CN104600888B - 转子以及电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制部件数量增加的转子以及电动机。转子具备：第1转子芯；第2转子芯；第1磁铁；第2磁铁；以及环状磁铁。第1磁铁被设置在第1转子芯的第1延伸部之间。第2磁铁被设置在第2转子芯的第2延伸部之间。环状磁铁被第1芯底座和第2芯底座夹持。第1磁铁和第2磁铁被一体形成。

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

以前，在电动机上使用所谓换向极型结构的转子(例如，参照日本特开平9-327139号公报)。该转子具备：转子芯，其具有被一体形成的多个突极；以及多个永久磁铁，其沿圆周方向被设置在该转子芯上。永久磁铁作为第1磁极发挥作用。突极位于永久磁铁彼此之间。突极作为第2磁极发挥作用。

该换向极型结构的转子，由于永久磁铁的数量减少，所以在实现降低电动机的成本上有优势。另一方面，各个突极的磁动势小于永久磁铁的磁动势。因此，在突极的磁极施加于定子齿上的磁场强度和永久磁铁的磁极施加于定子齿上的磁场强度之间产生差。其结果，电动机的旋转性能降低。

例如，日本特开2012-110181号公报的转子具备在轴向上彼此层积的第1转子芯和第2转子芯。第1转子芯和第2转子芯分别具有在圆周方向上以大致等角度间隔排列的多个突极。突极分别沿径向(与旋转轴的轴向垂直的方向)延伸。永久磁铁在圆周方向上位于第1以及第2转子芯上的突极之间。在轴向上，在第1转子芯和第2转子芯之间设有沿轴向被磁化的环状磁铁，该环状磁铁被所述第1转子芯和第2转子芯夹持着。此时，被配设在第1转子芯的突极之间的第1永久磁铁以第1磁极(例如S极)朝向定子的方式配设，从而使第1转子芯的突极作为第2磁极(例如N极)发挥作用。被配设在第2转子芯的突极之间的第2永久磁铁以第2磁极(例如N极)朝向定子的方式配设，从而使第2转子芯的突极作为第1磁极(例如S极)发挥作用。第1转子芯的突极和第2永久磁铁形成为同极，并沿轴向排列。第2转子芯的突极和第1永久磁铁形成为同极,并沿轴向排列。即，第1转子芯的突极和第2转子芯的突极作为相互不同的磁极发挥作用。第1永久磁铁和第2永久磁铁作为相互不同的磁极发挥作用。其结果，实现了N极的磁场强度和S极的磁场强度的平衡，从而使旋转性能提高。

可是，如上述的转子具备：多个转子芯；被配设在各个转子芯的突极彼此之间的永久磁铁；以及在轴向上被配置在转子芯彼此之间且被转子芯夹持的环状磁铁，因而部件数量增多。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够抑制部件数量的增加的转子以及电动机。

为了达成上述目的，本发明的一个方式涉及的转子具备：第1转子芯；第2转子芯；第1磁铁；第2磁铁；以及环状磁铁。所述第1转子芯包括第1芯底座和被设置在该第1芯底座的外周部上的多个第1延伸部。所述多个第1延伸部沿圆周方向以等间隔地排列并沿径向延伸。所述第2转子芯包括第2芯底座和被设置在该第2芯底座的外周部上的多个第2延伸部。所述多个第2延伸部沿圆周方向以等间隔地排列并沿径向延伸。在轴向看各个所述第2延伸部位于分别对应的第1延伸部之间。所述第1磁铁被设置在所述第1转子芯的第1延伸部之间并作为第2磁极发挥作用。所述第1磁铁使所述第1延伸部作为第1磁极发挥作用。所述第2磁铁设置在所述第2转子芯的第2延伸部之间并作为第1磁极发挥作用。所述第2磁铁使所述第2延伸部作为第2磁极发挥作用。所述环状磁铁被所述第1芯底座和所述第2芯底座夹持。所述环状磁铁位于比所述第1磁铁以及第2磁铁更靠近径向内侧的位置上。所述环状磁铁的轴向两侧面以与第1磁铁以及第2磁铁的内侧面正交的方式延伸，并分别接近所述第1芯底座和所述第2芯底座。所述环状磁铁沿轴向被磁化。所述第1磁铁和第2磁铁被一体形成。

本发明的另一方式涉及转子，具备场磁铁，该场磁铁构成外周面的至少一部分。所述场磁铁由粘结磁铁构成。所述场磁铁具有空隙部。

本发明的另一方式涉及一种具备上述转子的电动机。

根据本发明的转子以及电动机，能够抑制部件数量的增加。

附图说明

本发明的具有新颖性的特征将在权利要求书中加以明确。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实施方式所涉及的电动机的剖视图。

图2是图1的转子的立体图。

图3是图2的转子的剖视图。

图4是图2的转子的分解立体图。

图5是图4的一体磁铁的立体图。

图6是图4的环状磁铁的立体图。

图7是第1实施方式的其他例中的转子的剖视图。

图8是图7的转子的分解立体图。

图9是用于说明图7的一体磁铁的成形方法的立体图。

图10是用于说明第1实施方式的其他例中的永久磁铁的磁化方向的图。

图11是用于说明第1实施方式的其他例中的永久磁铁的磁化方向的图。

图12是用于说明第1实施方式的其他例中的永久磁铁的磁化方向的图。

图13是涉及本发明的第2实施方式的转子的立体图。

图14是图13的转子的分解立体图。

图15是图13的转子的侧视图。

图16是示出图13的第1以及第2转子芯重叠的状态的俯视图。

图17是第2实施方式的其他例中的转子的侧视图。

图18是第2实施方式的其他例中的转子的侧视图。

图19是第3实施方式的无刷电动机的剖视图。

图20是局部示出图19的转子的俯视图。

图21是用于说明图19的电动机中的定位转矩的曲线图。

图22是第3实施方式的其他例的转子的俯视图。

图23是第3实施方式的其他例的转子的立体图。

图24是图23的转子的俯视图。

图25是沿图24中的A-A线的组合剖视图。

图26是图23的转子的分解立体图。

图27是第3实施方式的其他例的转子的立体图。

图28是图27的转子的分解立体图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，对电动机的第1实施方式进行说明。

如图1所示，无刷电动机11的电动机壳体12具有：被形成为有底筒状的磁轭壳体13；以及将该磁轭壳体13的前侧(图1中为左侧)的开口部闭塞的端板14。所述磁轭壳体13例如由磁性铁构成。所述端板14例如由非磁性树脂材料构成。

如图1所示，在磁轭壳体13的内周面固定有定子16。定子16包括：向径向内侧延伸的多个齿17；以及缠绕在多个齿17上的绕组18。

如图1所示，无刷电动机11的转子21具有旋转轴22，并配置在定子16的内侧。旋转轴22为非磁性金属轴，通过被支承在磁轭壳体13的底部13a以及端板14上的轴承23，24以能旋转的形式支承。

如图2-图4所示，转子21具有：一对转子芯、即第1以及第2转子芯31，32，其通过压入旋转轴22而在轴向上彼此保持间隔，并被固定在旋转轴22上；一体磁铁33；以及环状磁铁34，其在轴向上介装于转子芯31，32之间。

如图2以及图3所示，第1转子芯31具有：将板材冲压而成的大致圆板状的第1芯底座31a；以及以从该第1芯底座31a只向径向延伸的形式形成的第1延伸部31b。第1延伸部31b在轴向看形成为扇状。

如图2以及图3所示，第2转子芯32为与第1转子芯31大致相同的形状，具有：将板材冲压而成的大致圆板状的第2芯底座32a；以及以从第2芯底座32a只向径向延伸的形式形成的第2延伸部32b。第2延伸部32b在轴向看形成为扇状。

转子芯31，32分别具有中央孔，且在该中央孔中压入有旋转轴22。转子芯31，32以芯底座31a的轴向外侧面和芯底座32a的轴向外侧面的距离、即相反的侧面彼此之间的距离成为预先设定的距离的形式固定在旋转轴22上。此时，在轴向看第1转子芯31的第1延伸部31b和第2转子芯32的第2延伸部32b在圆周方向上交替。第1转子芯31以及第2转子芯32在轴向上夹持后述的一体磁铁33以及环状磁铁34。另外，第1转子芯31和第2转子芯32从压延钢板通过冲压成形冲压而成形。第1转子芯31和第2转子芯32以各自的压延方向大致呈直角的方式错开设置。另外，压延方向是光的反射率最大的方向。因此，能从光的反射率不同来判断第1转子芯31的压延方向和第2转子芯32的压延方向。

如图2、图4以及图5所示，一体磁铁33包括：被配置在第1转子芯31的各个第1延伸部31b之间的第1永久磁铁35；以及被配置在第2转子芯32的各个第2延伸部32b之间的第2永久磁铁36。一体磁铁33以第1永久磁铁35和第2永久磁铁36在圆周方向上交替地排列的形式被一体形成。一体磁铁33由粘结磁铁(塑料磁铁、橡胶磁铁等)或烧结磁铁构成。另外，一体磁铁33也可以使用例如铁氧体磁铁、钐铁氮(SmFeN)系磁铁、钐钴(SmCo)系磁铁、钕磁铁、或铝镍钴磁铁等。

第1永久磁铁35在第1转子芯31的各个第1延伸部31b之间，以与第1转子芯31的芯底座31a的外周面31c抵接的形式配设。第1永久磁铁35具有与第1转子芯31的轴向长度(厚度)和环状磁铁34的轴向长度(厚度)相加的长度相同程度的长度。此时，第1永久磁铁35的轴向一端面在轴向上与第2转子芯32的各个第2延伸部32b抵接。第1永久磁铁35以在径向上的外侧部位的磁极成为S极，在径向上的内侧的磁极成为N极的形式配置。因此，第1永久磁铁35和在圆周方向上邻接的第1转子芯31的第1延伸部31b的磁极作为N极发挥作用。

第2永久磁铁36在第2转子芯32的各个第2延伸部32b之间，以与第2转子芯32的芯底座32a的外周面32c抵接的形式配设。第2永久磁铁36被设定为与所述第1永久磁铁35的轴向长度相同的长度，且具有与将第2转子芯32的轴向长度(厚度)与环状磁铁34的轴向长度(厚度)相加的长度相同程度的长度。此时，第2永久磁铁36的轴向一端面在轴向上与第1转子芯31的各个第1延伸部31b抵接。第2永久磁铁36以在径向上的外侧部位的磁极成为N极，在径向上的内侧的磁极成为S极的形式配置。因此，第2永久磁铁36和在圆周方向上邻接的第2转子芯32的第2延伸部32b的磁极作为S极发挥作用。

如图3、图4以及图6所示，环状磁铁34形成为圆环状，其形成有能插通所述旋转轴22的中央孔。环状磁铁34被第1以及第2转子芯31，32的芯底座31a，32a夹持。环状磁铁34在第1转子芯31和第2转子芯32之间位于比被配置在第1转子芯31上的第1永久磁铁35以及被配置在第2转子芯32上的第2永久磁铁36更靠近径向内侧的位置上。环状磁铁34具有与所述各个芯底座31a，32a的直径大致相等的直径。环状磁铁34沿轴向被磁化，并以靠近第1转子芯31的部位成为N极，靠近第2转子芯32的部位成为S极的形式被磁化。另外，环状磁铁34由粘结磁铁(塑料磁铁、橡胶磁铁等)或烧结磁铁构成。环状磁铁34也可以使用例如铁氧体磁铁、钐铁氮(SmFeN)系磁铁、钐钴(SmCo)系磁铁、钕磁铁、或铝镍钴磁铁等。

接着，对第1实施方式的电动机的作用进行说明。

本实施方式的电动机11在驱动电流被供给至绕组18时，在定子16上产生旋转磁场，旋转驱动转子21。在此，由于第1永久磁铁35和第2永久磁铁36被一体形成，所以部件数量的增加被抑制。

下面记载第1实施方式的优点。

(1)第1永久磁铁35和第2永久磁铁36被一体形成，从而能够抑制部件数量的增加。

(2)各个磁铁33，34能由铁氧体磁铁、钐铁氮系磁铁、钐钴系磁铁、钕磁铁或铝镍钴磁铁等形成。因此，也能通过这些通用材料来制造第1转子芯和第2转子芯。

(3)在各个磁铁33，34由烧结磁铁或粘结磁铁形成的情况下，也能通过压缩成型或射出成形来制造磁铁33，34。因此，制造方法不被限定为一种。

(4)第1转子芯31的压延方向与第2转子芯32的压延方向大致呈直角。因此，与将转子芯31，32的压延方向设为相同方向的情况相比，能提高在组装了第1转子芯31以及第2转子芯32的状态下的转子21的弯曲强度。

(5)能够将磁铁34，35，36相对于第1以及第2转子芯31，32的体积变大，并能得到大磁通量的转子。

(6)磁铁34，35，36能由第1以及第2转子芯31，32来夹持。因此，维持磁铁34，35，36能与旋转轴22一体旋转的状态，并且能够将磁铁34，35，36固定在旋转轴22上。

(第2实施方式)

接着，对电动机的第2实施方式进行说明。

本实施方式的电动机为与第1实施方式相比转子的构成不同的电动机，对于定子则为相同的构成。因此，主要对转子进行说明，对于其他的构成赋予相同的符号，并省略说明的一部分或全部。

如图13以及图14所示，本实施方式的转子50具有：一对转子芯、即第1以及第2转子芯51，52，其通过压入旋转轴22，从而在轴向上彼此保持间隔并被固定在旋转轴22上；一体磁铁53；以及环状磁铁54，其在轴向上介装于转子芯51，52之间。

如图14所示，第1转子芯51具有：将板材冲压而成的大致圆板状的第1芯底座51a；以及以从该第1芯底座51a只向径向延伸的形式形成的第1延伸部51b。第1延伸部51b在轴向看形成为扇状。

如图14所示，第2转子芯52为与第1转子芯51大致相同的形状，并具有：将板材冲压而成的大致圆板状的第2芯底座52a；以及以从该第2芯底座52a只向径向延伸的形式形成的第2延伸部52b。第2延伸部52b为与第1延伸部51b大致相同的形状，在轴向视看形成为扇状。另外，第1转子芯51和第2转子芯52从压延钢板通过冲压成形冲压而成形。第1转子芯51和第2转子芯52以各自的压延方向大致呈直角的形式错开设置。另外，压延方向是光的反射率最大的方向。因此，能从光的反射率的不同来判断第1转子芯51的压延方向和第2转子芯52的压延方向。

转子芯51，52分别具有中央孔，在该中央孔中压入有旋转轴22。转子芯51，52以芯底座51a的轴向的外侧面和芯底座52a的轴向的外侧面的距离、即相反的侧面彼此之间的距离成为预先设定的距离的形式固定在旋转轴22上。

此时，如图16所示，在轴向视看第1转子芯51的第1延伸部51b和第2转子芯52的第2延伸部52b局部地重叠。第1转子芯51以及第2转子芯52在轴向上夹持后述的一体磁铁53以及环状磁铁54。

在此，将通过第1转子芯51的径向中心X1和第1延伸部51b的圆周方向中心的虚拟直线设为C1，将通过第2转子芯52的径向中心X2和第2延伸部52b的圆周方向中心的虚拟直线设为C2。此时，转子50以虚拟直线C1和虚拟直线C2之间的角度θ满足以下算式的形式构成。

θ＝(360/极数)+角度差α(其中，|α|>0)

即、在圆周方向上等角度间隔地配设的不同的磁极彼此(第1延伸部51b和第2延伸部52b)在圆周方向上错开角度差α。

如图14所示，一体磁铁53包括：被配设在第1转子芯51的各个第1延伸部51b之间的第1永久磁铁55；以及被配设在第2转子芯52的各个第2延伸部52b之间的第2永久磁铁56。一体磁铁53以第1永久磁铁55和第2永久磁铁56在圆周方向上交替地排列的形式被一体形成。一体磁铁53由粘结磁铁(塑料磁铁、橡胶磁铁等)或烧结磁铁构成。另外，一体磁铁53也可以使用例如铁氧体磁铁、钐铁氮(SmFeN)系磁铁、钐钴(SmCo)系磁铁、钕磁铁、或铝镍钴磁铁等。

如图15所示，第1永久磁铁55介装于第1转子芯51的各个第1延伸部51b之间，并且在轴向上与第2转子芯52的各个第2延伸部52b抵接。因此，第1永久磁铁55偏斜。第1永久磁铁55以在径向上的外侧部位的磁极成为S极，在径向上的内侧部位的磁极成为N极的方式配置。因此，第1永久磁铁55和在圆周方向上邻接的第1转子芯51的第1延伸部51b的磁极作为N极发挥作用。此外，由于所述角度θ为(360/极数)+角度差α，所以第1永久磁铁55向圆周方向偏斜角度差α。

如图15所示，第2永久磁铁56介装于第2转子芯52的各个第2延伸部52b之间，并在轴向上与第1转子芯51的各个第1延伸部51b抵接。第2永久磁铁56以在径向上的外侧部位的磁极成为N极，在径向上的内侧部位的磁极成为S极的方式配置。因此，第2永久磁铁36和在圆周方向上邻接的第2转子芯32的第2延伸部32b的磁极作为S极发挥作用。此外，由于所述角度θ为(360/极数)+角度差α，所以与角度差α相对应地第2永久磁铁56向圆周方向偏斜。

如图14所示，环状磁铁54形成为圆环状，其形成有能插通所述旋转轴22的中央孔。环状磁铁54被第1以及第2转子芯51，52的芯底座51a，52a夹持。环状磁铁54在第1转子芯51和第2转子芯52之间位于比被配置在第1转子芯51上的第1永久磁铁55以及被配置在第2转子芯52上的第2永久磁铁56更靠近径向内侧的位置上。环状磁铁54具有与所述各个芯底座51a，52a的直径大致相同的直径。环状磁铁54沿轴向被磁化，并以靠近第1转子芯51的部位成为N极，靠近第2转子芯52的部位成为S极的形式被磁化。另外，环状磁铁54由粘结磁铁(塑料磁铁、橡胶磁铁等)或烧结磁铁构成。另外，环状磁铁34也可以使用例如铁氧体磁铁、钐铁氮(SmFeN)系磁铁、钐钴(SmCo)系磁铁、钕磁铁、或铝镍钴磁铁等。

接着，对第2实施方式的电动机的作用进行说明。

本实施方式的电动机11在驱动电流被供给至绕组18上时，在定子16上产生旋转磁场，旋转驱动转子50。在此，由于第1永久磁铁55和第2永久磁铁56被一体形成，所以部件数量的增加被抑制。

如上所述，根据本第2实施方式，除了具有上述第1实施方式的(1)-(6)的优点，还具有如下优点。

(7)在圆周方向上等角度间隔地配设的不同的磁极彼此在圆周方向上错开角度差α。因此，能够在圆周方向(旋转方向)上顺利地进行磁通的分布，并且能够抑制齿槽转矩和转矩脉动(Torque Ripple)。

(8)第1以及第2永久磁铁55，56以偏斜的形式被磁化，并且各个磁铁55，56的磁极与各个延伸部51b，52b的磁极连续。因此，能进一步顺利地进行磁通的分布，并能够抑制齿槽转矩和转矩脉动(Torque Ripple)。

另外，上述第1以及第2实施方式也可以更改为以下的形式。

·在上述各个实施方式中，通过将第1永久磁铁35，55和第2永久磁铁36，56一体形成而构成一体磁铁33，53，但并不仅限于此。

例如如图7以及图8所示，也可以通过将第1永久磁铁35、第2永久磁铁36、环状磁铁34一体形成而构成一体磁铁40。

在这种情况下，例如如图9所示，也可以以用转子芯31，32夹着环状磁铁34的状态下通过嵌件成形来形成第1以及第2永久磁铁35，36，从而形成一体磁铁40。也就是说，也可以采用在后加工将第1以及第2永久磁铁35，36与所述环状磁铁34一体化的构成。通过嵌件成形来形成第1以及第2永久磁铁35，36，从而能够在成形第1以及第2永久磁铁35，36的同时进行与环状磁铁34的一体化。并且，第1以及第2永久磁铁35，36直接成形在环状磁铁34及各个转子芯31，32上。因此，能够抑制例如在第1以及第2永久磁铁35，36和各个转子芯31，32之间产生粘合层或机械气隙。其结果，能使转子21的磁导率提高，并能确保转子21的转矩。

·在上述第1实施方式中虽未特别提及，但是对于各个永久磁铁35，36的磁化方向可以采用如图10示出的平行方向或如图11示出的径向方向。

如图12示出的一体磁铁33，磁化形式也可以是极各向异性方向。具体来讲，一体磁铁33进行了这样方向的磁化：从为S极的第1永久磁铁35的外侧面朝向为N极的第2永久磁铁的外侧面而使磁通沿径向内侧以弯曲成凸状形式流动、即所谓的极各向异性方向的磁化。

在第2实施方式中也同样地可以采用平行方向、径向方向、极各向异性方向。

·在上述第2实施方式中没有特别提及，但是也可以采用这样的构成：如图17所示，将第1永久磁铁55和第2永久磁铁56各自的磁极中心J1从各个延伸部51b，52b的圆周方向中心J2向圆周方向错开角度α1。通过这样的构成，更能顺利地进行在圆周方向(旋转方向)上的磁通的分布，并能够抑制齿槽转矩和转矩脉动(Torque Ripple)。

如在图18中用虚线所示，也可以以第1永久磁铁55的磁极和第2永久磁铁56的磁极在轴向以及在圆周方向上切换的形式构成第1永久磁铁55和第2永久磁铁55。也就是说，第1永久磁铁55的磁极和第2永久磁铁56的磁极以呈台阶状的形式构成第1永久磁铁55和第2永久磁铁55。

·在上述各个实施方式中，示出了极数为8极的转子，但并不仅限于此，也可以适当地更改转子的极数。

·上述各个实施方式及各个变形例也可以适当地组合。

(第3实施方式)

接着，对电动机的第3实施方式进行说明。

图19示出无刷电动机110。在电动机壳体111的内周面固定有定子112，在该定子112的内侧配设有转子114，该转子114被固装在旋转轴113上并与该旋转轴113一起一体旋转。

定子112具有圆筒状的定子芯115，该定子芯115的外周面被固定在电动机壳体111上。在定子芯115的内侧设置有沿圆周方向以等间隔地配置的多个(本实施方式中为12个)齿116。各个齿116沿轴线方向延伸，并从定子芯115向径向内侧延伸。各个齿116为T型齿。齿116的径向的内周面116a呈圆弧面。圆弧面与通过将以旋转轴113的轴线L为中心的圆的圆弧向轴线方向延伸而得到的轨迹一致。

在齿116上以集中缠绕的形式缠绕有3相的绕组117。在3相绕组117施加3相电源电压而在定子112上形成旋转磁场，从而使配置在该定子112的内侧的固装于旋转轴113上的转子114旋转。

[转子的构成]

被配设在定子112的内侧的转子114具备能与旋转轴113一体旋转地固定的大致圆筒状的转子芯121、以及被设置在转子芯121的外周面上的圆筒状的场磁铁122。也就是说，转子114的外周面沿着整个圆周方向由场磁铁122形成。另外，转子芯121以沿轴向层积多个电磁钢板的形式构成。

场磁铁122由将磁铁粉与树脂混合而成型固化的粘结磁铁形成。场磁铁122例如通过射出成形被一体形成在转子芯121的外周面上。另外，场磁铁122也可以通过粘合剂等粘在转子芯121的外周面。粘结磁铁与烧结磁铁相比形状自由度高，并且能以高尺寸精度形成。

场磁铁122为具有在圆周方向上交替的N极·S极各4个的8极磁铁。8极磁极具有互相相等的角度宽度(也就是说45度)。转子114为由场磁铁122构成全部磁极的整磁体型转子。另外，场磁铁122的各个磁极的取向沿着以旋转轴113为中心的径向。

场磁铁122的外周面呈以旋转轴113的轴线L为中心的大致圆形。场磁铁122具有被形成在各个磁极的外周面上的第1辅助槽123a和第2辅助槽123b的2个槽。第1以及第2辅助槽123a，123b从场磁铁122的轴向的一端到另一端形成为直线状。第1以及第2辅助槽123a，123b的轴正交方向截面形状为大致コ字形状。

接着，对第1以及第2辅助槽123a，123b的形成位置进行说明。

如图20所示，将场磁铁122的各个磁极的圆周方向中心线L1为基准，将从该中心线L1分别向顺时针方向以及逆时针方向错开角度θ的直线分别设为第1直线L1a和第2直线L1b。

在此，角度θ基于齿槽转矩的周期(角度)，而由以下的运算式求出。

另外，n为整数，在本实施方式中n＝0。

齿槽转矩的周期一般为将360度除以转子114(场磁铁122)的磁极数和定子112的齿116的数量(齿槽数量)的最小公倍数而得到的值。也就是说，在本实施方式中，因为转子114的磁极数为8、齿116的数量为12，所以最小公倍数为24。齿槽转矩的周期成为15(＝360/24)度。因此，角度θ成为7.5(＝15/2)度。

在场磁铁122的各个磁极的外周面上，在轴线方向分别凹设槽，该槽将第1直线L1a和第2直线L1b作为圆周方向的中心位置而具有一定宽度。

将第1直线L1a作为圆周方向中心位置的槽设为第1辅助槽123a，将第2直线L1b作为圆周方向中心位置的槽设为第2辅助槽123b。因此，以旋转轴113的轴线L为中心，第1辅助槽123a的圆周方向中心和第2辅助槽123b的圆周方向中心形成的角度与齿槽转矩的周期(＝15度)一致。

也就是说，从圆周方向中心线L1至第1以及第2直线L1a，L1b的角度均为齿槽转矩的周期的半周期(＝7.5度)，第1辅助槽123a和第2辅助槽123b形成在将圆周方向中心线L1为对称轴的对称位置。

接着，对第3实施方式的作用进行说明。

当在定子112的绕组117上施加3相电源电压而形成旋转磁场时，基于该旋转磁场使转子114旋转。当停止向绕组117的供电时，旋转磁场消失而使转子114停止旋转。此时，转子114停在转子114对于定子112的磁性变成最稳定的状态的角度位置。

在此，在转子114的场磁铁122的外周面上形成有第1以及第2辅助槽123a，123b。因此，转子114的外周中的圆周方向的磁通变化与形成第1以及第2辅助槽123a，123b之前相比变大。所以，想要恢复至磁通稳定的状态的保持力(定位转矩)变大。

在本实施方式中，第1辅助槽123a和第2辅助槽123b形成在以圆周方向中心线L1为轴而线对称的位置上。第1辅助槽123a的圆周方向中心和第2辅助槽123b的圆周方向中心形成的角度与齿槽转矩的周期(＝15度)一致。

因此，如图21所示，在形成第1以及第2辅助槽123a，123b之前的槽形成前定位转矩Ta(也就是说，在不存在第1以及第2辅助槽123a，123b的情况下的定位转矩)和、辅助槽定位转矩Tb变成同相。由此，槽形成前定位转矩Ta与辅助槽定位转矩Tb重叠，最大地引出合成定位转矩Tc。

接着，记载第3实施方式的特征性优点。

(9)通过将转子114设置为场磁铁122配设在转子芯121的外周面上的SPM型转子，能够实现降低转矩脉动。通过在场磁铁122的外周面形成作为空隙部的第1以及第2辅助槽123a，123b，能够实现提高定位转矩。场磁铁122采用比烧结磁铁形状自由度高的粘结磁铁，能够容易形成空隙部(第1以及第2辅助槽123a，123b)。这样，根据本实施方式的无刷电动机110，能同时实现降低转矩脉动以及提高定位转矩，也便于制造。

(10)用于提高定位转矩的空隙部为被形成在场磁铁122的外周面且沿轴向延伸的第1以及第2辅助槽123a，123b。因此，能够容易构成空隙部。

(11)场磁铁122的磁极的从圆周方向中心线L1至第1以及第2直线L1a，L1b的角度均为齿槽转矩的周期的半周期。因此，能够产生最大的合成定位转矩Tc。

另外，上述第3实施方式也可以更改为以下的形式。

·在上述第3实施方式中，转子114的磁极由圆筒状场磁铁122构成。除此以外，例如场磁铁122也可以按每个磁极分割。

·在上述第3实施方式中，转子114为整磁体型转子，但并不局限于此。例如，转子114也可以是如图22所示的半磁铁型(换向极型)。

如图22所示，在转子芯121的外周面上一体形成有4个芯磁极部131(伪磁极)。4个芯磁极部131沿圆周方向等间隔(90度间隔)地排列并朝径向外侧突出。各个芯磁极部131在整个转子芯121轴向延伸。

由粘结磁铁形成的4个场磁铁132沿圆周方向以等间隔(90度间隔)地粘在转子芯121的外周面上。各个场磁铁132位于对应的芯磁极部131之间。由此，场磁铁132以及芯磁极部131沿圆周方向以等间隔(45度间隔)交替地配置。

4个场磁铁132分别具有沿径向的磁化取向，且被设置为彼此相同的磁极(在图22中为N极)。场磁铁132使芯磁极部131作为与场磁铁132的磁极相反的磁极(在图22中为S极)发挥作用。

芯磁极部131的各个外周面和场磁铁132的各个外周面在轴向看时位于以旋转轴113的轴线L为中心的圆上，且构成转子114的外周面。与上述第3实施方式同样地，在芯磁极部131的各个外周面和场磁铁132的各个外周面上形成有第1以及第2辅助槽123a，123b。

即使这样的构成，也能得到与上述第3实施方式相同的优点。也就是说，在SPM型的半磁铁转子(换向极型转子)中，能同时实现降低转矩脉动以及提高定位转矩，也便于制造。

另外，在上述的例中，不仅在场磁铁132的外周面，还在芯磁极部131的外周面形成了第1以及第2辅助槽123a，123b，但是芯磁极部131的第1以及第2辅助槽123a，123b也可以省略。

·在上述实施方式中，也可以以图23-图26示出的方式更改转子114的转子芯121以及场磁铁122的构成。

在图23-图26示出的转子中，转子芯140包括彼此形成为相同形状的第1芯部件141和第2芯部件151。

如图25以及图26所示，第1芯部件141具有大致圆盘状的第1芯底座142，该第1芯底座142具有将旋转轴113插通固定的固定孔142a。在第1芯底座142的外周部等间隔地设置有多个(本实施方式中为4个)第1爪部143。第1爪部143朝径向外侧突出并沿轴向延伸。

第2芯部件151为与第1芯部件141相同的形状，且具有分别与第1芯部件141的第1芯底座142(固定孔142a)以及第1爪部143对应的第2芯底座152(固定孔152a)以及第2爪部153。第2芯部件151以各个第2爪部153分别配置在相对应的第1爪部143之间的方式组装在第1芯部件141上。

在轴向上在第1芯底座142和第2芯底座152之间配置有圆板磁铁161。圆板磁铁161呈圆环状，并且旋转轴113贯穿其中央部。圆板磁铁161的轴向端面呈与旋转轴113的轴线L垂直的平面状，并且分别与第1以及第2芯底座142，152的内侧端面紧贴。

另外，第1爪部143从第2芯底座152的外周面以及圆板磁铁161的外周面沿径向间隔开。第1爪部143的轴向顶端面与第2芯底座152的外侧端面齐平。

同样地，第2爪部153从第1芯底座142的外周面以及圆板磁铁161的外周面沿径向间隔开。第2爪部153的轴向顶端面与第1芯底座142的外侧端面齐平。

圆板磁铁161以使第1爪部143作为第1磁极(本实施方式中为N极)发挥作用，使第2爪部153作为第2磁极(本实施方式中为S极)发挥作用的形式沿轴向被磁化。

如图23以及图24所示，在第1以及第2芯部件141，151的径向外侧设置有大致呈圆筒状的场磁铁162。优选地，场磁铁162设置在第1以及第2芯部件141，151的外周面上。场磁铁162由与上述实施方式的场磁铁122同样的粘结磁铁形成。场磁铁162的磁极构成及外周面形状(第1以及第2辅助槽123a，123b)与上述第3实施方式的场磁铁122相同。

在场磁铁162的内周面形成有朝径向内侧突出的8个突出部163。突出部163插入圆周方向中的第1爪部143和第2爪部153之间，在圆周方向上与第1爪部143以及第2爪部153抵接。由此，防止场磁铁162空转。

根据上述构成的转子，除了与上述第3实施方式相同的优点，还能实现因追加了圆板磁铁161带来的输出提高。另外，上述构成也能看作是在使用了第1芯部件141、第2芯部件151以及圆板磁铁161的所谓伦德尔型结构的转子的外周设置场磁铁162的构成。

另外，在上述的例中，也可以将填埋第1以及第2爪部143，153的径向内侧的空间的部位与场磁铁162(突出部163)被一体形成。上述的例中的突出部163可以省略。

另外，也可以在如图27以及图28所示的类型的转子上适用本发明。

图27以及28示出的转子包括扁平形状的转子芯171、以及由粘结磁铁形成的环状的场磁铁172。场磁铁172在轴向上组装在转子芯171上。

转子芯171包括具有插通固定旋转轴113的固定孔173a的薄圆板状的芯底座173、以及沿圆周方向以等间隔的形式形成在芯底座173的外周上的4个爪状磁极174。爪状磁极174从芯底座173朝向径向外侧突出，并沿场磁铁172(圆环部175)的外周面向轴向延伸。

场磁铁172具有呈圆环状的圆环部175、以及从圆环部175向径向外侧突出的4个突极部176。圆环部175在轴向上与在爪状磁极174上的从芯底座173向径向延伸的部位抵接。

突极部176在圆周方向上位于各个爪状磁极174之间，突极部176以及爪状磁极174沿圆周方向以等间隔(45度间隔)交替地配置。另外，在圆周方向上在突极部176和爪状磁极174之间设定有间隙。圆环部175的各个突极部176之间的部位在径向上与爪状磁极174抵接。

该场磁铁172为具有在圆周方向上交替的N极·S极各4个的8极磁铁。4个N极具有彼此相等的角度宽度(也就是说45度)。4个S极具有彼此相等的角宽度(也就是说45度)。场磁铁172以突极部176成为N极，在径向上与圆环部175中的爪状磁极174抵接的部位成为S极的形式构成。另外，场磁铁172的各个磁极的取向沿着以旋转轴113为中心的径向。

突极部176以及爪状磁极174的各个外周面在轴向看位于以旋转轴113的轴线L为中心的圆上，构成转子的外周面。也就是说，突极部176以及爪状磁极174构成转子的磁极。在突极部176以及爪状磁极174的各个外周面上形成有与上述第3实施方式同样的第1以及第2辅助槽123a，123b。

根据上述构成的转子，能够得到与上述第3实施方式同样的优点。在本例中，场磁铁172(圆环部175)的内侧没有设置转子芯。场磁铁172的内侧变成将芯底座173作为底部的凹部。因此，能将对旋转轴113进行枢轴支承的轴承配置在场磁铁172的内侧的空间，其结果，能实现转子的轴向缩短。

另外，在上述例中不仅在突极部176(场磁铁172)的外周面，还在爪状磁极174的外周面形成有第1以及第2辅助槽123a，123b，但是爪状磁极174的第1以及第2辅助槽123a，123b也可以省略。

·在上述第3实施方式中，决定第1以及第2辅助槽123a，123b的圆周方向中间位置的第1以及第2直线L1a，L1b基于齿槽转矩的周期(角度)来决定，但对此不做特别限定。也可以在与上述第3实施方式不同的位置上形成第1以及第2辅助槽123a，123b。在这种情况下，虽然定位转矩变小，但能够调整定位转矩的大小。

·在上述第3实施方式中，将用于提高定位转矩的空隙部设为在场磁铁122的外周面形成的第1以及第2辅助槽123a，123b，但对此不做特别限定。例如，也可以将在场磁铁122的轴向上贯通形成的孔设为空隙部。也就是说，向第1以及第2辅助槽123a，123b的径向外侧的开口端也可以闭塞。即使是这样的构成，也能得到与上述第3实施方式大致同样的优点。

·上述第3实施方式中的转子114的磁极数也可以根据构成适当地变更。

·在上述第3实施方式中，将本发明具体化为将转子114配置在定子112的径向内侧上的内转子型电动机，但是对此不做特别限定。也可以将本发明具体化为将转子配置在定子的径向外侧的外转子型电动机。

Claims (15)

1.一种转子，其具备：

第1转子芯，其包括第1芯底座和被设置在该第1芯底座的外周部上的多个第1延伸部，所述多个第1延伸部沿圆周方向以等间隔地排列并沿径向延伸；

第2转子芯，其包括第2芯底座和被设置在该第2芯底座的外周部上的多个第2延伸部，所述多个第2延伸部沿圆周方向以等间隔地排列并沿径向延伸，在轴向看各个所述第2延伸部位于分别对应的第1延伸部之间；

第1磁铁，其被设置在所述第1转子芯的第1延伸部之间并作为第2磁极发挥作用，该第1磁铁使所述第1延伸部作为第1磁极发挥作用；

第2磁铁，其被设置在所述第2转子芯的第2延伸部之间并作为第1磁极发挥作用，该第2磁铁使所述第2延伸部作为第2磁极发挥作用；以及

环状磁铁，其被所述第1芯底座和所述第2芯底座夹持，该环状磁铁位于比所述第1磁铁以及第2磁铁更靠近径向内侧的位置上，所述环状磁铁的轴向两侧面以与第1磁铁以及第2磁铁的内侧面正交的方式延伸并分别接近所述第1芯底座和所述第2芯底座，所述环状磁铁沿轴向被磁化，

所述第1磁铁和所述第2磁铁被一体形成，

所述第1转子芯和所述第2转子芯以各自的压延方向大致呈直角的方式错开设置。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述第1磁铁、所述第2磁铁和所述环状磁铁被一体形成。

3.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述第1磁铁、所述第2磁铁以及所述环状磁铁为铁氧体磁铁、钐铁氮系磁铁、钐钴系磁铁、钕磁铁或铝镍钴磁铁。

4.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述第1磁铁以及所述第2磁铁为烧结磁铁或粘结磁铁。

5.根据权利要求1所述的转子，其中，

在所述环状磁铁被第1转子芯和第2转子芯夹着的状态下嵌件成形所述第1磁铁以及第2磁铁，使所述环状磁铁、所述第1磁铁和第2磁铁一体化。

6.根据权利要求1所述的转子，其中，

在将通过所述第1转子芯的径向中心和所述第1延伸部的圆周方向中心的虚拟直线作为C1，将通过所述第2转子芯的径向中心和所述第2延伸部的圆周方向中心的虚拟直线作为C2时，所述虚拟直线C1和所述虚拟直线C2之间的角度θ为如下：

θ＝(360/极数)+角度α，其中，|α|>0。

7.根据权利要求6所述的转子，其中，

所述第1磁铁在轴向上与所述第2延伸部抵接，所述第2磁铁在轴向上与所述第1延伸部抵接，

所述第1磁铁的圆周方向中的磁极中心从通过所述第2延伸部的圆周方向中心的所述虚拟直线C2向圆周方向偏移，

所述第1磁铁的磁极中心和所述虚拟直线C2的偏移量设定为小于所述角度α，

所述第2磁铁的圆周方向中的磁极中心从通过所述第1延伸部的圆周方向中心的所述虚拟直线C1向圆周方向偏移，

所述第2磁铁的磁极中心和所述虚拟直线C1的偏移量设定为小于所述角度α。

8.根据权利要求6所述的转子，其中，

所述第1磁铁在轴向上与所述第2延伸部抵接，

所述第2磁铁在轴向上与所述第1延伸部抵接，

所述第1磁铁以偏斜的方式磁化，

所述第1磁铁的磁极与所述第2延伸部的磁极连续，

所述第2磁铁以偏斜的方式磁化，

所述第2磁铁的磁极与所述第1延伸部的磁极连续。

9.一种电动机，具有权利要求1-8中任意一项所述的转子以及与该转子对置配置的定子。

10.一种转子，其具备构成外周面的至少一部分的场磁铁，其中，

所述场磁铁由粘结磁铁构成并包括多个磁极，

所述多个磁极分别具有2个空隙部，所述2个空隙部设置于所述场磁铁的除了彼此接近的所述磁极的边界之外的部位，

所述2个空隙部设置于从各个所述磁极的圆周方向中央线相隔角度θ的彼此分开的位置，

设n为整数，θ为齿槽转矩的周期时，满足如下关系式，

11.根据权利要求10所述的转子，其中，

所述空隙部为形成在所述场磁铁的外周面并沿轴向延伸的槽部。

12.根据权利要求10所述的转子，其中，

所述转子为整磁体型转子，该转子的全部的磁极均由所述场磁铁构成。

13.根据权利要求10所述的转子，其中，

进一步具备转子芯，该转子芯具有芯磁极部，

所述场磁铁沿所述转子芯的圆周方向配置有多个，

所述芯磁极部配置在各个场磁铁之间，

所述场磁铁作为第1磁极发挥作用，所述芯磁极部作为第2磁极发挥作用。

14.根据权利要求10所述的转子，其中，

进一步具备：第1芯部件，其具有沿圆周方向排列的多个爪部；

第2芯部件，具有沿圆周方向排列的多个爪部，该第2芯部件与所述第1芯部件组合；以及

圆板磁铁，其在轴向上配置在所述第1芯部件和所述第2芯部件之间，并沿轴向被磁化，

所述场磁铁被设置在所述第1芯部件以及所述第2芯部件的径向外侧。

15.一种电动机，具备权利要求10-14中任意一项所述的转子。