[發明專利]轉子構件、具備轉子構件的轉子及其制造方法、以及旋轉電機

有效

• 申請號: 201410134791.7
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN104104166B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 有松洋平
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/28;H02K15/03
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本發明提供固定在旋轉電機的旋轉軸部的轉子構件、具備轉子構件的轉子、旋轉電機、以及制造轉子的方法。該轉子構件能夠提高制造效率，而且防止構件的損傷。轉子構件包括具有第1端面和第2端面的筒狀的套筒部、在套筒部的徑向外側以沿周向排列的方式配置的多個磁瓦、以及從徑向外側覆蓋磁瓦且在與套筒部之間夾持磁瓦的筒狀構件。在此，套筒部的內周面具有隨著從第1端部朝向第2端部去而逐漸朝向徑向外側擴展的錐面。

技術領域

本發明涉及固定在旋轉電機的旋轉軸部的轉子構件、具備轉子構件的轉子、旋轉電機、以及制造轉子的方法。

背景技術

若使在轉子中使用了永磁鐵的電動機高速旋轉，對于永磁鐵自身的強度和固定永磁鐵的構造而言，為了能夠充分承受高速旋轉時的離心力，需要實施某種程度的加強。在這種情況下，通常設置覆蓋例如由碳纖維或者鈦構成的套筒這樣的加強構造。例如在日本特開平11－89142號公報中公開了一種在高速旋轉中使用的同步電動機，該同步電動機使用環狀的磁鐵，并利用碳纖維增強塑料（CFRP）加強磁鐵的外周。

日本特開平11－89142號公報所公開的環狀的磁鐵因制造方面的制約而在大型化方面受限，因而，即使為了獲得更大的扭矩而欲使電動機大型化也難以應對。此外，在將環狀磁鐵嵌合于磁性體環的外部并以即使高速旋轉也不會松動那樣的很大的過盈量固定于旋轉軸的情況下，有可能因該過盈量所引起的磁性體環的膨脹而導致環狀磁鐵開裂。

另外，相反，若將過盈量限制在環狀磁鐵不會開裂的程度，則無法確保磁鐵、磁性體環的足夠的過盈量，產生磁鐵、磁性體環空轉的問題，因此，存在扭矩無法在高速區域中上升或者高速旋轉本身無法進行的問題。

并且，根據日本特開平11－89142號公報所述的方法，利用所謂的“液壓嵌合”將轉子構件固定在旋轉軸上。由于采用該方法而存在如下問題：需要復雜且大型的制造裝置，并且作業也變復雜，更困難。其結果，存在導致制造效率降低的問題。此外，為了進行液壓嵌合，在磁性體環（轉子套筒）中，用于從外部向磁性體環和旋轉軸之間引導液壓的孔是必需的。但是，存在如下問題：在高速旋轉時，在該孔的周邊發生應力集中，其最大應力妨礙提升最高轉速。此外，存在如下問題：考慮到旋轉體的平衡，上述孔需要平衡地以高精度配置、加工，導致成本上升。

并且，根據日本特開平11－89142號公報記載有：在利用液壓嵌合完成轉子部件和旋轉軸的固定之后，為了避免上述應力集中，利用切削加工除去液壓孔。但是，存在如下問題：轉子完成后的切削加工是需要要注意加工過程中的永磁鐵的磁吸引力、切削液有可能對轉子主體產生化學損傷等與增加簡單工序相比風險更高的工序，作業非常花費成本。

并且，根據日本特開平11－89142號公報，要求即使轉子構件的外周部的周速度為250m／s以上，套筒對旋轉軸也保留緊固力。其意圖在于，即便是最高轉速，轉子構件的固定也不會松動，即轉子構件不會空轉，而是穩定地以最高轉速旋轉。但是，例如在機床的主軸所采用的電動機中，不僅在最高轉速的條件下轉子構件不會空轉成為該旋轉電機的重要的性能指標，在此基礎上，能夠產生的切削扭矩的大小也成為該旋轉電機的重要的性能指標。作為即使在最高轉速的條件下施加切削的負載扭矩時、轉子構件的固定部分處的固定也不會打滑的條件，日本特開平11－89142號公報所示的條件不足。此外，同樣的問題也存在于磁鐵和磁性體環之間，但在日本特開平11－89142號公報中并未記載與該部分相關的對策。即，存在這樣的問題：若只是套筒在最高轉速的條件下也對旋轉軸保留緊固力，則在負荷增大時，磁鐵、套筒依然有可能在旋轉方向上滑動。

發明內容

因此，鑒于上述課題，本發明的目的在于提供一種旋轉電機的轉子構件和轉子，其能夠提高制造效率并且在制造工序中防止磁鐵損傷，此外能夠增大旋轉電機的扭矩和輸出功率，進而能夠將該扭矩可靠地傳遞至旋轉軸。