轉(zhuǎn)子以及電動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制部件數(shù)量的增加，并能夠易于進(jìn)行磁通的調(diào)整的轉(zhuǎn)子以及電動機(jī)。轉(zhuǎn)子包括：第1以及第2轉(zhuǎn)子芯；圓板磁鐵；以及整流磁鐵。第1以及第2轉(zhuǎn)子芯分別具有芯底座和多個(gè)爪狀磁極。圓板磁鐵沿軸向被磁化，以使第1轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極作為第1磁極發(fā)揮功能，并使第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極作為第2磁極發(fā)揮功能。整流磁鐵具有極間磁鐵部和背面磁鐵部中的至少一方。極間磁鐵部配置于在第1轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極和第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極之間的沿圓周方向延伸的間隙中。背面磁鐵部配置在沿爪狀磁極的背面延伸的間隙中。整流磁鐵由與圓板磁鐵不同的材料構(gòu)成。整流磁鐵通過后加工而與圓板磁鐵被一體化。
【專利說明】轉(zhuǎn)子以及電動機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子以及電動機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]以前，作為在電動機(jī)上使用的轉(zhuǎn)子，已知有所謂永久磁鐵勵(lì)磁的倫德爾型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子(例如，參照日本特開2013-118801號公報(bào))。該轉(zhuǎn)子具備:第I以及第2轉(zhuǎn)子芯，其在圓周方向上分別具有多個(gè)爪狀磁極且相互組合；以及圓板磁鐵(場磁鐵)，其配置在轉(zhuǎn)子芯彼此之間。圓板磁鐵使在圓周方向相鄰的爪狀磁極作為交替不同的磁極發(fā)揮功能。
[0003]日本特開2013-118801號公報(bào)的轉(zhuǎn)子具有:設(shè)置在爪狀磁極的背面上的輔助磁鐵(背面磁鐵)；以及設(shè)置在圓周方向上的爪狀磁極之間的輔助磁鐵(爪狀磁極)。在該轉(zhuǎn)子中，預(yù)先將輔助磁鐵和圓板磁鐵的所有的磁鐵一體成形，從而抑制部件數(shù)量的增加。
[0004]可是，在如上述的電動機(jī)中，將所有的磁鐵一體化，從而能抑制部件數(shù)量的增加。但是，在預(yù)先一體成形的磁鐵中，存在著磁通在各個(gè)部位中的調(diào)整變得困難這樣的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠抑制部件數(shù)量的增加，并能夠易于進(jìn)行磁通的調(diào)整的轉(zhuǎn)子以及電動機(jī)。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的轉(zhuǎn)子包括:第I轉(zhuǎn)子芯以及第2轉(zhuǎn)子芯；圓板磁鐵；以及整流磁鐵。所述第I轉(zhuǎn)子芯以及第2轉(zhuǎn)子芯分別具有大致圓板狀的芯底座和多個(gè)爪狀磁極。所述多個(gè)爪狀磁極在所述芯底座的外周部等間隔地設(shè)置。各個(gè)所述爪狀磁極朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸。所述第I轉(zhuǎn)子芯以及所述第2轉(zhuǎn)子芯的芯底座彼此相對置的同時(shí)所述第I轉(zhuǎn)子芯以及所述第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極在圓周方向上交替配置。所述圓板磁鐵在軸向上配置在所述芯底座彼此之間。所述圓板磁鐵沿軸向被磁化，以使第I轉(zhuǎn)子芯的所述爪狀磁極作為第I磁極發(fā)揮功能，并使所述第2轉(zhuǎn)子芯的所述爪狀磁極作為第2磁極發(fā)揮功能。所述整流磁鐵具有極間磁鐵部和背面磁鐵部中的至少一方。所述極間磁鐵部配置于在所述第I轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極和所述第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極之間的沿圓周方向延伸的間隙中。所述背面磁鐵部配置于沿所述爪狀磁極的背面延伸的間隙中。所述整流磁鐵由與所述圓板磁鐵不同的材料構(gòu)成。所述整流磁鐵通過后加工與所述圓板磁鐵被一體化。
[0007]本發(fā)明的另一方式涉及包括上述轉(zhuǎn)子以及產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子的電動機(jī)。
[0008]基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子及電動機(jī)，能夠抑制部件數(shù)量的增加，并能夠易于進(jìn)行磁通的調(diào)整。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明的具有新穎性的特征將在權(quán)利要求書中加以明確。本發(fā)明的目的以及利益可通過參照以下所述的現(xiàn)時(shí)點(diǎn)的優(yōu)選實(shí)施方式的說明以及附圖加以理解。
[0010]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的電動機(jī)的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是構(gòu)成一體磁鐵的圖1的轉(zhuǎn)子的整流磁鐵的立體圖。
[0012]圖3是構(gòu)成一體磁鐵的圖1的轉(zhuǎn)子的圓板磁鐵的立體圖。
[0013]圖4是示出圖1的轉(zhuǎn)子的部件構(gòu)成的分解立體圖。
[0014]圖5是圖4的轉(zhuǎn)子的立體圖。
[0015]圖6是沿圖5中的轉(zhuǎn)子的6-6線的剖視圖。
[0016]圖7是用于說明第I實(shí)施方式的其他例中的一體磁鐵的成形方法的立體圖。
[0017]圖8是圖7的其他例中的一體磁鐵的立體圖。
[0018]圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動機(jī)的局部剖視圖。
[0019]圖10是圖9的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0020]圖11是圖10的轉(zhuǎn)子的立體圖。
[0021]圖12是圖11的轉(zhuǎn)子的分解立體圖。
[0022]圖13是用于制造圖12的整流磁鐵的磁化裝置的立體圖。
[0023]圖14是本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的電動機(jī)的局部剖視圖。
[0024]圖15是圖14的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0025]圖16是圖15的轉(zhuǎn)子的立體圖。
[0026]圖17是圖16的轉(zhuǎn)子的分解立體圖。
[0027]圖18是沿圖15的A-A線的剖視圖。
[0028]圖19是第3實(shí)施方式的其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0029]圖20是第3實(shí)施方式的其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0030]圖21是第3實(shí)施方式的其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0031]圖22是第3實(shí)施方式的其他例中的轉(zhuǎn)子的剖視圖。
[0032]圖23是第3實(shí)施方式的其他例中的轉(zhuǎn)子的剖視圖。
[0033]圖24是圖19的進(jìn)一步其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0034]圖25是圖20的進(jìn)一步其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0035]圖26是圖21的進(jìn)一步其他例中的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，對電動機(jī)的第I實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0037]如圖1所示，本實(shí)施方式的電動機(jī)10具有:定子11 ;以及轉(zhuǎn)子21，其在定子11的內(nèi)部與定子11相對置地配置，并以能旋轉(zhuǎn)的形式被支承。
[0038]定子11具有:定子芯Ila ;以及纏繞在定子芯Ila的齒上的繞組lib。并且，定子11通過繞組Ilb被供給驅(qū)動電流而產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子21旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。
[0039]如圖1以及圖4所示，轉(zhuǎn)子21具有:通過壓入旋轉(zhuǎn)軸22而在軸向上彼此保持間隔、且固定在旋轉(zhuǎn)軸22上的一對轉(zhuǎn)子芯23、24 ;以及被夾于這些一對轉(zhuǎn)子芯23、24之間的一體磁鐵25。
[0040]轉(zhuǎn)子芯23具有:大致圓板狀的芯底座23a ;以及在芯底座23a的外周部等間隔地配置的多個(gè)(本實(shí)施方式中為5個(gè))爪狀磁極23b。各個(gè)爪狀磁極23b朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸。具體地講，爪狀磁極23b具有:從芯底座23a的外周部朝徑向外側(cè)突出的突出部23c ;以及設(shè)置在該突出部23c的頂端上并沿軸向延伸的爪部23d。突出部23c從軸向看形成為扇狀。爪部23d的軸正交方向截面形成為扇狀。
[0041]如圖3以及圖4所示，轉(zhuǎn)子芯24為與轉(zhuǎn)子芯23相同的形狀，具有:大致圓板狀的芯底座24a ;以及在芯底座24a的外周部等間隔地配置的多個(gè)爪狀磁極24b。各個(gè)爪狀磁極24b朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸。具體地講，爪狀磁極24b具有:從芯底座24a的外周部朝徑向外側(cè)突出的突出部24c ;以及設(shè)置在該突出部24c的頂端上并沿軸向延伸的爪部24d。突出部24c與轉(zhuǎn)子芯23的突出部23c同樣地，從軸向看形成為扇狀。爪部24d的軸正交方向截面形成為扇狀。一方的轉(zhuǎn)子芯24的爪部24d在軸向上比另一方的轉(zhuǎn)子芯23的爪部23d長。也就是說，轉(zhuǎn)子芯23相當(dāng)于第I轉(zhuǎn)子芯，轉(zhuǎn)子芯24相當(dāng)于第2轉(zhuǎn)子芯。
[0042]各個(gè)轉(zhuǎn)子芯23、24在其中央孔中壓入旋轉(zhuǎn)軸22，并且以各個(gè)芯底座23a、24a的軸向外側(cè)(相反側(cè))的距離成為預(yù)先設(shè)定的距離的形式固定在旋轉(zhuǎn)軸22上。這時(shí)，轉(zhuǎn)子芯24相對于轉(zhuǎn)子芯23以使爪狀磁極24b配置于在圓周方向上相鄰的另一方的轉(zhuǎn)子芯23的爪狀磁極23b之間、且一體磁鐵25配置(夾持)于芯底座23a和芯底座24a之間的形式組裝。
[0043]一體磁鐵25具有相互一體化的圓板磁鐵26和整流磁鐵27。整流磁鐵27例如通過粘結(jié)等后加工與圓板磁鐵26被一體化。圓板磁鐵26和整流磁鐵27由不同的材料構(gòu)成。
[0044]如圖3所示，圓板磁鐵26形成為，形成有中央孔的圓環(huán)狀。
[0045]圓板磁鐵26沿軸向被磁化，以使轉(zhuǎn)子芯23的爪狀磁極23b作為第I磁極(本實(shí)施方式中為N極)發(fā)揮功能，并使轉(zhuǎn)子芯24的爪狀磁極24b作為第2磁極(本實(shí)施方式中為S極)發(fā)揮功能。即，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子21是采用了圓板磁鐵26的所謂倫德爾型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子21中，成為N極的5個(gè)爪狀磁極23b和成為S極的5個(gè)爪狀磁極24b在圓周方向交替地配置。轉(zhuǎn)子21的磁極數(shù)為10極(極對數(shù)為5個(gè))。
[0046]圓板磁鐵26為例如各向異性的燒結(jié)磁鐵(Sintered Magnet),例如由鐵氧體磁鐵、衫鉆(SmCo)磁鐵、欽磁鐵等構(gòu)成。
[0047]如圖2、圖5以及圖6所示，整流磁鐵27具有背面磁鐵部28、29和極間磁鐵部30。整流磁鐵27例如為粘結(jié)磁鐵(塑料磁鐵、橡膠磁鐵等)，例如由鐵氧體磁鐵、釤鐵氮(SmFeN)系磁鐵、衫鉆(SmCo)系磁鐵、欽磁鐵等構(gòu)成。
[0048]如圖5以及圖6所示，背面磁鐵部28、29配置在轉(zhuǎn)子芯23的各個(gè)爪狀磁極23b的背面23e (徑向內(nèi)側(cè)的面)和轉(zhuǎn)子芯24的芯底座24a的外周面24f之間、以及轉(zhuǎn)子芯24的各個(gè)爪狀磁極24b的背面24e和轉(zhuǎn)子芯23的芯底座23a的外周面23f之間。
[0049]一方的背面磁鐵部28以與爪狀磁極23b的背面23e抵接的一側(cè)成為與爪狀磁極23b相同極性的N極，與轉(zhuǎn)子芯24的芯底座24a的外周面24f抵接的一側(cè)成為與芯底座24a相同極性的S極的形式被磁化。
[0050]另一方的背面磁鐵部29以與爪狀磁極24b的背面24e抵接的一側(cè)成為S極，與轉(zhuǎn)子芯23的芯底座23a的外周面23f抵接的一側(cè)成為N極的形式被磁化。
[0051]極間磁鐵部30在圓周方向上配置于爪狀磁極23b與爪狀磁極24b之間。極間磁鐵部30在圓周方向上以轉(zhuǎn)子芯24的爪狀磁極24b側(cè)成為S極，轉(zhuǎn)子芯23的爪狀磁極23b側(cè)成為N極的形式被磁化。
[0052]接著，對第I實(shí)施方式的電動機(jī)的作用進(jìn)行說明。
[0053]本實(shí)施方式的電動機(jī)10在繞組Ilb被供給驅(qū)動電流時(shí)，在定子11上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子21被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0054]在此，在本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子21中，整流磁鐵27和圓板磁鐵26由不同的材料構(gòu)成。因此，與整流磁鐵27和圓板磁鐵26為相同的材料的情況相比，磁通的調(diào)整變得容易。并且，由于整流磁鐵27和圓板磁鐵26通過后加工被一體化，所以能夠抑制部件數(shù)量的增加。此外，整流磁鐵27具有極間磁鐵部30以及背面磁鐵部28、29，所以與只具有極間磁鐵部30以及背面磁鐵部28、29的一方的整流磁鐵相比，轉(zhuǎn)子21的磁通量增加的同時(shí)，圓板磁鐵26的磁通的流向被調(diào)整。因此，本發(fā)明能有助于轉(zhuǎn)子21的輸出提高。
[0055]下面記載第I實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。
[0056](I)整流磁鐵27和圓板磁鐵26由不同的材料構(gòu)成，從而磁通在各個(gè)部位中的調(diào)整變得容易而能夠進(jìn)行輸出調(diào)整。并且，圓板磁鐵26和整流磁鐵27通過后加工被一體化，能夠抑制部件數(shù)量的增加。
[0057](2)整流磁鐵27為粘結(jié)磁鐵。粘結(jié)磁鐵比燒結(jié)磁鐵尺寸精度高、且形狀的自由度高。因此，即使在整流磁鐵27因具備背面磁鐵部28、29和極間磁鐵部30的雙方而使整流磁鐵27的形狀變得復(fù)雜的情況下，也能夠容易地制造整流磁鐵27。
[0058](3)將爪狀磁極23b、24b作為各個(gè)磁極發(fā)揮作用的圓板磁鐵26由具有較強(qiáng)的磁通的燒結(jié)磁鐵構(gòu)成。由此，能使爪狀磁極23b、24b更確實(shí)地被磁化，而作為磁極發(fā)揮作用。
[0059]另外，第I實(shí)施方式也可以更改為以下的形式。
[0060].在上述實(shí)施方式中，一體磁鐵25通過將整流磁鐵27與圓板磁鐵26粘結(jié)而被一體化，但是并不僅限于此。例如，一體磁鐵25也可以通過如圖7所示以用轉(zhuǎn)子芯23、24夾著圓板磁鐵26的狀態(tài)嵌件成形整流磁鐵27來構(gòu)成。即使在該構(gòu)成中，所述整流磁鐵27也通過后加工與所述圓板磁鐵26被一體化。通過將整流磁鐵27嵌件成形,從而能夠在成形整流磁鐵27的同時(shí)進(jìn)行整流磁鐵27與圓板磁鐵26的一體化。而且，由于整流磁鐵27直接成形在圓板磁鐵26及各個(gè)轉(zhuǎn)子芯23、24上，所以能夠抑制例如在整流磁鐵27和各個(gè)轉(zhuǎn)子芯23、24之間產(chǎn)生粘合層或機(jī)械氣隙。其結(jié)果，轉(zhuǎn)子21的磁導(dǎo)率提高，并能確保轉(zhuǎn)子21的轉(zhuǎn)矩。
[0061]?如圖8示出的一體磁鐵25，對產(chǎn)生主磁通的圓板磁鐵26發(fā)揮輔助功能的整流磁鐵27的磁化方式(取向方向)也可以是極性各向異性取向。詳細(xì)地講，在一體磁鐵25中，磁通從S極的背面磁鐵部29的外側(cè)面經(jīng)由鄰接的極間磁鐵部30朝向N極的背面磁鐵部28的外側(cè)面，并以朝徑向內(nèi)側(cè)凸?fàn)顝澢男问搅鲃?，即?shí)施了所謂的極性各向異性取向的磁化。由此，背面磁鐵部28、29具有徑向分量的磁通，極間磁鐵部30具有圓周方向分量的磁通。因此，圖8示出的一體磁鐵25發(fā)揮與上述實(shí)施方式的一體磁鐵25同樣的功能，并能夠以背面磁鐵部28、29和極間磁鐵部30分別具有最佳方向分量的形式磁化。
[0062]?在上述實(shí)施方式中，整流磁鐵27為具有極間磁鐵部30以及背面磁鐵部28、29的構(gòu)成，但是也可以采用具有這些中的至少一方的構(gòu)成。
[0063].在上述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子21為具有5個(gè)爪狀磁極23b、24b的、磁極數(shù)為10極的轉(zhuǎn)子。不僅限于此，也可以以更改磁極數(shù)的形式適當(dāng)?shù)馗摹?br> [0064]?在上述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子21具有10個(gè)極間磁鐵部30以及10個(gè)背面磁鐵部28、29。不僅限于此，也可以根據(jù)爪狀磁極23b、24b的個(gè)數(shù)適當(dāng)?shù)馗臉O間磁鐵部30的數(shù)量以及背面磁鐵部28、29的數(shù)量。
[0065]?在上述實(shí)施方式中，圓板磁鐵26采用燒結(jié)磁鐵，整流磁鐵27采用粘結(jié)磁鐵，但磁鐵的材料并不僅限于此。
[0066].上述實(shí)施方式的圓板磁鐵26以及整流磁鐵27的材料并不僅限于在上述實(shí)施方式示出的材料，只要圓板磁鐵26和整流磁鐵27采用不同的材料的磁鐵，就可以適當(dāng)?shù)馗摹?br> [0067].上述實(shí)施方式及各個(gè)變形例也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合。
[0068]以下，按照圖9-圖13對電動機(jī)的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0069]圖9示出作為電動機(jī)的無刷電動機(jī)M。定子102被固定在電動機(jī)外殼101的內(nèi)周面，在該定子102的內(nèi)側(cè)配設(shè)有所謂倫德爾型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子104，該倫德爾型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子104固定在旋轉(zhuǎn)軸103，并與該旋轉(zhuǎn)軸103 —體旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸103為非磁體的不銹鋼制軸，并且旋轉(zhuǎn)軸103通過設(shè)在電動機(jī)外殼101上未予圖不的軸承以能相對于電動機(jī)外殼101旋轉(zhuǎn)的形式被支承。
[0070]定子102具有圓筒狀的定子芯110，該定子芯110的外周面固定在電動機(jī)外殼101的內(nèi)側(cè)面上。在定子芯110的內(nèi)側(cè)設(shè)有在圓周方向上等間隔配置的多個(gè)齒111。各個(gè)齒111沿軸線方向延伸且朝向徑向內(nèi)側(cè)延伸。各個(gè)齒111為T型的齒，其徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)周面Illa為根據(jù)以旋轉(zhuǎn)軸103的中心軸線O為中心的同心圓形狀的圓弧朝軸線方向延伸時(shí)的軌跡而得到的圓弧面。
[0071]在圓周方向上，在齒111彼此之間形成有齒槽112。在本實(shí)施方式中，齒111的數(shù)量為12個(gè)，齒槽112的數(shù)量為與齒111的數(shù)量相同的12個(gè)。在12個(gè)齒111上，沿圓周方向以集中纏繞方式依次纏繞3相繞組、即U相繞組113u、V相繞組113v、W相繞組113w。繞組113u、113v、113w被配置于齒槽112內(nèi)。
[0072]對這些各相繞組113u，113v，113w施加3相電源電壓從而在定子102中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而使配置在該定子102的內(nèi)側(cè)的固定于旋轉(zhuǎn)軸103上的轉(zhuǎn)子104旋轉(zhuǎn)。
[0073]如圖10-圖12所示，轉(zhuǎn)子104具有第I以及第2轉(zhuǎn)子芯120、130、圓板磁鐵140以及整流磁鐵G。
[0074]第I轉(zhuǎn)子芯120由軟磁性材料形成，在本實(shí)施方式中由電磁鋼板形成。第I轉(zhuǎn)子芯120具有大致圓板狀的第I芯底座121，在該第I芯底座121上形成有壓入旋轉(zhuǎn)軸103的中央孔121a。在第I芯底座121的外周部上等間隔地配置有多個(gè)(本實(shí)施方式中為4個(gè))第I爪狀磁極122。各個(gè)第I爪狀磁極122朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸。
[0075]第2轉(zhuǎn)子芯130與第I轉(zhuǎn)子芯120材料相同且形狀相同。第2轉(zhuǎn)子芯130具有大致圓板狀的第2芯底座131，在該第2芯底座131上形成有壓入旋轉(zhuǎn)軸103的中央孔131a。在第2芯底座131的外周部上等間隔地配置有多個(gè)(本實(shí)施方式中為4個(gè))第2爪狀磁極132。各個(gè)第2爪狀磁極132朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸。
[0076]第I以及第2轉(zhuǎn)子芯120、130通過旋轉(zhuǎn)軸103壓入該中央孔121a、131a中，而被固定在旋轉(zhuǎn)軸103上。這時(shí)，第2轉(zhuǎn)子芯130相對于第I轉(zhuǎn)子芯120以如下方式組裝:各個(gè)第2爪狀磁極132配置于在圓周方向相鄰的第I爪狀磁極122之間，且在軸向上，在第I芯底座121和第2芯底座131之間配置(夾持)圓板磁鐵140。
[0077]如圖10所示，所述圓板磁鐵140為具有中央孔的大致圓板狀的永久磁鐵，所述圓板磁鐵140沿軸向被磁化，以使所述第I爪狀磁極122作為第I磁極(本實(shí)施方式中為N極)發(fā)揮功能，并使所述第2爪狀磁極132作為第2磁極(本實(shí)施方式中為S極)發(fā)揮功能。即，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子104為所謂的倫德爾型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子104中，成為N極的4個(gè)第I爪狀磁極122和成為S極的4個(gè)第2爪狀磁極132在圓周方向交替地配置。轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)為8極(極對數(shù)為4個(gè))。也就是說，在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子104的磁極的數(shù)量(磁極數(shù))設(shè)為“8”，定子102的齒111 (齒槽112)的數(shù)量設(shè)為“12”。
[0078]整流磁鐵G由與圓板磁鐵140不同的材料構(gòu)成。整流磁鐵G通過后加工與圓板磁鐵140被一體化。整流磁鐵G具有相互被一體化的背面磁鐵部150和極間磁鐵部151。詳細(xì)地講，背面磁鐵部150被設(shè)在從軸向看時(shí)的第I以及第2爪狀磁極122、132的徑向內(nèi)側(cè)(背面)，且設(shè)在第I以及第2爪狀磁極122、132和圓板磁鐵140之間。背面磁鐵部150以抑制配置有背面磁鐵部150的部分的漏(短路)磁通的方式被磁化。極間磁鐵部151從軸向看時(shí)在圓周方向上設(shè)于各個(gè)第I以及第2爪狀磁極122、132彼此之間。極間磁鐵部151以抑制配置極間磁鐵部151的部分的漏磁通的方式被磁化。換句話來講，從軸向看時(shí)該極間磁鐵部151形成為，將在圓周方向相鄰的背面磁鐵部150彼此連接。也就是說，極間磁鐵部151和背面磁鐵部150交替地設(shè)置。由此，整流磁鐵G形成為環(huán)狀。極間磁鐵部151形成為比背面磁鐵部150更朝徑向外側(cè)突出的形狀，以使極間磁鐵部151配置在第I以及第2爪狀磁極122、132的沿軸向延伸的部分(頂端部分)彼此之間。
[0079]背面磁鐵部150和極間磁鐵部151 —體形成為環(huán)狀，以使背面磁鐵部150的軸向端面和極間磁鐵部151的軸向端面形成為一個(gè)平坦面H。S卩，如果試圖以轉(zhuǎn)子104無間隙地形成為大致圓柱狀的形式配置背面磁鐵部150以及極間磁鐵部151，整流磁鐵G就成為在軸向具有凹凸的形狀。在本實(shí)施方式中，以不形成該凸部分的形式，軸向端面形成為一個(gè)平坦面H。換句話來講，除了配置有第I芯底座121以及第2芯底座131的軸向范圍以外，整流磁鐵G(背面磁鐵部150以及極間磁鐵部151)以均等的厚度形成。
[0080]該整流磁鐵G為各向異性的磁鐵，其取向?yàn)槿鐖D12以及圖13中用箭頭示意性地示出的方向。由此，整流磁鐵G以抑制背面磁鐵部150以及極間磁鐵部151各自的漏磁通的方式被磁化。
[0081]例如，如圖13所示，用于制造整流磁鐵G的磁化裝置160具有:多個(gè)磁化芯部161，該多個(gè)磁化芯部161以接近成為各個(gè)背面磁鐵部150的部分的外周面的方式朝徑向內(nèi)側(cè)延伸；以及纏繞在各個(gè)磁化芯部161上的線圈162。然后，對在圓周方向相鄰的線圈162施加反方向的大電流，從而制造整流磁鐵G。
[0082]以下，對以上述方式構(gòu)成的電動機(jī)M的作用進(jìn)行說明。
[0083]當(dāng)向定子芯110的各相繞組113u，113v，113w施加3相電源電壓使得在定子102中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)，配置在該定子102的內(nèi)側(cè)的固裝于旋轉(zhuǎn)軸103上的轉(zhuǎn)子104基于該旋轉(zhuǎn)磁場，而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0084]這時(shí)，通過整流磁鐵G中的背面磁鐵部150，抑制配置有背面磁鐵部150的轉(zhuǎn)子104的部分的(徑向的)漏磁通。并且，通過整流磁鐵G中的極間磁鐵部151，抑制配置有極間磁鐵部151的轉(zhuǎn)子104的部分的(圓周方向的)漏磁通。因此，轉(zhuǎn)子104能以高效率與定子102的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使得轉(zhuǎn)子104被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0085]第2實(shí)施方式的特征性的優(yōu)點(diǎn)如下。
[0086](4)整流磁鐵G包括一體形成為環(huán)狀的背面磁鐵部150和極間磁鐵部151。背面磁鐵部150的軸向端面和極間磁鐵部151的軸向端面形成為一個(gè)平坦面H。也就是說，整流磁鐵G在軸向上沒有凹凸。因此，能夠減少部件數(shù)量的同時(shí)，能夠容易進(jìn)行用于抑制漏磁通的磁化。換句話來講，在磁化時(shí)，不需要進(jìn)行包含軸向的三維的磁化。因此，例如，如圖13所示，只要將磁化芯部161接近成為各個(gè)背面磁鐵部150的部分的外周面，就能夠容易進(jìn)行磁化。并且，由于整流磁鐵G在軸向上沒有凹凸，所以整流磁鐵G的成形變得容易。在分別設(shè)置背面磁鐵部150和極間磁鐵部151的情況下，在安裝時(shí)等會有這些破損的情況，但本發(fā)明能夠避免這些情況。在分別設(shè)置背面磁鐵部150和極間磁鐵部151的情況下，若固定力弱，會有這些因旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力而飛散(脫落)的情況，但本發(fā)明能抑制這些情況。
[0087]第2實(shí)施方式也可以更改為以下的形式。
[0088].在上述實(shí)施方式中，雖然沒有特別提及，但是圓板磁鐵140以及整流磁鐵G的材料和制造方法不做特別的限定，也可以使用各種磁鐵。例如，也可以使用鐵氧體磁鐵、釤鐵氮系磁鐵、釤-鈷系磁鐵、釹磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵等。并且，例如也可以使用燒結(jié)磁鐵、粘結(jié)磁鐵等。并且，在使用粘結(jié)磁鐵的情況下，也可以壓縮成形粘結(jié)磁鐵，也可以擠壓成形粘結(jié)磁鐵。
[0089].在上述實(shí)施方式中，將本發(fā)明具體化為轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)設(shè)定為“8”，定子102的齒111的數(shù)量設(shè)定為“12”的電動機(jī)M，但是也可以更改轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)和定子102的齒111的數(shù)量。例如，也可以將本發(fā)明具體化為轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)設(shè)定為“10”，定子102的齒111的數(shù)量設(shè)定為“12”的電動機(jī)。
[0090]以下，按照圖14-圖18對作為電動機(jī)的無刷電動機(jī)M的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。第3實(shí)施方式的電動機(jī)具有與第2實(shí)施方式的電動機(jī)同樣的構(gòu)成。在以下的說明中，對與第2實(shí)施方式的電動機(jī)同樣的構(gòu)成賦予相同的參照符號并省略其說明。
[0091]第I轉(zhuǎn)子芯120由軟磁性材料形成，在本實(shí)施方式中由電磁鋼板形成，第I轉(zhuǎn)子芯120具有大致圓板狀的第I芯底座121，在該圓板狀的第I芯底座121上形成有壓入旋轉(zhuǎn)軸103的轂部120a。
[0092]第2轉(zhuǎn)子芯130的材料和形狀與第I轉(zhuǎn)子芯120相同，第2轉(zhuǎn)子芯130具有大致圓板狀的第2芯底座131，在圓板狀的第2芯底座131上形成有壓入旋轉(zhuǎn)軸103的轂部130a。
[0093]在第3實(shí)施方式中，整流磁鐵G如圖18中示意性的箭頭所示以從背面磁鐵部150的外周面橫跨在圓周方向相鄰的背面磁鐵部150的外周面的形式被取向。由此，整流磁鐵G以抑制背面磁鐵部150以及極間磁鐵部151各自的漏磁通的方式被磁化。另外，整流磁鐵G通過對接近各個(gè)背面磁鐵部150的外周面的線圈施加大電流，而被磁化。
[0094]在背面磁鐵部150的圓周方向中央部分的內(nèi)表面形成有凹部150a。本實(shí)施方式的凹部150a以越靠近背面磁鐵部150的圓周方向中心(對于以旋轉(zhuǎn)軸103的中心軸線O為中心的同心圓狀)越變深的形式形成。具體地講，本實(shí)施方式的凹部150a只形成在背面磁鐵部150的圓周方向中央部分上，整流磁鐵G的其他內(nèi)表面形成為，以旋轉(zhuǎn)軸103的中心軸線O為中心的同心圓狀的圓弧形狀。凹部150a通過越靠近背面磁鐵部150的圓周方向中心越位于徑向外側(cè)的2個(gè)平面形成。
[0095]圓板磁鐵140具有嵌入所述凹部150a內(nèi)的凸部140a。本實(shí)施方式的凸部140a形成為與凹部150a相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。
[0096]第3實(shí)施方式的特征性的優(yōu)點(diǎn)如下。
[0097](5)在整流磁鐵G中的背面磁鐵部150的圓周方向中央部分的內(nèi)表面上形成有凹部150a。因此，能夠減少變成幾乎無用的磁鐵的量。在上述構(gòu)成中的用于抑制漏磁通的整流磁鐵G以從背面磁鐵部150的外周面橫跨在圓周方向相鄰的背面磁鐵部150的外周面形式被取向。也就是說，背面磁鐵部150的圓周方向中央部分的內(nèi)表面部分與該取向幾乎不相關(guān)。因此，通過在該部分形成凹部150a，從而能夠減少變成幾乎無用的磁鐵的量。圓板磁鐵140具有嵌入所述凹部150a內(nèi)的凸部140a。因此，與不具有凸部140a的圓板磁鐵140相比，例如能夠增加圓板磁鐵140的量。由此，不用更改轉(zhuǎn)子104的尺寸，也能實(shí)現(xiàn)高輸出化。例如，凸部140a嵌入凹部150a內(nèi)，從而能防止圓板磁鐵140相對于背面磁鐵部150旋轉(zhuǎn)。
[0098](6)凹部150a以越靠近背面磁鐵部150的圓周方向中心越變深的形式形成。因此，能夠適當(dāng)?shù)販p少變成幾乎無用的磁鐵的量。即，上述構(gòu)成中的用于抑制漏磁通的整流磁鐵G越靠近背面磁鐵部150的內(nèi)表面部分的中心越與取向不相關(guān)。因此，能夠適當(dāng)?shù)販p少變成幾乎無用的磁鐵的量。
[0099](7)圓板磁鐵140的凸部140a形成為與凹部150a相同的形狀。因此，減少無用的間隙，從而能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的高輸出化。
[0100]第3實(shí)施方式也可以更改為以下的形式。
[0101].在上述實(shí)施方式中，凹部150a通過2個(gè)平面以越靠近背面磁鐵部150的圓周方向中心(相對于以旋轉(zhuǎn)軸103的中心軸線O為中心的同心圓形狀)越變深的形式形成，但并不僅限于此，也可以更改為其他形狀。圓板磁鐵140的凸部140a根據(jù)凹部的形狀而更改。
[0102]例如，如圖19所示，也可以將凹部150a更改為從軸向看時(shí)具有方形狀的凹部150b。另外,在該例中，圓板磁鐵140的凸部140b形成為與凹部150b相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。
[0103]例如，如圖20所示，也可以將凹部150a更改為從軸向看時(shí)具有梯形的凹部150c。另外，在該例中，圓板磁鐵140的凸部140c形成為與凹部150c相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。
[0104]例如，如圖21所示，也可以將凹部150a更改為從軸向看時(shí)具有彎曲的形狀的凹部150d。另外，在該例中，圓板磁鐵140的凸部140d形成為與凹部150d相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。
[0105]例如，如圖22所示，也可以將凹部150a作為從軸向看時(shí)通過使整流磁鐵G的內(nèi)表面形成為正多邊形而形成的凹部150e。在該例中，圓板磁鐵140的凸部140e形成為與凹部150e相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。具體地講，在圖22的構(gòu)成中，圓板磁鐵140整體形成為從軸向看時(shí)正多邊形。另外，在該情況下，能夠?qū)⒄鞔盆FG以及圓板磁鐵140形成為簡單的形狀，從而使例如這些的設(shè)計(jì)以及制造變得容易。
[0106].在上述實(shí)施方式中，整流磁鐵G的除了凹部150a之外的內(nèi)表面形成為以旋轉(zhuǎn)軸103的中心軸線O為中心的同心圓形狀的圓弧形狀，但并不僅限于此。例如，也可以將內(nèi)側(cè)凸部形成在極間磁鐵部151的內(nèi)表面。在這種情況下，也可以將具有與內(nèi)側(cè)凸部相同的形狀(內(nèi)側(cè)凸部大致無間隙地嵌入的形狀)的內(nèi)側(cè)凹部形成在圓板磁鐵上。
[0107]例如，整流磁鐵G的內(nèi)表面從軸向看時(shí)也可以具有圖23所示的形狀。整流磁鐵G的內(nèi)表面通過將在背面磁鐵部150的圓周方向中心位于徑向外側(cè)的點(diǎn)和在極間磁鐵部151的圓周方向中心位于徑向內(nèi)側(cè)的點(diǎn)連接的直線形成。像這樣，也可以將凹部150f形成在背面磁鐵部150的內(nèi)表面上，并且將內(nèi)側(cè)凸部151a形成在極間磁鐵部151的內(nèi)表面上。另外，在該例中，圓板磁鐵140的外表面具有與整流磁鐵G的內(nèi)表面相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)。詳細(xì)為，圓板磁鐵140具有與凹部150f相同的形狀(大致無間隙地嵌入凹部150f中的形狀)的凸部140f、以及具有與內(nèi)側(cè)凸部151a相同的形狀(內(nèi)側(cè)凸部151a大致無間隙地嵌合的形狀)的內(nèi)側(cè)凹部140g。
[0108]即使是這樣，也能夠得到與第3實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。如果這樣的話，內(nèi)側(cè)凸部151a形成在極間磁鐵部151的內(nèi)表面上。因此，能夠改進(jìn)整流磁鐵G的取向。S卩，用于抑制漏磁通的整流磁鐵G以從背面磁鐵部150的外周面橫跨在圓周方向相鄰的背面磁鐵部150的外周面的形式被取向(參照圖23中的箭頭)，極間磁鐵部151的內(nèi)表面部分與該取向密切相關(guān)(變成磁路)。因此，通過將內(nèi)側(cè)凸部151a形成在該部分，從而能夠改善整流磁鐵G的取向。因此，能夠更良好地抑制漏磁通，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出化。
[0109]也可以將從軸向看時(shí)具有方形狀的凹部150b的上述其他例(參照圖19)的整流磁鐵G更改為例如如圖24所示的形狀。在圖24中，在極間磁鐵部151的內(nèi)表面形成有方形狀的內(nèi)側(cè)凸部151b。另外，在該例中，圓板磁鐵140具有與內(nèi)側(cè)凸部151b相同的形狀(內(nèi)側(cè)凸部151b大致無間隙地嵌入的形狀)的內(nèi)側(cè)凹部140h。
[0110]也可以將從軸向看時(shí)具有梯形的凹部150c的上述其他例(參照圖20)的整流磁鐵G更改為例如如圖25所示的形狀。在圖25中，在極間磁鐵部151的內(nèi)表面形成有梯形的內(nèi)側(cè)凸部151c。另外，在該例中，圓板磁鐵140具有與內(nèi)側(cè)凸部151c相同的形狀(內(nèi)側(cè)凸部151c大致無間隙地嵌入的形狀)的內(nèi)側(cè)凹部140j。
[0111]也可以將從軸向看時(shí)具有彎曲了的形狀的凹部150d的上述其他例(參照圖21)的整流磁鐵G更改為例如如圖26所示的形狀。在圖26中，在極間磁鐵部151的內(nèi)表面形成有彎曲形狀的內(nèi)側(cè)凸部151d。另外，在該例中，圓板磁鐵140具有與內(nèi)側(cè)凸部151d相同的形狀(內(nèi)側(cè)凸部151d大致無間隙地嵌入的形狀)的內(nèi)側(cè)凹部140k。
[0112]即使是這樣(參照圖24-圖26)，也能夠得到與上述其他例(參照圖23)的優(yōu)點(diǎn)大致相同的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，整流磁鐵G中的凹部的形狀和內(nèi)側(cè)凸部的形狀也可以是不同的形狀的組合。
[0113]?在上述實(shí)施方式中，凸部140a形成為與凹部150a相同的形狀(大致無間隙地嵌入的形狀)，但并不僅限于此，也可以更改為不同的形狀。
[0114].在上述實(shí)施方式中，雖沒有特別提及，但是圓板磁鐵140以及整流磁鐵G的材料和制造方法的種類并不做特別限定，也可以采用各種磁鐵。例如，也可以采用鐵氧體磁鐵、釤鐵氮系磁鐵、釤-鈷系磁鐵、釹磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵等。例如也可以采用燒結(jié)磁鐵、粘結(jié)磁鐵等。在采用了粘結(jié)磁鐵的情況下，也可以通過壓縮成形來形成粘結(jié)磁鐵，也可以擠壓成形來形成粘結(jié)磁鐵。
[0115].在上述實(shí)施方式中，將本發(fā)明具體化為轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)設(shè)定為“8”，定子102的齒111的數(shù)量設(shè)定為“12”的電動機(jī)M，但是也可以更改轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)和定子102的齒111的數(shù)量。例如，也可以將本發(fā)明具體化為轉(zhuǎn)子104的磁極數(shù)設(shè)定為“10”，定子102的齒111的數(shù)量設(shè)定為“12”的電動機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)子，其具備: 第I轉(zhuǎn)子芯以及第2轉(zhuǎn)子芯，其分別具有大致圓板狀的芯底座和多個(gè)爪狀磁極，所述多個(gè)爪狀磁極在所述芯底座的外周部等間隔地設(shè)置，各個(gè)爪狀磁極朝徑向外側(cè)突出并沿軸向延伸，第I轉(zhuǎn)子芯以及第2轉(zhuǎn)子芯的芯底座彼此相對置的同時(shí)第I轉(zhuǎn)子芯以及第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極在圓周方向上交替地配置； 圓板磁鐵，其在軸向上配置在所述芯底座彼此之間，該圓板磁鐵沿所述軸向被磁化，以使第I轉(zhuǎn)子芯的所述爪狀磁極作為第I磁極發(fā)揮功能，并使所述第2轉(zhuǎn)子芯的所述爪狀磁極作為第2磁極發(fā)揮功能；以及 整流磁鐵，其具有極間磁鐵部和背面磁鐵部中的至少一方，所述極間磁鐵部配置于在所述第I轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極和所述第2轉(zhuǎn)子芯的爪狀磁極之間沿圓周方向延伸的間隙中，背面磁鐵部配置在沿所述爪狀磁極的背面延伸的間隙中， 所述整流磁鐵由與所述圓板磁鐵不同的材料構(gòu)成， 所述整流磁鐵通過后加工與所述圓板磁鐵被一體化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 在第I轉(zhuǎn)子芯的芯底座以及第2轉(zhuǎn)子芯的芯底座夾著所述圓板磁鐵的狀態(tài)下嵌件成形所述整流磁鐵，從而所述整流磁鐵通過后加工與所述圓板磁鐵被一體化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述整流磁鐵是粘結(jié)磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述圓板磁鐵是各向異性的燒結(jié)磁鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述整流磁鐵具有所述背面磁鐵部和所述極間磁鐵部的雙方， 所述整流磁鐵的取向?yàn)闃O性各向異性取向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述整流磁鐵具有所述極間磁鐵部和所述背面磁鐵部的雙方， 所述背面磁鐵部和所述極間磁鐵部以所述整流磁鐵呈環(huán)狀的形式一體形成， 所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部分別以在配置有所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部的部分抑制漏磁通的方式被磁化， 所述背面磁鐵部的軸向端面和所述極間磁鐵部的軸向端面形成一個(gè)平坦面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述整流磁鐵具有所述極間磁鐵部和所述背面磁鐵部的雙方， 所述背面磁鐵部和所述極間磁鐵部以所述整流磁鐵呈環(huán)狀的形式一體形成， 所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部分別以在配置有所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部的部分抑制漏磁通的方式被磁化， 在所述背面磁鐵部的圓周方向中央部分的內(nèi)表面形成有凹部， 所述圓板磁鐵具有嵌入所述凹部內(nèi)的凸部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述凹部形成為越靠近所述背面磁鐵部的圓周方向中心越變深。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其中， 在所述極間磁鐵部的內(nèi)表面形成有內(nèi)側(cè)凸部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述凹部通過將所述整流磁鐵的內(nèi)表面形成為正多邊形而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述凸部形成為與所述凹部相同的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中， 所述整流磁鐵具有所述極間磁鐵部和所述背面磁鐵部的雙方， 所述背面磁鐵部和所述極間磁鐵部以所述整流磁鐵呈環(huán)狀的形式一體形成， 所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部分別以在配置有所述極間磁鐵部以及所述背面磁鐵部的部分抑制漏磁通的方式被磁化，在所述極間磁鐵部的內(nèi)表面形成有內(nèi)側(cè)凸部。
13.—種電動機(jī),其具備: 權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子；以及產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子。
【文檔編號】H02K1/02GK104518585SQ201410489795
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】土屋貴宏, 森田智惠, 山田洋次, 三上晃司 申請人:阿斯莫株式會社