旋转电机的转子铁心的制作方法

本发明涉及一种构成旋转电机的转子的转子铁心。

背景技术：

以往，作为在旋转电机中使用的转子，已知有如下转子，该转子具备：大致圆环形状的转子铁心，其在内周面紧固有转子轴；以及多个永久磁铁，它们在转子铁心的外周部沿周向以规定间隔配置。

这种旋转电机的转子铁心由于转子轴的紧固载荷，而存在转子铁心的外周面向径向外侧变形且旋转电机的输出性能下降的问题。另外，由于因旋转电机的转子的旋转而在转子铁心及永久磁铁中产生的离心力，而转子铁心的内周面有可能向径向外侧变形且转子轴的过盈量也有可能减少。

于是，作为抑制由于转子轴的紧固载荷而引起的转子铁心的外周面向径向外侧的变形、以及由于在转子铁心及永久磁铁中产生的离心力而引起的转子铁心的内周面向径向外侧的变形的技术，例如公开有专利文献1。

专利文献1中公开有一种旋转电机的转子铁心，其具备：多个内周侧肋，它们沿周向以规定间隔配置，且抑制转子轴的紧固载荷向转子铁心外周侧的电磁部传递；以及多个外周侧肋，它们沿周向以规定间隔配置，且抑制在转子铁心及永久磁铁中产生的离心力向转子铁心内周侧的轴保持部传递。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2014-158331号公报

然而，专利文献1的旋转电机的转子铁心具备内周侧肋和外周侧肋，因此由于必须沿径向配置两个肋，因此难以使转子铁心小型化，另外，难以增大转子铁心的内周面的直径。

技术实现要素：

本发明提供一种旋转电机的转子铁心，其无需沿径向配置两个肋，就能够抑制由于离心力而引起的拉伸应力向轴保持部传递，同时能够抑制由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力向电磁部传递。

本发明的一种旋转电机的转子铁心，其具备：

转子轴孔，其紧固转子轴；

轴保持部，其设置在所述转子轴孔的径向外侧，且具有大致圆环形状；

电磁部，其设置在所述轴保持部的径向外侧，具有大致圆环形状，且具有分别供永久磁铁插入的多个磁铁插入孔；以及

多个肋，它们将所述轴保持部与所述电磁部进行连接，

其中，

所述肋具备：

第一端面及第二端面，它们形成从所述电磁部向所述轴保持部延伸的周向两端面，且具有以将该肋的周向中央部与所述转子铁心的中心连结的假想直线为轴而沿周向对称的形状；以及

减重孔，其设置在所述肋的所述第一端面与所述第二端面之间，且具有沿着所述轴保持部的外周缘而形成的底部、在比所述底部靠径向外侧的位置形成的顶部、以及从所述底部向所述顶部延伸且以所述假想直线为轴而沿周向对称地形成的所述第一端面侧的第一侧壁部及所述第二端面侧的第二侧壁部，

所述肋的所述第一端面及所述第二端面具有：

内端部，其与所述轴保持部进行连接；

外端部，其与所述电磁部进行连接；

凹状弯曲部，其从所述外端部以在周向上向所述肋的中央侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸；以及

凸状弯曲部，其与所述凹状弯曲部连续，且以在周向上向所述肋的外侧凸出的方式弯曲而以远离所述假想直线的方式向径向内侧延伸，

在所述凹状弯曲部上形成有所述第一端面与所述第二端面之间的周向距离最短的凹部。

发明效果

根据本发明，能够使由于离心力而引起的拉伸应力和由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力在比肋的第一端面及第二端面的凹状弯曲部的凹部靠径向内侧区域的位置、以及减重孔的第一侧壁部及第二侧壁部中抵消，因此无需沿径向配置两个肋，就能够抑制由于离心力而引起的拉伸应力向轴保持部传递，同时能够抑制由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力向电磁部传递。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的转子铁心的主视图。

图2是本发明的第一实施方式的转子铁心的肋的放大图。

图3是本发明的第二实施方式的转子铁心的肋的放大图。

附图标记说明：

2转子轴；

3永久磁铁；

10、10a转子铁心；

11转子轴孔；

13轴保持部；

132外周缘；

15磁铁插入孔；

17电磁部；

171内周缘；

20肋；

21第一端面；

211内端部；

212外端部；

213凹状弯曲部；

214凸状弯曲部；

215凹部；

22第二端面；

221内端部；

222外端部；

223凹状弯曲部；

224凸状弯曲部；

225凹部；

40减重孔；

40b底部；

40t顶部；

41第一侧壁部；

413凹状弯曲部；

414内径侧凸状弯曲部；

416外径侧凸状弯曲部；

42第二侧壁部；

423凹状弯曲部；

424内径侧凸状弯曲部；

426外径侧凸状弯曲部；

cl中心；

l1假想直线。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的旋转电机的转子铁心的各实施方式进行说明。

[第一实施方式]

首先，参照图1至图2对本发明的第一实施方式的转子铁心进行说明。

<转子铁心>

转子铁心10沿转子轴2的轴向层叠多个电磁钢板100而构成，且与组装到转子铁心10上的转子轴2及多个永久磁铁3一起构成马达的转子1。永久磁铁3例如是钕磁铁。

如图1所示，转子铁心10具有紧固转子轴2的转子轴孔11设置在中心cl上的圆环形状。转子铁心10具备：轴保持部13，其设置在转子轴孔11的径向外侧，且具有大致圆环形状；电磁部17，其设置在轴保持部13的径向外侧，具有大致圆环形状，且具有分别供永久磁铁3插入的多个磁铁插入孔15；以及多个肋20，它们将轴保持部13与电磁部17进行连接。

<电磁部>

电磁部17配置在转子铁心10的外周部，且与未图示的定子对置。在电磁部17中，沿周向等间隔地形成有多个磁极部19(在本实施方式中为八个)。在本实施方式中，由插入到如下三个磁铁插入孔中的三个永久磁铁3构成一个磁极部19，所述三个磁铁插入孔为在转子铁心10的外周侧以与径向大致垂直的方式配置的外径侧磁铁插入孔150、以成为外径侧磁铁插入孔150为底边的向中心cl侧凸出的大致等腰三角形的方式配置的一对内径侧第一磁铁插入孔151及内径侧第二磁铁插入孔152。

<肋>

肋20将轴保持部13与电磁部17进行连接，且沿着周向设置有多个。在本实施方式中，将连结中心cl与各磁极部19的中心的各磁极部19的中心轴设为d轴(图中的d-axis)，将相对于d轴隔开90°电角的轴设为q轴(图中的q-axis)的情况下，肋20沿周向设置在d轴及q轴上。

如图2所示，肋20具备第一端面21及第二端面22，该第一端面21及第二端面22从电磁部17向轴保持部13沿径向延伸且形成肋20的周向两端面。第一端面21及第二端面22具有以将肋20的周向中央部与中心cl连结的假想直线l1为轴而沿周向对称的形状。在本实施方式中，假想直线l1与d轴或q轴一致。

第一端面21及第二端面22具有与轴保持部13的外周缘132连接的内端部211、221、以及与电磁部17的内周缘171连接的外端部212、222。第一端面21及第二端面22具有：凹状弯曲部213、223，其从外端部212、222以在周向上向肋20的中央侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸；以及凸状弯曲部214、224，其与凹状弯曲部213、223连续，且以在周向上向肋20的外侧凸出的方式弯曲而以远离假想直线l1的方式向径向内侧延伸。在第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223上形成有第一端面21与第二端面22的周向距离最短的凹部215、225。

在肋20的第一端面21与第二端面22之间设置有减重孔40。减重孔40具有底部40b、以及在比底部40b靠径向外侧的位置上形成的顶部40t。底部40b沿着轴保持部13的外周缘132而形成，且在周向上具有规定长度。顶部40t在比肋20的第一端面21及第二端面22的凹部215、225靠径向内侧的位置上形成。

减重孔40具有从底部40b向顶部40t延伸，且以假想直线l1为轴而沿周向对称地形成的、肋20的第一端面21侧的第一侧壁部41及肋20的第二端面22侧的第二侧壁部42。减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42均具有从底部40b以在周向上向减重孔40的外侧凸出的方式弯曲而向顶部40t延伸的弯曲形状。

在转子铁心10中，转子轴2被紧固到转子轴孔11中，从而轴保持部13承受径向外侧方向的紧固载荷。由于作用在轴保持部13上的该紧固载荷，而在肋20中产生压缩应力。此时，在肋20中产生的拉伸应力由于肋20的形状，而集中于比第一端面21及第二端面22的凹部215、225靠径向内侧的凹状弯曲部213、223、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42。

当旋转电机驱动且转子1旋转时，由于在转子铁心10、及在被插入到转子铁心10的电磁部17的磁铁插入孔15中的永久磁铁3产生的离心力，而电磁部17承受离心载荷。由于作用在电磁部17上的该离心载荷，而在肋20中产生拉伸应力。此时，在肋20中产生的拉伸应力由于肋20的形状，而集中于比第一端面21及第二端面22的凹部215、225靠径向内侧的凹状弯曲部213、223、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42。

因此，由于转子轴2的紧固载荷而在肋20中产生的压缩应力和由于在转子铁心10及永久磁铁3中产生的离心力而在肋20中产生的拉伸应力均被集中于比肋20的第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223的凹部215、225靠径向内侧区域的位置、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42。因此，关于肋20，在比第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223的凹部215、225靠径向内侧区域的位置、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42中，在肋20中产生的压缩应力与拉伸应力被抵消。由此，转子铁心10无需沿径向配置两个肋，就能够抑制由于离心力而引起的拉伸应力向轴保持部13传递，同时能够抑制由于转子轴2的紧固载荷而引起的压缩应力向电磁部17传递。而且，转子铁心10无需沿径向配置两个肋，因此能够实现转子铁心10的小径化，另外，能够增大转子铁心10的内周面的直径，且在转子轴2与转子铁心10之间设置动力传递机构等。

另外，减重孔40的顶部40t配置在比肋20的第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223的凹部215、225靠径向内侧的位置，减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42具有从底部40b以在周向上向减重孔40的外侧凸出的方式弯曲而向顶部40t延伸的弯曲形状，因此能够将减重孔40设为简单的形状。由此，容易形成减重孔40，另外，转子铁心10的耐久性得到提高。

而且，关于肋20，第一端面21及第二端面22和减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42具有以假想直线l1为轴而沿周向对称的形状，因此肋20能够在周向上均等地承受由于离心力而引起的拉伸应力及由于转子轴2的紧固载荷而引起的压缩应力。由此，能够防止转子铁心10的外周面不均匀地变形，且能够抑制由于转子铁心10的外周面的变形而引起的转矩脉动的增大。

[第二实施方式]

接着，参照图3对本发明的第二实施方式的转子铁心10a进行说明。需要说明的是，在以下说明中，对与第一实施方式的转子铁心10相同的构成要素标注相同的附图标记来省略或简化说明。在第一实施方式的转子铁心10、以及第二实施方式的转子铁心10a中，减重孔40的形状不同。以下对第一实施方式的转子铁心10与第二实施方式的转子铁心10a的差异点进行详细说明。

<肋>

如图3所示，形成第二实施方式的肋20的周向两端面的第一端面21及第二端面22为与第一实施方式的第一端面21及第二端面22相同的形状。

第二实施方式的减重孔40具有底部40b、以及在比底部40b靠径向外侧的位置形成的顶部40t。底部40b沿着轴保持部13的外周缘132而形成，且在周向上具有规定长度。顶部40t沿着电磁部17的内周缘171而形成，且在周向上具有规定长度。

减重孔40具有从底部40b向顶部40t延伸，且以假想直线l1为轴而沿周向对称地形成的、肋20的第一端面21侧的第一侧壁部41及肋20的第二端面22侧的第二侧壁部42。

减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42具有：内径侧凸状弯曲部414、424，其从底部40b以在周向上向减重孔40的外侧凸出的方式弯曲而向径向外侧延伸；外径侧凸状弯曲部416、426，其从顶部40t以在周向上向减重孔40的外侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸；以及凹状弯曲部413、423，其将内径侧凸状弯曲部414、424与外径侧凸状弯曲部416、426进行连接，且以在周向上向减重孔40的内侧凸出的方式弯曲而延伸。

减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42与肋20的第一端面21及第二端面22并行地沿径向延伸。即，减重孔40的第一侧壁部41与肋20的第一端面21之间的周向宽度大致均匀，减重孔40的第二侧壁部42与肋20的第二端面22之间的周向宽度大致均匀。

在转子铁心10a中，转子轴2被紧固到转子轴孔11中，从而轴保持部13承受径向外侧方向的紧固载荷。由于作用在轴保持部13上的该紧固载荷，而在肋20中产生压缩应力。此时，在肋20中产生的拉伸应力由于肋20的形状，而集中于比第一端面21及第二端面22的凹部215、225靠径向内侧的凹状弯曲部213、223、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42的内径侧凸状弯曲部414、424及外径侧凸状弯曲部416、426。

当旋转电机驱动且转子1旋转时，由于在转子铁心10a、及被插入到转子铁心10a的电磁部17的磁铁插入孔15中的永久磁铁3产生的离心力，而电磁部17承受离心载荷。由于作用在电磁部17上的该离心载荷，而在肋20中产生拉伸应力。此时，在肋20中产生的拉伸应力由于肋20的形状，而集中于比第一端面21及第二端面22的凹部215、225靠径向内侧的凹状弯曲部213、223、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42的内径侧凸状弯曲部414、424及外径侧凸状弯曲部416、426。

因此，由于转子轴2的紧固载荷而在肋20中产生的压缩应力和由于在转子铁心10a及永久磁铁3中产生的离心力而在肋20中产生的拉伸应力均集中于比肋20的第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223的凹部215、225靠径向内侧区域的位置、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42的内径侧凸状弯曲部414、424及外径侧凸状弯曲部416、426。因此，关于肋20，在比第一端面21及第二端面22的凹状弯曲部213、223的凹部215、225靠径向内侧区域的位置、以及减重孔40的第一侧壁部41及第二侧壁部42的内径侧凸状弯曲部414、424及外径侧凸状弯曲部416、426中，在肋20中产生的压缩应力与拉伸应力被抵消。由此，转子铁心10a无需沿径向配置两个肋，就能够抑制由于离心力而引起的拉伸应力向轴保持部13传递，同时能够抑制由于转子轴2的紧固载荷而引起的压缩应力向电磁部17传递。

另外，减重孔40的顶部40t沿着电磁部17的内周缘171而形成，因此减重孔40具有从轴保持部13的外周缘132向电磁部17的内周缘171延伸的形状。由此，能够增大减重孔40的大小，能够实现转子铁心10a的轻量化。

需要说明的是，本发明并不限定于前述实施方式，而能够适当进行变形、改良等。

例如，在第一实施方式及第二实施方式中，由插入到如下三个磁铁插入孔中的三个永久磁铁3构成一个磁极部19，所述三个磁铁插入孔为在转子铁心10、10a的外周侧以与径向大致垂直的方式配置的外径侧磁铁插入孔150、以外径侧磁铁插入孔150为底边的向中心cl侧凸出的大致等腰三角形的方式配置的一对内径侧第一磁铁插入孔151及内径侧第二磁铁插入孔152，但是也可以省略一对内径侧第一磁铁插入孔151及内径侧第二磁铁插入孔152，而仅由插入到外径侧磁铁插入孔150中的永久磁铁3构成一个磁极部19。另一方面，也可以省略外径侧磁铁插入孔150，而由插入到一对内径侧第一磁铁插入孔151及内径侧第二磁铁插入孔152中的永久磁铁3构成一个磁极部19。

另外，例如，在第一实施方式及第二实施方式中，永久磁铁3是平板磁铁，但是可以是向径向内侧凸出的圆弧磁铁。

另外，例如，在第一实施方式及第二实施方式中，肋20沿周向设置在d轴及q轴上，但是肋20也可以沿周向设置在与d轴或q轴不同的位置。

另外，在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机的转子铁心(转子铁心10、10a)，其具备：

转子轴孔(转子轴孔11)，其紧固转子轴(转子轴2)；

轴保持部(轴保持部13)，其设置在所述转子轴孔的径向外侧，且具有大致圆环形状；

电磁部(电磁部17)，其设置在所述轴保持部的径向外侧，具有大致圆环形状，且具有分别供永久磁铁(永久磁铁3)插入的多个磁铁插入孔(磁铁插入孔15)；以及

多个肋(肋20)，它们将所述轴保持部与所述电磁部进行连接，

其中，

所述肋具备：

第一端面(第一端面21)及第二端面(第二端面22)，它们形成从所述电磁部向所述轴保持部延伸的周向两端面，且具有以将该肋的周向中央部与所述转子铁心的中心(中心cl)连结的假想直线(假想直线l1)为轴而沿周向对称的形状；以及

减重孔(减重孔40)，其设置在所述肋的所述第一端面与所述第二端面之间，且具有沿着所述轴保持部的外周缘(外周缘132)而形成的底部(底部40b)、在比所述底部靠径向外侧的位置形成的顶部(顶部40t)、以及从所述底部向所述顶部延伸且以所述假想直线为轴而沿周向对称地形成的所述第一端面侧的第一侧壁部(第一侧壁部41)及所述第二端面侧的第二侧壁部(第二侧壁部42)，

所述肋的所述第一端面及所述第二端面具有：

内端部(内端部211、221)，其与所述轴保持部进行连接；

外端部(外端部212、222)，其与所述电磁部进行连接；

凹状弯曲部(凹状弯曲部213、223)，其从所述外端部以在周向上向所述肋的中央侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸；以及

凸状弯曲部(凸状弯曲部214、224)，其与所述凹状弯曲部连续，且以在周向上向所述肋的外侧凸出的方式弯曲而以远离所述假想直线的方式向径向内侧延伸，

在所述凹状弯曲部上形成有所述第一端面与所述第二端面之间的周向距离最短的凹部(凹部215、225)。

根据(1)，肋的第一端面及第二端面具有：凹状弯曲部，其从外端部以在周向上向所述肋的中央侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸；以及凸状弯曲部，其与凹状弯曲部连续，且以在周向上向肋的外侧凸出的方式弯曲而以远离假想直线的方式向径向内侧延伸，在凹状弯曲部上形成有第一端面与第二端面之间的周向距离最短的凹部。因此，由于因转子铁心的旋转而产生的离心力而在肋中产生的拉伸应力、以及由于因转子轴被紧固到转子轴孔而作用在轴保持部上的紧固载荷而在肋中产生的压缩应力均集中于比肋的第一端面及第二端面的凹状弯曲部的凹部靠径向内侧区域的位置、以及减重孔的第一侧壁部及第二侧壁部。由此，能够使由于离心力而引起的拉伸应力和由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力在比肋的第一端面及第二端面的凹状弯曲部的凹部靠径向内侧区域的位置、以及减重孔的第一侧壁部及第二侧壁部中抵消。因此，转子铁心无需沿径向配置两个肋，就能够抑制由于离心力而引起的拉伸应力向轴保持部传递，同时能够抑制由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力向电磁部传递。

而且，关于肋，形成周向两端面的第一端面及第二端面具有以将肋的周向中央部与转子铁心的中心连结的假想直线为轴而沿周向对称的形状，因此，肋能够在周向上均等地承受由于离心力而引起的拉伸应力及由于转子轴的紧固载荷而引起的压缩应力。由此，能够防止转子铁心的外周面不均匀地变形，且能够抑制由于转子铁心的外周面的变形而引起的转矩脉动的增大。

(2)根据(1)所述的旋转电机的转子铁心，其中，

所述减重孔的所述顶部配置在比所述凹部靠径向内侧的位置，

所述减重孔的所述第一侧壁部及所述第二侧壁部具有从所述底部以在周向上向所述减重孔的外侧凸出的方式弯曲而向所述顶部延伸的弯曲形状。

根据(2)，减重孔的顶部配置在比肋的第一端面及第二端面的凹状弯曲部的凹部靠径向内侧的位置，减重孔的第一侧壁部及第二侧壁部具有从底部以在周向上向减重孔的外侧凸出的方式弯曲而向顶部延伸的弯曲形状，因此能够将减重孔设为简单的形状，容易形成减重孔，另外，转子铁心的耐久性得到提高。

(3)根据(1)所述的旋转电机的转子铁心，其中，

所述减重孔的所述顶部沿着所述电磁部的内周缘(内周缘171)而形成，

所述减重孔的所述第一侧壁部及所述第二侧壁部具有：

内径侧凸状弯曲部(内径侧凸状弯曲部414、424)，其从所述底部以在周向上向所述减重孔的外侧凸出的方式弯曲而向径向外侧延伸，

外径侧凸状弯曲部(外径侧凸状弯曲部416、426)，其从所述顶部以在周向上向所述减重孔的外侧凸出的方式弯曲而向径向内侧延伸，以及

凹状弯曲部(凹状弯曲部413、423)，其将所述内径侧凸状弯曲部与所述外径侧凸状弯曲部进行连接，且以在周向上向所述减重孔的内侧凸出的方式弯曲而延伸。

根据(3)，减重孔具有从轴保持部的外周缘向电磁部的内周缘延伸的形状，因此能够增大减重孔的大小，能够实现转子铁心的轻量化。