CN103633759B - 转子以及电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以抑制部件数量且抑制漏磁通的转子。该转子具备：第1转子芯；第2转子芯；砺磁磁石；以及背面磁石。第1转子芯包含：大致圆盘状的第1芯基座和多个第1爪状磁极。第2转子芯包含：第2芯基座和多个第2爪状磁极。砺磁磁石使多个第1爪状磁极作为第1磁极发挥作用，并使第2爪状磁极作为第2磁极发挥作用。背面磁石被配置在第1及第2爪状磁极的背面上。背面磁石的径向外侧的部分被磁化为，具有与第1及第2磁极相同的极性。背面磁石被一体形成为圆环状，且与第1及第2爪状磁极的背面整体抵接。

Description

转子以及电动机

技术领域

本发明涉及一种转子以及电动机。

背景技术

作为被使用在发动机的转子，已知有所谓的永久磁石励磁的爪极型(Lundell)构造的转子，其具备一对的转子芯和励磁磁石(例如，可以参照日本实开平5-43749号公报)。一对的转子芯分别具有沿着周向排列的多个爪状磁极。一对的转子芯相互组装在一起。励磁磁石配置在一对的转子芯的之间，并使一对的转子芯的爪状磁极作为交替不同的磁极发挥作用。

在日本实开平5-43749公报的转子中，通过使背面磁石(在同文件中为辅助磁石)介入爪状磁极的背面(在本文件中为凸缘部内周面)和励磁磁石之间，从而实现漏磁通的降低。如该公告的图3所示，将背面磁石一体化为环状，由此抑制部件数量的增加。

可是，在如上述的转子中虽然通过将背面磁石一体化为环状而实现了部件数量的减少，但是期望进一步抑制漏磁通。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以抑制部件数量且抑制漏磁通的转子以及电动机。

为了实现上述目的，本发明的第1实施方式所涉的转子具备第1转子芯、第2转子芯、励磁磁石和背面磁石。所述第1转子芯包含大致圆盘状的第1芯基座和等间隔地排列在所述第1芯基座的外周部的多个第1爪状磁极。所述多个第1爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成。所述第2转子芯包含大致圆盘状的第2芯基座和等间隔地排列在该第2芯基座的外周部的多个第2爪状磁极。所述多个第2爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成。所述第2爪状磁极分别配置在相应的所述第1爪状磁极之间。所述励磁磁石被配置在所述第1芯基座和第2芯基座的轴向之间。所述励磁磁石沿着所述轴向被磁化，使所述多个第1爪状磁极作为第1磁极发挥作用，并使所述多个爪状磁极作为第2磁极发挥作用。所述背面磁石被配置在所述第1及第2爪状磁极的背面上。所述背面磁极的径向外侧的部分被磁化为，具有与所述第1及第2磁极相同的极性。所述背面磁石被一体形成为圆环状且与所述第1及第2爪状磁极的背面整体抵接。

本发明的第2实施方式所涉的转子，具备第1转子芯、第2转子芯、励磁磁石和背面磁石。所述第1转子芯包含大致圆盘状的第1芯基座和等间隔地排列在该第1芯基座的外周部上的多个第1爪状磁极。所述多个第1爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成。所述第2转子芯包含大致圆盘状的第2芯基座和等间隔地排列在该第2芯基座的外周部上的多个第2爪状磁极。所述多个第2爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成。并所述第2爪状磁极分别配置在相应的所述第1爪状磁极间。所述励磁磁石被配置在所示第1芯基座和第2芯基座的轴向之间。所述励磁磁石沿着所述轴向被磁化，使所述多个第1爪状磁极作为第1磁极发挥作用，并使多个第2爪状磁极作为第2磁极发挥作用。所述背面磁石被配置在所述第1及第2爪状磁极的背面上，所述背面磁石的径向外侧的部分被磁化为，具有与所述第1及第2磁极相同的极性。所述背面磁石具备与极对数相同数量的磁石块部。所述磁石块部分别包含配置在所述第1爪状磁极的背面的第1背面磁石部和配置在所述第2爪状磁极的背面的第2背面磁石部。所述第1背面磁石部和所述第2背面磁石部在周向中邻接且一体形成。所述第1及第2背面磁石部与所述第1及第2爪状磁极的背面整体抵接。

本发明的另外一个实施方式为具备上述转子的电动机。

根据上述构成，可以提供能够抑制部件数量且抑制漏磁通的转子及电动机。

附图说明

本发明的具有新颖性的特征将在权利要求中加以明确。本发明的目的以及利益可通过参照以下所述的现时点的优选实施方式的说明以及附图加以理解。

图1是本发明的第1方式涉及的转子的剖视图。

图2是图1的转子的立体图。

图3是图1的转子的剖视图。

图4是图2的背面磁石的立体图。

图5是用于说明图4的背面磁石的磁化方法的图。

图6是用于说明图3的环状磁石的磁化方法的图。

图7是其他例子中的转子立体图。

图8是图7的转子的俯视图。

图9是在图7的转子中心朝径向切断的转子的剖视图。

图10是在其他例子中的转子的剖视图。

图11是本发明的第2实施方式所涉及的转子的立体图。

图12是图11的转子的剖视图。

图13A是图11的转子的俯视图。

图13B是沿图12的13B-13B线的剖视图。

图14是图11的背面磁石的立体图。

图15是图14的背面磁石的俯视图。

图16是用于说明图14的背面磁石的磁化方法的图。

图17是用于说明图12的环状磁石的磁化方法的图。

图18是在其他例子中的背面磁石的俯视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，依照图1-图6来说明将本发明具体化的第1实施方式。

如图1所示，电动机1的电动机外壳2具备：形成为有底筒状的筒状壳体3；和将该筒状壳体3的正面侧(图1中为左侧)的开口部闭塞的前端板4。筒状壳体3的后侧(图1中为右侧)的端部上安装有收容电路板等电源电路的电路收纳箱5。筒状壳体3的内周面上固定有定子6。定子6具备：具有向径向延伸的多个齿的电枢芯7；和卷绕电枢芯7的分段导体(SC)绕组8。电动机1的转子11具有旋转轴12，该转子11被配置在定子6的内侧。旋转轴12是非磁体的金属轴，被支承在筒状壳体3的底部3a及前端板4上的轴承13，14以能够旋转的形式支承。

如图2及图3所示，转子11具备：第1及第2转子芯21，22；环状磁石23(参照图3)；以及背面磁石24。另外，图2及图4中实线所示的箭头显示了各个磁石23，24的磁化方向(从S极指向N极)。

如图2及图3所示，第1转子芯21具有：大致圆盘状的第1芯基座21a；以及多个(本实施方式为5个)的第1爪状磁极21b，沿着第1基座21a的外周部，并以等间隔地排列。第1爪状磁极21b分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成。第1爪状磁极21b的周向端面21c，21d是在径向上延伸(从轴向看时相对于径向不倾斜)的平坦面，第1爪状磁极21b的轴正交方向截面为扇形状。各个第1爪状磁极21b的周向的角度、即所述周向端面21c，21d之间的角度被设定成比在周向上邻接的第1爪状磁极21b彼此的缝隙的角度小。

如图2及图3所示，第2转子芯22的形状与第1转子芯21相同，该转子芯22具有：大致圆盘状的第2芯基座22a；以及多个第2爪状磁极22b，其沿着第2芯基座22a的外周部以等间隔地排列。第2爪状磁极22b分别向径向突出且沿着轴向延伸而形成。第2爪状磁极22b的周向的端面22c，22d是在径向上延伸的平坦面，第2爪状磁极22b与轴正交方向截面为扇形状。各个第2爪状磁极22b的周向的角度、即所述轴向端面22c，22d之间的角度被设定成比在周向上邻接的第2爪状磁极彼此的缝隙的角度小。并且，第2转子芯22的各个爪状磁极22b分别被配置在相应的各个第1爪状磁极21b之间，并被组装到第1转子芯21。在第1芯基座21a和第2芯基座22a的轴向之间上配置(夹着)有环状磁石23(参照图4)。此时，第1爪状磁极21b的一个的周向端面21c和第2爪状磁极22b的另一个周向端面22d被形成为沿着轴向平行，所以各个端面21c，22d之间的间隙形成为沿着轴向形成为大致直线状。另外，第1爪状磁极21b的另一个周向端面21d和第2爪状磁极22b的一个周向端面22c形成为沿着周向平行，所以各个端面21d，22c之间的间隙形成为沿着轴向大致直线状。

如图3所示，环状磁石23的外径与第1及第2芯基座21a，22a的外径相同、即被设定为与没有第1及第2转子芯21，22的爪状磁极21b，22b的地方的外径相同。而且，环状磁石23沿着轴向被磁化，以使第1爪状磁极21b作为第1磁极(本实施方式为N极)发挥作用，并使第2爪状磁极22b作为第2磁极(本实施方式为S极)发挥作用。因此，本实施方式的转子11是使用作为励磁磁石的环状磁石23所谓的爪极型的构造的转子。在转子11中，作为N极的第1爪状磁极21b和作为S极的第2爪状磁极22b交替地配置在周向上，磁极数为10个(极对数为5对)。在此，由于极对数为3个以上的奇数，所以当以转子芯为单位观察时，同极的爪状磁极彼此不处于在周向180°对置的位置，所以相对于磁振动成稳定的形状。

如图4所示，背面磁石24具有：第1背面磁石部25；第2背面磁石部26；以及各个背面磁石部25，26之间的连续部27，并且背面磁石24被一体形成为环状。背面磁石24被形成为，在径向上没有凹凸形状的构造、即径向外侧面及径向内侧面在轴向看时呈正圆形状。

如图2-图4所示，第1背面磁石部25被配置在所述第1爪状磁极21b的背面21e(径向内侧面)和第2芯基座22a的外周面22f之间。第1背面磁石部25的轴正交方向截面为扇形状，并被磁化为与第1爪状磁极21b的背面21e邻接的部分为与第1爪状磁极21b同极的N极，与第2芯基座22a的外周面22f邻接的部分为与该第2芯基座22a同极的S极。

如图2-图4所示，第2背面磁石部26被配置在所述第2爪状磁石22b的背面22e(径向内侧面)和第1芯基座21a的外周面21f之间。第2背面磁石部26的轴正交截面为扇形状，并被磁化为与第2爪状磁极22b的背面22e邻接的部分为S极，与第1芯基座的外周面21f邻接的部分为N极。

在此，第1背面磁石部25和第2背面磁石部26的轴向长度被设定为，从转子11的轴向端面延伸到配置环状磁石23的轴向位置。即、第1及第2背面磁石部25，26具有与第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e大致相同的轴向长度，并被构成为在径向中所有的第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e与第1及第2背面磁石部25，26邻接。其结果，背面磁石24具有在径向看时朝轴向偏移并相互不同的一个轴向部分(第1背面磁石部25)、和另一个轴向部分(第2背面磁石部26)。背面磁石24在轴向上有着凹凸形状(锯齿形)，与磁极数相应个数的凹凸沿周向连续。

如图2-图4所示，连续部27在第1背面磁石部25和第2背面磁石部26的周向之间，从第1背面磁石部25到第2背面磁石部26为止以连续的形式延伸。如图2所示，连续部27被构成为，在轴向上分别比第1及第2爪状磁石部25，26长且与第1爪状磁极21b及第2爪状磁极22b的轴向长度大致相同。

下面，对上述的背面磁石24及环状磁石23的磁化方法进行说明。

在图6中示出了对环状磁石23进行磁化的第1磁化装置31。第1磁化装置31的不同磁极的磁化部31a，31b与环状磁石23的正面和背面分别对置，并进行沿着环状磁石23的厚度方向(轴向)的磁化。在图5及图6中示出了对背面磁石24进行磁化的第2磁化装置32。第2磁化装置32的磁化部32a，32b具有相互不同的磁极。磁化部32a，32b以与背面磁石24对置的形式配置。第2磁化装置32a从背面磁石24的外侧面一次性地对背面磁石24进行磁化。详细地讲，第2磁化装置32以跨过邻接的背面磁石部25，26之间且形成弯曲延伸的磁通，从而对背面磁石24磁化、即进行各向异性的取向。

关于环状磁石23和背面磁石24的磁化顺序，如果同时进行环状磁石23及背面磁石24的话，就有可以减少磁化工序这样的优点。如果将环状磁石23和背面磁石24时间上错开的话，就可以防止磁化环状磁石23和背面磁石24时的磁通的相互干扰。特别是，如果先进行环状磁石23的磁化的话，就可以期待确实地对环状磁石23的磁化，如果先进行背面磁石24的磁化的话，就可以期待确实地对背面磁石24的磁化。

下面，对以上所述方式构成的第1实施方式的转子11的作用进行说明。

第1实施方式的电动机1的转子11具备一体形成为环状的背面磁石24。这个背面磁石24的第1及第2背面磁石部25，26具有与第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e的轴向中的长度相同的长度。所以，当将具有第1及第2背面磁石部25，26的背面磁石24安装在第1及第2转子芯21，22上时，第1及第2背面磁石部25，26自然地与背面21e，22e抵接，从而更进一步地抑制漏磁通。

以下记载第1实施方式的优点。

(1)具备背面磁石24，由此来抑制漏磁通。并且，背面磁石24的第1及第2背面磁石部25，26与所有的各个爪状磁极21b，22b的背面21e，22e抵接着。为此，能够进一步抑制漏磁通的发生。由于背面磁石24一体形成为环状，所以能够抑制部件数量的增加。

(2)由于背面磁石24是各向异性磁石，所以能够让各个爪状磁极21b，22b产生朝某个特定方向的、较强的磁通。为此，能够有效地确保转子的转矩。

(3)第1实施方式的背面磁石24被构成为，在径向上没有凹凸形状。即、背面磁石24径向外侧面及径向内侧面形成为在轴向看时呈正圆形状。这样，由于背面磁石24是简单的形状，所以能够容易地进行由磁化装置32的磁化。

(第2实施方式)

以下，依照图11-图17对本发明具体化的第2实施方式进行说明。在第2实施方式中，背面磁石24的构成与第1实施方式不同。为此，只对该不同的背面磁石24的构成详细地说明，共同部分为了便于说明将其省略。

如图11-13B所示，背面磁石24具备多个(本实施方式为5个)磁石块部29。磁石块部数量与极对数相同。各个磁石块部29包含：一体形成的第1背面磁石部25和第2背面磁石部26。

如图14及图15所示，多个磁石块部29以分别在周向中具有预定的间隔K的形式沿着周向被设置。如图15所示，多个磁石块部29被配置为，在轴向上看时，沿着内周面的假想圆及沿各外周面的假想圆呈大致正圆形状。

如图11-13B所示，磁石块部29的第1背面磁石部25被配置在所述第1爪状磁极21b的背面21e(径向内侧面)和第2芯基座22a的外周面22f之间。第1背面磁石部25的轴正交方向截面为扇形状，并被磁化为与第1爪状磁极21b的背面21e邻接的部分(径向外侧部分)为与第爪状磁极21同极的N极，与第2芯基座22a的外周面22f邻接的部分为与该第2芯基座22a同极的S极。第2实施方式的第1背面磁石部25被形成为其周向宽度比第1爪状磁极21b的背面21e的周向宽度宽。

如图11-13A所示，磁石块部29的第2背面磁石部26被配置在所述第2爪状磁极22b的背面22e(径向内侧面)和第1芯基座21a的外周面之间。第2背面磁石部26的轴正交方向截面为扇形状，并被磁化为与第2爪状磁极22b的背面22e邻接的部分(径向外侧部分)为S极，与第1芯基座21a的外周面21f邻接的部分为N极。第2实施方式的第2背面磁石部26被形成为其周向宽度比第2爪状磁极22b的背面22e轴向宽度宽。

在此，如图11及图12所示，第1背面磁石部25和第2背面磁石部26的轴向长度被设定为，从转子11的轴向端面延伸到配置环状磁石23的周向位置。即、第1及第2背面磁石部25，26具有与第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e大致相同的长度，且被构成为，所有的第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e都在径向上与第1及第2背面磁石部25，25邻接。

第1背面磁石部25和第2背面磁石部26具有大致相同的轴向长度。第1背面磁石部25和第2背面磁石部26以相互偏离的形式被配置在轴向上，磁石块部29在径向看时具有断坡。所以，沿着周向配置多个磁石块部29，由此在轴向上具有断坡的第1背面磁石部25和第2背面磁石部25在周向中被交替地配置。

第1背面磁石部25及第2背面磁石部26径向外侧面及径向内侧面分别被形成为，在轴向看时，具有曲率相同的圆弧状。

由于图16及图17所示的第2实施方式的背面磁石24及环状磁石23的磁化方法与第1实施方式相同，所以省略说明。

以下，对以上所述构成的第2实施方式的转子11的作用进行说明。

第2实施方式的电动机1的转子11具备以一体形成为环状的背面磁石24。这个背面磁石24的第1及第2背面磁石部25，26具有与第1及第2爪状磁极21b，22b的背面21e，22e的轴向中的长度相同的长度。所以，当将具有第1及第2背面磁石部25，26的背面磁石24安装在第1及第2转子芯21，22时，第1及第2背面磁石部25，26自然的与背面21e，22e抵接，从而能够进一步地抑制漏磁通。并且，背面磁石24被构成为具备将第1及第2背面磁石部25，26作为一组的多个磁石块部29的。所以，能够容易进行对每个磁石块部29磁化。

下面，记载第2实施方式的特征性的优点。第2实施方式具有第1实施方式的优点(1)及(2)，还具有以下优点。

(4)第2实施方式的背面磁石24被构成为，在径向上没有凹凸形状。即、背面磁石24被构成为，第1背面磁石部25及第2背面磁石部26(磁石块部29)径向外侧面及径向内侧面在轴向看时，具有曲率相同的圆弧状。这样，由于背面磁石24的磁石块部29是简单的形状，所以能够容易的进行由磁化装置32的磁化。

另外，本发明的第1及第2实施方式可以更改为以下的形式。

·在第1实施方式中虽未特别提及，但是例如图7-图9所示，在第1爪状磁极21b和第2爪状磁极22b的周向间上可以设置极间磁石28。如图7-图9所示，极间磁石28沿着周向被磁化为，极间磁石28及第1及第2爪状磁极21b，22b中的同极性的部分彼此对置(靠近第1爪状磁极21b的极间磁极28的部分为N极，靠近第2爪状磁极22b的极间磁极28的部分为S极)。根据这样的构成，能够抑制在爪状磁极间的漏磁通的发生。

·在第2实施方式中，也可以采用在第1爪状磁极21b和第2爪状磁极22b之间上设置极间磁石的构成(图示省略)。根据这样的构成，在第2实施方式中也能够抑制在爪状磁极间的漏磁通的发生。

·在第1及第2实施方式中，由各向异性磁石构成背面磁石24，但是也可以由其他的各向异性磁石构成。另外，如图10及图18所示，可以把背面磁石24的第1背面磁石部25和第2背面磁石部26的磁化方向设为径向。

·背面磁石24也可以由例如烧结磁石，粘结磁石(塑料磁体、橡胶磁体等)构成。根据这样的构成，由于可以通过例如挤压成形和射出成形的任意一个都能形成背面磁石24，所以制造方法不限于1种。也可以通过例如铁淦氧磁石、SmFeN类磁石、SmCo类磁石等的一般的材料进行制造。另外，即使在使用上述变更例的极间磁石28的情况下，也对这个极间磁石28使用各种磁石。

·第1及第2实施方式中，作为励磁磁石使用了一个环状磁石23，但是也可以将分割为多个永久磁石配置在为旋转轴12的周围且第1及第2芯基座21a，22a的轴向间的位置上。

·在第1及第2实施方式中虽没有特别提及，但是第1及第2转子芯21，22和电枢芯7也可以通过例如磁性金属板材的层叠和磁性粉体的成形来构成。

·在第1及第2实施方式中，对定子6的向齿的绕组的卷绕方法没有特别提及，但是作为卷绕方法可以使用集中卷绕圈和分布卷绕。

Claims (10)

1.一种转子，其中，

具备：第1转子芯，包含大致圆盘状的第1芯基座和等间隔地排列在所述第1芯基座的外周部的多个第1爪状磁极，所述多个第1爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成；

第2转子芯，包含大致圆盘状的第2芯基座和等间隔地排列在该第2芯基座的外周部的多个第2爪状磁极，所述多个第2爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成，所述第2爪状磁极分别配置在相应的所述第1爪状磁极之间；

励磁磁石，被配置在所述第1芯基座和第2芯基座的轴向之间，所述励磁磁石沿着所述轴向被磁化，使所述多个第1爪状磁极作为第1磁极发挥作用，并使所述多个第2爪状磁极作为第2磁极发挥作用；以及

背面磁石，被配置在所述第1及第2爪状磁极的背面上，所述背面磁石的径向外侧的部分被磁化为，具有与所述第1及第2磁极相同的极性，

所述背面磁石被一体形成为圆环状且与所述第1及第2爪状磁极的背面整体抵接，

所述背面磁石具有在径向看时在轴向偏离并相互不同的第1背面磁石部和第2背面磁石部，并且与转子的极对数相同对数的凹凸沿周向连续。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述背面磁石具有在轴向看时呈正圆形状的径向内侧面及径向外侧面。

3.根据权利要求1所述的转子，其中，

还具备：配置在所述第1及第2爪状磁极之间的极间磁石，

所述极间磁石被磁化为，具有与对置的所述第1及第2爪状磁极相同的极性。

4.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述背面磁石是各向异性磁石。

5.具备权利要求1所述的转子的电动机。

6.一种转子，其中，

具备：第1转子芯，包含大致圆盘状的第1芯基座和等间隔地排列在该第1芯基座的外周部上的多个第1爪状磁极，所述多个第1爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成；

第2转子芯，包含大致圆盘状的第2芯基座和等间隔地排列在该第2芯基座的外周部上的多个第2爪状磁极，所述多个第2爪状磁极分别向径向外侧突出且沿着轴向延伸而形成，并所述第2爪状磁极分别配置在相应的所述第1爪状磁极间；

励磁磁石，被配置在所示第1芯基座和第2芯基座的轴向之间，所述励磁磁石沿着所述轴向被磁化，使所述多个第1爪状磁极作为第1磁极发挥作用，并使多个第2爪状磁极作为第2磁极发挥作用；以及

背面磁石，被配置在所述第1及第2爪状磁极的背面上，所述背面磁石的径向外侧的部分被磁化为，具有与所述第1及第2磁极相同的极性，

所述背面磁石具备与极对数相同数量的磁石块部，所述磁石块部分别包含配置在所述第1爪状磁极的背面上的第1背面磁石部和配置在所述第2爪状磁极的背面上的第2背面磁石部，

所述第1背面磁石部和所述第2背面磁石部在周向上邻接且一体形成，

所述第1及第2背面磁石部与所述第1及第2爪状磁极的背面整体抵接，

所述磁石块部构成为所述第1背面磁石部和所述第2背面磁石部以相互偏离的形式被配置在轴向上，在径向看时具有断坡。

7.根据权利要求6所述的转子，其中，

各个所述第1背面磁石部及第2背面磁石部具有在轴向看时呈曲率相同的圆弧状的径向内侧面及径向外侧面。

8.根据权利要求6所述的转子，其中，

还具备：配置在所述第1及第2爪状磁极之间的极间磁石，

所述极间磁石被磁化为，具有与对置的所述第1及第2爪状磁极相同的极性。

9.根据权利要求6所述的转子，其中，

所述背面磁石是各向异性磁石。

10.具备权利要求6所述的转子的电动机。