电动马达的转子的制造方法与流程

1.本说明书公开的技术涉及电动马达的转子的制造方法。尤其是涉及具备具有沿着轴线方向延伸的贯通孔的转子铁芯和插入到贯通孔中的磁铁的转子的制造方法。


背景技术：

2.在专利文献1中，公开了向转子铁芯(在专利文献1中称作旋转件铁芯)的贯通孔(在专利文献1中称作磁铁插入孔)插入磁铁的电动马达的转子的制造方法。在磁铁与贯通孔的内表面之间配置有绳或带。在专利文献1的制造方法中，利用磁铁将绳或带向贯通孔压入。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2014－222964号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.在将磁铁向贯通孔固定的情况下，有时取代绳或带而使用片材。在利用磁铁将片材向转子铁芯的贯通孔压入时，片材可能会破损。本说明书提供在将磁铁向贯通孔插入时能够减轻对片材造成的损伤的制造方法。
8.用于解决课题的方案
9.本说明书公开具备转子铁芯、磁铁和片材的电动马达的转子制造方法。转子铁芯具有沿着轴线方向延伸的贯通孔。磁铁插入到贯通孔中。片材配置在贯通孔的内表面与磁铁之间。本说明书公开的制造方法包括：将片材贯穿所述贯通孔的片材插入工序；以及一边从轴线方向的两侧拉拽片材来对片材施加张力且将片材压靠在内表面上，一边向贯通孔插入磁铁的磁铁插入工序。
10.在上述的制造方法中，在插入磁铁之前将片材贯穿贯通孔。一边对片材施加张力而将其压靠在贯通孔的内表面上一边插入磁铁。通过施加张力，使得片材在转子铁芯的轴线方向上延展，片材的表面变得光滑。磁铁顺畅地在片材的表面上滑动而插入贯通孔。本说明书公开的转子的制造方法在插入磁铁时减轻对片材造成的损伤。即便贯通孔的内表面与磁铁之间的间隙狭窄，在插入磁铁时片材也不易破损。本说明书公开的转子的制造方法适于贯通孔的内表面与磁铁之间的间隙狭窄的转子。
11.本说明书公开的技术的详细情况和进一步的改良通过以下的“实施方式”来进行说明。
附图说明
12.图1示出通过实施例的制造方法制造出的转子的立体图。
13.图2示出转子铁芯的俯视图。
14.图3示出图2中的由虚线iii包围的范围的放大图。
15.图4示出片材插入工序中的剖视图。
16.图5示出在磁铁插入工序中将片材从两侧拉拽的状态的剖视图。
17.图6示出在磁铁插入工序中将片材压靠在内表面上的状态的剖视图。
18.图7示出在磁铁插入工序中将磁铁向贯通孔插入的状态的剖视图。
19.图8示出固定工序的剖视图。
20.图9示出切断工序的剖视图。
21.图10示出另一实施例中的磁铁插入工序的剖视图。
22.附图标记说明
23.2：转子
24.2c：转子铁芯
25.2h：贯通孔
26.2i：内表面
27.4：轴
28.4h：轴孔
29.4p：突起
30.6：磁铁
31.8：片材
32.8i：表面
33.10：第一夹紧件
34.12：第二夹紧件
35.14：引导件
36.14s：引导面
37.16：承接件
38.100：轴线
具体实施方式
39.参照附图来说明实施例的电动马达的转子的制造方法(以下，有时简称作制造方法)。参照图1来说明通过实施例的制造方法制造出的转子2。图中所示的z轴是与转子2的轴线100平行的轴。xy平面是与z轴正交的平面。在本说明书中，有时将与z轴平行的方向简称作“轴线方向”。另外，有时将与xy平面平行且通过xy平面与轴线100的交点的直线的方向简称作“径向”。
40.转子2构成电动马达(省略图示)。在转子2的径向外侧配置有定子(省略图示)。当电流流过定子的线圈时，在转子2与定子之间产生磁力，使得转子2以轴线100为中心旋转。转子2构成径向间隙型的电动马达。
41.如图1所示，转子2具备转子铁芯2c、轴4和磁铁6。转子铁芯2c通过将多个钢板沿着轴线方向层叠而形成。构成转子铁芯2c的各钢板彼此绝缘。通过将绝缘的多个钢板层叠来形成转子铁芯2c，由此能够抑制在转子铁芯2c中产生过电流。另外，由此能够减少在转子2中产生的铁损。
42.转子铁芯2c具备多个贯通孔2h。在构成转子铁芯2c的多个钢板上分别预先设置有孔，层叠的钢板的孔重合而形成贯通孔2h。在多个贯通孔2h中分别插入有磁铁6。轴4具有沿着轴线方向延伸的圆筒形状。轴4沿着轴线方向贯通转子铁芯2c的中心部。
43.如图2所示，转子铁芯2c具备16个贯通孔2h。贯通孔2h沿着轴线方向贯通转子铁芯2c。16个贯通孔2h分为8对来配置。贯通孔2h的1对与转子2(参照图1)的1极对应。即，转子铁芯2c具备与共计8极对应的贯通孔2h。贯通孔2h的各对以相互对称的方式配置。贯通孔2h的各对以朝向转子铁芯2c的中心的方式沿着转子铁芯2c的外周配置。需要说明的是，根据转子2的极数来调整转子铁芯2c所具备的贯通孔2h的个数。
44.在转子铁芯2c的中央部形成有轴孔4h。轴孔4h沿着轴线方向贯通转子铁芯2c。在轴孔4h的内周面形成有两个突起4p。一个突起4p配置在与另一个突起4p对置的位置。在各突起4p的两侧形成有槽。轴4(参照图1)通过与轴孔4h的突起4p及槽卡合而固定于转子铁芯2c。
45.参照图3来说明贯通孔2h的详细形状。图3是图2中的由虚线iii包围的范围的放大图，是将1个贯通孔2h的周边放大的图。需要说明的是，其他的贯通孔2h也形成为相同的形状。贯通孔2h具有大致长方形的形状。在贯通孔2h的长度方向的一端(图3中的上侧的端部)，其宽度逐渐变窄。在贯通孔2h的长度方向的另一端(图3中的下侧的端部)，设置有朝向转子铁芯2c的中心(即轴线100)延伸的平面。贯通孔2h是多个形状组合成大致长方形形状的形状。贯通孔2h具备在贯通孔2h的宽度方向上彼此对置的内表面2i。一个内表面2i与另一个内表面2i大致平行地延伸。即，一个内表面2i与另一个内表面2i的距离是恒定的。
46.如图3所示，在转子铁芯2c的贯通孔2h中沿着轴线100方向(即轴线方向)插入有矩形的磁铁6。如前所述，转子铁芯2c通过层叠多个钢板而形成。通过向层叠钢板而成的转子铁芯2c中插入磁铁6，由此在转子铁芯2c中产生磁通。为了在转子铁芯2c中产生强磁通，需要减小转子铁芯2c的内表面2i(贯通孔2h的内表面2i)与磁铁6之间的距离d。在转子铁芯2c的内表面2i与磁铁6之间分别配置有片材8。片材8由会因加热而膨胀的热塑性的树脂构成。通过片材8膨胀而将磁铁6向相反侧的内表面2i压靠，由此将磁铁6固定于贯通孔2h，详细情况会参照图9来说明。另外，由树脂构成的片材8也作为防止磁铁6与转子铁芯2c的内表面2i之间导通的绝缘件来发挥功能。如图3所示，在磁铁6的宽度方向的两侧与转子铁芯2c的内表面2i之间配置有片材8。磁铁6与内表面2i不直接接触。若磁铁6与至少一个内表面2i直接接触而在它们之间导通，则会在转子2(参照图1)中产生铁损。转子2通过在磁铁6与内表面2i之间配置由绝缘材料构成的片材8来减少铁损。
47.另外，在磁铁6的长度方向的一端与贯通孔2h的长度方向的一端之间设置有空间s1，在磁铁6的长度方向的另一端与贯通孔2h的长度方向的另一端之间设置有空间s2。空间s1、s2沿着轴线方向贯通转子铁芯2c。当被装入电动马达(省略图示)的转子2(参照图1)旋转时，磁铁6会发热。空间s1、s2使磁铁6的长度方向的端部开放。通过在转子2旋转时在空间s1、s2内循环用于冷却磁铁6的油，由此能够对发热的磁铁6的长度方向的端部直接进行冷却。
48.以下，对实施例的制造方法中的片材插入工序、磁铁插入工序、固定工序、切断工序进行说明。参照图4来说明片材插入工序。图4示出沿着图3的iv－iv线的剖面。如图4所示，在实施例的制造方法中，将两片片材8向贯通孔2h插入而配置在贯通孔2h内。另外，以下
有时将图中的坐标z轴方向正侧表述为“上”且将其相反侧表述为“下”。
49.在片材插入工序中，首先，在用第一夹紧件10把持片材8的上端的状态下将片材8配置到贯通孔2h的上方。之后，第一夹紧件10向图4的箭头a1的方向(即下方)移动。由此，将片材8向转子铁芯2c的贯通孔2h插入。第一夹紧件10向箭头a1的方向移动直至片材8的下端通过转子铁芯2c的贯通孔2h为止。
50.在通过片材插入工序将片材8贯穿贯通孔2h之后，开始磁铁插入工序。如图5所示，在磁铁插入工序中，首先，利用第二夹紧件12来把持通过了贯通孔2h的片材8的下端。之后，第一夹紧件10以载荷f1向上方拉拽片材8。同样地，第二夹紧件12以载荷f1向下方拉拽片材8。即，片材8被从轴线方向的两侧拉拽。需要说明的是，载荷f1是不使片材8断裂这种程度的大小。虽然省略图示，但在第一夹紧件10上设置有用于计测向片材8施加的张力的载荷传感器。第一夹紧件10利用载荷传感器来管理载荷f1。其结果是，在片材8上施加上下方向(即轴线方向)的张力。通过在片材8上施加上下方向的张力，由此片材8向上下方向延展。由此，片材8的表面的褶皱被延展开。片材8的表面变得光滑。
51.接着，如图6所示，在磁铁插入工序中，在对片材8施加有上下方向的张力的状态下，一对第一夹紧件10在xy平面上向彼此分离的方向(箭头a2的方向)移动。一对第二夹紧件12也在xy平面上向彼此分离的方向移动。其结果是，片材8被压靠在贯通孔2h的内表面2i上。当第一夹紧件10和第二夹紧件12将片材8向箭头a2的方向拉拽而将片材8压靠在内表面2i上时，在片材8的与内表面2i抵接的部位施加有上下方向的张力。在片材8的表面8i光滑的状态下将片材8压靠在内表面2i上。
52.如图7所示，在磁铁插入工序中，在对片材8施加有上下方向的张力而将片材8压靠在贯通孔2h的内表面2i上的状态下，将磁铁6从上方沿着箭头a3的方向向贯通孔2h插入。因此，在插入磁铁6时，磁铁6的下端不易卡挂在片材8的表面8i上。即，在插入磁铁6时，片材8不易破损。另外，在磁铁插入工序中，由于片材8被压靠在内表面2i上，因此两片片材8的表面8i之间的距离变宽。进而，片材8的厚度由于在上下方向的张力的作用下发生弹性变形而变得比通常时薄。其结果是，两片片材8的表面8i之间的距离进一步变宽。由此，在插入磁铁6时，片材8的表面8i与磁铁6的下端不易擦蹭。即，在插入磁铁6时，片材8不易破损。另外，在假设片材8破损的情况下，片材8的张力会急剧降低。在磁铁插入工序中，利用上述的载荷传感器来计测由第一夹紧件10和第二夹紧件12施加在片材8上的张力的变化，由此能够检测到片材8发生破损。
53.由于片材8在插入磁铁6时不易破损，因此在本说明书公开的制造方法中，能够使磁铁6的侧面更接近贯通孔2h的内表面2i。换言之，能够增长磁铁6的宽度方向(即，x轴方向)的长度。其结果是，能够缩短磁铁6的侧面与内表面2i的距离d。即，根据本说明书公开的制造方法，能够在插入了磁铁6的转子铁芯2c(参照图1)中产生更强的磁通。
54.在磁铁插入工序中，将磁铁6向贯通孔2h插入直至磁铁6的下表面与承接件16的上表面抵接为止。之后，将第一夹紧件10及第二夹紧件12从片材8拿开。由此，向片材8施加的上下方向的张力被解除。其结果是，片材8的弹性变形消失，片材8恢复成原来的形状。当片材8的弹性变形消失时，片材8的厚度变厚。因此，如图8所示，片材8被保持在磁铁6与内表面2i之间。
55.当将第一夹紧件10及第二夹紧件12从片材8拿开时，开始固定工序。如图8所示，在
固定工序中，在由承接件16支承着磁铁6的状态下，对转子铁芯2c、磁铁6和片材8进行加热。如前所述，片材8由膨胀性材料制成。片材8会因加热而膨胀。其结果是，片材8的厚度增加，将磁铁6向相反侧的内表面2i压靠。由此，磁铁6被固定在贯通孔2h内。这样，通过将片材8由膨胀性材料构成且在固定工序中使片材8膨胀来固定磁铁6，由此与将熔融的树脂填充在磁铁6与内表面2i之间的工序相比，能够简单地固定磁铁6。
56.在片材8膨胀而将磁铁6固定在贯通孔2h内之后，拆掉承接件16。之后，开始切断工序。在切断工序中，如图9所示，片材8的两端以与转子铁芯2c的上表面及下表面对齐的方式被切断。最后，将轴4(参照图1)插入转子铁芯2c，至此完成转子2。
57.参照图10，对另一实施例的制造方法进行说明。在另一实施例的制造方法中，在参照图4说明了的片材插入工序之前，在转子铁芯2c的上表面和下表面分别配置两个引导件14。即，在转子铁芯2c的两端分别配置有两个引导件14。需要说明的是，在图10中，在贯通孔2h的内表面2i的所有的端部都配置有引导件14，但也可以在选择出的内表面2i的端部至少配置一个引导件14。
58.在引导件14的表面形成有引导面14s。引导面14s的位于贯通孔2h的中心线cl侧的端部在图10的纸面左右方向上与转子铁芯2c的贯通孔2h的内表面2i对齐。即，引导面14s与内表面2i共面。引导面14s从上方覆盖内表面2i的上侧的端部且从下侧覆盖内表面2i的下侧的端部。在贯通孔2h的内表面2i的上下方向的两端有时会带有沿着上下方向延伸的毛刺。如参照图6所说明的那样，在磁铁插入工序中，利用第一夹紧件10和第二夹紧件12将片材8压靠在内表面2i上。因此，当在内表面2i的上下方向的两端存在毛刺时，片材8压靠在毛刺上。其结果是，片材8可能会破损。如图10所示，在另一实施例的制造方法中，引导件14覆盖内表面2i的上下方向的两端。因此，在磁铁插入工序中，毛刺与片材8不易接触。其结果是，在磁铁插入工序中片材8不易破损。
59.进而，引导面14s以随着从转子铁芯2c的上表面及下表面离开而从贯通孔2h的中心线cl逐渐离开的方式弯曲。即，在引导面14s上没有形成锐角的边缘。通过使引导面14s弯曲，由此在磁铁插入工序中片材8不会被压靠到引导件14的边缘上。其结果是，在磁铁插入工序中片材8不易破损。
60.以下，列举上述实施例的变形例。
61.在上述的制造方法中，使用两片片材8将磁铁6固定于贯通孔2h，但在第一变形例中，也可以取代于此而使用一片片材8将磁铁6固定于贯通孔2h。
62.上述制造方法所使用的片材8由膨胀性材料制成，但在第二变形例中，也可以取代于此而使用会因加热而将贯通孔2h的内表面2i与磁铁6粘接的片材。
63.在上述的制造方法中，在磁铁插入工序中，通过使第一夹紧件10和第二夹紧件12移动来将片材8压靠在内表面2i上。在第三变形例中，也可以取代于此，例如通过使片材8与内表面2i之间的空间成为真空状态来将片材8压靠在内表面2i上。
64.进而，在第四变形例中，也可以使片材8带电而利用产生的静电来将片材8压靠在内表面2i上。
65.在上述的制造方法中，在切断工序中将片材8的两端切断，但在第五变形例中，也可以不切断片材8的两端。
66.在上述的制造方法中，使用将多个钢板层叠而成的转子铁芯2c来制造转子2。在第
六变形例中，也可以取代于此而使用一体形成的转子铁芯。
67.以上，对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些只不过是例示，不限定权利要求书的范围。权利要求书所记载的技术包括对以上所例示的具体例进行各种变形、变更而得到的方案。本说明书或附图中说明的技术要素单独或者通过各种组合来发挥技术上的有用性，并不限定于申请时权利要求中记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术是能够同时达成多个目的的技术，达成其中一个目的的技术本身也是具有技术上的有用性的。