转子、转子的设计方法及转子的制造方法技术

该转子为被组装于汽车行驶用的电机的磁铁嵌入式转子，包括层叠铁芯、以及磁铁，该层叠铁芯具有被相互层叠的钢板及对在层叠方向上相邻的所述钢板进行粘接的粘接层，该磁铁被嵌入到所述层叠铁芯中，在所述转子以11000rpm旋转时，所述层叠铁芯的外缘朝向所述转子的径向的最大位移量为0.1mm以下。的最大位移量为0.1mm以下。的最大位移量为0.1mm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转子、转子的设计方法及转子的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种转子、转子的设计方法及转子的制造方法。本申请依据2019年10月8日于日本申请的日本特愿2019
‑
185110号来主张优先权并将其内容援引于此。

技术介绍

[0002]转子是作为旋转体而被用于电极的铁芯电机铁芯。目前为止，转子主要通过铆接结构来制造。近年来，以电磁钢板的轻薄化及生产效率的提高为目的，提出了一种(1)粘接结构、(2)铆接与粘接组合结构下的制造方法。(例如，参照专利文献1)
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本国特开2014
‑
197981号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的技术问题
[0007]由于混合动力汽车及电动汽车的出现，电机的转子需要14000rpm以上的高旋转。被用于汽车的电机中，主流的是IPM电机。在IPM电机中，在转子中嵌入有磁铁。从电机效率的观点出发，需要向比最外周更近的位置设置磁铁。故而，应力会向磁铁外侧的被称为“桥(bridge)”的钢板宽度较窄的部分集中，“桥”要膨胀，从而转子会变形。转子的变形即意味着无法保持与定子的狭窄的间隙，会导致电机的破损。
[0008]本专利技术旨在提供一种抑制了高速旋转时的破损的转子。
[0009]解决技术问题的手段
[0010]为解决上述的问题，本专利技术提出了以下的手段。
[0011]本专利技术的转子为一种被组装于汽车行驶用的电机的磁铁嵌入式转子，包括层叠铁芯、以及磁铁，该层叠铁芯具有被相互层叠的钢板及对在层叠方向上相邻的钢板进行粘接的粘接层，该磁铁被嵌入到所述层叠铁芯中，在所述转子以11000rpm旋转时，所述层叠铁芯的外缘朝向所述转子的径向的最大位移值为0.1mm以下。
[0012]在转子以11000rpm来旋转时，层叠铁芯的外缘朝向转子的径向的最大位移量为0.1mm以下。因此，即使在转子以汽车行驶时的最大转速(例如，超过11000rpm那样的转速)旋转时，也能够抑制转子的外形的变形，例如防止转子与定子接触的情况等。由此，能够抑制电机的破损。
[0013]另外，层叠铁芯的外缘向径向的最大位移量例如通过以下的(1)、(2)的方法得到。
[0014](1)在层叠铁芯的外缘处，按转子的沿着周向的每个位置，求得旋转前后的径向的位置的变化量，并将该变化量加上旋转中的弹性变形量得到的值中的最大值作为所述最大位移量。
[0015](2)在层叠铁芯的外缘处，在事先知晓旋转前后位移最大的部分的情况下(例如，在理论上明确，或通过仿真或经验法则而掌握的情况下)，针对该部分，求得旋转前后的径
向的位置变化量，并将该变化量加上旋转中的弹性变形量后得到的值作为所述最大位移量。
[0016]专利技术的效果
[0017]也可以是，上述钢板的屈服应力YP
R
为150MPa以上，580MPa以下。
[0018]也可以是，在将所述钢板的屈服应力记为YP
R
(MPa)，将所述粘接层的屈服应力记为YP
B
(MPa)，将所述汽车行驶时的最大转速记为ω(rpm)时，满足下述(1)式。
[0019]【式1】
[0020][0021]在此，A＝0.105，B＝17000，C＝17000，D＝410，E＝30
[0022]也可以是，进一步满足下述(2)式。
[0023]0.1
×
YP
R
≤YP
B
≤10
×
YP
R
…
(2)
[0024]也可以是，上述磁铁被配置在贯通孔内，该贯通孔沿所述层叠方向贯穿所述层叠铁芯，在所述贯通孔内，设置有密封树脂，该密封树脂对所述磁铁的外表面与所述贯通孔的内表面之间进行密封。
[0025]本专利技术的转子的设计方法为一种被组装于汽车行驶用的电机的磁铁嵌入式转子的设计方法，所述转子包括层叠铁芯和磁铁，该层叠铁芯具有被相互层叠的钢板及对在层叠方向上相邻的所述钢板进行粘接的粘接层，该磁铁被嵌入到所述层叠铁芯中，在所述设计方法中，对所述钢板的屈服应力及所述粘接层的屈服应力进行设定，使得在所述转子以所述汽车行驶时的最大转速来旋转时，所述层叠铁芯的外缘朝向所述转子的径向的最大位移量为0.1mm以下。
[0026]根据通过该涉及方法设计的转子，在转子以汽车行驶时的最大转速旋转时，层叠铁芯的外缘朝向转子的径向的最大位移量为0.1mm以下。因此，即使转子以汽车行驶时的最大转速来旋转，也能够抑制转子的外形的变形，例如防止转子与定子接触的情况等。由此，能够抑制电机的破损。
[0027]可是，迄今为止，针对粘接层，一直以来重视通过粘接强度(拉伸、压缩、剪切、90度剥离等状况下的与钢板的密接力)进行的评价。也因为这样的背景，不存在基于粘接层的屈服应力来限制钢板的变形这样的技术思想。为了限制钢板的变形，实质上，仅使用了高强度的钢板来应对。结果，转子的成本变高，转子的制造变得困难。尤其是，在采用电磁钢板作为钢板的情况下，除了基本的特性(低铁损、高磁通密度)之外，也需要满足高强度的要求。因此，不光成分设计会变得困难，在轧制或退火等各流程中，制造条件也会被限制，从而制造会变得困难。
[0028]因此，在该设计方法中，对(1)钢板的屈服应力及(2)粘接层的屈服应力进行设定，使得在转子以汽车行驶时的最大转速来旋转时，钢板的变形被限制。即，并非仅考虑钢板的屈服应力，也会考虑粘接层的屈服应力。由此，即便在钢板的屈服应力在某种程度上较低的情况下，也能够通过提高粘接层的屈服应力来限制钢板的变形。其原因在于，粘接层能够通过承担一部分钢板所承担的抑制变形的功能，从而抑制钢板的变形。
[0029]由于米赛斯应力，尤其是在厚度方向上产生的力变大，钢板的板厚减少，因而钢板
发生变形。本专利技术人们专心研究，结果得知：为了抑制钢板的板厚减少，采用屈服应力较高的粘接层是有效的。通过在粘接层使用屈服应力较高的材料，能够抑制塑性域中的钢板的变形。由此，钢板的最小变形量会成为弹性区域中的变形量，并能够抑制成为使用极限的钢板的变形的上限。
[0030]通常，钢板的强度越高，供给供应商就越有限，成本也会变高。另一方面，粘接剂的强度与成本大致具有正相关，进而，也存在粘接剂的强度越高，就需要越高的固化温度等，由制造设备导致的制约。
[0031]在该设计方法中，如前所述，由于不仅考虑到钢板的屈服应力，还考虑到粘接层的屈服应力，因而不仅能够选定适应成本，还能够选定适应地域性、市场性等的最佳的钢板及粘接剂的组合。因此，能够制造出不仅满足品质方面，也满足制造方面的要求的转子。即，当使用本申请的专利技术时，不必使用前述的制造较难，供给供应商受限，高成本的高强度钢板，且不必使转子的微细的部分增加特殊的钢板固化处理或热处理等对钢板进行强化的工序，就能够抑制钢板的变形。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被组装于汽车行驶用的电机的磁铁嵌入式转子，包括：层叠铁芯，其具有钢板及粘接层，该钢板被相互层叠，该粘接层对在层叠方向上相邻的所述钢板进行粘接，以及磁铁，其被嵌入到所述层叠铁芯中；在所述转子以11000rpm旋转时，所述层叠铁芯的外缘朝向所述转子的径向的最大位移量为0.1mm以下。2.如权利要求1所述的转子，其中，所述钢板的屈服应力YP
R
为150MPa以上580MPa以下。3.如权利要求1或2所述的转子，其中，在将所述钢板的屈服应力记为YP
R
(MPa)，将所述粘接层的屈服应力记为YP
B
(MPa)，将所述汽车行驶时的最大转速记为ω(rpm)时，满足下述(1)式：【式1】在此，A＝0.105，B＝17000，C＝17000，D＝410，E＝30。4.如权利要求3所述的转子，其中，进一步满足下述(2)式：0.1
×
YP
R
≤YP
B
≤10
×
YP
R
…ꢀ
(2)。5.如权利要求1～4的任意一项所述的转子，其中，所述磁铁被配置在贯通孔内，该贯通孔沿所述层叠方向贯穿所述层叠铁芯；在所述贯通孔内，设置有密封树脂，该密封树脂对磁铁的外表面与所述贯通孔的内表面之间进行密封。6.一种被组装于汽车行驶用的电机的磁铁嵌入式转子的设计方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：末永真，有田吉宏，大畑喜史，荒牧高志，山本修治，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：