转子和具有转子的电旋转机器的制造方法
【专利摘要】一种用于电旋转机器(10)的转子，包括具有通孔(25)的芯体(20)、磁体(30)、管状部分(40)和具有开口(52)的板部件(50)。通孔在厚度方向上穿过芯体。磁体设置在芯体的外壁(26)上。管状部分布置在芯体的径向外侧。板部件密封管状部分在轴向方向上的至少一端。开口设置在对应于通孔的位置，并在厚度方向上穿过板部件。通孔为多个通孔中的一个，并且磁体为多个磁体中的一个。
【专利说明】转子和具有转子的电旋转机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及转子和具有转子的电旋转机器。
【背景技术】
[0002]通常，已知转子具有包括通孔的芯体。在JP-2008-182862A中所公开的转子中，芯体包括在厚度方向上穿过芯体的通孔，并且通孔被布置在芯体的周向方向上。因此，转子的重量可以较轻，并且可以具有较小的惯性。
[0003]另外，转子具有磁体和磁体罩。磁体在芯体的外壁上设置成沿周向方向布置。磁体罩具有管状形状，并位于芯体的径向外侧，使得磁体罩的内壁与磁体接触。磁体罩的端部由磁体保持器密封。因此，当在转子旋转的同时磁体破损时，抑制了磁体碎片通过磁体罩的端部飞出。
[0004]然而，当磁体保持器密封了磁体罩的端部时，通孔也由磁体保持器密封。在这种情况下，当转子旋转时，芯体通过涡流损耗产生热量，并且热量可以保留在通孔中。因此，芯体的温度和磁体的温度升高，并且磁体可以通过热量被消磁。因此，电旋转机器的输出功率可以被降低。
【发明内容】
[0005]本公开的目的是提供一种转子，在该转子中，抑制了破裂的磁体碎片飞出，并且芯体能够被冷却。
[0006]根据本公开的示例，提供了一种转子，其具有:芯体；在厚度方向上穿过芯体的通孔，其中通孔为在芯体的周向方向上布置的多个通孔中的一个；设置在芯体的外壁上的磁体，其中，磁体是在芯体的周向方向上布置的多个磁体中的一个；管状部分，该管状部分布置在芯体的径向外侧，使得管状部分的内壁与磁体接触；板部件，其密封管状部分的在芯体的轴向方向上的至少一端；以及开口，其设置在板部件的对应于通孔的位置处，开口在厚度方向上穿过板部件。
[0007]根据本发明，芯体具有多个通孔。因此，转子的重量可以较轻且具有较小的惯性。
[0008]此外，管状部分设置在芯体的径向外侧，使得管状部分的内壁与磁体接触，并且板部件密封了管状部分的至少一端。因此，当转子旋转时并且当磁体破损时，抑制了破裂的磁体碎片从管状部分飞出。因此，破裂的磁体碎片可以不被卡在转子和其它部件之间，并且抑制了转子的旋转停止。
[0009]当转子旋转时，芯体通过涡流损耗产生热量。板部件在对应于通孔的位置处具有开口，开口在厚度方向上穿过板部件。因此，来自芯体外部的空气能够经由开口穿过通孔。因此，芯体能够被冷却。因此，抑制了磁体被热量消磁，并且抑制了发生电旋转机器的输出功率的减少。
【专利附图】
【附图说明】[0010]从参照附图所作的以下详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中:
[0011]图1是示出了根据第一实施方式的转子和电旋转机器的剖视图；
[0012]图2是示出了根据第一实施方式的转子的剖视图；
[0013]图3是示出了根据第一实施方式的转子的局部剖视图；
[0014]图4是示出了根据第二实施方式的转子的局部剖视图；
[0015]图5是示出了根据第三实施方式的转子和电旋转机器的剖视图；以及
[0016]图6是示出了根据第三实施方式的转子的剖视图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的实施方式将参照附图在下文进行说明。在实施方式中，对应于前一实施方式中所描述的实质内容的部分可以被赋予相同的参考数字，并且可以省略对该部分的重复说明。当在实施方式中描述构型的仅仅一部分时，另一个前述实施方式可以应用于该构型的其它部分。即使未明确说明部件可以组合，部件也是可以组合的。即使没有明确说明实施方式可以组合，只要组合中没有坏处，实施方式仍可以部分地进行组合。
[0018](第一实施方式)
[0019]图1示出了根据第一实施方式的电旋转机器10。
[0020]电旋转机器10用于诸如辅助车辆的转向操作的电动助力转向装置的电动马达之类的装置。电旋转机器10包括转子1、定子60、马达轴2和马达壳体3。
[0021]如图1所示，转子I具有芯体20、通孔25、磁体30、管状部分40、板部件50以及开Π 52。
[0022]芯体20由薄板21以如下方式限定为具有圆柱形:将由诸如铁的材料制成的薄板21层叠以形成芯体20。薄板21具有在薄板21的中心处沿厚度方向穿过薄板21的中心孔
22。因此，当薄板21被层叠以形成芯体20时，在厚度方向上穿过芯体20的轴孔23由沿着芯体20的旋转轴线Ax的中心孔22所提供。
[0023]薄板21还具有位于中心孔22的径向外侧的扇形孔24，并且扇形孔24等间隔地布置在薄板21的周向方向上。扇形孔24在厚度方向上穿过薄板21。如图1和3所示，扇形孔24具有大致扇形形状的横截面。根据第一实施方式，薄板21具有五个扇形孔24。因此，当薄板21被层叠以形成芯体20时，五个通孔25由扇形孔24所提供以在周向方向上等间隔地布置。
[0024]通孔25被设置成在厚度方向上穿过芯体20，并且被定位在芯体20的旋转轴线Ax和径向外壁26之间。薄板21被层叠为使得扇形孔24的壁表面被整合为形成在与旋转轴线Ax平行的方向上延伸的光滑表面。因此，通孔25被设置成在与旋转轴线Ax平行的方向上延伸。
[0025]此外，当芯体20具有五个通孔25时，五个辐条部分27被设置成布置在周向方向上彼此相邻的通孔25之间。
[0026]极部28和极部29交替地设置在芯体20的径向外壁26上。极部28是等间隔地布置在周向方向上的多个极部28中的一个。极部29是定位在周向方向上彼此相邻的极部28之间的多个极部29中的一个。也就是说，极部28和极部29在周向方向上交替地布置。根据第一实施方式，设置了五个极部28和五个极部29。
[0027]极部28相对于通孔25定位在芯体20的径向外侧。极部28具有在极部28的径向外侧的弯曲的壁表面，并且该弯曲的壁表面在沿垂直于旋转轴线Ax的线截取的横截面上具有弯曲的形状。
[0028]极部29相对于辐条部分27定位在芯体20的径向外侧。极部29具有在极部29的径向外侧的弯曲的壁表面，并且该弯曲的壁表面在沿垂直于旋转轴线Ax的线截取的横截面上具有弯曲的形状。
[0029]磁体30具有矩形板形状，并且由诸如钕磁体之类的永磁体制成。磁体30的纵向长度与芯体20在轴向方向上的纵向长度大致相同。磁体30具弯曲表面31和平坦表面32，弯曲表面31具有弯曲的形状，平坦表面32具有平坦的形状。磁体30被设置在对应于极部28的位置，使得磁体30的纵向方向平行于旋转轴线Αχ。也就是说，五个磁体30等间隔地布置在周向方向上。
[0030]磁体30被设置成使得提供外壁一部分的弯曲表面31与极部28的弯曲壁表面重合。也就是说，弯曲表面31从芯体20的外壁暴露出。因此，根据第一实施方式的转子I被用于电旋转机器10,电旋转机器10为表面永磁体型(SPM型)电旋转机器。
[0031]根据第一实施方式，磁体30在数量上对应于通孔25并被设置成使得磁体30的中心在下述直线上:该直线在径向方向上从旋转轴线Ax朝磁体30延伸穿过通孔25的中心。
[0032]磁体30被磁化成N极设置在弯曲表面31上，而S极设置在平坦表面32上。因此，由磁体30产生的磁通穿过极部29，使得磁极设置在极部28上，并且假磁极设置在极部29上。
[0033]根据第一实施方式，使用了五个磁体30、五个极部28和五个极部29。也就是说，磁体30的数量是极部28和极部29的总数量的一半。因此，磁体30的数量对应于极对的数量。因此，转子I被用于电旋转机器10，电旋转机器10为半磁体型电旋转机器。
[0034]管状部分40由诸如不锈钢之类的非磁性材料制成，并具有大致圆筒形形状。如图1和图2所示，管状部分40定位在芯体20的径向外侧，使得管状部分40的内壁与磁体30的弯曲表面31接触。因此，磁体30被固定到芯体20的外壁上而无需使用粘合剂。
[0035]板部件50由诸如不锈钢之类的非磁性材料制成，并具有大致圆盘形形状。根据第一实施方式，如图2所示，两个板部件50被设置在管状部分40上，使得管状部分40的在轴向方向上的两端被封闭。板部件50具有在板部件50的中心处的中心孔51，并且中心孔51在厚度方向上穿过板部件50。
[0036]开口 52设置在板部件50的中心孔51的径向外侧，使得开口 52在厚度方向上穿过板部件50。根据第一实施方式，设置了五个开口 52，使得板部件50的开口 52被定位在对应于通孔25的位置。也就是说，五个开口 52等间隔地布置在板状部件50的周向方向上。与扇形孔24相似，开口 52具有大致扇形形状的横截面，并且开口 52的横截面面积小于薄板21的扇形孔24的横截面面积(即通孔25的横截面面积)，如图1所示。
[0037]如图1和图2所示，通过使管状部分40的两端径向向内弯曲而形成环形部分41。环形部分41通过在芯体20和磁体30的相反侧接触板部件50而保持板部件50。因此，板部件50被抑制为不能移动离开管状部分40的端部。板部件50支撑磁体30，使得磁体30被抑制为不能从管状部分40脱落。此外，板部件50封闭了管状部分40的端部，使得当磁体30破损时，磁体30碎片被抑制为不能从管状部分40飞出。
[0038]如图1所示，定子60包括芯体61和绕线62。
[0039]芯体61通过层叠诸如铁薄板之类的薄板而制成，并且芯体61具有大致环形的形状。芯体61具有径向向内延伸的齿部63。根据第一实施方式中，芯体61具有等间隔地布置在芯体61的周向方向上的六十个齿部63。
[0040]绕线62由诸如铜之类的金属制成并被布置在芯体61上，以填充六十个齿部63之间的空间。由绕线62在电旋转机器10中提供多个相。
[0041]马达轴2由诸如金属之类的材料制成为具有杆形，并且被支撑在转子I中以穿过板部件50的中心孔51和芯体20的轴孔23。马达壳体3由诸如金属之类的材料制成为具有大致圆筒形。马达壳体3的两端由端部框架(未示出)封闭。马达壳体3将转子I和定子60容纳在其中。定子60被固定在马达壳体3的内部，使得芯体61的径向外壁与马达壳体3的内壁接触。
[0042]马达轴2的两端由封闭马达壳体3的两端的端部框架保持。因此，转子I在设置于马达壳体3中的定子60的内部旋转。当电力被施加到定子60的绕线62上时，旋转磁场被提供在定子60上。转子I根据旋转磁场与马达轴2—体地旋转。因此，马达轴2将电旋转机器10的旋转输出。
[0043]如上所述，芯体20具有通孔25。因此，转子I的重量可以较轻，并且可以具有较小的惯性。
[0044]管状部分40设置在芯体20的径向外侧，使得管状部分40的内壁与磁体30接触。板部件50设置成封闭管状部分40的两端。因此，根据第一实施方式的电旋转机器10，当磁体30破损时，抑制了磁体30的碎片从管状部分40飞出。因此，抑制了磁体30的碎片卡在转子I和其它部件(例如定子60)之间，并且抑制了转子I停止旋转。
[0045]当管状部分40设置在芯体20的径向外侧使得管状部分40的内壁与磁体30接触时，磁体30可以被固定在芯体20的外壁上而无需使用粘合剂。因此，转子I的生产成本可以被降低。
[0046]当转子I旋转时，芯体20通过涡流损耗而产生热量。根据第一实施方式，板部件50在对应于通孔25的位置具有开口 52，并且开口 52在厚度方向上穿过板部件50。因此，芯体20的外部空气可以从开口 52进入并流过通孔25，使得芯体20可以被冷却。因此，能够抑制磁体30被热量消磁。因此，能够抑制电旋转机器10的输出功率减小。
[0047]根据第一实施方式，多个通孔25等间隔地布置在芯体20的周向方向上。因此，转子I的旋转平衡可以得到改善。此外，芯体20在周向方向上的强度可以是均匀的，使得辐条部分27在周向方向上的宽度被固定在固定值上。
[0048](第二实施方式)
[0049]图4局部地示出了根据第二实施方式的用于电旋转机器的转子。例如，通孔25被修改为具有与第一实施方式的通孔25不同的形状。
[0050]根据第二实施方式，在被层叠以形成芯体20的薄板21当中，扇形孔24的位置在周向方向上偏离预定尺寸。因此，当薄板21被层叠以形成芯体20时，通孔25被设置成围绕旋转轴线Ax螺旋地延伸。也就是说，通孔25具有螺旋形的形状。
[0051 ] 通孔25延伸以围绕旋转轴线Ax回旋。因此，当转子旋转时，在通孔25中产生回旋流。因此，增加了穿过通孔25的空气的流量，并且芯体20可以更有效地进行冷却。因此，能够更有效地抑制输出功率的减小。
[0052](第三实施方式)
[0053]图5不出了根据第三实施方式的电旋转机器。例如,第一实施方式的开口 52在第三实施方式中被修改。
[0054]根据第三实施方式，转子还具有叶片部分53，叶片部分53在转子转动时推压空气。叶片部分53与板部件50 —体地限定，并且从开口 52的边缘开始在板部件50的周向方向上延伸离开板部件50的与芯体20相反的表面,如图5和图6所不。开口 52由在径向方向上彼此相对的两个边缘和在周向方向上彼此相对的两个边缘构造成。在径向方向上彼此相对的两个边缘之间的距离小于在周向方向上彼此相对的两个边缘之间的距离。叶片部分53设置于在周向方向上彼此相对的两个边缘。叶片部分53具有弯曲板的形状，以便与开口 52的边缘平滑地接触，如图6所示。
[0055]因此，当转子旋转时，空气从芯体20外被吸入以穿过通孔25。因此，通过通孔25的空气量增加了，并且芯体20可以更有效地进行冷却。因此，能够抑制电旋转机器的输出功率降低。
[0056]叶片部分53具有弯曲板的形状，以便与开口 52的边缘平滑地接触。因此，当转子旋转时，由叶片部分53产生的空气流动阻力可以被减小。
[0057](其他变型)
[0058]虽然根据上述实施方式，板部件封闭了管状部分的两端，但板部件可以仅封闭管状部分的一端。
[0059]通孔不限于等间隔地布置在芯体的周向方向上。通孔的数量不限于五个，也可以是两到四个。可替代地，通孔的数量可以多于或等于六。
[0060]板部件的开口不限于等间隔地布置在周向方向上，只要开口设置在对应于通孔的位置即可。开口的数量不限于五个，只要开口的数量与通孔的数量相同即可，并且可以是两到四个。可替代地，开口的数量可以多于或等于六。板部件的开口可以具有与通孔相同的形状，并且可以具有大于或等于通孔(即薄板的开口)尺寸的尺寸。
[0061]虽然根据第三实施方式，板部件的开口具有一个叶片部分，但板部件的开口可以具有多个叶片部分。叶片部分不限于向外延伸离开板部件的与通孔相反的表面，而是可以在通孔的内部向内延伸。叶片部分不限于具有与开口的边缘平滑地接触的弯曲板的形状，而是可以具有平板的形状。
[0062]在芯体的转子上，极部可以延伸为围绕芯体的旋转轴线回旋。在这种情况下，布置在芯体外壁上的磁体可以延伸为围绕芯体的旋转轴线回旋。因此，电旋转机器的齿槽转矩和转矩波动可以降低。
[0063]上述实施方式可以被组合，只要对结构没有阻碍因素即可。例如，在第二实施方式与第三实施方式的组合中，通孔延伸为围绕芯体的旋转轴线回旋。另外，限定出这样的叶片部分:其沿周向方向从板部件的开口的边缘朝向板部件的表面延伸。
[0064]磁体可以被定位在芯体的辐条部分的径向外侧。
[0065]磁体可以通过诸如粘合剂之类的方法被固定到芯体的外壁上。
[0066]磁体可以与极部一样多。也就是说，具有此结构的转子可以用于全磁体型电旋转机器。
[0067]芯体不限于通过层压薄板而形成，而是可以通过诸如模制和切削加工之类的方法制成。
[0068]具有该转子的电旋转机器不限于是电动辅助转向装置，而是可以被用作其它装置和机器的驱动源。
[0069]这些改变和变型应当被理解为位于由所附权利要求所限定的本公开的范围内。
【权利要求】
1.一种用于电旋转机器(10)的转子(1)，包括: 芯体(20)，所述芯体(20)具有在厚度方向上穿过所述芯体的通孔(25)，其中所述通孔是布置在所述芯体的周向方向上的多个通孔中的一个； 磁体(30)，所述磁体(30)设置在所述芯体的外壁(26)上，其中所述磁体是布置在所述芯体的周向方向上的多个磁体中的一个； 管状部分(40)，所述管状部分(40)布置在所述芯体的径向外侧，使得所述管状部分的内壁与所述磁体接触；以及 板部件(50)，所述板部件(50)密封所述管状部分的在所述芯体的轴向方向上的至少一端，并且所述板部件(50)具有设置在对应于所述通孔的位置处的开口(52)，所述开口在厚度方向上穿过所述板部件。
2.根据权利要求1所述的转子，其中 所述多个通孔等间隔地布置在周向方向上。
3.根据权利要求1所述的转子，其中 所述通孔围绕所述芯体的轴线(Ax)螺旋状地延伸。
4.根据权利要求1所述的转子，还包括: 叶片部分(53)，所述叶片部分(53)限定为从所述开口的边缘开始在所述板部件的周向方向上延伸离开所述板部件的表面。
5.一种电旋转机器(10)·，包括:根据权利要求1至4中任一项所述的转子；和定子(60)，所述定子(60)设置在所述转子的径向外侧，以基于施加到所述定子上的电力提供旋转磁场。
【文档编号】H02K1/32GK103855823SQ201310647962
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】田中飞鸟 申请人:株式会社电装