具有用于将永磁体固定在容纳槽中的固着剂的旋转电机的铁心和制造所述铁心的方法

摘要

本发明涉及具有用于将永磁体固定在容纳槽中的固着剂的旋转电机的铁心和制造所述铁心的方法。铁心具有各自容纳永磁体的容纳槽。将固着剂注入各容纳槽的内表面和关联的永磁体的外表面之间的空间。液晶聚合物用作固着剂。更具体地，使用液晶聚酯。

说明书

技术领域

本发明涉及如马达等旋转电机中的铁心如转子铁心和制造所述铁心的方法。 

背景技术

例如，图5示出马达的已知常规的转子铁心31的构造的一个实例。根据该常规构造，转子铁心31具有沿外周排列的多个容纳槽32。永磁体33被容纳在各容纳槽32中。各容纳槽32的内表面和关联的永磁体33之间的空间填充有固着剂(fixing agent)34以用于将永磁体33以收纳的状态固定。作为固着剂34，通常使用为热固性树脂的环氧树脂。 

转子铁心31典型地根据下述如图6中示出的方法来制造。在第一步骤35中，通过压制和层叠形成铁心板(core sheet)从而形成转子铁心31。在下一步骤36中，永磁体33插入并被容纳在各容纳槽32中。在随后的步骤37中，将容纳永磁体33的转子铁心31使用例如加热炉加热至约150℃。这是因为，由于为热固性树脂的环氧树脂用作固着剂34以用于将永磁体33以收纳的状态固定，所以转子铁心31和永磁体33需要在注入固着剂34之前预热。 

在下一步骤38中，在加热的转子铁心31和永磁体33的情况下，各容纳槽32的内表面和对应的永磁体33之间的空间填充有使用例如成型机由环氧树脂制成的固着剂34。随着固着剂34硬化，永磁体33以收纳的状态固定在容纳槽32中。在随后的步骤39中，将其中容纳且固定永磁体33的转子铁心31使用例如冷却炉冷却至常温。 

在通过上述步骤处理之后，将转子铁心31进行包括旋转轴的安装的进一步步骤。 

此外，日本特开专利公布No.2010-141989公开了用于该类型的马达的常 规转子铁心。在该常规构造中，转子铁心的各容纳槽中容纳的永磁体被分成两片或多片，并且发泡的塑料板设置在磁体片之间。在永磁体插入容纳槽之后，加热发泡的塑料板以致厚度由于热膨胀而增加。这将分开的磁体片压向容纳槽的内表面以致磁体片以收纳的状态固定。 

上述常规的构造具有下述缺点。 

在图5和6中示出的常规构造中，为热固性树脂的环氧树脂用作固着剂34以用于固定永磁体33。该构造要求在固着剂34的注入之前进行以使转子铁心31和永磁体33预热的加热步骤37和在固着剂34的注入之后进行以使转子铁心31和永磁体33冷却的冷却步骤39。因而，要求相对大量的步骤用于制造转子铁心31，因此用于进行这些步骤的设备趋向于是大规模的。 

在转子铁心31的制造工艺中，当转子铁心31和永磁体33冷却至常温时，形成永磁体33的磁钢具有在图5中沿如由箭头所示的宽度方向延伸的性质。由于该性质，应力可集中于永磁体33中或者在转子铁心31的外周上的狭窄部分311，其可使这些部分变形。 

此外，日本特开专利公布No.2010-141989中公开的常规构造具有发泡的塑料板，其起到用于将永磁体固定在容纳槽中的固着剂的功能。因而，该构造具有增加的转子铁心31的组件的数量。此外，在制造期间，发泡的塑料板需要配置在永磁体片之间，并且转子铁心和永磁体需要在发泡的塑料板插入容纳槽中的情况下加热，以致发泡的塑料板沿厚度的方向热膨胀。因而，该常规构造不仅具有复杂的制造工艺，而且如在图5和6中示出的前述常规构造的情况下一样要求加热和冷却步骤。即，要求相对大量的步骤用于制造转子铁心。 

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够简化铁心的制造工艺并降低在铁心制造工艺期间产生的应力的旋转电机的铁心和制造所述铁心的方法。 

为实现前述目的并按照本发明的一个方面，提供包括多个容纳槽的旋转 电机的铁心，多个永磁体各自容纳在一个容纳槽中，并将固着剂注入各容纳槽的内表面和关联的永磁体的外表面之间的空间。液晶聚合物用作固着剂。 

此外，提供制造上述旋转电机的铁心的方法。根据该方法，在永磁体容纳在铁心的容纳槽中之后，由熔体粘度小于或等于8.0帕斯卡-秒的液晶聚合物制成的固着剂优选注入各容纳槽的内表面和关联的永磁体的外表面之间的空间。 

如上所述，根据旋转电机的铁心及其制造方法，在常温下硬化的液晶聚合物用作固着剂以用于将永磁体以收纳的状态固定在容纳槽中。因此，不必要在固着剂的注入之前加热铁心和永磁体或者在固着剂的注入之后冷却铁心和永磁体。因此，不像常规构造，上述旋转电机的铁心及其制造方法消除加热和冷却步骤的必要性，由此简化铁心制造工艺。此外，由于永磁体在铁心制造工艺中不加热或冷却，所以不使得永磁体由于温度变化而沿宽度方向延伸。因此，上述旋转电机的铁心及其制造方法能够降低在铁心的薄部分中产生的应力，由此降低铁心变形的可能性。 

上述旋转电机的铁心及其制造方法能够简化制造工艺。 

附图说明

图1为示出根据一个实施方案的马达的转子铁心的平面图； 

图2为沿图1的线2-2截取的剖视图； 

图3为制造图1和2的转子铁心的方法的依次的步骤的框图； 

图4为示出在图3的制造方法中固着剂的注入步骤的剖视图； 

图5为示出常规马达的转子铁心的局部平面图； 

图6为示出制造图5转子铁心的方法的依次步骤的框图；和 

图7为说明实施方案的改造的剖视图。 

具体实施方式

现在将参照图1和2描述根据一个实施方案的马达的转子铁心11。 

如图1和2所示，本实施方案的转子铁心11通过层叠铁心板111来形成。转子铁心11在其中心具有轴孔12，所述轴孔12具有圆形的截面形状并接收旋转轴(未示出)。转子铁心11在其外周还含有具有矩形截面形状的容纳槽13。各容纳槽13形成为接近邻接的容纳槽13从而形成对。各容纳槽13容纳沿铁心板111的层叠方向延伸的板状永磁体14。 

如图1和2所示，各容纳槽13的内表面和关联的永磁体14的外表面之间的空间填充有固着剂15。为热塑性树脂且在常温下硬化的液晶聚合物(LCP)用作固着剂15。更具体地，使用液晶聚酯。液晶聚酯为已知的线性地酯键合至各种已知元素的芳族聚酯树脂。例如，液晶聚酯为属于热致变液晶的全芳族聚酯(wholly aromatic polyester)。固着剂15的注入和硬化将各永磁体14以收纳的状态完整地固定在对应的容纳槽13中。 

现在将描述制造具有上述构造的转子铁心11的方法。 

当制造转子铁心11时，如图3所示依次进行这些步骤。在第一步骤17中，铁心板111通过压制磁性材料如磁钢板来形成，并且铁心板111层叠而形成转子铁心11。在下一步骤18中，永磁体14插入并被容纳在转子铁心11的各容纳槽13中。在随后的步骤19中，各容纳槽13的内表面和永磁体14的外表面之间的空间填充有使用例如图4中示出的成型机20由液晶聚酯制成的固着剂15。固着剂15在常温下硬化，以致永磁体14以收纳的状态固定至容纳槽13。 

如图4中所示，成型机20包括用于支撑转子铁心11的基座21、包围转子铁心11的外周的环形外框22和放置在转子铁心11的上表面上的上框23。上框23具有加热部235。在转子铁心11安放在成型机20中的情况下，注入装置30经由上框23的注入口231注入固着剂15至注入通道232。当通过注入通道232时，固着剂15通过加热部235维持在300-350℃下且维持低粘度，以致确保固着剂15的有利流动性。在该状态下，注入装置30经由上框23的喷嘴236注入处于熔融状态的固着剂15至转子铁心11的各容纳槽13的内表面和对应的永磁体14的外表面之间的空间。在该情况下，转子铁心11的温度可以为常温(10-30℃)，但是优选维持在40-80℃。上框23具有防止转子铁心11过热且维持 转子铁心11的温度在实际上的常温(10-30℃)下或在40-80℃下的冷却剂通道237。 

在固着剂15的注入方面，将由液晶聚酯制成的固着剂15在1000sec^-1的剪切速度下的熔体粘度调节至1.2-8.0帕斯卡-秒(下文中，简称为Pa·s)，并且优选调节至1.2-3.5Pa·s。固着剂15的粘度优选尽可能低。换言之，粘度优选尽可能接近0Pa·s。然而，由于迄今尚未发现这种液晶聚合物，所以固着剂15的粘度的下限设定为1.2Pa·s。通过使用上述固着剂15，将固着剂15的注入速度(流速)调节至每秒100-300mm并优选至每秒150-300mm。在该情况下，由于用作固着剂15的液晶聚合物在常温下硬化，所以不必要在固着剂15的注入之前将转子铁心11和永磁体14加热至高温或者在固着剂15的注入之后冷却铁心11和永磁体14。因此，简化转子铁心11的制造工艺。在一些情况下，将转子铁心11加热至稍高于常温的温度以确保液晶聚合物的充分的流动性。然而，在这种情况下，所要求的温度增加小。因而，即使需要冷却，用于冷却转子铁心11的时间也短，仍然简化转子铁心11的制造工艺。 

在转子铁心11的制造工艺中，由于永磁体14既不加热也不冷却，所以永磁体14基本上不会由于温度变化而沿宽度方向延伸。因此，在转子铁心11的制造工艺期间，不像常规构造一样，在转子铁心11的薄部分112中没有产生大的应力。即，薄部分112不太可能被损坏。 

因此，本实施方案具有下述优势。 

(1)永磁体14被容纳在铁心11中形成的各容纳槽13中，并且容纳槽13的内表面和永磁体14的外表面之间的空间填充有固着剂15。可以在常温下硬化的液晶聚合物用作固着剂15。更具体地，使用液晶聚酯。 

因此，在制造铁心11期间，不必要在固着剂15的注入之前加热铁心11和永磁体14或者在固着剂15的注入之后冷却铁心11和永磁体14。因此，不像常规构造一样，上述铁心11的制造工艺消除加热和冷却步骤的必要性，由此简化制造工艺。在铁心11的制造工艺中，由于永磁体14既不加热也不冷却，所以永磁体14不会由于温度变化而沿宽度方向延伸。因而，在转子铁心11的薄 部分112中没有产生大的应力。因此防止铁心11变形。 

(2)在根据本实施方案的铁心制造方法中，在永磁体14被容纳在铁心11的容纳槽13中之后，各容纳槽13的内表面和对应的永磁体14的外表面之间的空间填充有由具有1.2-8.0Pa·s的熔体粘度的液晶聚合物制成的固着剂15。因而，使得固着剂15在有利的低粘度下有效地填充各容纳槽13的内表面和对应的永磁体14的外表面之间的空间。 

(3)在根据本实施方案的铁心制造方法中，在每秒100-300mm的速度下、优选在每秒150-300mm的速度下注入固着剂15。因此，固着剂15可以在维持预定的熔体粘度的同时在有利的流速下有效地注入。用作固着剂15的液晶聚合物具有熔体粘度随着流速降低而增加的性质。 

改造 

上述实施方案可以如下所述地改造。 

如图7中所示，可以省略成型机20的上框23中的加热部235和喷嘴236。如果成型机20具有这种结构，液晶聚合物的温度稍微低于上述示出的实施方案中的温度。然而，要确保基于低粘度的充分的流动性。 

作为固着剂15的液晶聚合物，可以使用除了液晶聚酯之外的材料。 

上述示出的实施方案可以应用于定子铁心的制造方法，代替转子铁心的制造方法。