CN103427521A - 转子以及具有该转子的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供转子以及具备该转子的电机。转子（4）具备能够与旋转轴（21）一体旋转地固定于该旋转轴（21）的转子铁芯（22）、以及以埋入的形态固定在转子铁芯（22）中的多个永久磁铁（24）。各永久磁铁（24）由一对磁铁片（24a、24b）构成，一对磁铁片（24a、24b）具有沿径向延伸并被磁化成在周向上同一磁极对置的磁极对置部（41a、41b）。并且，一对磁极对置部（41a、41b）形成为，它们各自的磁化方向的长度在径向外侧部分大于在径向内侧部分。

Description

转子以及具有该转子的电机

技术领域

本发明涉及转子以及具备该转子的电机。

背景技术

以往，有的电机具备将永久磁铁以埋入的形态固定到转子铁芯中的所谓磁铁埋入式转子。具备这样的磁铁埋入式转子的电机，不仅产生由永久磁铁引起的磁转矩，还产生磁阻转矩，因此与具备将永久磁铁固定在转子铁芯表面的所谓表面磁铁式转子的电机相比，具有可获得高转矩的优点。

并且，作为磁铁埋入式转子，已知有使用例如被形成为旋转轴侧凸出的V字状的永久磁铁（例如，日本特开2011-214086号公报）的转子。并且，日本特开2011-214086号公报中记载的转子，与将形成为平板状的永久磁铁配置为与径向正交的转子相比，由于可以增大永久磁铁的表面积，所以即便使用最大能积小的永久磁铁也能够确保足够的磁通量。

然而，例如在定子的线圈被供给过电流等的情况下，若向转子的永久磁铁施加与其磁化方向相反的方向的强外部磁场，则该永久磁铁的一部分由于在相反方向上被磁化而存在发生退磁（不可逆退磁）的担忧。并且，如日本特开2011-214086号公报那样永久磁铁形成为V字状的转子中，由于永久磁铁的周向两端部配置在比周向中央部靠径向外侧的位置，所以存在永久磁铁的周向两端部（径向外侧部分）容易退磁这样的问题。

另外，这样的问题不仅限于永久磁铁形成为V字状的情况，例如形成为U字状的情况，或永久磁铁由配置为V字状的一对磁铁片组成的情况（例如，日本特开2012-23804号公报）等，只要是永久磁铁具有沿径向延伸的磁极对置部，都会产生上述问题。

发明内容

本发明提供一种能够抑制永久磁铁退磁的转子以及具备这种转子的电机。

根据本发明的一个方式，转子具备：转子铁芯，其能够与旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴；以及多个永久磁铁，它们以埋入上述转子铁芯的状态被固定在上述转子铁芯中，各上述永久磁铁具有沿径向延伸、并被磁化成在周向上同一极性对置的一对磁极对置部，该转子的特征在于，上述一对磁极对置部形成为，它们各自的磁化方向的磁阻在径向外侧部分大于径向内侧部分。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，对相同的要素标注相同的附图标记。

图1是第1实施方式的电机的剖面图。

图2是第1实施方式的转子的剖面图。

图3是表示转子铁芯的周向位置与磁通密度的关系的图表。

图4是第2实施方式的转子的剖面图。

图5是其它例子的转子的剖面图。

图6是其它例子的转子的剖面图。

图7是其它例子的转子的剖面图。

图8是其它例子的转子的剖面图。

图9是其它例子的转子的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

以下，按照附图对本发明的具体的第1实施方式进行说明。图1中所示的电机（电动机）1，作为例如搭载在车辆上、辅助转向操作的电动动力转向装置、或生成油压的电动泵装置的驱动源使用。电机1具备被收容在圆筒状的外壳2中的定子3、以及在定子3的径向内侧被支撑为能够旋转的转子4。

定子3具备定子铁芯13，该定子铁芯13由固定在外壳2的内周上的圆筒状的圆筒部11、以及从圆筒部11朝径向内侧呈放射状延伸的多个（本实施方式中为12个）齿部12构成。并且，在各齿部12上卷装有多个（本实施方式为中12个）线圈15。

转子4具备旋转轴21、以及能够与旋转轴21一体旋转地固定在该旋转轴21上的圆筒状的转子铁芯22。在转子铁芯22中，由一对磁铁片24a、24b构成的多个（本实施方式中为5个）永久磁铁24分别以埋入的形态被固定在转子铁芯22内。也就是说，本实施方式的转子4作为所谓的磁铁埋入式转子构成。

这样构成的电机1为如下构成：利用向各线圈15供给驱动电力而形成的磁场与永久磁铁24的磁通之间产生的磁引力以及斥力使转子4旋转。

接下来，对转子的构造进行说明。如图2所示，转子铁芯22由铁或电磁钢板等软磁性材料构成，并形成为具有供旋转轴21插入的插入孔22a的近似圆柱状。在转子铁芯22形成有供磁铁片24a、24b分别配置于内部的多个空洞部31a、31b。其中，本实施方式的空洞部31a、31b形成为剖面形状分别与磁铁片24a、24b的剖面形状大致相同的孔状。并且，被转子铁芯22中的磁铁片24a、24b所夹持的对置间隔部32，经由第1连结部34与转子铁芯22中的、嵌合在旋转轴21上的芯部33连结。并且，对置间隔部32经由第2连结部36与转子铁芯22中的、夹在相邻的永久磁铁24之间的磁铁间隔部35的径向外侧端部连结。另外，第1连结部34形成为沿径向延伸的近似长方形板状，第2连结部36形成为沿周向延伸的近似长方形板状。

磁铁片24a与磁铁片24b设为，相对于沿转子4的径向的直线相互对称的形状。详细地，磁铁片24a具有沿径向延伸的平板状的磁极对置部41a、以及从磁极对置部41a的径向内侧端部朝磁铁片24b侧延伸的接近部42a。同样地，磁铁片24b具有沿转子4的径向延伸的平板状的磁极对置部41b、以及从磁极对置部41b的径向内侧端部朝磁铁片24a侧延伸的接近部42b。另外，本实施方式的接近部42a、42b形成为，伴随朝向径向内侧而相互接近的、弯曲成圆弧状的板状。由此，永久磁铁24形成为朝向旋转轴21侧（径向内侧）凸出的近似圆弧状。

磁极对置部41a、41b被磁化（着磁）成：在周向上一方的极性（本实施方式中为N极）对置，与邻接的永久磁铁24的磁铁片24a、24b在周向上另一方的极性（本实施方式中为S极）对置。于是，在转子铁芯22的外周面，与对置间隔部32对应的位置，形成一方的极性的磁极（转子磁极），并且与磁铁间隔部35对应的位置，形成另一方的极性的磁极。也就是说，对置间隔部32以及磁铁间隔部35分别形成在转子铁芯22的外周面通过的磁铁片24a、24b的磁通的磁路。并且，接近部42a、42b被着磁成，使转子铁芯22的对置间隔部32侧呈现与磁极对置部41a、41b相同的极性。详细地，磁极对置部41a、41b被着磁成磁化方向大致沿着转子4的周向，接近部42a、42b被着磁成伴随接近其前端（径向内侧端部），磁化方向从周向逐渐沿径向。换言之，磁铁片24a、24b被磁化成大致沿各自的板厚方向的方向。另外，本实施方式的永久磁铁24使用粘结磁铁（Bonded Magnet）（塑料磁铁、橡胶磁铁等）。永久磁铁24是在配置到空洞部31a、31b内之后被着磁。并且，在图2中，用箭头示意性的示出配置于上侧的永久磁铁24的磁化方向。

并且，磁极对置部41a、41b构成为各自的磁化方向的磁阻在径向外侧部分比径向内侧部分大。具体地，磁铁片24a、24b的沿磁化方向的长度（厚度）形成为，分别从接近部42a、42b的前端部朝向磁极对置部41a、41b的径向外侧端部逐渐变长。即，磁极对置部41a、41b的沿着磁化方向的长度形成为，其径向外侧部分比径向内侧部分大。并且，被用在永久磁铁24（磁铁片24a、24b）中的粘结磁铁将磁粉均匀地混在树脂材料内而构成以使得单位长度的磁阻一定。由此，从接近部42a、42b的前端部朝向磁极对置部41a、41b的径向外侧端部，磁阻逐渐变大，磁极对置部41a、41b的径向外侧部分的磁化方向的磁阻比径向内侧部分大。

并且，如图2中扩大表示的那样，在各磁极对置部41a、41b的径向外侧端部，形成有向与各自的磁化方向正交的方向（径向）突出的突出部43a、43b。具体地，突出部43a、43b形成为，朝向径向外侧而沿周向的长度逐渐变短的锥状。并且，突出部43a、43b向与磁极对置部41a、41b的磁化方向相同的方向、即转子4的周向被磁化。

接下来，对本实施方式的转子的作用进行说明。这里，在例如向定子3的线圈15供给过电流等的情况下，转子4的永久磁铁24有时被施加与其磁化方向相反的方向的强外部磁场。并且，像本实施方式这样永久磁铁24具有沿径向延伸的磁极对置部41a、41b的结构中，磁极对置部41a、41b的径向外侧部分由于外部磁场而容易向相反方向被着磁而退磁（不可逆退磁）。针对这一点，在本实施方式中，加大磁极对置部41a、41b的径向外侧部分的磁化方向的磁阻，这样磁通很难通过该径向外侧部分，因此抑制了磁极对置部41a、41b的径向外侧部分因外部磁场而被退磁。

并且，在本实施方式的转子4中，从转子铁芯22的外周面到磁铁片24a、24b的径向外侧部分的距离，比从转子铁芯22的外周面到磁铁片24a、24b的径向内侧部分的距离短。因此，在磁铁片24a、24b的磁化方向的磁阻沿径向一定的情况下，若想将磁铁片24a、24b配置到转子铁芯22的空洞部31a、31b内之后再着磁，则磁铁片24a、24b的接近部42a、42b会很难被磁化，磁铁片24a、24b的残留磁通密度容易产生不均。针对这一点，在本实施方式中，由于从接近部42a、42b的前端部朝向磁极对置部41a、41b的径向外侧端部磁阻逐渐增大，所以通过磁极对置部41a、41b的径向外侧部分的磁路、通过磁极对置部41a、41b的径向内侧部分的磁路、以及通过接近部42a、42b的磁路的各磁阻的差变小。由此，即便将永久磁铁24配置到转子铁芯22的空洞部31a、31b内之后再着磁，也能抑制永久磁铁24的残留磁通密度产生不均。

如上所述，根据本实施方式，可以取得以下效果。

（1）将一对磁极对置部41a、41b各自的磁化方向的磁阻设为，在径向外侧部分比径向内侧部分大，这样由外部磁场引起的磁通很难通过磁极对置部41a、41b的径向外侧部分，因此可以抑制该径向外侧部分退磁，例如可以抑制电机1的输出降低。并且，由于在永久磁铁24的各部通过的磁路之间的磁阻的差减小，因此即便将永久磁铁24配置到转子铁芯22的空洞部31a、31b内之后再进行着磁，也能抑制残留磁通密度产生不均。

（2）将一对磁极对置部41a、41b各自的磁化方向的长度形成为，在径向外侧部分比径向内侧部分大，由此变更磁阻。因此，与例如在磁极对置部41a、41b的径向外侧部分和径向内侧部分变更永久磁铁24的材质（种类）来变更磁阻的情况相比，能够容易地将磁极对置部41a、41b的磁化方向的磁阻设为在径向外侧部分比径向内侧部分大。

（3）在转子铁芯22中，由于设有连结对置间隔部32与芯部33的第1连结部34，所以能够提高转子铁芯22的强度，防止因伴随转子4的旋转产生的离心力对转子铁芯22造成损伤。

（4）在一对磁铁片24a、24b，分别设有从磁极对置部41a、41b的径向内侧端部朝相互接近的方向延伸的接近部42a、42b，并且将接近部42a、42b磁化成使对置间隔部32侧呈现与磁极对置部41a、41b相同的极性。

这里，若一对磁铁片24a、24b在径向内侧部分的间隔宽，则不通过转子铁芯22的外周面的磁通（不对磁转矩做贡献的磁通）就会变多，因此，优选缩窄磁铁片24a、24b在径向内侧部分的间隔。然而，例如在一对磁铁片24a、24b形成为沿径向的平板状的情况下（参照图5）若想缩窄径向内侧部分的间隔，就不得不使旋转轴21变细，这样就使得旋转轴21的强度降低。针对这一点，在本实施方式中，由于在一对磁铁片24a、24b上设有接近部42a、42b，所以能够确保旋转轴21的强度，使不通过转子铁芯22的外周面的磁通减少。

（5）在一对磁极对置部41a、41b的径向外侧端部设有突出部43a、43b，该突出部43a、43b向与一对磁极对置部41a、41b各自的磁化方向正交的方向突出并向与磁化方向相同的方向被磁化。

在磁极对置部41a、41b的径向外侧端部形成为与磁化方向平行的平面状的情况下，该平面状的径向外侧端部上的磁通的出入几乎没有。因此，如图3中的虚线所示，在转子铁芯22的外周面上的周向的磁通密度，在与磁极对置部41a、41b在径向上对置的位置（第2连结部36）附近突变。针对这一点，在上述构成中，由于突出部43a、43b所产生的磁通从第2连结部36出入，所以如图3中实线所示，转子铁芯22的外周面上的周向的磁通密度的变化变缓，能够谋求例如转矩波动的减低。

接下来，根据附图对本发明的具体的第2实施方式进行说明。另外，为了说明上的方便，对同一构成赋予与上述实施方式相同的符号，省略对其说明。

如图4所示，在永久磁铁24上形成有延伸部51a、51b，它们从一对磁极对置部41a、41b的径向内侧端部朝各自邻接的永久磁铁24侧延伸。延伸部51a、51b形成在与接近部42a、42b在周向上对置的位置上，形成为伴随朝向径向内侧与各自邻接的永久磁铁24接近的、弯曲成圆弧状的弯曲板状。

这里，如图4所示，永久磁铁24产生的磁通（d轴磁通）的磁路（d轴磁路）具有通过转子铁芯22的对置间隔部32以及磁铁间隔部35的磁路。一方面，与d轴磁通的方向以电角错开90度的方向的磁通（q轴磁通）的磁路（q轴磁路），具有第1路径与第2路径这样的两条路径，其中，第1路径为通过一对磁极对置部41a、41b的路径，第2路径为通过一对磁极对置部41a、41b中任意一方以及邻接的永久磁铁24的任意另一方的磁极对置部41a、41b的路径。并且，由于磁铁的磁阻比由磁性材料所形成的转子铁芯22足够高，因此因接近部41a、41b而第1路径的磁阻变高，且因延伸部51a、51b而第2路径的磁阻变高。也就是说，本实施方式中延伸部51a、51b相当于高磁阻部。

如上所述，根据本实施方式，除上述第1实施方式的（1）～（5）的效果之外，还能够取得以下效果。

（6）通过在各磁铁片24a、24b形成延伸部51a、51b，提高q轴磁路的第2路径的磁阻，减小q轴电感，因此，d轴电感与q轴电感之比、即凸极比变大，从而能够使磁阻转矩增大。并且，本实施方式的转子4中，由于因接近部42a、42b而第1路径的磁阻高，所以通过设置延伸部51a、51b能够提高q轴磁路的磁阻来有效地增大磁阻转矩。

另外，上述实施方式能够以对此做适宜变更的以下形态进行实施。

上述实施方式中，在各磁铁片24a、24b设有接近部42a、42b，但不仅限于此，例如如图5所示，各磁铁片24a、24b也可以仅由磁极对置部41a、41b构成。

上述第1实施方式中，永久磁铁24由一对磁铁片24a、24b构成，但不仅限于此，例如如图6所示，永久磁铁24也可以由形成为U字形状的单个的磁铁构成，该U字状的磁铁具有磁极对置部41a、41b以及连结上述磁极对置部41a、41b的径向内侧端部的内侧部61。另外，在图6所示的构成中，空洞部62形成为具有剖面形状与永久磁铁24的剖面形状大致相同的孔状。并且，永久磁铁24例如也可以形成为V字形状，只要具有沿径向延伸的磁极对置部41a、41b的形状，就可以对永久磁铁24的形状进行适宜变更。同样地，在上述第2实施方式中，永久磁铁24也可以由单个的磁铁构成。另外，在该情况下，转子铁芯22为不具有第1连结部34的构成。

在上述第1实施方式中，例如如图7所示，也可以将具有以一方的极性对置的方式磁化的磁极对置部41a、41b的永久磁铁24、与具有以另一方的极性对置的方式磁化的磁极对置部41a、41b的永久磁铁24在周向上交替配置。同样地，在上述第2实施方式中，也可以将具有以一方的极性对置的方式磁化的磁极对置部41a、41b的永久磁铁24、与具有以另一方的极性对置的方式磁化的磁极对置部41a、41b的永久磁铁24在周向上交替配置。

在上述第2实施方式中，由在各磁铁片24a、24b上形成的延伸部51a、51b来构成高磁阻部，但不仅限于此，例如如图8所示，也可以在转子铁芯22的磁铁间隔部35形成空隙63a、63b，使空隙63a、63b作为高磁阻部发挥功能。

在上述各实施方式中，也可以将接近部42a、42b的前端部的沿磁化方向的长度，形成为比磁极对置部41a、41b的径向外侧端部的沿磁化方向的长度长。

在上述各实施方式中，突出部43a、43b形成为锥状，但不仅限于此，例如图9所示，伴随朝向径向外侧，沿周向的长度也可以形成为阶段性地变短的阶梯状，其形状能够适宜变更。并且，也可以不在磁铁片24a、24b设置突出部43a、43b，而是将磁极对置部41a、41b的径向外侧端面形成为与各自的磁化方向平行的平面状。

上述各实施方式中，通过变更磁极对置部41a、41b的形状，使磁极对置部41a、41b的磁化方向的磁阻在径向外侧部分比径向内侧部分大。然而，不仅限于此，例如还可以将磁极对置部41a、41b的径向外侧部分由磁阻高的磁铁（例如铁氧体磁铁）构成，将径向内侧部分由磁阻比其低的磁铁（例如钐钴磁铁）构成，由此使磁极对置部41a、41b的磁化方向的磁阻在径向外侧部分大于径向内侧部分。

上述各实施方式中，永久磁铁使用了粘结磁铁，但不仅限于此，也可以使用例如烧结磁铁等。

上述各实施方式中，将永久磁铁配置在空洞部31a、31b内之后再进行着磁，但也可以将已着磁的永久磁铁24配置在空洞部31a、31b内。

上述各实施方式中，将本发明具体化为使用在电动动力转向装置等的驱动源上的电机1，但不仅限于此，也可以作为其他装置的驱动源使用，并且，也可以作为发电机使用。

Claims (7)

1.一种转子，具有：

转子铁芯，其能够与旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴；以及

多个永久磁铁，它们以埋入所述转子铁芯的形态被固定在所述转子铁芯中，

各所述永久磁铁具有沿径向延伸、并被磁化成在周向上同一极性对置的一对磁极对置部，

其特征在于，

所述一对磁极对置部形成为，它们各自的磁化方向的磁阻在径向外侧部分大于径向内侧部分。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述一对磁极对置部形成为，它们各自的磁化方向的长度在径向外侧部分大于径向内侧部分。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，

各所述永久磁铁由在周向上拉开间隔对置配置、且具有所述磁极对置部的一对磁铁片构成，

在所述转子铁芯上设有连结对置间隔部与芯部的连结部，所述对置间隔部为所述转子铁芯中的、夹在所述一对磁铁片之间构成该磁铁片的磁路的部分，所述芯部为所述转子铁芯中的、嵌合在所述旋转轴上的部分。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，

在所述一对磁铁片上，分别设有从所述磁极对置部的径向内侧端部朝相互接近的方向延伸的接近部，

所述接近部被磁化成在所述对置间隔部侧呈现与所述磁极对置部相同的极性。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的转子，其特征在于，

所述一对磁极对置部被磁化成：在周向上一方的极性相互对置，并且与邻接的所述永久磁铁的所述磁极对置部在周向上另一方的极性对置，

在与邻接的所述永久磁铁的径向内侧部分在周向上对置的位置，设有磁阻高的高磁阻部。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在所述一对磁极对置部的径向外侧端部上设有突出部，该突出部向与所述一对磁极对置部的径向外侧端部各自的磁化方向正交的方向突出、并向与该磁化方向相同的方向被磁化。

7.一种电机，其特征在于，

具备权利要求1所述的转子。

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