端板20自身伴随轴40的压入而变形为盘簧状的形状而得到的。第一端板20变形为盘簧状的形状主要是由于设置于夹具50的锥形面53的作用而实现的。
40.在专利文献1所记载的电动机转子的制造方法中，为了使转子铁芯与端板紧贴，使用在压入之前预先成型为盘簧状的端板。然而，在该制造方法中，当将端板压入至轴时，端板可能会产生朝向与转子铁芯相反一侧的翘曲。因此，端板的形状偏差变大，有时在端板中无法获得期望的弹性力。由此，存在在端板与转子铁芯之间可能会产生间隙的情况这样的问题。此外，由于另外需要将端板成型为盘簧状的工序，因此，也存在因制造工序的增加而导致转子的制造成本增加这样的问题。
41.此外，通常，为了使旋转电机中的平板状的端板与转子铁芯紧贴，需要铆钉、轴套等其他部件。因此，存在因部件数量和制造工序的增加而使转子的制造成本增加这样的问题。
42.与此相对的是，在本实施方式中，第一端板20和第二端板30各自利用自身的弹性力而与转子铁芯10无间隙地紧贴。由此，在旋转电机的运转中，能够抑制位于转子铁芯10的轴向两端部的电磁钢板11因电磁力而发生振动。此外，由此，能够限制永磁体14的轴向位置。因此，能够抑制在旋转电机的运转中产生的噪声。此外，在本实施方式中，能够对第一端板20和第二端板30中的每一个使用平板状的部件，并且也不需要追加铆钉、轴套等其他部件。因而，能够实现转子100的制造工序的简化和转子100的制造成本的降低。
43.如上文所说明的那样，本实施方式的旋转电机的转子100包括转子铁芯10、第一端板20和轴40。第一端板20在转子铁芯10的轴向上设置于转子铁芯10的端部。轴40沿轴向贯穿转子铁芯10和第一端板20中的每一个。第一端板20具有：与转子铁芯10接触的环状的平
板部22；以及设置于比平板部22更靠内周侧且与轴40接触的翘曲部23。翘曲部23在第一端板20的径向截面中，以越远离平板部22就越远离转子铁芯10的方式翘曲。此处，第一端板20是端板的一例。
44.根据这种结构，第一端板20的平板部22利用第一端板20自身的弹性力而被按压于转子铁芯10。因而，根据上述结构，能够使第一端板20与转子铁芯10更可靠地紧贴。
45.本实施方式的旋转电机的转子100的制造方法具有将在安装有转子铁芯10的轴40中的位于转子铁芯10的一端侧的第一压入部41a压入至被夹具50支承的平板状的第一端板20的第一贯通孔21的工序。夹具50具有平面部51、孔部52和锥形面53。平面部51构成为对第一端板20进行支承。孔部52形成于被平面部51包围的位置，具有比第一贯通孔21的直径d1和第一压入部41a的直径d2中的任一个都大的直径d7，并且在与平面部51垂直的方向上延伸。锥形面53形成在孔52的内周面与平面部51之间。
46.根据该结构，在将第一压入部41a压入至第一贯通孔21的工序中，第一端板20的内周侧端部沿锥形面53变形。由此，第一端板20整体上变形为盘簧状的形状。在第一压入部41a向第一贯通孔21的压入结束时，第一端板20利用第一端板20自身的弹性力而被按压于转子铁芯10。因而，能够使第一端板20和转子铁芯10更可靠地紧贴。
47.另外，在本实施方式的旋转电机的转子100的制造方法中，在第一压入部41a的外周面形成有第一突起42，第一贯通孔21的截面形成为正圆状。根据该结构，能够通过第一突起42确保第一端板20与轴40之间的固定力。
48.另外，在本实施方式的旋转电机的转子100的制造方法中，第一压入部41a的截面形成为正圆状，在第一贯通孔21的内周面形成有第二突起34。根据该结构，能够通过第二突起34确保第一端板20与轴40之间的固定力。
49.另外，本实施方式的旋转电机的转子100的制造方法还具有将轴40中的位于转子铁芯10的另一端侧的第二压入部41b压入至被夹具50支承的平板状的第二端板30的第二贯通孔31的工序。在第一压入部41a的外周面形成有第一突起42。第一贯通孔21的截面形成为正圆状。第二压入部41b的截面形成为正圆状。在第二贯通孔31的内周面形成有第二突起34。根据该结构，能够通过第一突起42确保第一端板20与轴40之间的固定力，能够通过第二突起34确保第二端板30与轴40之间的固定力。
50.本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，例举了ipm式的转子100的示例，但是本发明能够应用于spm(surface permanent magnet：表面永磁体)式、中间磁极式、嵌插式等各种形式的转子。(符号说明)
51.10转子铁芯；10a、10b端面；11电磁钢板；12贯通孔；13磁体插入孔；14永磁体；20第一端板；20a外周侧端部；20b内周侧端部；21第一贯通孔；22平板部；23翘曲部；30第二端板；30a外周侧端部；30b内周侧端部；31第二贯通孔；32平板部；33翘曲部；34第二突起；40轴；41大径部；41a第一压入部；41b第二压入部；42第一突起；43凹部；50夹具；51平面部；51a内周缘部；52孔部；53锥形面；54间隙；100、200转子；201、202间隙。