旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的制作方法
【專利摘要】一種旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，能更可靠地將轉(zhuǎn)子鐵心與驅(qū)動(dòng)軸加以緊固。具備：中心有軸孔(12a)的轉(zhuǎn)子鐵心(12)；形成為圓筒狀、以外周面與轉(zhuǎn)子鐵心(12)的軸孔(12a)嵌合的圓筒部件(60)；以及被插入圓筒部件(60)(軸環(huán))的中空部(60b)的驅(qū)動(dòng)軸(50)。軸環(huán)(60)使用拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心(12)及旋轉(zhuǎn)軸(50)低的材料，并且內(nèi)周面形成為錐形面(60a)。在驅(qū)動(dòng)軸(50)的外周形成了與軸環(huán)(60)的錐形面(60a)作面接觸并與之嵌合的錐形面(54a)。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，尤其涉及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]已知一種對(duì)壓縮機(jī)構(gòu)等實(shí)施旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械。這種旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械具備安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子和配置在該轉(zhuǎn)子的外周的定子，通過使驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)來對(duì)壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)施旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。作為高速旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)所用的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，有一種轉(zhuǎn)子為了克服旋轉(zhuǎn)的離心力，在轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)軸之間夾入套筒或軸環(huán)從而將三者做成壓入緊固結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本發(fā)明專利4586531號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]然而，單純的壓入緊固結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度成為高速時(shí)可能無法保證足夠的緊固力。而且在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)上升，因此轉(zhuǎn)子鐵心會(huì)向徑向擴(kuò)大，這也是緊固力降低的原因。
[0008]本發(fā)明正是為了解決上述問題，目的在于能夠更可靠地將轉(zhuǎn)子鐵心與驅(qū)動(dòng)軸加以緊固。
[0009]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0010]為了解決上述問題，第一發(fā)明的特征在于具備:
[0011]轉(zhuǎn)子鐵心12，在該轉(zhuǎn)子鐵心的中心有軸孔12a ；
[0012]圓筒部件60，該圓筒部件60形成為圓筒狀，且以外周面與所述轉(zhuǎn)子鐵心12的軸孔12a嵌合；以及
[0013]驅(qū)動(dòng)軸50，該驅(qū)動(dòng)軸50被插入所述圓筒部件60的中空部60b，
[0014]所述圓筒部件60使用拉伸彈性模量比所述轉(zhuǎn)子鐵心12及所述旋轉(zhuǎn)軸50低的材料，并且內(nèi)周面形成為錐形面60a，
[0015]在所述驅(qū)動(dòng)軸50的外周上形成有錐形面54a，該錐形面54a以面接觸的方式與所述圓筒部件60的錐形面60a嵌合。
[0016]采用這種結(jié)構(gòu)，由于驅(qū)動(dòng)軸50與圓筒部件60之間是錐形面54a、60a彼此接觸，因此如果將驅(qū)動(dòng)軸50從軸向壓入圓筒部件60，圓筒部件60就會(huì)發(fā)生變形而使其外徑增大。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸50的變形程度比圓筒部件60小，或是幾乎不發(fā)生變形。這是因?yàn)閳A筒部件60一方用拉伸彈性模量比驅(qū)動(dòng)軸50低的材料構(gòu)成。而且一旦圓筒部件60的外徑擴(kuò)大，該圓筒部件60與轉(zhuǎn)子鐵心12就被更牢牢地緊固。這是因?yàn)閳A筒部件60 —方用拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心12低的材料構(gòu)成。
[0017]第二發(fā)明是在第一發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的基礎(chǔ)上，其特征在于，
[0018]所述圓筒部件60的外徑比轉(zhuǎn)子鐵心12的軸孔12a的內(nèi)徑大。
[0019]采用這種結(jié)構(gòu)，能夠利用壓入或熱壓配合的方法將圓筒部件60和轉(zhuǎn)子鐵心12加以固定。
[0020]第三發(fā)明是在第一發(fā)明或第二發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的基礎(chǔ)上，其特征在于，
[0021]在所述轉(zhuǎn)子鐵心12中埋入有永磁體14。
[0022]采用這種結(jié)構(gòu)，就能在所謂磁體埋入式的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械中將驅(qū)動(dòng)軸50、圓筒部件60以及轉(zhuǎn)子鐵心12這三者牢牢地緊固。
[0023]第四發(fā)明是在第三發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的基礎(chǔ)上，其特征在于，
[0024]所述轉(zhuǎn)子鐵心12通過將電磁鋼板加以層疊來構(gòu)成。
[0025]采用這種結(jié)構(gòu)，就能在層疊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵心中將驅(qū)動(dòng)軸50、圓筒部件60以及轉(zhuǎn)子鐵心12這三者牢牢地緊固。
[0026]第五發(fā)明是在第四發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的基礎(chǔ)上，其特征在于，
[0027]所述永磁體14是通過將所述驅(qū)動(dòng)軸50與所述圓筒部件60嵌合之際由該圓筒部件60的管徑擴(kuò)張導(dǎo)致的所述轉(zhuǎn)子鐵心12變形而被固定在該轉(zhuǎn)子鐵心12內(nèi)的。
[0028]這種結(jié)構(gòu)是在所謂磁體埋入式旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械中通過圓筒部60的管徑擴(kuò)張來使永磁體14固定在轉(zhuǎn)子鐵心12內(nèi)。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)第一發(fā)明，驅(qū)動(dòng)軸50、圓筒部件60以及轉(zhuǎn)子鐵心12三者間的緊固要比單純通過熱壓配合方式固定的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子更加牢固。由此，能夠在要求旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械高速旋轉(zhuǎn)的場合、或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子鐵心12)的溫度容易上升的場合可靠地發(fā)揮旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的功能。
[0031]根據(jù)第二發(fā)明，能夠?qū)A筒部件60和轉(zhuǎn)子鐵心12預(yù)先加以固定。
[0032]根據(jù)第三發(fā)明，通過采用所謂磁體埋入式的結(jié)構(gòu)，能夠改善轉(zhuǎn)子表面的散熱特性，從轉(zhuǎn)子表面有效地將磁體加以冷卻，因此能夠提高釋能密度。
[0033]根據(jù)第四發(fā)明，能夠減小轉(zhuǎn)子鐵心表面的渦流。
[0034]根據(jù)第五發(fā)明，能夠提高永磁體14與轉(zhuǎn)子鐵心12之間的接觸性改善永磁體14的冷卻性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是表示使用本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
[0036]圖2是表示實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0037]圖3是說明轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的圖，表示各組成零件組裝前的狀態(tài)。
[0038]圖4是表示轉(zhuǎn)子組裝完畢的狀態(tài)的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]以下參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。不過，以下實(shí)施方式是本質(zhì)上的較佳示例，并不意味對(duì)本發(fā)明、其適用物或其用途范圍的限制。
[0040]《發(fā)明的實(shí)施方式》
[0041]圖1是表示使用實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)10的壓縮機(jī)I的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。壓縮機(jī)I與有制冷劑循環(huán)而進(jìn)行制冷循環(huán)的制冷劑回路連接，且對(duì)在該制冷劑回路中流動(dòng)的制冷劑進(jìn)行壓縮。壓縮機(jī)I是所謂的渦輪式壓縮機(jī)，如圖1所示，具備電動(dòng)機(jī)10、殼體30和葉輪40。
[0042]殼體30是兩端封閉的圓筒狀容器。殼體30內(nèi)的空間通過壁部31來劃分。在壁部31右側(cè)的空間里收容葉輪40，在壁部31左側(cè)的空間里收容電動(dòng)機(jī)10。另外，殼體30內(nèi)設(shè)有對(duì)電動(dòng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸50進(jìn)行支承的軸承機(jī)構(gòu)36。軸承機(jī)構(gòu)36具備觸底軸承37、37以及磁力軸承38、38。磁力軸承38、38利用磁力而以非接觸狀態(tài)支承旋轉(zhuǎn)軸50。觸底軸承37,37例如用球軸承構(gòu)成，在磁力軸承38不通電時(shí)支承旋轉(zhuǎn)軸50。
[0043]〈電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)〉
[0044]電動(dòng)機(jī)10用于對(duì)葉輪40進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0045]電動(dòng)機(jī)10是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械的一例。在該例中，電動(dòng)機(jī)10是無刷直流電動(dòng)機(jī)。更具體而言，電動(dòng)機(jī)10是所謂的磁體埋入式電動(dòng)機(jī)(Inter1r Permanent MagnetMotor,以下也稱為IPM電動(dòng)機(jī))。電動(dòng)機(jī)10具備轉(zhuǎn)子11和定子21，且收容在壓縮機(jī)I的殼體30中。
[0046]本實(shí)施方式中，所謂軸向，是指轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸50的軸心方向，所謂徑向，是指與旋轉(zhuǎn)軸50的軸向正交的方向。另外，所謂外周側(cè)，是指遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸50的軸心的一側(cè)，所謂內(nèi)周側(cè)，是指靠近旋轉(zhuǎn)軸50的軸心的一側(cè)。
[0047]〈定子的結(jié)構(gòu)〉
[0048]圖2是表示實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)10的結(jié)構(gòu)的立體圖。定子21具備圓筒狀的定子鐵心22及線圈20(圖2中省略圖示)。定子鐵心22是層疊式鐵心，其是通過對(duì)電磁鋼板進(jìn)行沖壓加工制作出層疊板，再將多片層疊板沿軸向?qū)盈B而構(gòu)成的。定子鐵心22具備背軛鐵部23、多個(gè)齒部24、24、……及多個(gè)凸緣部25、25、……。背軛鐵部23形成于定子鐵心22的外周部，且為圓環(huán)狀。背軛鐵部23的外周固定在殼體30的內(nèi)表面上。齒部24形成為從背軛鐵部23的內(nèi)周面沿徑向延伸的長方體狀。在齒部24、24、……間形成了收容線圈20用的線圈槽。在齒部24上卷繞著線圈20。卷繞的線圈20被收容在線圈槽內(nèi)。由此在各齒部24、24、…上形成了電磁體。凸緣部25在齒部24的內(nèi)周側(cè)連續(xù)形成。凸緣部25的寬度(圓周方向的長度)比齒部24大，凸緣部25的內(nèi)周側(cè)的面形成為圓筒面。凸緣部25的圓筒面以一定的距離(氣隙G)與轉(zhuǎn)子11的外周面(圓筒面)互為相對(duì)。
[0049]〈轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)〉
[0050]圖3是說明轉(zhuǎn)子11的結(jié)構(gòu)的圖，表示各組成零件組裝前的狀態(tài)。圖4是表示轉(zhuǎn)子11組裝完畢的狀態(tài)的剖視圖。轉(zhuǎn)子11具備轉(zhuǎn)子鐵心12、永磁體14、軸環(huán)60、旋轉(zhuǎn)軸50以及端板70。
[0051]—轉(zhuǎn)子鐵心一
[0052]轉(zhuǎn)子鐵心12是層疊式鐵心，其是通過對(duì)電磁鋼板進(jìn)行沖壓加工制作出層疊板，再將多片層疊板沿軸向?qū)盈B而形成的。在轉(zhuǎn)子鐵心12上，如圖3所示，在中心形成了軸孔12a，用于插入對(duì)壓縮機(jī)I進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸50 (驅(qū)動(dòng)軸)。另外，在轉(zhuǎn)子鐵心12里埋入了多個(gè)永磁體14 (參照?qǐng)D4)。
[0053]另外，定子鐵心22和轉(zhuǎn)子鐵心12可能采用相互不同的材料。例如，可能存在以下情況:定子鐵心22采用鐵損低的電磁鋼板(最好是渦流損耗低的電磁鋼板)，轉(zhuǎn)子鐵心12則采用高強(qiáng)度電磁鋼板。本實(shí)施方式的壓縮機(jī)I那樣的渦輪壓縮機(jī)屬于生產(chǎn)數(shù)量較少的品種，而且轉(zhuǎn)子鐵心12或定子鐵心22在整個(gè)電動(dòng)機(jī)10中所占的鐵心成本比例較小。從而，即使定子鐵心22和轉(zhuǎn)子鐵心12分別采用不同材料，并且對(duì)定子鐵心22實(shí)施沖壓加工而將內(nèi)徑側(cè)部分沖掉，對(duì)于成本的影響也較小。另外，雖然用于轉(zhuǎn)子鐵心12的高強(qiáng)度電磁鋼板一般鐵損特性不佳，但因?yàn)榘l(fā)生在轉(zhuǎn)子上的鐵損要比定子上的小，因此即使轉(zhuǎn)子鐵心12采用高強(qiáng)度電磁鋼板，也幾乎不會(huì)影響電動(dòng)機(jī)效率。
[0054]—軸環(huán)一
[0055]如圖3所示，軸環(huán)60是形成了中空部60b的圓筒形狀。軸環(huán)60是本發(fā)明的圓筒部件的一例。軸環(huán)60的外徑在整個(gè)長度范圍內(nèi)相同，并且比轉(zhuǎn)子鐵心12的軸孔12a的內(nèi)徑稍大。不過，軸環(huán)60的外徑尺寸設(shè)定為用較小的力量即能將軸環(huán)60壓入轉(zhuǎn)子鐵心12的軸孔12a。由這種壓入形成的兩者的緊固強(qiáng)度可以比轉(zhuǎn)子11使用時(shí)所需的強(qiáng)度小。
[0056]另外，軸環(huán)60的內(nèi)周面是內(nèi)徑從圖3的左方向右方縮小的錐形面60a。構(gòu)成該軸環(huán)60的材料采用拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心12及旋轉(zhuǎn)軸50都低的材料。
[0057]一旋轉(zhuǎn)軸一
[0058]旋轉(zhuǎn)軸50具備直身部52、擋塊部53以及錐形部54(參照?qǐng)D3)。旋轉(zhuǎn)軸50例如用鉻鑰鋼構(gòu)成。直身部52是旋轉(zhuǎn)軸50兩端的部分，一個(gè)直身部52受軸承機(jī)構(gòu)36支承并且與葉輪40連接。而另一個(gè)直身部52則受另一個(gè)軸承機(jī)構(gòu)36支承。擋塊部53是外徑比直身部52大的圓柱狀部分。
[0059]擋塊部53用于限定端板70在軸向上的位置。錐形部54則是形成了內(nèi)徑從圖3的左方向右方縮小的錐形面54a的部分(參照?qǐng)D3)。對(duì)于錐形部54的錐形面54a，以能夠與軸環(huán)60的錐形面60a作面接觸并嵌合的方式規(guī)定了其外徑dl、d2及錐角。
[0060]—端板一
[0061]端板70為圓筒狀部件，在旋轉(zhuǎn)軸50上設(shè)置兩塊。端板70能夠防止插入轉(zhuǎn)子鐵心12后的永磁體14脫落。另外，通過對(duì)端板70進(jìn)行切削或在端板70上加配重，還能夠修正整個(gè)轉(zhuǎn)子的不平衡。
[0062]〈轉(zhuǎn)子的制造〉
[0063]為了制造出本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子11，首先要將轉(zhuǎn)子鐵心12固定在軸環(huán)60上，制造出帶軸環(huán)60的轉(zhuǎn)子鐵心12。本實(shí)施方式是通過將軸環(huán)60壓入轉(zhuǎn)子鐵心12的軸孔12a中將二者固定。當(dāng)然，也可以通過其它方法、例如熱壓配合將二者固定。
[0064]然后將一個(gè)端板70插入到旋轉(zhuǎn)軸50的擋塊部53的位置。并且將旋轉(zhuǎn)軸50的錐形部54從圖3的左方插入軸環(huán)60的中空部60b，并沿軸向加壓以將之壓入。錐形部54和軸環(huán)60的中空部60b雙方以錐形面54a、60a彼此接觸(面接觸)，因此通過這樣實(shí)施軸向的壓入，如圖4中箭頭所示，使軸環(huán)60發(fā)生變形而使其外徑擴(kuò)大。另一方面，旋轉(zhuǎn)軸50的變形程度比軸環(huán)60小，或是幾乎不發(fā)生變形。這是因?yàn)檩S環(huán)60 —方用拉伸彈性模量比旋轉(zhuǎn)軸50低的材料構(gòu)成。
[0065]一旦軸環(huán)60的外徑擴(kuò)大(管徑擴(kuò)張)，該軸環(huán)60與轉(zhuǎn)子鐵心12就被更牢固地緊固。這是因?yàn)檩S環(huán)60 —方用拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心12低的材料構(gòu)成。
[0066]然后將永磁體14插入轉(zhuǎn)子鐵心12并用端板70加以覆蓋。由此完成轉(zhuǎn)子11的組裝(參照?qǐng)D4)。
[0067]另外，也可以利用軸環(huán)60管徑擴(kuò)張導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子鐵心12變形將永磁體14固定在轉(zhuǎn)子鐵心12內(nèi)。在此種場合，例如在形成于轉(zhuǎn)子鐵心12上的磁體槽(永磁體插入孔)中預(yù)先插入永磁體14，再將軸環(huán)60插入(例如壓入)轉(zhuǎn)子鐵心12。然后，只要通過將旋轉(zhuǎn)軸50插入(壓入)軸環(huán)60使軸環(huán)60的管徑擴(kuò)張，永磁體14就會(huì)擠壓磁體槽的外周側(cè)而被固定。
[0068]通過這樣隨著軸環(huán)60的管徑擴(kuò)張使轉(zhuǎn)子鐵心12變形來將永磁體14加以固定，就能提高永磁體14與轉(zhuǎn)子鐵心12間的接觸性并改善永磁體14的冷卻性。
[0069]另外，是以帶錐形的結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)軸50壓入，因此轉(zhuǎn)子鐵心12能夠在層疊方向均勻地變形。因此，在轉(zhuǎn)子鐵心12的變形過程中(壓入過程中)不會(huì)發(fā)生永磁體14破裂。另夕卜，還能在轉(zhuǎn)子鐵心12和旋轉(zhuǎn)軸50的一體化工序中同時(shí)完成永磁體14的固定。S卩，能夠簡化組裝工序。
[0070]〈本實(shí)施方式的效果〉
[0071]如上所述，是用拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心12及旋轉(zhuǎn)軸50低的材料來構(gòu)成軸環(huán)60，同時(shí)將軸環(huán)60和旋轉(zhuǎn)軸50的緊固面做成錐形面54a、60a。因此根據(jù)本實(shí)施方式，旋轉(zhuǎn)軸50、軸環(huán)60以及轉(zhuǎn)子鐵心12三者間的緊固要比單純通過熱壓配合方式固定的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子更加牢固。而旋轉(zhuǎn)軸50、軸環(huán)60以及轉(zhuǎn)子鐵心12三者間的緊固強(qiáng)度可以用軸環(huán)60材質(zhì)的機(jī)械特性(拉伸彈性模量)和各錐形面54a、60a的錐角來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0072]例如，傳統(tǒng)的渦輪制冷機(jī)用壓縮機(jī)或受高速驅(qū)動(dòng)的大容量(大直徑)電動(dòng)機(jī)多采用表面磁體式電動(dòng)機(jī)(Surface Permanent Magnet Motor,以下也稱為SPM電動(dòng)機(jī))，這類SPM電動(dòng)機(jī)一般要在磁體的外周設(shè)置增強(qiáng)環(huán)。SPM電動(dòng)機(jī)由于在外周設(shè)有增強(qiáng)環(huán)，因此為了確保增強(qiáng)環(huán)與磁體充分的緊固量，有的是將旋轉(zhuǎn)軸壓入，以使配置在磁體內(nèi)徑側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心發(fā)生變形。另外，有的SPM電動(dòng)機(jī)使轉(zhuǎn)子表面的磁體向外側(cè)膨脹以用增強(qiáng)環(huán)加以保持，同時(shí)使旋轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、磁體及增強(qiáng)環(huán)形成為一體。這種結(jié)構(gòu)有的是在旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵心上分別設(shè)置錐形部，以在壓入時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向均勻的緊固量。
[0073]然而，在本實(shí)施方式那樣的IPM電動(dòng)機(jī)的場合，轉(zhuǎn)子鐵心往往采用鋼板的層疊結(jié)構(gòu)，一般情況下旋轉(zhuǎn)軸的插入口為同一內(nèi)徑。因此，無法在轉(zhuǎn)子鐵心的旋轉(zhuǎn)軸插入口設(shè)置錐形結(jié)構(gòu)，如果單純地將旋轉(zhuǎn)軸壓入轉(zhuǎn)子鐵心，就難以在軸向上得到均勻的緊固量。
[0074]而本實(shí)施方式是在旋轉(zhuǎn)軸50與轉(zhuǎn)子鐵心12之間設(shè)置拉伸彈性模量比轉(zhuǎn)子鐵心12及旋轉(zhuǎn)軸50還低的軸環(huán)60，并且將軸環(huán)60的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)軸外周做成錐狀，因此能夠在壓入時(shí)沿軸向得到均勻的緊固量。
[0075]另外，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心的結(jié)構(gòu)采用鋼板的層疊結(jié)構(gòu)時(shí)，如果在鋼板的加工過程中采用沖壓加工，沖壓加工就會(huì)導(dǎo)致塌邊或毛刺發(fā)生，容易使插入旋轉(zhuǎn)軸的孔的內(nèi)徑面粗糙。另一方面，旋轉(zhuǎn)軸一般使用鉻鑰鋼等高強(qiáng)度材質(zhì)，如果將轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)軸直接緊固，則因雙方的變形小而難以確保嵌合力。結(jié)果是二者的接觸程度低，很難得到足夠的緊固力。
[0076]然而，一旦如本實(shí)施方式那樣在轉(zhuǎn)子鐵心12和旋轉(zhuǎn)軸50之間設(shè)置拉伸彈性模量比它們低的軸環(huán)60，則軸環(huán)60自身會(huì)發(fā)生變形，使三者間的接觸度得以改善，從而能夠?qū)崿F(xiàn)三者間充分的緊固。如果接觸度得以提高，還能改善旋轉(zhuǎn)軸50與轉(zhuǎn)子鐵心12間的導(dǎo)熱特性，能夠使轉(zhuǎn)子11上產(chǎn)生的熱量有效地向旋轉(zhuǎn)軸50 —側(cè)傳遞。即，能夠在要求電動(dòng)機(jī)10高速旋轉(zhuǎn)的場合、或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子的溫度容易上升的場合可靠地發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的功能。
[0077]另外，本實(shí)施方式是通過鋼板的層疊來構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心，因此能夠減少轉(zhuǎn)子鐵心表面的渦流。
[0078]《其它實(shí)施方式》
[0079]另外，轉(zhuǎn)子鐵心12也可以用所謂的壓粉磁心來構(gòu)成。
[0080]而且轉(zhuǎn)子11的結(jié)構(gòu)不限于電動(dòng)機(jī)10，還適用于發(fā)電機(jī)。
[0081]另外，永磁體14的安裝結(jié)構(gòu)為示例。端板70也不是必須的。
[0082]而且構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵心12和定子鐵心22的電磁鋼板的加工方法不限于沖壓加工。例如也可采用線切割或激光加工。
[0083]另外，旋轉(zhuǎn)軸50、軸環(huán)60以及轉(zhuǎn)子鐵心12的緊固結(jié)構(gòu)還可用于SPM電動(dòng)機(jī)。SPM電動(dòng)機(jī)也是既可以將電磁鋼板層疊后形成轉(zhuǎn)子鐵心，也可以用壓粉磁心來構(gòu)成。
[0084]而在采用IPM電動(dòng)機(jī)時(shí)，有與SPM電動(dòng)機(jī)不同的以下有利之處。
[0085]例如，SPM電動(dòng)機(jī)有時(shí)要在磁體的外周使用金屬的筒狀增強(qiáng)環(huán)，這樣會(huì)在筒狀增強(qiáng)環(huán)的表面發(fā)生渦流損耗。如果采用CFRP(碳纖維強(qiáng)化塑料)的筒狀增強(qiáng)環(huán)，則雖然不會(huì)發(fā)生渦流，但為了確保能經(jīng)受住離心力的強(qiáng)度而需要規(guī)定的厚度，會(huì)使磁性氣隙增大。一旦磁性氣隙增大，可能對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生惡劣影響。
[0086]而IPM電動(dòng)機(jī)則無須這些外周的增強(qiáng)環(huán)(例如用CFRP、SUS (不銹鋼)、鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金等構(gòu)成)，能夠縮小磁性氣隙。因此，與SPM電動(dòng)機(jī)相比，IPM電動(dòng)機(jī)能夠以更少的磁體量實(shí)現(xiàn)同樣的性能。
[0087]另外，在SPM電動(dòng)機(jī)中使用的CFRP增強(qiáng)環(huán)導(dǎo)熱特性不佳，而且CFRP有溫度限制(一般為100°C左右)，因此不能提高電動(dòng)機(jī)的釋能密度。然而，通過采用IPM電動(dòng)機(jī)，能夠改善轉(zhuǎn)子表面的散熱特性，有效地從轉(zhuǎn)子表面將磁體加以冷卻，因此能夠提高釋能密度。
[0088]如上所述，通過采用上述緊固結(jié)構(gòu)，作為例如數(shù)百kW輸出、數(shù)萬rpm的渦輪壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)或潤輪發(fā)電機(jī)用發(fā)電機(jī)(用旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械這一名稱來包含電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī))，能夠?qū)崿F(xiàn)IPM電動(dòng)機(jī)或IPM發(fā)電機(jī)(磁體埋入式發(fā)電機(jī)),與此同時(shí)，與表面磁體式的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械相比，通過采用磁體埋入式的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械而能夠以更少的磁體量實(shí)現(xiàn)高釋能密度。
[0089]工業(yè)上的可利用性
[0090]本發(fā)明適用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械(例如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī))的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0091]符號(hào)說明
[0092]10電動(dòng)機(jī)(旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械)
[0093]12轉(zhuǎn)子鐵心
[0094]12a 軸孔
[0095]14永磁體
[0096]50旋轉(zhuǎn)軸
[0097]50旋轉(zhuǎn)軸(驅(qū)動(dòng)軸)
[0098]54a錐形面
[0099]60軸環(huán)(圓筒部件)
[0100]60a錐形面
[0101]60b中空部
[0102] 70 端板
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，其特征在于，具備:轉(zhuǎn)子鐵心(12)，在該轉(zhuǎn)子鐵心的中心有軸孔(12a)； 圓筒部件(60)，該圓筒部件￠0)形成為圓筒狀，且以外周面與所述轉(zhuǎn)子鐵心(12)的軸孔(12a)嵌合；以及 驅(qū)動(dòng)軸(50)，該驅(qū)動(dòng)軸(50)被插入所述圓筒部件￠0)的中空部^Ob), 所述圓筒部件￠0)使用拉伸彈性模量比所述轉(zhuǎn)子鐵心(12)及所述旋轉(zhuǎn)軸(50)低的材料,并且內(nèi)周面形成為錐形面(60a)， 在所述驅(qū)動(dòng)軸(50)的外周上形成有錐形面(54a)，該錐形面(54a)以面接觸的方式與所述圓筒部件出0)的錐形面(60a)嵌合。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，其特征在于， 所述圓筒部件(60)的外徑比轉(zhuǎn)子鐵心(12)的軸孔(12a)的內(nèi)徑大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，其特征在于， 在所述轉(zhuǎn)子鐵心(12)中埋入有永磁體(14)。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子鐵心(12)是通過將電磁鋼板加以層疊而構(gòu)成的。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)械，其特征在于， 所述永磁體(14)是通過將所述驅(qū)動(dòng)軸(50)與所述圓筒部件￠0)嵌合之際由該圓筒部件￠0)的管徑擴(kuò)張導(dǎo)致的所述轉(zhuǎn)子鐵心(12)變形而被固定在該轉(zhuǎn)子鐵心(12)內(nèi)的。
【文檔編號(hào)】H02K15/02GK104350666SQ201380027655
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】藤井秀樹, 西嶋清隆, 平野正樹 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社