旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种旋转电机，其能够抑制旋转电机的制造成本。本发明的旋转电机是具有固定于锥形轴上的转子和沿轴向与转子相对的定子的发电机，转子具有：多个永磁体，它们以环状配置在锥形轴的周围；第1支架，其具有用于收容永磁体的开口部、和与永磁体的一个表面接触的定位片；第2支架，其具有用于收容永磁体的开口部、和与永磁体的另一个表面接触的定位片；第1框架，其具有用于收容永磁体的开口部，且与第1支架重叠设置；以及第2框架，其具有用于收容永磁体的开口部，且与第2支架重叠设置。
【专利说明】旋转电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有固定于旋转轴上的转子和相对于转子沿轴向正对的定子的旋转电机。
【背景技术】
[0002]作为电动机、发电机等旋转电机，已开发出使定子和转子沿轴向正对的所谓的轴向间隙型旋转电机。构成该轴向间隙型旋转电机的转子具有圆盘状的框架和固定于该框架上的多块磁体(参照专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本特开2010 - 115017号公报
[0004]在专利文献I所记载的旋转电机中，采用将磁体夹在两个框架之间而固定的转子构造，或者将磁体组装在一个框架上而固定的转子构造。由此，在采用将磁体直接固定在框架上的转子构造的情况下，为了确保磁体相对于转子的定位精度，不仅框架形状变得复杂，还要求框架具有很高的加工精度。由此，由于框架的制造要求切削加工等以提高具有复杂形状的框架的加工精度，因此导致旋转电机的制造成本增大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于抑制旋转电机的制造成本。
[0006]本发明的旋转电机是一种具有固定于旋转轴上的转子、和沿着轴向与所述转子相对的定子的旋转电机，所述转子具有:多个磁体部件，它们以环状配置在所述旋转轴的周围；第I支架，其具有用于收容所述磁体部件的开口部和与所述磁体部件的一个表面接触的定位片；第2支架，其具有用于收容所述磁体部件的开口部和与所述磁体部件的另一个表面接触的定位片；第I框架，其与所述第I支架重叠设置，具有用于收容所述磁体部件的开口部；第2框架，其与所述第2支架重叠设置，具有用于收容所述磁体部件的开口部，所述第I支架及所述第2支架被夹在所述第I框架和所述第2框架之间，所述磁体部件被夹在所述第I支架和所述第2支架之间。
[0007]发明的效果
[0008]根据本发明，第I支架及第2支架被夹在第I框架和第2框架之间，磁体部件被夹在第I支架和第2支架之间。因而，能够确保磁体部件的定位精度，同时抑制旋转电机的制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是表示发动机的内部构造的剖面图。
[0010]图2是表示将发电单元的局部放大示出的剖面图。
[0011]图3(a)是从轴向示出转子的正视图。(b)是沿图3(a)的A —A线示出转子的剖面构造的端面图。(c)是按部件分别示出图3(b)中所示的转子的分解图。
[0012]图4(a)是从轴向示出构成转子的支架的正视图。(b)是沿图4(a)的A — A线示出支架的剖面构造的端面图。
[0013]图5(a)是从轴向示出构成转子的框架的正视图。(b)是沿图5(a)的A — A线表示框架的剖面构造的端面图。
[0014]图6是表示转子的组装过程的分解斜视图。
[0015]图7是表示转子的组装过程的分解斜视图。
[0016]图8(a)是表示转子的组装过程的分解斜视图。(b)是表示转子完成状态的斜视图。
[0017]图9 (a)是表示永磁体的充磁状态的俯视图。(b)是沿图9 (a)的A — A线示出永磁体的充磁状态的剖面图。(C)是沿图9(a)的B — B线示出永磁体的充磁状态的剖面图。(d)是表示永磁体的组装状态的转子的俯视图。
[0018]图10是表示发电单元向发动机主体上组装的组装过程的剖面图。
[0019]图11是表示发电单元向发动机主体上组装的组装过程的剖面图。
[0020]图12是表示冷却风扇等向发动机主体上组装的组装过程的剖面图。
[0021]标号的说明
[0022]20锥形轴(旋转轴)
[0023]30发电机(旋转电机)
[0024]32 转子
[0025]33 定子
[0026]34 定子
[0027]35第I支架
[0028]36第2支架
[0029]37第I框架
[0030]38第2框架
[0031]39永磁体(磁体部件)
[0032]39a 一个表面
[0033]39b另一个表面
[0034]72 开口部
[0035]74定位片
[0036]89 开口部
[0037]93第I磁体部
[0038]94第2磁体部
【具体实施方式】
[0039]下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示发动机10的内部构造的剖面图。如图1所示，发动机10具有组装有曲轴11的发动机主体12、和与发动机主体12相邻的发电单元13。在发动机主体12所具有的曲轴箱14上，经由轴承15、16支撑有曲轴11的轴颈17、18。另外，在曲轴11上设有从一方的轴颈17延伸出的输出轴19，并且，设有从另一方的轴颈18延伸出的锥形轴20。此外，在曲轴11的曲柄销21上组装有未图示的连杆。
[0040]图2是将发电单元13的局部放大示出的剖面图。如图1及图2所示，发电单元13具有本发明的一个实施方式的、作为旋转电机的发电机30。发电机30具有:圆盘状的转子32，其经由转接器31固定在锥形轴(旋转轴)20上；第I定子33，其与转子32的一个表面相对；以及第2定子34，其与转子32的另一个表面相对。转子32具有后述的圆盘状的支架35、36以及框架37、38、和组装在这些部件上的永磁体(磁体部件)39。定子33、34具有由电磁钢板等形成的芯部40、和卷绕在芯部40上的绕组41。转子32和定子33、34沿锥形轴20的轴向相对，在转子32和定子33、34之间设有规定的空气间隙。即，图示的发电机30为所谓的轴向间隙型发电机。此外，在下面的说明中，所谓的轴向表示锥形轴20的轴向。
[0041]如图1所示，在固定于锥形轴20的转接器31上安装有冷却风扇50，在冷却风扇50的中央部安装有卡合套筒51。在包覆冷却风扇50的风扇罩52上，安装有在发动机起动时被操作的反冲启动器53。反冲启动器53具有:反冲轮55，其卷绕有反冲绳索54 ;以及卡合片56，其与反冲轮55的旋转动作联动而向卡合套筒51侧突出。能够通过作业者拉动反冲绳索54而使反冲轮55旋转，从而使卡合片56突出至图1中虚线所示的位置，能够使卡合片56与卡合套筒51啮合。由此，能够使反冲轮55和曲轴11连结，从而手动使曲轴11开始旋转。
[0042]下面，对于发电机30所具有的转子32的构造进行说明。图3(a)是从轴向示出转子32的正视图。图3(b)是沿图3(a)的A — A线示出转子32的剖面构造的端面图。图3(c)是按部件分别示出图3(b)中所示的转子32的分解图。另外，图4(a)是从轴向示出构成转子32的支架35、36的正视图。图4(b)是沿图4(a)的A — A线示出支架35、36的剖面构造的端面图。此外，图5(a)是从轴向示出构成转子32的框架37、38的正视图。图5(b)是沿图5(a)的A — A线示出框架37、38的剖面构造的端面图。
[0043]如图3(a)至(C)所示，转子32具有以环状配置在中心轴即锥形轴20周围的多个永磁体39。转子32具有对永磁体39进行夹持支撑的第I支架35及第2支架36。该第I支架35及第2支架36具有同一形状。另外，转子32具有将第I支架35及第2支架36夹在其中的第I框架37及第2框架38。该第I框架37及第2框架38具有同一形状。此外，作为用于保持永磁体39的支架35、36、框架37、38的材料，优选使用不锈钢等非磁性体。
[0044]如图4(a)及(b)所示，支架35、36具有圆盘状的支架主体60。支架主体60具有:基板部62，其具有用于插入转接器31的中心孔61 ;环部63，其设置在基板部62的径向外侧；以及多个辐部64，其将基板部62和环部63连接。在支架主体60的基板部62上，以包围中心孔61的方式在周方向上排列形成有多个通孔65至67。这些通孔65至67作为用于插入定位销68的定位销孔65、用于插入转子32用的紧固螺栓69的紧固螺栓孔66、以及用于插入冷却风扇50用的紧固螺栓70的紧固螺栓孔67起作用。另外，在支架主体60上形成有具有以环状配置的多个收容孔71的开口部72。各收容孔71被基板部62、环部63以及辐部64分隔开。此外，在基板部62及环部63上，在周方向上排列形成有多个铆钉孔73。
[0045]另外，在支架主体60上设有从各收容孔71的边缘延伸出的定位片74。定位片74具有:立起部75，其相对于支架主体60以大致直角弯曲；以及按压部76，其相对于立起部75以大致直角弯曲。此外，在图示的情况下，对应于各收容孔71而设有与基板部62的边缘相连接的I个定位片74、和与环部63的边缘相连接的两个定位片74，但并不限定于此，也可以变更定位片74的数量或位置。具有这种形状的支架35、36为由不锈钢等板材构成的冲压加工品。S卩，图示的支架35、36通过对板材实施冲裁加工、弯曲加工等冲压加工而制造。
[0046]如图5(a)及(b)所示，框架37、38具有圆盘状的框架主体80。框架主体80具有:基板部82，其具有用于插入转接器31的中心孔81 ;环部83，其设置在基板部82的径向外侧；以及多个辐部84，其将基板部82和环部83连接。在框架主体80的基板部82上，以包围中心孔81的方式沿周方向排列形成有多个通孔85至87。这些通孔85至87作为用于插入定位销68的定位销孔85、用于插入转子32用的紧固螺栓69的紧固螺栓孔86、以及用于插入冷却风扇50用的紧固螺栓70的紧固螺栓孔87而起作用。另外，在框架主体80上形成有开口部89，该开口部89具有环状配置的多个收容孔88。各收容孔88被基板部82、环部83以及辐部84分隔开。此外，在基板部82及环部83上，沿周方向排列形成有多个铆钉孔90。具有上述形状的框架37、38为由不锈钢等板材构成的冲压加工品。S卩，图示的框架37、38通过对板材实施冲裁加工等冲压加工而制造。另外，如图3(c)所示，构成框架37、38的板材的厚度为Tl，构成支架35、36的板材厚度为T2，T2比Tl薄。S卩，构成框架37、38的板材比构成支架35、36的板材厚。换言之，与支架35、36相比，框架37、38具有更高的强度。
[0047]下面，对于转子32的组装顺序进行说明。图6及图7是表示转子32的组装过程的分解斜视图。图8(a)是表示转子32的组装过程的分解斜视图，图8(b)是表示转子32的完成状态的斜视图。如图6所示，按照定位片74朝向下方突出的方式设置第I支架35，将永磁体39收容在第I支架35的收容孔71即开口部72中。然后，在第I支架35的全部收容孔71中收容了永磁体39后，以将永磁体39收容在第2支架36的收容孔71即开口部72中的方式，将第2支架36配置在第I支架35上。此时，第2支架36的朝向变为使定位片74向上突出的朝向。由此，通过将永磁体39夹在第I支架35和第2支架36之间，从而成为第I支架35的定位片74与永磁体39的一个表面39a接触、第2支架36的定位片74与永磁体39的另一个表面39b接触的状态。即，变为通过第I支架35及第2支架36而将永磁体39沿轴向定位的状态。
[0048]然后，如图7所示，将第I框架37从第I支架35侧安装在由支架35、36夹持永磁体39的支架组装体91上，将第2框架38从第2支架36侧安装在该支架组装体91上。BP,以将永磁体39收容在第I框架37的收容孔88即开口部89中的方式，将第I框架37重叠设置在第I支架35上。同样地，以将永磁体39收容在第2框架38的收容孔88即开口部89中的方式，将第2框架38重叠设置在第2支架36上。由此，通过设置第I框架37和第2框架38，从而使得支架组装体91成为被夹在第I框架37和第2框架38之间的状态。此外，调整框架37、38及支架35、36的位置，以使得定位销孔65、85重合，将定位销68插入在定位销孔65、85中。在由永磁体39、支架35、36以及框架37、38组装成转子32后，如图8(a)所示，将作为紧固部件的铆钉92插入在支架35、36、框架37、38的铆钉孔73、90中。并且，通过对铆钉92的前端进行铆接，从而如图8(b)所示，使得永磁体39、支架35、36以及框架37、38成为一体固定的状态。此外，在组装转子32时，为了防止永磁体39相对于支架35、36以及框架37、38的收容孔71、88的晃动，也可以在永磁体39的周围充填粘接剂、环氧树脂等。
[0049]如上所述，由于将永磁体39夹在第I支架35和第2支架36之间，并将第I支架35和第2支架36夹在第I框架37和第2框架38之间，因此，能够确保永磁体39的定位精度，同时能够抑制制造成本。即，为了高精度地管理发电机30的轴向间隙而需要提高转子32中的永磁体39的定位精度。这样，虽然为了提高永磁体39的定位精度而需要提高第I及第2支架35、36的加工精度，但由于利用第I及第2框架37、38确保转子32的强度，因此作为第I及第2支架35、36的材料可以使用较薄的板材。这样，通过将转子32分为支架35、36和框架37、38而构成，从而第I及第2支架35、36的材料能够使用较薄的板材。由此，能够使用金属板加工而提高第I及第2支架35、36的加工精度，能够确保永磁体39的定位精度，同时能够抑制制造成本。此外，通过将第I支架35和第2支架36制成同一形状,将第I框架37和第2框架38制成同一形状，从而能够减少部件种类、进一步降低制造成本。
[0050]下面，对于永磁体39的充磁状态进行说明。图9 (a)是表示永磁体39的充磁状态的俯视图。图9 (b)是沿图9 (a)的A — A线示出永磁体39的充磁状态的剖面图。图9 (c)是沿图9 (a)的B — B线示出永磁体39的充磁状态的剖面图。另外，图9 (d)是表示永磁体39的组装状态的转子32的俯视图。
[0051]如图9 (a)至(C)所示，永磁体39具有第I磁体部93和与该第I磁体部93相邻的第2磁体部94。在第I磁体部93中，一个表面39a为S极、另一个表面39b为N极，在第2磁体部94中，一个表面39a为N极、另一个表面39b为S极。S卩，第I磁体部93和第2磁体部94具有彼此不同的极性。这样，通过作为永磁体39采用具有第I磁体部93和第2磁体部94的两极一体型磁体，从而使得永磁体39向转子32上的组装变得非常简单。例如，在永磁体的一个表面全部为N极、永磁体的另一个表面全部为S极的情况下，由于在组装时需要永磁体的正反面，因此，永磁体向转子32上的组装变得非常复杂。即，在使用I极型永磁体的情况下，如果没有判定出正反面则可能使N极或S极在周方向上连续。与此相对，在使用两极一体型永磁体39的情况下，如图9(d)所示，即使没有判定出正反面也能够将N极和S极在周方向上交替设置。
[0052]下面，对发电单元13以及冷却风扇50等向发动机主体12上组装的组装顺序进行说明。图10及图11是表示发电单元13向发动机主体12上组装的组装过程的剖面图。图12是表示冷却风扇50等向发动机主体12上组装的组装过程的剖面图。
[0053]如图10所示，将转接器31安装在锥形轴20上，将垫圈96及螺母97安装在锥形轴20的外螺纹部95上。然后，将具有定子的定子壳体98安装在曲轴箱14上。然后，如图11所示，使用紧固螺栓69将转子32组装在固定于锥形轴20的转接器31上。为了调节转子32和定子33、34之间的轴向间隙，将具有规定厚度尺寸的垫片99夹入转接器31和转子32之间。然后，将具有定子34的定子壳体100以将转子32夹入的方式安装在定子壳体98上。进而如图12所示，使用紧固螺栓70将冷却风扇50组装在转接器31上，使用紧固螺栓101将卡合套筒51组装在冷却风扇50上。另外，将风扇罩52安装在定子壳体100上，将反冲启动器53安装在风扇罩52上。
[0054]此外，如图10所示，在定子壳体98的中央部形成的通孔102的内径尺寸Dl形成得比转接器31的外径尺寸D2大。由此，由于无需将转接器31从曲轴11上拆下就能够将定子壳体98从发动机主体12上拆下，因此，能够提高发电单元13的维修性。另外，由于在冷却风扇50上设有未图不的点火器用的磁体，因此,为了将冷却风扇50相对于曲轴11固定于适当位置，使用未图示的定位销对冷却风扇50和转接器31进行定位。
[0055]本发明并不限定于前述实施方式，能够在不偏离其主旨的范围内进行各种变更，这是不言而喻的。在前述的说明中，作为旋转电机而例示了发电机(generator) 30，但并不限定于此。例如，可以将本发明应用于作为旋转电机的电动机(motor)，也可以将本发明应用于作为电动机及发电机起作用的电动发电机。另外，在前述的说明中，仅由永磁体39构成磁体部件，但并不限定于此，也可以将永磁体39与其他部件(例如磁体)组合而构成磁体部件。
[0056]在前述的说明中，作为支架35、36及框架37、38的材料而使用了不锈钢，但并不限定于不锈钢，也可以使用其他材料制造支架35、36和框架37、38。此外，也可以将支架35、36和框架37、38使用不同的材料制造。另外，在前述的说明中，由一对的定子33、34将转子32夹入，但并不限定于此，也可以使转子32与一个定子33相对。另外，在前述的说明中，使用铆钉92将支架35、36和框架37、38 —体地固定，但并不限定于此，可以使用螺纹部件将支架35、36和框架37、38 —体地固定，也可以通过焊接或粘接将支架35、36和框架37、38一体地固定。
【权利要求】
1.一种旋转电机，其具有固定于旋转轴上的转子、和沿轴向与所述转子相对的定子，其中， 所述转子具有: 多个磁体部件，它们以环状配置在所述旋转轴的周围； 第1支架，其具有用于收容所述磁体部件的开口部、和与所述磁体部件的一个表面接触的定位片； 第2支架，其具有用于收容所述磁体部件的开口部、和与所述磁体部件的另一个表面接触的定位片； 第1框架，其与所述第1支架重叠设置，具有用于收容所述磁体部件的开口部；以及 第2框架，其与所述第2支架重叠设置，具有用于收容所述磁体部件的开口部， 将所述第1支架及所述第2支架夹在所述第1框架和所述第2框架之间，将所述磁体部件夹在所述第1支架和所述第2支架之间。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 构成所述第1框架及所述第2框架的板材，比构成所述第1支架及所述第2支架的板材厚。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中， 所述第1支架和所述第2支架具有同一形状。
4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中， 所述第1框架和所述第2框架具有同一形状。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中， 所述第1支架及所述第2支架为冲压加工品。
6.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中， 所述第1框架及所述第2框架为冲压加工品。
7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中， 所述磁体部件具有第1磁体部和与该第1磁体部相邻的第2磁体部， 所述第1磁体部和所述第2磁体部具有不同的极性。
【文档编号】H02K21/14GK104467332SQ201410465351
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】古屋彰 申请人:富士重工业株式会社