CN103516080B - 电动马达及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动马达及其制造方法。将形成转子铁芯（22）的多张层叠钢板旋转层叠而形成多个空洞部（31a、31b），通过注塑成型而在该空洞部（31a、31b）成型并配置永久磁铁（24）（磁铁片24a、24b）。永久磁铁（24）在轴线方向弯曲并具有板厚均匀的三角波状或者S字状的形状，在配置到空洞部（31a、31b）内之后被磁化。在转子（4）的周向，一对磁铁片（24a、24b）具有相同的极性并相互对置，对于磁铁片（24a、24b）的磁化方向而言，沿着磁铁片（24a、24b）的剖面形状为直线的表面在法线方向被磁化。

Description

电动马达及其制造方法

技术领域

本发明涉及电动马达及其制造方法。

背景技术

本申请主张于2012年6月29日提出的日本专利申请2012-147208号的优先权，并在此引用其全部内容。

以往，存在电动马达具备将永久磁铁埋入固定于转子铁芯的所谓的埋入磁铁型的转子的情况。在这样具备埋入磁铁型的转子的电动马达中，不仅会产生基于永久磁铁的电磁转矩，还会产生磁阻转矩，所以与具备在转子铁芯的表面固定有永久磁铁的所谓的表面磁铁型的转子相比，优点是能够获得高转矩。另外，作为埋入磁铁型的转子，公知有例如使用在转子铁芯的径向形成为圆弧形状且旋转轴侧为该圆弧的凸侧（反圆弧形状）的永久磁铁。而且，在该转子中，与将形成为平板状的永久磁铁配置成与径向正交的情况相比，能够增大永久磁铁的表面积，所以即便使用最大磁能积小的永久磁铁也能够确保足够的磁通数（例如，参照日本特开2002－136011号公报）。

然而，在上述的转子中，永久磁铁沿转子铁芯的轴向呈直线状地延伸并埋入转子铁芯，具有以最短距离连结转子的轴向两端部而成的形状，所以产生磁通的磁铁的表面积不大。因此，如果使用最大磁能积小且磁通密度低的永久磁铁，则存在无法从永久磁铁获取足够的磁通数的情况。其结果是，与电动马达的高输出化要求相对，存在电动马达大型、成本提高的情况。

发明内容

本发明提供能够增大埋入于转子铁芯的永久磁铁的表面积来确保永久磁铁的磁通数、且能够实现小型化的电动马达及其制造方法。

根据本发明的一实施例，其特征在于具备：设置于旋转轴的转子、以及固定于上述转子的外周面的外侧的定子，上述转子具备：能够与上述旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴的转子铁芯、和多个以埋入于上述转子铁芯的方式固定的永久磁铁，各上述永久磁铁在上述转子的径向延伸且在周向隔开间隔而对置配置，并且，在上述转子的旋转轴方向以均匀的厚度从一端部朝另一端部折曲而形成为由多个直线部连续而成的三角波状或者近似S字状。

附图说明

图1是表示本发明的第一以及第二实施方式的电动马达的简要结构的剖视图。

图2是第一实施方式的转子的结构简图。

图3是表示从箭头X方向观察图1的、第一实施方式的转子的永久磁铁的磁化状态的简图。

图4是表示从箭头X方向观察图1的、第二实施方式的转子的永久磁铁的磁化状态的简图。

具体实施方式

通过以下实施例和参照附图对本发明的实施方式进行描述，本发明的上述和进一步的目的、特征和优点会变得更加清楚，其中，对类似的元件标注相同的附图标记。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的第一以及第二实施方式的电动马达的剖视图。电动马达1例如搭载于车辆，作为辅助转向操作的电动转向装置、产生油压的电动油泵装置的驱动源用的电动马达而被使用。如图1所示，电动马达1具备：被收纳于圆筒状的壳体2内的定子3、和被支承为能够在定子3的径向内侧旋转的转子4。定子3具备定子铁芯13，该定子铁芯13包括固定于壳体2的内周的圆筒状的圆筒部11、和多个从圆筒部11朝径向内侧呈放射状地延伸的（在本实施方式中为12个）齿12。而且，在各齿12上卷绕有多个（在本实施方式中为12个）线圈15。

转子4具备旋转轴21和圆筒状的转子铁芯22，该转子铁芯22以能够与旋转轴21一体旋转的方式固定。在转子铁芯22，由一对磁铁片24a、24b构成的多组（在本实施方式中为5组）永久磁铁24分别埋设固定于转子铁芯22内。即，本实施方式的转子4构成为所谓的埋入磁铁型的转子。

这样构成的电动马达1构成为：利用通过向各线圈15供给驱动电力而形成的磁场与永久磁铁24的磁通之间所产生的磁性吸引力以及排斥力使转子4旋转。

转子铁芯22由铁、电磁钢板等软磁性材料构成，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形成有多个空洞部31a、31b，上述空洞部31a、31b分别在内部配置磁铁片24a、24b。此外，本实施方式的空洞部31a、31b分别形成为具有与磁铁片24a、24b的剖面形状大致相同的剖面形状的孔状。另外，转子铁芯22的被磁铁片24a、24b夹着的对置间隔部32经由作为连结部的第一连结部34而与转子铁芯22的嵌合于旋转轴21的芯部33连结。并且，对置间隔部32经由第二连结部36与转子铁芯22的被相邻的永久磁铁24夹着的磁铁间隔部35的径向外侧端部连结。此外，第一连结部34形成为沿径向延伸的近似长方形板状，第二连结部36形成为沿周向延伸的近似长方形板状。

磁铁片24a和磁铁片24b形成为关于沿着转子4的径向的直线相互对称的形状。详细地说，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的径向内侧端部朝向磁铁片24b侧延伸的接近部42a。同样，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的径向内侧端部朝向磁铁片24a侧延伸的接近部42b。此外，本实施方式的接近部42a、42b形成为弯曲成随着朝向径向内侧而相互接近的圆弧状的板状。由此，永久磁铁24形成为旋转轴21侧（径向内侧）凸出的近似圆弧状。

将磁极对置部41a、41b以一种极性（在本实施方式中为N极）在周向对置的方式磁化，磁极对置部41a、41b与相邻的永久磁铁24的磁铁片24a、24b形成为另一种极性（在本实施方式中为S极）在周向对置。而且，在转子铁芯22的外周面，在与对置间隔部32对应的位置形成有一种极性的磁极，并且在与磁铁间隔部35对应的位置形成有另一种极性的磁极。换句话说，对置间隔部32以及磁铁间隔部35分别成为通过转子铁芯22的外周面的、磁铁片24a、24b的磁通的磁路。另外，将接近部42a、42b磁化为在转子铁芯22的对置间隔部32侧表现出与磁极对置部41a、41b相同的极性。详细地说，以磁极对置部41a、41b的磁化方向大致沿着转子4的周向的方式进行磁化，以接近部42a、42b的磁化方向随着靠近其前端（径向内侧端部）而从沿周向逐渐变为沿着径向的方式进行磁化。换言之，磁铁片24a、24b在大致沿着各自的板厚方向的方向被磁化。此外，本实施方式的永久磁铁24采用的是粘结磁铁（例如塑料磁铁、橡胶磁铁等），永久磁铁24在配置到空洞部31a、31b内之后被磁化。

而且，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在径向内侧部分大。具体而言，磁铁片24a、24b的沿磁化方向的长度（厚度）分别形成为：随着从接近部42a、42b的前端部朝向磁极对置部41a、41b的径向外侧端部而逐渐增长。换句话说，磁极对置部41a、41b的沿磁化方向的长度形成为：在径向外侧部分比其径向内侧部分长。另外，用于永久磁铁24（磁铁片24a、24b）的粘结磁铁是以单位长度的磁阻保持恒定的方式在树脂材料内均匀混合磁粉而构成的。由此，随着从接近部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，磁极对置部41a、41b的磁化方向的磁阻在径向外侧部分比在径向内侧部分大。

另外，在各磁极对置部41a、41b的径向外侧端部形成有突出部43a、43b，上述突出部43a、43b朝向与各磁极对置部41a、41b的磁化方向正交的方向（径向）突出。具体而言，突出部43a、43b形成为随着朝向径向外侧沿周向的长度逐渐变短的锥状。而且，突出部43a、43b沿着与磁极对置部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，图2是图1所示的第一实施方式的转子4的结构简图，图3是表示从箭头X方向观察图1的、第一实施方式的转子4的永久磁铁24的磁化状态的简图。如图2所示，永久磁铁24在转子4的轴线方向弯曲地形成。这里，转子铁芯22由软磁性材料形成，例如是层积体，该层积体通过下述方式形成，即：通过对使用表面实施了绝缘处理的硅钢板等的电磁钢板进行冲切而形成为规定的形状的多张薄板（层叠钢板）在转子4的轴线方向层叠固定而成。具体而言，将形成转子铁芯22的各层叠钢板转动层叠，即将层叠钢板在旋转方向错开后在轴线方向层叠，并且形成多个空洞部31a、31b（层叠工序）。然后，通过注塑成型而在该空洞部31a、31b成型并配置永久磁铁24（磁铁片24a、24b）（成型工序）。

另外，在图3中用箭头示意性地表示了永久磁铁24的一对磁铁片24a、24b的磁化方向。如图3所示，各磁铁片24a、24b沿磁化方向具有均匀的厚度，从轴线方向上表面到A点朝周向右侧（例如相对于轴线方向呈45°的方向）弯曲、从A点到B点朝周向左侧（相对于轴线方向朝相反的一侧呈45°的方向）弯曲、从B点到下表面再次朝周向右侧（例如相对于轴线方向呈45°的方向）弯曲而形成为三角波状。而且，在转子4的周向，一对磁铁片24a、24b具有相同的极性并相互对置。对于磁铁片24a、24b的沿转子4的轴线方向的磁化方向而言，不是在与转子4的轴线方向垂直的方向（周向）进行磁化，而是分别按照磁铁片24a、24b的三角波状沿剖面为直线的表面在垂直的方向（法线方向）被磁化。

接下来，图4是从箭头X方向观察表示图1的第二实施方式的电动马达1的简要结构的剖视图的、表示转子的永久磁铁的磁化状态的简图。在图4中用箭头示意性地表示了永久磁铁24的一对磁铁片24a、24b的磁化方向。如图4所示，各磁铁片24a、24b沿磁化方向具有均匀的厚度，从轴线方向上表面到C点朝周向右侧弯曲、从C点到D点朝周向左侧弯曲、从D点到下表面再次朝周向右侧弯曲而形成近似S字状。而且，在转子4的周向，一对磁铁片24a、24b具有相同的极性并相互对置。对于磁铁片24a、24b的沿转子4的轴线方向的磁化方向而言，不是在与转子4的轴线方向垂直的方向（周向）进行磁化，而是分别按照磁铁片24a、24b的近似S字状沿剖面为曲线的表面在垂直的方向（法线方向）被磁化。

接下来，对如上述那样构成的本发明的第一、第二实施方式的电动马达1的作用以及效果进行说明。

根据上述第一实施方式，被埋入转子铁芯22的永久磁铁24在转子4的轴线方向上弯曲，具有板厚均匀的三角波状的形状而成型，所以能够增大具有相同的极性并在周向相互对置的一对磁铁片24a、24b的轴线方向的表面积。另外，同样根据上述第二实施方式，永久磁铁24在转子4的轴线方向上蛇行，具有板厚均匀的近似S字状的形状而成型，所以能够增大具有相同的极性并在周向相互对置的一对磁铁片24a、24b的轴线方向的表面积。由此，能够增加转子铁芯22内的永久磁铁24的磁通数，所以相对于相同规格而能够增加转矩，能够使电动马达1小型化。

另外，根据第一、第二实施方式，永久磁铁24在转子4的周向将相同的极性相互对置，在轴线方向沿磁铁片24a、24b的剖面形状为三角波状或近似S字状的表面而在法线方向被磁化，所以与在垂直于轴线方向的方向（周向）进行磁化的情况相比，能够增大转子4的表面的磁通密度。由此，即使使用最大磁能积小的永久磁铁24也能够确保永久磁铁24的磁通数。其结果是，对于相同的转矩能够实现电动马达1小型化。

并且，转动层叠（旋转并层叠）多张层叠钢板、并且设置空洞部31a、31b来形成转子铁芯22，能够通过注塑成型而在空洞部31a、31b内将永久磁铁24的一对磁铁片24a、24b成型为在转子4的轴线方向弯曲或蛇行的形状，所以能够容易地制作转子4。

如上所述，根据本发明的第一、第二实施方式，可以提供能够增大被埋入转子铁芯的永久磁铁的表面积来确保永久磁铁的磁通数、且能够实现小型化的电动马达及其制造方法。

以上，对本发明的第一、第二实施方式进行了说明，但本发明还能够以其它的方式实施。

在上述第一、第二实施方式中，永久磁铁24的轴线方向两端面（图2的上表面和下表面）的相位（位置关系）是相同的，但并不局限于此，也可以在转子4的周向错开地形成而配置。

在上述第一、第二实施方式中，永久磁铁24的径向剖面形状是在各磁铁片24a、24b设置有接近部42a、42b的近似反圆弧状，但并不局限于此，也可以是仅由磁极对置部41a、41b构成各磁铁片24a、24b的、从旋转轴21中心朝径向外侧呈放射状地延伸的平板状的形状。

在上述第一、第二实施方式中成型为：各磁极对置部41a、41b的沿磁化方向的长度（厚度）在径向外侧部分比在径向内侧部分长，但并不局限于此，也可以以均匀板厚的平板成型。

在上述第一、第二实施方式中，永久磁铁24采用的是粘结磁铁，但并不局限于此，例如也可以采用钕烧结磁铁等。另外，转子铁芯22是配合永久磁铁24的形状将硅钢板层叠而形成的，但并不局限于此，也可以使用压粉磁芯。

在上述第一、第二实施方式中，将本发明具体化为用于电动转向装置、电动油泵装置等的驱动源的电动马达，但并不局限于此，也可以用作其它装置的驱动源，另外，也可以用作发电机。

Claims (3)

1.一种电动马达，其特征在于，具备：

设置于旋转轴的转子；以及

固定于所述转子的外周面的外侧的定子，

所述转子具备：

能够与所述旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴的转子铁芯；以及

多个以埋入于所述转子铁芯的方式固定的永久磁铁，

各所述永久磁铁沿所述转子的径向延伸且在周向隔开间隔而对置配置，并且，在所述转子的旋转轴方向以均匀的厚度从一端部朝另一端部折曲而形成为由多个直线部连续而成的三角波状，

所述各永久磁铁以使相同的极性在所述周向相互对置的方式沿磁铁表面在法线方向被磁化。

2.一种电动马达，其特征在于，具备：

设置于旋转轴的转子；以及

固定于所述转子的外周面的外侧的定子，

所述转子具备：

能够与所述旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴的转子铁芯；以及

多个以埋入于所述转子铁芯的方式固定的永久磁铁，

各所述永久磁铁沿所述转子的径向延伸且在周向隔开间隔而对置配置，并且在所述转子的旋转轴方向以均匀的厚度从一端部朝另一端部蛇行而形成为由多个曲线部连续而成的近似S字状，

所述各永久磁铁以使相同的极性在所述周向相互对置的方式沿磁铁表面在法线方向被磁化。

3.一种用于制造权利要求1或2所述的电动马达的电动马达的制造方法，其特征在于，

所述电动马达具备：

设置于旋转轴的转子；以及

固定于所述转子的外周面的外侧的定子，

所述转子具备：

能够与所述旋转轴一体旋转地固定于该旋转轴的转子铁芯；以及

多个以埋入于所述转子铁芯的方式固定的永久磁铁，

所述电动马达的制造方法包括：

层叠工序，在该工序中，将多张层叠钢板旋转层叠而设置在所述转子的旋转轴方向折曲的空洞部，从而形成所述转子铁芯；以及

成型工序，在该工序中，通过注塑成型而在所述空洞部内成型配置所述永久磁铁。