CN108028587B - 永久磁铁同步电动机、永久磁铁同步电动机的制造方法及空调机 - Google Patents

永久磁铁同步电动机、永久磁铁同步电动机的制造方法及空调机 Download PDF

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Abstract

永久磁铁同步电动机100具备：环状的定子芯1a；圆筒状的转子2，其配置在定子芯1a的内侧，并具有定子芯1a的轴向上的第一端面2c和轴向上的第二端面2d；圆盘状的传感器磁体4，其具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面4a和第四端面4b；以及磁传感器5，其以在轴向上与第四端面4b相向的方式配置，并检测传感器磁体4的旋转位置，在将多个磁极各自的中心的轴向的厚度设为第一厚度并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的轴向的厚度设为第二厚度时，第二厚度比第一厚度大。

Description

永久磁铁同步电动机、永久磁铁同步电动机的制造方法及空 调机
技术领域
本发明涉及具备环状的定子和配置在定子的内侧的转子的永久磁铁同步电动机、永久磁铁同步电动机的制造方法及空调机。
背景技术
在专利文献1所示的以往的永久磁铁同步电动机中，使用了用热固性树脂将设置有线圈的环状铁芯、检测铁芯的轴向上的磁通的磁传感器及安装有磁传感器的基板一体成形而成的定子。转子插入到定子的内侧，转子由环状的主磁极部和位置检测用磁极部构成，所述环状的主磁极部是使旋转产生的主磁体，所述位置检测用磁极部是配置在主磁极部的轴向上的基板侧的端部并将主磁体的磁极位置传递给磁传感器的传感器磁体。
在主磁体上具有在周向上交替不同的多个磁极，在传感器磁体上，磁场取向有与主磁体的磁极数相同数量的多个磁极。传感器磁体的多个磁极各自的周向上的位置与主磁体的多个磁极各自的周向上的位置相同。由此，在磁传感器中，通过传感器磁体判断主磁体的旋转时的磁极位置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3748037号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所示的以往的永久磁铁同步电动机中，传感器磁体的轴向上的厚度在周向上均一。因此，从相邻磁极的磁极间部到达与该磁极间部相邻的磁极中心时的由磁传感器检测到的磁场呈正弦波状平缓地变化。另一方面，磁传感器在N极的磁场流入时和S极的磁场流入时，其输出信号的值变化为1或0。具体而言，磁传感器在传感器磁体的磁极从N极变化为S极时使输出信号的值从1变化为0，在传感器磁体的磁极从S极变化为N极时使输出信号的值从0变化为1。
但是，由于磁传感器的磁场检测灵敏度由于制造误差而存在偏差，所以存在如下课题：在对磁场检测灵敏度低的磁传感器和磁场检测灵敏度高的磁传感器进行比较的情况下，由各个磁传感器检测到的磁极的周向上的位置发生偏移，特别是在磁场检测灵敏度低的磁传感器中，由于磁极位置的检测精度低，所以会导致电动机的质量降低。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于得到一种能够实现质量的提高的永久磁铁同步电动机。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题并实现目的，本发明的永久磁铁同步电动机具备：环状的定子芯；圆筒状的转子，所述转子以与定子芯同轴的方式配置在定子芯的内侧，并具有第一端面和第二端面；圆盘状的传感器磁体，所述传感器磁体具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面和第四端面；以及磁传感器，所述磁传感器以与第四端面相向的方式配置，并检测圆盘状的传感器磁体的旋转位置，第三端面与第一端面相向，在将多个磁极各自的轴向的厚度设为第一厚度并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的轴向的厚度设为第二厚度时，第二厚度比第一厚度大。
发明的效果
本发明的永久磁铁同步电动机起到能够实现质量的提高的效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图2是实施方式1的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。
图3是图2所示的传感器磁体的放大图。
图4是示出向磁场检测灵敏度不同的两个磁传感器中的每一个输入的输入磁场与各个磁传感器的输出信号的关系的图。
图5是示出传感器磁体的表面磁场的变化与旋转角的关系的图。
图6是示出本发明的实施方式1的永久磁铁同步电动机的制造工序的图。
图7是本发明的实施方式2的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图8是实施方式2的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。
图9是本发明的实施方式3的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图10是实施方式3的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。
图11是图10所示的传感器磁体的放大图。
图12是示出本发明的实施方式4的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第一结构例的图。
图13是示出本发明的实施方式4的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第二结构例的图。
图14是示出本发明的实施方式5的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第一结构例的图。
图15是示出本发明的实施方式5的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第二结构例的图。
图16是本发明的实施方式6的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图17是实施方式6的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。
图18是图17所示的传感器磁体的放大图。
图19是本发明的实施方式7的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图20是实施方式7的永久磁铁同步电动机的转子的立体图。
图21是本发明的实施方式8的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图22是示出图21所示的传感器磁体的第一结构例的图。
图23是示出图21所示的传感器磁体的第二结构例的图。
图24是示出图21所示的传感器磁体的第三结构例的图。
图25是本发明的实施方式9的永久磁铁同步电动机的剖视图。
图26是示出图25所示的传感器磁体的第一结构例的图。
图27是示出图25所示的传感器磁体的第二结构例的图。
图28是示出图25所示的传感器磁体的第三结构例的图。
图29是本发明的实施方式10的空调机的结构图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式的永久磁铁同步电动机、永久磁铁同步电动机的制造方法及空调机。此外，本发明不由该实施方式限定。
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1的永久磁铁同步电动机的剖视图。以下将永久磁铁同步电动机简称为电动机100。电动机100具备：环状的定子1；圆筒状的转子2，所述转子2配置在定子1的内侧；基板3，所述基板3在定子1的轴向上配置在定子1的一端侧；圆盘状的传感器磁体4，所述传感器磁体4配置在转子2与基板3之间并与转子2一体旋转；以及磁传感器5，所述磁传感器5以与传感器磁体4的端面相向的方式配置在基板3上并检测传感器磁体4的旋转位置。
另外，电动机100具备：旋转轴6，所述旋转轴6在转子2的中心部贯通；一对轴承7，所述一对轴承7能够旋转地支承旋转轴6；模制树脂8，所述模制树脂8构成壳体并由热固性树脂形成，所述壳体构成电动机100的轮廓并且将配置在定子1的一端侧的反负载侧的轴承7的外圈包围；以及托架10，所述托架10将配置在定子1的另一端侧的负载侧的轴承7的外圈包围并嵌入在模制树脂8上形成的开口部9的内周面。负载侧为纸面左侧，反负载侧为纸面右侧。
定子1由环状的定子芯1a、绝缘体1b及线圈1c构成，所述定子芯1a是将多块从厚度为0.2mm至0.5mm的电磁钢板母材冲切出的铁芯片层叠而成的，所述绝缘体1b通过一体成形形成于定子芯1a或与定子芯1a分体地制作后嵌入于定子芯1a，所述线圈1c是将电磁线卷绕在未图示的齿上而形成的，所述齿形成于定子芯1a。
绝缘体1b由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PolyButyleneTerephthalate：PBT)、聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide：PPS)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer：LCP)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyEthylene Terephthalate：PET)这样的绝缘性的树脂或纸构成。
转子2具备环状的后磁轭(back yoke)2a和主磁体2b，所述后磁轭2a是将多块从厚度为0.2mm至0.5mm的电磁钢板母材冲切出的铁芯片层叠而成的并在中心部供旋转轴6贯通，所述主磁体2b设置于后磁轭2a的外周面并具有极性在周向上交替的多个磁极，并且具有在轴向上彼此相向的一对端面。作为主磁体2b的材料，可使用以钕、铁及硼为主成分的稀土类磁铁、以钐、铁及氮为主成分的稀土类磁铁、铁氧体磁铁中的任一种。此外，后磁轭2a的材质不限定于电磁钢板，也可以将圆筒状的树脂铁芯或铁氧体粘结磁铁用于后磁轭2a。在由电磁钢板构成的转子2中，通过使用与定子芯相同的电磁钢板，能够提高电磁钢板冲切时的材料利用率。另外，由电磁钢板构成的转子2的软磁特性比由树脂铁芯构成的转子2优异。在由树脂铁芯构成的转子2中，由于能够与主磁体一体形成，所以不会在主磁体与后磁轭之间产生间隙，能够增大转子的磁通。在由铁氧体粘结磁铁构成的转子2中，由于能够与主磁体一体形成，所以不会在主磁体与后磁轭之间产生间隙，能够增大转子的磁通。另外，在由铁氧体粘结磁铁构成的转子2中，与由电磁钢板或树脂铁芯构成的转子2相比，能够延长磁路，能够使磁导系数上升而增大磁通。
后磁轭2a的轴向长度与主磁体2b的轴向长度相等，后磁轭2a的轴向上的一端面和主磁体2b的轴向上的一端面构成转子2的两端面中的第一端面2c。后磁轭2a的轴向上的另一端面和主磁体2b的轴向上的另一端面构成转子2的两端面中的第二端面2d。即，由后磁轭2a和主磁体2b构成的圆筒状的转子2具有定子芯1a的轴向上的第一端面2c和定子芯1a的轴向上的第二端面2d。
主磁体2b的多个磁极分别在径向上被磁化为S极和N极，在主磁体2b的径向外侧，S极和N极在周向上交替地排列。
传感器磁体4具有呈圆周状排列的多个磁极，还具有与第一端面2c相向的第三端面4a和定子芯1a的轴向上的第四端面4b。如上所述，主磁体2b的多个磁极分别在径向上被磁化为S极和N极，在主磁体2b的径向外侧，S极和N极在周向上交替地排列。
与之相对，传感器磁体4的多个磁极以各自的磁场流入磁传感器5的方式分别在轴向上磁化为S极和N极，且S极和N极在周向上交替地排列。这样，传感器磁体4的多个磁极各自的取向方向与主磁体2b的多个磁极各自的取向方向不同，但传感器磁体4的磁极数与主磁体2b的磁极数相同，另外，传感器磁体4的多个磁极各自的周向上的位置与主磁体2b的多个磁极各自的周向上的位置相同。
磁传感器5检测来自传感器磁体4的磁极的磁场，在N极的磁场流入时和S极的磁场流入时使其输出信号的值变化为1或0。具体而言，磁传感器5在传感器磁体4的磁极从N极变化为S极时使输出信号的值从1变化为0，在传感器磁体4的磁极从S极变化为N极时使输出信号的值从0变化为1。
在基板3上，除了磁传感器5以外，还连接有向线圈1c供给电力的电源引线11和传感器引线12。
在将基板3组装于定子1后，用模制树脂8进行模制成形而得到模制定子。通过将安装有反负载侧的轴承7的转子2插入模制定子，并将轴承7和托架10组装于转子2的负载侧，从而得到电动机100。由于在按这种方式构成的电动机100进行旋转时，从传感器磁体4流入磁传感器5的磁场会发生变化，所以磁传感器5的输出信号从1变化为0或从0变化为1。
磁传感器5的输出信号由设置于电动机100内部的控制电路读取或由设置于电动机100外部的控制电路读取。由此，控制电路间接地检测主磁体2b的磁极位置。然后，控制电路执行处理，以使根据主磁体2b的磁极位置进行最优化了的电流在线圈1c中流动。在此，在没有相对于主磁体2b的磁极位置将在线圈1c中流动的电流最优化时，会引起电动机效率的降低或噪音的增加，所以在位置检测中要求高的精度。
但是，由于磁传感器5的个体差异，磁场检测灵敏度存在偏差。因此，在对磁场检测灵敏度低的磁传感器5和磁场检测灵敏度高的磁传感器5进行比较的情况下，会产生由各个磁传感器5检测到的磁极的周向上的位置偏移。特别是在使用磁场检测灵敏度低的磁传感器5的情况下，无法将在线圈1c中流动的电流的相位最优化，有可能导致电动机的质量降低。
在实施方式1的电动机100中，将传感器磁体4的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度形成为比多个磁极各自的磁极中心的厚度大。通过按这种方式构成，从而从磁极间部产生的磁场相对增加，从磁极中心到磁极间部的磁场变化变得剧烈，即使在使用磁场检测灵敏度低的磁传感器5的情况下，也能够提高位置检测精度。
以下，使用图2至图5详细说明传感器磁体4的结构。
图2是实施方式1的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。如图2所示，传感器磁体4在第三端面4a上在磁极间部具有突起4c。多个突起4c中的每一个是通过使传感器磁体4的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。
图3是图2所示的传感器磁体的放大图。在将传感器磁体4的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为第一厚度t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为第二厚度t2时，传感器磁体4的第二厚度t2形成为比第一厚度t1大。以下，为了简化说明，有时将第一厚度t1简称为t1，将第二厚度简称为t2。将传感器磁体4的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
接着，对设为传感器磁体4的磁极间部的厚度和磁极中心的厚度满足t2>t1的关系的形状的理由进行说明。
图4是示出向磁场检测灵敏度不同的两个磁传感器中的每一个输入的输入磁场与各个磁传感器的输出信号的关系的图。在此，将磁场检测灵敏度不同的两个磁传感器5中的、磁场检测灵敏度高的磁传感器5称为第一磁传感器，将磁场检测灵敏度比第一磁传感器低的磁传感器5称为第二磁传感器。纵轴表示第一磁传感器和第二磁传感器中的每一个的输出信号Vout的值。横轴表示向第一磁传感器和第二磁传感器中的每一个输入的输入磁场的强度，右侧表示由传感器磁体4的S极产生的磁场，左侧表示由传感器磁体4的N极产生的磁场。
H'op表示向磁场检测灵敏度高的第一磁传感器输入的磁场中的、能够检测到传感器磁体4的磁极从N极变化为S极的值的磁场。Hop表示向磁场检测灵敏度低的第二磁传感器输入的磁场中的、能够检测到传感器磁体4的磁极从N极变化为S极的值的磁场。H'rp表示向第一磁传感器输入的磁场中的、能够检测到传感器磁体4的磁极从S极变化为N极的值的磁场。Hrp表示向第二磁传感器输入的磁场中的、能够检测到传感器磁体4的磁极从S极变化为N极的值的磁场。
在第一磁传感器与第二磁传感器之间，由于个体差异而具有用附图标记A示出的磁场检测灵敏度的偏差。第一磁传感器在检测到与用H'op示出的值相当的S极的磁场时视为传感器磁体4的磁极从N极变化为S极而使输出信号Vout的值从1变化为0。另外，第一磁传感器在检测到与用H'rp示出的值相当的N极的磁场时视为传感器磁体4的磁极从S极变化为N极而使输出信号Vout的值从0变化为1。
另一方面，磁场检测灵敏度低的第二磁传感器在检测到与Hop相当的S极的磁场时视为传感器磁体4的磁极从N极变化为S极而使输出信号Vout的值从1变化为0，所述Hop是比H'op高的值。另外，第二磁传感器在检测到与Hrp相当的N极的磁场时视为传感器磁体4的磁极从S极变化为N极而使输出信号Vout的值从0变化为1，所述Hrp是比H'rp高的值。
这样，在磁场检测灵敏度不同的情况下，用第一磁传感器和第二磁传感器中的每一个检测到的磁极的周向上的位置发生偏移。特别是由于在第二磁传感器中磁极位置的检测精度低，所以在使用第二磁传感器的电动机中会导致质量降低。由于磁传感器5的磁场检测灵敏度的偏差由制造误差引起，所以能够降低磁传感器5的对检测灵敏度的依赖度并提高位置检测精度的电动机100的制造是重要的。
图5是示出传感器磁体的表面磁场的变化与旋转角的关系的图。在图5的上侧示出传感器磁体4的表面磁场的变化。横轴表示传感器磁体4的旋转角，纵轴表示传感器磁体4的表面磁场的强度。在图5的下侧示意地示出实施方式1的传感器磁体4的剖面形状。横轴表示传感器磁体4的旋转角，纵轴表示传感器磁体4的厚度。
图中的a1表示纸面左侧的未图示的S极与N极的磁极间部的中心，b1表示磁极间部的中心a1与N极的磁极中心c1的交界部分，d1表示N极与S极的磁极间部的中心e1与磁极中心c1的交界部分，f1表示磁极间部的中心e1与S极的磁极中心g1的交界部分，h1表示磁极中心g1与磁极间部的中心i1的交界部分。磁极间部的中心i1是S极与纸面右侧的未图示的N极的磁极间部的中心。
虚线的磁场A表示以往的传感器磁体的表面磁场。在此，假定为：以往的传感器磁体具有与实施方式1的传感器磁体相同的磁极数，且周向上的磁极中心的位置和磁极中心部分的位置与实施方式1的传感器磁体4的周向上的磁极中心的位置和磁极中心部分的位置相同。磁场A的正侧是以往的传感器磁体的N极的磁场，磁场A的负侧是以往的传感器磁体的S极的磁场。在内置于使用以往的传感器磁体的电动机的磁传感器中，检测到随着时间的经过而逐渐上升并在迎来峰值后逐渐降低的正弦波状的磁场A。
实线的磁场B表示实施方式1的传感器磁体4的表面磁场。磁场B的正侧是实施方式1的传感器磁体4的N极的磁场，磁场B的负侧是传感器磁体4的S极的磁场。在内置于实施方式1的电动机100的磁传感器5中，检测到与磁场A的波形不同且呈矩形或梯形的磁场B。具体而言，在a1与磁传感器5相向时，在磁传感器5中检测到用a2表示的值的磁场B。
以下，同样地，在交界部分b1、磁极中心c1、交界部分d1、磁极间部中心e1、交界部分f1、磁极中心g1、交界部分h1及磁极间部中心i1与磁传感器5相向时，在磁传感器5中分别检测到用b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2及i2表示的值的磁场B。
在对磁场A、B进行比较时，例如，旋转角为a1到c1的位置处的磁场B的值示出在正侧比磁场A的值高的值，在b1之前，磁场B与磁场A的差值倾向于增加，从b1到c1，磁场B与磁场A的差值倾向于减小。另外，旋转角为c1到e1的位置处的磁场B的值示出在正侧比磁场A的值高的值，在d1之前，磁场B与磁场A的差值倾向于增加，从d1到e1，磁场B与磁场A的差值倾向于减小。
旋转角为e1到g1的位置处的磁场B的值示出在负侧比磁场A的值高的值，在f1之前，磁场B与磁场A的差值倾向于增加，从f1到g1，磁场B与磁场A的差值倾向于减小。旋转角为g1到i1的位置处的磁场B的值示出在负侧比磁场A的值高的值，在h1之前，磁场B与磁场A的差值倾向于增加，从h1到i1，磁场B与磁场A的差值倾向于减小。
在此，将e1到f1的任意位置的旋转角x处的磁场A的值设为e22，将旋转角x处的磁场B的值设为e21。并且，将产生与e21同等的磁场A的旋转角设为x1。而且，假定为磁场检测灵敏度低的第二磁传感器能够检测到e21的磁场，但无法检测到e22的磁场。此时，如果以往的传感器磁体没有旋转至旋转角x1的位置，则第二磁传感器无法检测到该传感器磁体的磁极从N极变化为S极。
由于实施方式1的传感器磁体4的磁极间部的厚度t2形成为比磁极中心的厚度t1大，所以在传感器磁体4中，与轴向上的厚度在周向上均一的以往的传感器磁体相比，能够使从磁极间部产生的磁场增加。由于磁传感器5能够通过检测从磁极间部产生的磁场来判别传感器磁体4的磁极位置即主磁体2b的磁极位置，所以通过使用具有t2>t1的关系的传感器磁体4，能够提高磁极位置的检测精度。
此外，为了提高转子2的位置检测精度，一般使传感器磁体4的轴向上的厚度整体增加。但是，由于在位置检测中使用磁极间部的磁场，所以实施方式1的传感器磁体4构成为仅加厚磁极间部。由此，与使传感器磁体4的轴向上的厚度整体增加的情况相比，能够减少传感器磁体4的制造材料，从而能够廉价地制造传感器磁体4。
接着，说明电动机100的制造工序。图6是示出本发明的实施方式1的永久磁铁同步电动机的制造工序的图。
(1)步骤1：将多块铁芯片层叠并制作定子芯1a。并且，制作转子2的主磁体2b和传感器磁体4。
(2)步骤2：将定子芯1a和绝缘体1b一体成形。并且，以第三端面4a与第一端面2c相向的方式将主磁体2b和传感器磁体4组装于旋转轴6。
(3)步骤3：将电磁线卷绕在形成于定子1的多个槽中而形成线圈1c。并且，将负载侧的轴承7和反负载侧的轴承7压入旋转轴6而制作转子2。
(4)步骤4：将基板3安装于形成有线圈1c的定子芯1a。
(5)步骤5：将定子芯1a和基板3模制成形而制作定子1。
(6)步骤6：通过将转子2组装于定子1的内侧，进而用托架10堵塞定子1的开口部9，从而制作电动机100。
(7)步骤7：进行电动机100的完成品检查。在完成品检查中合格的电动机100作为完成品出货，在完成品检查中不合格的电动机100如果能够返工则在进行返工后再次进行产品检查，如果不能返工则报废。
如以上说明的那样，实施方式1的电动机100通过使用传感器磁体4，能够降低磁传感器5的灵敏度对位置检测精度的依赖度并提高转子2的位置检测精度。由于转子2的位置检测精度变高，从而能够提高电动机效率，并抑制电动机噪音的增加。
实施方式2.
图7是本发明的实施方式2的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式2的电动机100中，使用传感器磁体4A代替实施方式1的传感器磁体4。
图8是实施方式2的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。如图2所示，实施方式1的传感器磁体4具有形成在第三端面4a上的多个突起4c。与之相对，如图8所示，实施方式2的传感器磁体4A在第四端面4b上在磁极间部具有突起4d。
多个突起4d中的每一个是通过使传感器磁体4的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4A中，在将传感器磁体4A的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
另外，将传感器磁体4A的径向中央作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4A的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。在按这种方式构成的情况下，也能够得到与实施方式1的传感器磁体4同样的效果。
实施方式3.
图9是本发明的实施方式3的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式3的电动机100中，使用传感器磁体4B代替实施方式1的传感器磁体4。
图10是实施方式3的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。实施方式3的传感器磁体4B在第三端面4a上在磁极间部具有突起4c，并且在第四端面4b上在磁极间部具有突起4d。多个突起4c、4d中的每一个是通过使传感器磁体4B的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。
图11是图10所示的传感器磁体的放大图。如图11所示，在传感器磁体4B中，在将传感器磁体4B的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。将传感器磁体4B的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4B的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
在按这种方式构成的情况下，也能够得到与实施方式1同样的效果。另外，由于与实施方式1、2相比，从磁极间部产生的磁场相对增加，所以能够提高位置检测精度。
实施方式4.
图12是示出本发明的实施方式4的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第一结构例的图。图12所示的传感器磁体4C具有在传感器磁体4C向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部，在第三端面4a上，在多个磁极间部中的每一个上具有突起4e1。
多个突起4e1中的每一个是通过使传感器磁体4C的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。
在传感器磁体4C中，在将传感器磁体4C的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从N极变化为S极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。将传感器磁体4C的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4C的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图13是示出本发明的实施方式4的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第二结构例的图。图13所示的传感器磁体4D具有在传感器磁体4D向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部，在第三端面4a上，在多个磁极间部中的每一个上具有突起4e2。
多个突起4e2中的每一个是通过使传感器磁体4D的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4D中，在将传感器磁体4D的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从S极变化为N极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4D的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4D的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
根据实施方式4的传感器磁体4C、4D，能够得到如下效果：与实施方式1相比，能够减少磁体材料从而进一步抑制成本，并且提高位置检测精度。
实施方式5.
图14是示出本发明的实施方式5的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第一结构例的图。图14所示的传感器磁体4E具有在传感器磁体4E向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部，在第四端面4b上，在多个磁极间部中的每一个上具有突起4f1。
多个突起4f1中的每一个是通过使传感器磁体4E的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。
在传感器磁体4E中，在将传感器磁体4E的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从N极变化为S极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1厚。将传感器磁体4E的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4E的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图15是示出本发明的实施方式5的永久磁铁同步电动机所使用的传感器磁体的第二结构例的图。图15所示的传感器磁体4F具有在传感器磁体4F向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部，在第四端面4b上，在多个磁极间部中的每一个上具有突起4f2。
多个突起4f2中的每一个是通过使传感器磁体4F的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4F中，在将传感器磁体4F的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从S极变化为N极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4F的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4F的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
根据实施方式5的传感器磁体4E、4F，能够得到如下效果：与实施方式1相比，能够减少磁体材料从而进一步抑制成本，并且提高位置检测精度。
实施方式6.
图16是本发明的实施方式6的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式6的电动机100中，使用传感器磁体4G代替实施方式1的传感器磁体4。
图17是实施方式6的永久磁铁同步电动机的转子和传感器磁体的立体图。实施方式6的传感器磁体4G在第三端面4a上具有多个突起4g。多个突起4g从第三端面4a向转子2的第一端面2c延伸，且各自的前端与转子2的第一端面2c相接。
图18是图17所示的传感器磁体的放大图。多个突起4g中的每一个是通过使传感器磁体4G的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。
在传感器磁体4G中，在将传感器磁体4G的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。将传感器磁体4G的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4G的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
为了进一步增大流入磁传感器的磁场，传感器磁体4G的旋转轴方向上的位置成为重要的要素。通过将传感器磁体4G的磁极间部的厚度t2设为与构成转子2的部件接触这种程度的厚度，能够实现轴向上的定位精度提高。
另外，根据实施方式6的结构，由于突起4g的前端与第一端面2c相接，所以在转子2的第一端面2c上稳定地设置传感器磁体4G，从而能够进行精度高的定位。另外，由于多个突起4g各自的前端是与第一端面2c平行的平面形状，所以更稳定地设置传感器磁体4G，从而能够进行精度更高的定位。
此外，在实施方式6中，说明了多个突起4g全部的前端与转子2相接的结构例，但也可以设为如下结构：与转子2相接的突起4g的数量设为至少3个，剩余的1个或多个突起4g不与转子2相接。将与转子2相接的多个突起4g的轴向上的厚度设为t3，将不与转子2相接的1个或多个突起4g的轴向上的厚度设为t4，将上述磁极中心的厚度设为t1时，成为t1<t4<t3的关系。当然，由于设为多个突起4g全部的前端与转子2相接的结构，所以关系式成为t1<t2。
实施方式7.
图19是本发明的实施方式7的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式7的电动机100中，使用转子2A代替实施方式6的转子2。
图20是实施方式7的永久磁铁同步电动机的转子的立体图。在图20中，省略图19所示的传感器磁体4G，在图20中示出从反负载侧观察到的转子2A。转子2A在第一端面2c上具有多个凹坑2e。形成于传感器磁体4G的多个突起4g的前端中的每一个插入到多个凹坑2e中的每一个。多个凹坑2e分别在转子2A的第一端面2c侧在周向上分离地形成。
在图20中，多个凹坑2e形成于后磁轭2a的外周面与主磁体2b的内周面之间，但多个凹坑2e例如可以在后磁轭2a的第一端面2c上形成于比外周面靠径向内侧的位置，也可以在主磁体2b的第一端面2c上形成于比内周面靠径向外侧的位置。
在按这种方式构成的情况下，也能够得到与实施方式1的传感器磁体4同样的效果，并且由于形成于传感器磁体4G的多个突起4g的前端嵌入凹坑2e，所以抑制了传感器磁体4G在周向上的偏移，并且抑制了主磁体2b与传感器磁体4G之间的磁极位置的偏移，能够进行精度更高的定位。
实施方式8.
图21是本发明的实施方式8的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式8的电动机中，使用传感器磁体4H代替实施方式1的传感器磁体4。与实施方式1的不同点为如下方面：传感器磁体4H的第三端面4a经由树脂与转子2的主磁体2b的第一端面2c相接。
图22是示出图21所示的传感器磁体的第一结构例的图。图22所示的传感器磁体4H在第三端面4a上具有形成于磁极间部的多个突起4h。
多个突起4h中的每一个是通过使传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4H中，在将传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4H的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4H的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图23是示出图21所示的传感器磁体的第二结构例的图。图23所示的传感器磁体4H具有多个突起4h1，所述多个突起4h1形成在第三端面4a上，并分别与在传感器磁体4H向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部相对应。
多个突起4h1中的每一个是通过使传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4H中，在将传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从N极变化为S极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4H的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4H的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图24是示出图21所示的传感器磁体的第三结构例的图。图24所示的传感器磁体4H具有多个突起4h2，所述多个突起4h2形成在第三端面4a上，并分别与在传感器磁体4H向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部相对应。
多个突起4h2中的每一个是通过使传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4H中，在将传感器磁体4H的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从S极变化为N极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4H的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4H的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
根据实施方式8的传感器磁体4H，能够得到如下效果：与实施方式1的传感器磁体4相比，能够减少内侧的磁体材料从而进一步抑制成本，并且提高位置检测精度。
实施方式9.
图25是本发明的实施方式9的永久磁铁同步电动机的剖视图。在实施方式9的电动机中，使用传感器磁体4I代替实施方式2的传感器磁体4A。与实施方式2的不同点为如下方面：传感器磁体4I的第三端面4a经由树脂与转子2的主磁体2b的第一端面2c相接。
图26是示出图25所示的传感器磁体的第一结构例的图。实施方式9的传感器磁体4I在第四端面4b上具有形成于磁极间部的多个突起4i。
多个突起4i中的每一个是通过使传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4I中，在将传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4I的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4I的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图27是示出图25所示的传感器磁体的第二结构例的图。图27所示的传感器磁体4I具有多个突起4i1，所述多个突起4i1形成在第四端面4b上，并分别与在传感器磁体4I向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部相对应。
多个突起4i1中的每一个是通过使传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4I中，在将传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从N极变化为S极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4I的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4I的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
图28是示出图25所示的传感器磁体的第三结构例的图。图28所示的传感器磁体4I具有多个突起4i2，所述多个突起4i2形成在第四端面4b上，并分别与在传感器磁体4I向一方向A旋转时由磁传感器5检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部相对应。
多个突起4i2中的每一个是通过使传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的厚度比多个磁极各自的磁极中心的厚度大而形成的。在传感器磁体4I中，在将传感器磁体4I的轴向的厚度中的、多个磁极各自的磁极中心的厚度设为t1并将从S极变化为N极的多个磁极之间的磁极间部的厚度设为t2时，t2形成为比t1大。
将传感器磁体4I的径向中央O作为中心，将多个磁极各自的中心的轴向上的厚度成为t1的范围的角度设为θ，将传感器磁体4I的磁极数设为N时，角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
根据实施方式9的传感器磁体4I，能够得到如下效果：与实施方式2的传感器磁体4A相比，能够减少内侧的磁体材料从而进一步抑制成本，并且提高位置检测精度。
实施方式10.
图29是本发明的实施方式10的空调机的结构图。空调机200具备室内机210和与室内机210连接的室外机220。在室内机210及室外机220中设置有电动机100作为送风机的驱动源。
通过使用电动机100作为送风机用电动机，能够降低磁传感器5的灵敏度对位置检测精度的依赖度，并且提高磁极位置的检测精度，从而能够得到质量更好的空调机200。此外，除了空调机200以外，电动机100例如也能够搭载于换气扇、家电设备、机床这样的装置而进行利用，通过用于这些装置，能够提高质量。
此外，在实施方式1至9中，说明了磁极间部的厚度t2和磁极中心的厚度t1为t1<t2的关系成立的结构例，但通过将t2的厚度设为t1的1.5倍以上，磁极间部的磁场显著增大，能够进一步提高位置检测精度。
另外，在实施方式1至9中，说明了以所有磁极间部的厚度t2比厚度t1大的方式形成的结构例，但也可以是，将多个磁极中的一个的中心的厚度设为t1，将与该磁极相邻的磁极间部的厚度设为t2，传感器磁体构成为t1<t2。在按这种方式构成的情况下，也能够得到与实施方式1同样的效果，并且能够减少用于形成突起的磁体材料，从而进一步抑制成本。另外，根据该结构，能够得到如下效果：即使在产生了传感器磁体的周向上的磁极间距的偏移的情况下，也可以降低在电动机旋转时给磁极位置检测带来影响的可能性。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也能够与其他公知的技术组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围省略、变更构成的一部分。
附图标记的说明
1定子，1a定子芯，1b绝缘体，1c线圈，2、2A转子，2a后磁轭，2b主磁体，2c第一端面，2d第二端面，2e凹坑，3基板，4、4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I传感器磁体，4a第三端面，4b第四端面，4c、4d、4e1、4e2、4f1、4f2、4g、4h、4h1、4h2、4i、4i1、4i2突起，5磁传感器，6旋转轴，7轴承，8模制树脂，9开口部，10托架，11电源引线，12传感器引线，100电动机，200空调机，210室内机，220室外机。

Claims (18)

1.一种转子，是具有第一端面和第二端面的圆筒状的转子，其中，所述转子具备：
圆盘状的传感器磁体，所述圆盘状的传感器磁体具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面和第四端面；以及
磁传感器，所述磁传感器以与所述第四端面相向的方式配置，并检测所述圆盘状的传感器磁体的旋转位置，
所述第三端面与所述第一端面相向，
在将所述多个磁极各自的所述传感器磁体的轴向的厚度设为第一厚度并将所述多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的所述轴向的厚度设为第二厚度时，所述第二厚度比所述第一厚度大，
所述传感器磁体在所述第三端面上在所述磁极间部具有突起。
2.一种转子，是具有第一端面和第二端面的圆筒状的转子，其中，所述转子具备：
圆盘状的传感器磁体，所述圆盘状的传感器磁体具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面和第四端面；以及
磁传感器，所述磁传感器以与所述第四端面相向的方式配置，并检测所述圆盘状的传感器磁体的旋转位置，
所述第三端面与所述第一端面相向，
在将所述多个磁极各自的所述传感器磁体的轴向的厚度设为第一厚度并将所述多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的所述轴向的厚度设为第二厚度时，所述第二厚度比所述第一厚度大，
所述传感器磁体在所述第四端面上在所述磁极间部具有突起。
3.一种转子，是具有第一端面和第二端面的圆筒状的转子，其中，所述转子具备：
圆盘状的传感器磁体，所述圆盘状的传感器磁体具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面和第四端面；以及
磁传感器，所述磁传感器以与所述第四端面相向的方式配置，并检测所述圆盘状的传感器磁体的旋转位置，
所述第三端面与所述第一端面相向，
在将所述多个磁极各自的所述传感器磁体的轴向的厚度设为第一厚度并将所述多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的所述轴向的厚度设为第二厚度时，所述第二厚度比所述第一厚度大，
所述传感器磁体在所述第三端面上在所述磁极间部具有突起，并且在所述第四端面上在所述磁极间部具有突起。
4.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述传感器磁体具有在所述传感器磁体向一方向旋转时由所述磁传感器检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部，
在所述第三端面上，在所述多个磁极间部中的每一个上具有突起。
5.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述传感器磁体具有在所述传感器磁体向一方向旋转时由所述磁传感器检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部，
在所述第三端面上，在所述多个磁极间部中的每一个上具有突起。
6.根据权利要求2所述的转子，其中，
所述传感器磁体具有在所述传感器磁体向一方向旋转时由所述磁传感器检测到的磁极从N极变化为S极的多个磁极间部，
在所述第四端面上，在所述多个磁极间部中的每一个上具有突起。
7.根据权利要求2所述的转子，其中，
所述传感器磁体具有在所述传感器磁体向一方向旋转时由所述磁传感器检测到的磁极从S极变化为N极的多个磁极间部，
在所述第四端面上，在所述多个磁极间部中的每一个上具有突起。
8.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述传感器磁体在所述第三端面上具有在周向上分离配置的多个突起，
所述多个突起从所述第三端面向所述第一端面延伸，且各自的前端与所述转子的所述第一端面相接。
9.根据权利要求8所述的转子，其中，
与所述转子的所述第一端面相接的所述多个突起各自的前端为与所述第一端面平行的平面形状。
10.根据权利要求8或9所述的转子，其中，
所述转子在所述第一端面具有多个凹坑，
与所述转子的所述第一端面相接的所述多个突起的前端插入于所述多个凹坑中的每一个。
11.根据权利要求8或9所述的转子，其中，
所述传感器磁体具有至少三个与所述转子的所述第一端面相接的所述多个突起。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，其中，
所述传感器磁体为设置于所述转子的所述第一端面的环状。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，其中，
在将所述传感器磁体的径向中央作为中心，将所述多个磁极各自的所述轴向上的厚度成为所述第一厚度的范围的角度设为θ，将所述传感器磁体的磁极数设为N时，
角度θ是满足θ<230/N[deg]的值。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，其中，
所述第二厚度为所述第一厚度的1.5倍以上。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，其中，
所述传感器磁体使所述多个磁极中的一个磁极的所述轴向上的厚度为所述第一厚度，使与所述一个磁极相邻的磁极间部的所述轴向上的厚度为所述第二厚度。
16.一种永久磁铁同步电动机，其中，所述永久磁铁同步电动机具备权利要求1至15中任一项所述的转子和环状的定子芯。
17.一种空调机，其中，所述空调机内置有权利要求16所述的永久磁铁同步电动机。
18.一种永久磁铁同步电动机的制造方法，其中，所述永久磁铁同步电动机的制造方法包括如下工序：
制造具有第一端面和第二端面的圆筒状的转子；
制造圆盘状的传感器磁体，所述圆盘状的传感器磁体具有呈圆周状排列的多个磁极，并具有第三端面和第四端面，在将多个磁极各自的所述转子的轴向的厚度设为第一厚度并将所述多个磁极中的相邻磁极之间的磁极间部的所述轴向的厚度设为第二厚度时，第二厚度比第一厚度大；以及
以所述第三端面与所述第一端面相向的方式将所述转子和所述传感器磁体组装于旋转轴。
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