旋转电机的制作方法

1.本技术涉及一种旋转电机。


背景技术：

2.作为以往的旋转电机，已知一种在转子的内侧埋入有永磁体的ipm(interior permanent mganet:内置永磁体)马达。出于防止旋转时的转子铁芯内的永磁体朝轴向的移动和飞散的目的，在这种转子中设置有端板。而且，为了永磁体和定子线圈的冷却，有时在端板设置翅片。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本专利特开2010
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252598号公报专利文献2：日本专利特许第6017101号公报专利文献3：日本专利特开2003
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250248号公报


技术实现要素：

4.在专利文献1所公开的马达中，在构成转子的端板设置翅片，并在端板正转时通过翅片的作用朝径向外侧产生风，从而使从永磁体等传递至端板的热量释放。在上述冷却方法中，由于永磁体等的热量经由端板间接地释放，因此，转子的冷却性是有限的。另外，在采用经由端板的散热方法的情况下，通过将磁体配置成接近不锈钢制的端板能提高导热性，但会在端板产生涡电流，因此，存在马达动作的效率降低的问题。
5.在专利文献2公开了一种技术，即将从转子铁芯的端面突出的永磁体保持于磁体保持部，并使冷却介质与永磁体直接接触。然而，磁体保持部是从轴的周围呈放射状扩展的类似于伞骨的形状，由于作为冷却介质流路的开口部设置得较大，因此，以往的端板所要求的刚性不足，因此，有时需要通过端板来固定。在专利文献3公开了一种技术，即在配置于转子的两端的端板分别形成有风扇，由风扇产生的气流在转子与定子之间沿着轴被输送。然而，永磁体是不与冷却介质直接接触、转子的冷却性有限的结构。
6.本技术为了解决上述这种问题，其目的在于提供一种旋转电机，能一边维持转子的端板的刚性，一边进一步提高转子的冷却性。
7.本技术的旋转电机包括定子和转子，所述转子具有转子铁芯、磁体和端板，所述转子铁芯固定于轴，所述磁体沿着轴向收容于所述转子铁芯，所述端板配置成与所述转子铁芯的轴向的端面接触，在所述转子铁芯设置有在轴向上贯穿的散热用通孔，在所述端板，于与所述转子铁芯的所述端面接触的一侧的面设置有槽部，所述槽部形成为沿着轴向挖下、并朝径向外侧开放，所述磁体的轴向端面露出于所述槽部，并且所述磁体的沿着轴向的侧面部露出于所述散热用通孔，所述槽部与所述散热用通孔连通。
8.根据本技术的旋转电机，通过在转子的端板设置沿着轴向挖下的槽部，并将该槽
部作为冷却介质流路和风扇发挥作用，能一边维持端板的刚性，一边提高冷却性。
附图说明
9.图1是实施方式1的旋转电机的沿转子的轴向的剖视图。图2是图1的a
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a线的向视图。图3是表示实施方式1的永磁体的收容状态的平面图。图4是实施方式1的端板的立体图。图5是实施方式1的旋转电机的主要部分放大剖视图。图6是实施方式2的旋转电机的沿轴向的剖视图。图7是表示实施方式2的转子的轴向的一个端面的平面图。(符号说明)1轴；2转子铁芯；3、30、31端板；3a止转部；4槽部；4a风扇形成部；5永磁体；6轴向贯穿部；7压板；10转子；31a开口部；50散热用通孔；50a收容孔；51突起部；52粘接剂。
具体实施方式
10.实施方式1使用图1至图5对本技术实施方式1的旋转电机进行说明。图1是转子10的沿着轴向的剖视图。图2是从箭头方向观察沿着图1的a
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a线的、与轴向垂直的截面的向视图。图3的(a)和图3的(b)是表示收容于转子铁芯2的永磁体5的收容状态的平面图。图4是挖空有槽部4的端板3的立体图。图5是转子10的沿着轴向的主要部分放大剖视图，其表示冷却介质经过由槽部4构成的制冷剂流路的状态。
11.旋转电机由定子和配置于上述定子的内部的转子10构成。如图1所示，上述转子10包括轴1、大致圆筒状的转子铁芯2、端板3和永磁体5以作为主构成部，其中，上述转子铁芯2固定于上述轴1，并层叠有磁性件，上述端板3配置于转子铁芯2的轴向端部，上述永磁体5埋入到转子铁芯2的内部。压入到转子铁芯2的轴1经由轴承固定于外壳，并在外壳中以自由旋转的方式支承转子10。另外，作为以使端板3与转子铁芯2的端面抵接的方式按压的固定构件而设置有压板7。
12.在转子10中，作为结构构件的永磁体5、转子铁芯2在驱动旋转电机时产生热量。永磁体5随着温度上升而产生消磁，磁通量减少，因此，引起转矩下降。永磁体5中产生的热量以往经由转子铁芯2热传导到转子铁芯2的外周面或端板等散热，但其散热效果是有限的。因此，在本技术中，提出一种结构：仅通过对转子10的端板3实施槽加工便能不耗费用地提高冷却性。
13.如图1所示，实施方式1的旋转电机的转子10构成为，端板3的设置有槽部4的面部配设成与转子铁芯2的轴向的两个端面接触。端板3设置成将转子铁芯2的轴向的端面覆盖的盘状，其平面形状呈以固定宽度环绕轴1的外周的环状。例如，端板3的未设置槽部4的一侧的面部形成为与以往的端板相同的形状。在转子铁芯2的内部沿着轴向收容有永磁体5。例如，永磁体5形成为长方形的端面沿着轴向延伸的形状、即长方体，但也能使端面形状各种各样地变形，还能曲线地形成侧面部，这一点是自不必言的。
14.在端板3的、与转子铁芯2的端面接触的一侧的面设置有沿着轴向挖下的槽部4。上述槽部4被较浅地挖空成轴向上不贯穿端板3的深度，其平面形状被调节成开口形状朝端板3的径向外侧开放，在转子10正转时，端板3作为风扇发挥作用。虽然上述端板3因槽部4的开口而使局部的厚度变小，但如上所述能将平面形状保持为与以往相同(覆盖转子铁芯2的端面的形状)，从而能在不大幅增大轴向的厚度的情况下确保端板3自身的刚性(强度)。
15.而且，在转子铁芯2的内部设置有轴向贯穿部6和散热用通孔50，上述轴向贯穿部6与永磁体5分开并且平行地延伸，并在轴向上贯穿，上述散热用通孔50使永磁体5的侧面部露出。虽然图1中未图示，但散热用通孔50例如朝图1的永磁体5的近前侧和纵深侧开口，并配设于永磁体5的、在一个方向上较长的端面形状的长边方向的两个端部。
16.此外，如图2所示，端板3的槽部4配置于从轴向观察时与永磁体5、散热用通孔50和轴向贯穿部6重叠的位置。而且，在端板3的与转子铁芯2相对的面侧等间隔地设置有多个(例如8个)槽部，由相邻的槽部4所夹的部分构成风扇形成部4a，并形成槽部4和风扇形成部4a在周向上交替地并排的状态。图2的槽部4的平面形状例如能近似于开口幅度从径向内侧向径向外侧扩大的扇形，沿着槽部4的u字形或v字形的轮廓，在该轮廓的内侧以隔开间隔的方式配设有多个(例如3个)永磁体5。
17.而且，如图2所示，在埋设于转子铁芯2的永磁体5附近，轴向贯穿部6在与永磁体5和散热用通孔50不接触的位置开口。轴向贯穿部6在与永磁体5的、位于在一个方向上较长的端面形状的长边方向的侧面部相对的位置开口。轴向贯穿部6与端板3的槽部4连通，而构成冷却介质流路的一部分。
18.永磁体5由例如稀土族形成，如图3的(a)所示分别收容于设置于转子铁芯2的收容孔50a而被固定。上述永磁体5在收容孔50a内朝向转子铁芯2的固定能够通过将粘接剂52涂覆于永磁体5的外周面与收容孔50a的内周面这两者接触的面部使其凝固来进行。
19.如图3的(a)所示，收容永磁体5的收容孔50a处于在位于端面形状为长方形的永磁体5的长边方向两端的侧面部与散热用通孔50连通的状态。换言之，在转子铁芯2的轴向上开口的一个通孔的内部空间沿着轴向划分为收容孔50a和散热用通孔50，其中，上述收容孔50a对永磁体5进行收纳，上述散热用通孔50使永磁体5的侧面部露出。在收容于收容孔50a的永磁体5的两个侧面部设置有突出到散热用通孔50的、与永磁体5的侧面部接触的突起部51，从而抑制永磁体5从收容孔50a向周向等的移动。
20.另外，如图3的(a)所示，由粘接剂52实现的永磁体5向转子铁芯2的收容孔50a的固定也可以通过利用粘接剂52将永磁体5的两个侧面(位于长边方向的两个侧面部)粘接于收容孔50a的内壁面来进行，但还能如图3的(b)的变形例所示那样，将粘接剂52仅涂覆于永磁体5的单侧的侧面部并固定于收容孔50a的内壁面，并使相反侧的未被粘接的沿着轴向的一个侧面部从收容孔50a露出。在这种情况下，能使收容孔50a的内壁面与永磁体5之间产生的间隙与散热用通孔50相同作为冷却介质流路的一部分发挥作用，能进一步促进永磁体5的散热。
21.而且，如图4中的端板3的立体图所示，槽部4例如由挖下规定深度的凹部构成。上
述形状的端板3能配置于转子10的一端或两端。而且，通过将风扇形成部4a的形状调节成在马达旋转动作时使冷却介质从槽部4流向径向外侧，端板3作为离心风扇发挥作用。另外，关于风扇形成部4a的形状，为了提高风扇功能，能将压力作用的面部成型调节为适当的曲面形状等，这一点是自不必言的。
22.如图1所例示的那样，永磁体5的端面设置成与转子铁芯2的端面相同的高度。因此，本技术的旋转电机的转子10具有以下特征：从图2的从槽部4露出的转子铁芯2的端面结构可知，永磁体5的轴向的端面从挖空端板3的槽部4露出，并且散热用通孔50与槽部4连通，永磁体5的沿着轴向的侧面部在转子铁芯2的内部从散热用通孔50露出，而且，在转子铁芯2的与永磁体5以及散热用通孔50不接触的内部位置，在轴向上贯穿的轴向贯穿部6与槽部4连通。
23.通过设置成至少在转子10的轴向的一端配设本技术的端板3的结构，能将槽部4用作冷却介质流路，能获得与转子铁芯2的散热用通孔50、轴向贯穿部6等连通的散热性好的散热路径，能通过端板3的风扇形成部4a的作用在正转时使冷却介质沿着径向流动。
24.在此，在将本技术的端板3配置于转子10的轴向的两端的情况下，通过使各个端板3的槽部4的开口形状(取决于风扇形成部4a的形状)的大小或形状不同、或者使开口数量不同，能构成为在两者之间产生压力差。在这种情况下，冷却介质从转子10的外部向径向内侧被抽吸到一个槽部4，并沿着轴向经过散热用通孔50和轴向贯穿部6等的流路，从另一个槽部4向径向外侧排出。
25.另外，在将以夹着转子铁芯2的方式配置成在轴向上分开的两个端板3均设为离心风扇的情况下，通过在转子铁芯2的冷却介质流路设置从外部输送冷却介质的路径(省略图示)，能经由两个端板3的槽部4高效地将冷却介质向径向外侧排出，这一点是自不必言的。
26.在此，在图1所示的结构中示出了以夹着转子铁芯2的方式在轴向上分开的两个端板3配设成槽部4彼此相对的配置的例子，但还能将设置有槽部4的端板3仅配设于转子铁芯2的轴向的一个端面侧，在另一个端面侧配设通常形状的端板(未设置槽部4)。在这种情况下，通过在配置于转子铁芯2的另一个端面侧的另一个端板设置用于使沿着转子铁芯2的轴向开口的制冷剂流路与外部连通的开口部等，能确保冷却介质的固定方向的流动。
27.在使转子10正转时的冷却介质流如图5示意性地图示那样，在端板3作为离心风扇发挥作用的情况下，通过将转子铁芯2内部的永磁体5产生的热量传递至在各通孔内沿着箭头方向流动的冷却介质，上述冷却介质流向槽部4，并从转子10排出到外部，能进行散热。在图5的例子中仅示出了作为转子铁芯2的冷却介质流路的一部分的轴向贯穿部6，但在永磁体5的未图示的近前侧、纵深侧设置有散热用通孔50，永磁体5的侧面部从散热用通孔50露出。在上述散热用通孔50中，冷却介质与永磁体5直接接触，因此，散热性好。此外，由于是端板3不与永磁体5直接接触的结构，因此，还能获得减小端板3处的涡流损耗的效果。
28.而且，通过使由端板3的槽部4和风扇形成部4a构成的离心风扇产生的冷却介质流(风)与配置于转子铁芯2的外周侧的定子、定子铁芯、绕组等结构部碰撞，能获得能促进构成定子的各结构部的冷却的效果。
29.另外，在本实施方式1的结构中，永磁体5通过粘接剂52被固定并保持于转子铁芯2，设置有风扇形成部4a的端板3以与永磁体5隔开间隙(槽部4的内部空间)的方式配设，因此，本结构的端板3不像一般的端板那样具备将永磁体5按压并固定于转子铁芯2的内部的
固定功能。然而，本技术的端板3是对单面实施槽加工的构件，其是维持盘状形状的具有充分的刚性的结构体，即使永磁体5从收容孔50a飞出，也能通过端板3的端面限制永磁体5的移动，防止永磁体5向外部的飞散的功能得到维持。而且，本结构的端板3与一般的端板不同，具有兼备冷却介质流路和风扇的功能的特有的效果。
30.此外，通过利用非磁性的材料构成本实施方式1的端板3，能获得减小涡电流损耗的效果。此外，如图3、图4等所示，在端板3的内周面形成有向径向内侧突出的突起状的止转部3a，通过使上述止转部3a与轴1嵌合，以对端板3朝周向的移动进行限制。此外，如图1、图5等所示，压板7配置成与端板3的轴向外侧的端面接触，通过被强力压入到轴1上而被固定。上述压板7例如能通过由与轴1共用的材质形成的铁基材料构成，在这种情况下，能消除轴1与压板7之间的热膨胀系数的差，从而能获得相对于马达动作时的温度变化不易产生应变等的效果。
31.另外，在上述的例子中，对端板3由非磁性的材料构成、并通过由铁基材料构成的压板7固定于轴1的情况进行了说明，但还能通过磁性材料、例如与轴1共用的铁基材料构成端板3。在采用通过共用材料、例如铁形成轴1和端板3，并将端板3压入到轴1等直接固定的结构的情况下，能从结构构件中省略压板7，从而能有助于成本降低。在此，在由铁基材料构成端板3的情况下可能会增加铁损，但由于因设置于端板3的槽部4在端板3与永磁体5之间产生间隙，因此，能获得减小涡流损耗的显著效果，能对铁损增加的影响进行补偿。
32.实施方式2在上述实施方式1中，对将端板3配设于转子10的轴向的至少一端，使较浅地设置于端板3的槽部4与开口于转子铁芯2的作为冷却介质流路的开口部连通来提高冷却性的情况进行了说明。在本实施方式2中，对通过使端板在转子10的轴向一端和另一端处的结构不同，以对冷却介质的流动方向进行限制，从而进一步提高冷却性的情况进行说明。
33.使用图6和图7对本实施方式2的旋转电机进行说明。如图6中用箭头表示转子10正转时的冷却介质流那样，旋转电机的转子10构成为，在转子铁芯2的轴向一端配置吸入冷却介质的端板30，并且在转子铁芯2的轴向的另一端配置排出冷却介质的端板31(另一个端板)。上述转子10在具有互为不同的冷却介质流路的端板30、31配设于转子铁芯2的上下端面这一点上具有特征。在图6的例子中示意性地表示冷却介质从端板30的槽部4向径向内侧被吸入，并沿着轴向向下经过转子铁芯2内的冷却介质流路(对轴向贯穿部6进行例示)，从端板31的槽部4向径向外侧排出，并且从追加开口的开口部31a沿着轴向向下排出的情况。
34.由于以夹着转子铁芯2的方式在轴向上分开的端板30、31的形状的不同，因而，通过使转子10正转以在两个端板30、31内产生压力差，使冷却介质在转子铁芯2的冷却介质流路内朝向一个方向连续流动，该流动不会逆流，从而能直接且高效地将永磁体5等中产生的热量释放。
35.作为使端板30、31的冷却介质流路的形状不同的方法，如上所述，存在对一方的端板31追加设置在轴向上贯穿的开口部31a的方法。上述开口部31a的开口区域如图7所示仅
限于端板31的平面内的极小一部分，端板31维持充分的刚性。此外，如图7中用虚线表示槽部4的一个轮廓那样，开口部31a与槽部4在轴向上重叠且相互连通。在此，通过配置成使开口部31a和永磁体5的端面在轴向上不重叠，能通过端板31覆盖永磁体5的端面，能获得防止永磁体5的飞散的效果。
36.除此以外，为了在冷却介质流路的两端形成压力差，例如在上端面的端板30与下端面的端板31之间设置槽部4的形状、大小的差异，在槽部4和风扇形成部4a的个数上设置差异都是有效的。此外，存在采用如下结构等方法，即在转子铁芯2的仅一个端面配置设置槽部4的端板30，在另一个端面不设置端板(省略了端板)的结构。在这种情况下，能实现端板制作所需的构件费用等的削减，并且，对旋转电机在轴向上的小型化是有效的。此外，采用以下结构也是有效的，即不省略端板向转子铁芯1的另一个端面的配置自身，而是在另一个端面配设省略了槽部4的形成的基本结构的端板，并在基本结构的端板设置与散热用通孔50、轴向贯穿部6等连通的开口部以使冷却介质在散热用通孔50、轴向贯穿部6等流路的内部流动。
37.如此，通过使端板30、31中的冷却介质流路的形状不同，以在沿着转子铁芯2的轴向延伸的冷却介质流路的两个端部获得压力差，能产生朝固定方向流动的冷却介质流，从而能进一步提高散热性。
38.本公开虽记载有例示的实施方式，但实施方式所记载的各种各样的特征、形态以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能以单独或是各种各样的组合应用于实施方式。因此，未被例示的无数变形例被设想在本技术说明书所公开的技术范围内。例如，包括使至少一个构成要素变形的情况、追加至少一个构成要素的情况或是省略至少一个构成要素的情况。