[发明专利]转子构件、具备转子构件的转子及其制造方法、以及旋转电机

说明书

本发明提供固定在旋转电机的旋转轴部的转子构件、具备转子构件的转子、旋转电机、以及制造转子的方法。该转子构件能够提高制造效率，而且防止构件的损伤。转子构件包括具有第1端面和第2端面的筒状的套筒部、在套筒部的径向外侧以沿周向排列的方式配置的多个磁瓦、以及从径向外侧覆盖磁瓦且在与套筒部之间夹持磁瓦的筒状构件。在此，套筒部的内周面具有随着从第1端部朝向第2端部去而逐渐朝向径向外侧扩展的锥面。

本申请是申请日为2014年4月3日、申请号为201410134791.7、发明名称为“转子构件、具备转子构件的转子及其制造方法、以及旋转电机”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固定在旋转电机的旋转轴部的转子构件、具备转子构件的转子、旋转电机、以及制造转子的方法。

背景技术

若使在转子中使用了永磁铁的电动机高速旋转，对于永磁铁自身的强度和固定永磁铁的构造而言，为了能够充分承受高速旋转时的离心力，需要实施某种程度的加强。在这种情况下，通常设置覆盖例如由碳纤维或者钛构成的套筒这样的加强构造。例如在日本特开平11－89142号公报中公开了一种在高速旋转中使用的同步电动机，该同步电动机使用环状的磁铁，并利用碳纤维增强塑料(CFRP)加强磁铁的外周。

日本特开平11－89142号公报所公开的环状的磁铁因制造方面的制约而在大型化方面受限，因而，即使为了获得更大的扭矩而欲使电动机大型化也难以应对。此外，在将环状磁铁嵌合于磁性体环的外部并以即使高速旋转也不会松动那样的很大的过盈量固定于旋转轴的情况下，有可能因该过盈量所引起的磁性体环的膨胀而导致环状磁铁开裂。

另外，相反，若将过盈量限制在环状磁铁不会开裂的程度，则无法确保磁铁、磁性体环的足够的过盈量，产生磁铁、磁性体环空转的问题，因此，存在扭矩无法在高速区域中上升或者高速旋转本身无法进行的问题。

并且，根据日本特开平11－89142号公报所述的方法，利用所谓的“液压嵌合”将转子构件固定在旋转轴上。由于采用该方法而存在如下问题：需要复杂且大型的制造装置，并且作业也变复杂，更困难。其结果，存在导致制造效率降低的问题。此外，为了进行液压嵌合，在磁性体环(转子套筒)中，用于从外部向磁性体环和旋转轴之间引导液压的孔是必需的。但是，存在如下问题：在高速旋转时，在该孔的周边发生应力集中，其最大应力妨碍提升最高转速。此外，存在如下问题：考虑到旋转体的平衡，上述孔需要平衡地以高精度配置、加工，导致成本上升。

并且，根据日本特开平11－89142号公报记载有：在利用液压嵌合完成转子部件和旋转轴的固定之后，为了避免上述应力集中，利用切削加工除去液压孔。但是，存在如下问题：转子完成后的切削加工是需要要注意加工过程中的永磁铁的磁吸引力、切削液有可能对转子主体产生化学损伤等与增加简单工序相比风险更高的工序，作业非常花费成本。

并且，根据日本特开平11－89142号公报，要求即使转子构件的外周部的周速度为250m/s以上，套筒对旋转轴也保留紧固力。其意图在于，即便是最高转速，转子构件的固定也不会松动，即转子构件不会空转，而是稳定地以最高转速旋转。但是，例如在机床的主轴所采用的电动机中，不仅在最高转速的条件下转子构件不会空转成为该旋转电机的重要的性能指标，在此基础上，能够产生的切削扭矩的大小也成为该旋转电机的重要的性能指标。作为即使在最高转速的条件下施加切削的负载扭矩时、转子构件的固定部分处的固定也不会打滑的条件，日本特开平11－89142号公报所示的条件不足。此外，同样的问题也存在于磁铁和磁性体环之间，但在日本特开平11－89142号公报中并未记载与该部分相关的对策。即，存在这样的问题：若只是套筒在最高转速的条件下也对旋转轴保留紧固力，则在负荷增大时，磁铁、套筒依然有可能在旋转方向上滑动。

发明内容

因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种旋转电机的转子构件和转子，其能够提高制造效率并且在制造工序中防止磁铁损伤，此外能够增大旋转电机的扭矩和输出功率，进而能够将该扭矩可靠地传递至旋转轴。