CN108886315A - 传感器磁铁、转子、电动机及空气调节机 - Google Patents

传感器磁铁、转子、电动机及空气调节机 Download PDF

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Abstract

传感器磁铁(25)具备：包含第一极性的磁极的第一磁极部(251)；包含第二极性的磁极的第二磁极部(252)；以及形成在第一磁极部(251)与第二磁极部(252)之间的极间部(253)。极间部(253)的宽度(L3)比第一磁极部(251)的宽度(L1)及第二磁极部(252)的宽度(L2)中的任一者都大。

Description

传感器磁铁、转子、电动机及空气调节机
技术领域
本发明涉及传感器磁铁、转子、电动机及空气调节机。
背景技术
通常，具备转子、铁芯、定子及轴承等的电动机(例如，无刷电动机)通过控制向卷绕于铁芯的绕组的通电来控制电动机的动作(转子的旋转)。例如，提出了如下电动机：为了将转子的旋转控制为最佳，在主磁极部的端面配置位置检测用磁极部，并搭载有对位置检测用磁极部的磁极(N极及S极)的位置进行检测的磁传感器，该位置检测用磁极部随着主磁极部的旋转而旋转(例如，参照专利文献1)。该电动机中，磁传感器对位置检测用磁极部的磁极位置进行检测，从而相对于主磁极部的旋转位置(相位)以最佳的时机向绕组通电，来控制转子的旋转。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-78309号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，径向的宽度沿圆周方向均匀的传感器磁铁，由于极间附近的磁场变化平缓，因此检测精度(输出特性)有时会根据使用的磁传感器的灵敏度等而产生个体差异。
因此，本发明的目的在于提供一种减少磁传感器的检测精度的个体差异的传感器磁铁、转子、电动机及空气调节机。
用于解决课题的方案
本发明的传感器磁铁具备包含第一极性的磁极的第一磁极部、包含第二极性的磁极的第二磁极部、以及形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
本发明的转子具备旋转轴、固定于所述旋转轴的转子轭、以及传感器磁铁，所述传感器磁铁具备包含第一极性的磁极的第一磁极部、包含第二极性的磁极的第二磁极部、以及形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
本发明的电动机具备定子、配置在所述定子的内部的转子、以及检测所述转子的旋转位置的磁传感器，所述转子具备旋转轴、固定于所述旋转轴的转子轭、以及配置在与所述磁传感器相向的位置的传感器磁铁，所述传感器磁铁具备包含第一极性的磁极的第一磁极部、包含第二极性的磁极的第二磁极部、以及形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
本发明的空调调节机具备室外机、与所述室外机连接的室内机、以及搭载于所述室外机及所述室内机中的至少一方的电动机，所述电动机具备定子、配置在所述定子的内部的转子、以及检测所述转子的旋转位置的磁传感器，所述转子具备旋转轴、固定于所述旋转轴的转子轭、以及配置在与所述磁传感器相向的位置的传感器磁铁，所述传感器磁铁具备包含第一极性的磁极的第一磁极部、包含第二极性的磁极的第二磁极部、以及形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
发明效果
根据本发明，能够降低与传感器磁铁一起使用的磁传感器的检测精度的个体差异。
附图说明
图1是概略性地表示具备本发明的实施方式1的传感器磁铁的电动机的结构的局部剖视图。
图2是概略性地表示电动机的内部结构的剖视图。
图3是概略性地表示转子的结构的立体图。
图4是表示向具有互不相同的输出特性的2个磁传感器分别流入的磁场强度与磁传感器输出值的关系的图。
图5是概略性地表示传感器磁铁的表面的结构的俯视图。
图6是概略性地表示传感器磁铁的背面的结构的仰视图。
图7是概略性地表示传感器磁铁的结构的立体图。
图8是表示传感器磁铁的旋转角(电角)与从传感器磁铁产生的磁场强度的关系的图。
图9是表示第一磁极部的内周面的两端所成的中心角、以及第二磁极部的内周面的两端所成的中心角的图。
图10是表示磁传感器与传感器磁铁的位置关系的图。
图11是概略性地表示变形例1的传感器磁铁的结构的俯视图。
图12是概略性地表示变形例1的传感器磁铁的结构的立体图。
图13(a)是概略性地表示变形例2的传感器磁铁的结构的俯视图，(b)是概略性地表示(a)所示的传感器磁铁的沿C1-C1线的剖切面的结构的剖视图。
图14是概略性地表示变形例3的传感器磁铁的结构的立体图。
图15(a)是概略性地表示变形例4的传感器磁铁的结构的俯视图，(b)是概略性地表示(a)所示的传感器磁铁的沿C2-C2线的剖切面的结构的剖视图。
图16是概略性地表示具备变形例4的传感器磁铁的转子的结构的立体图。
图17是概略性地表示变形例5的传感器磁铁的结构的俯视图。
图18是概略性地表示比较例的传感器磁铁的结构的俯视图。
图19是表示传感器磁铁的旋转角与向磁传感器输入的磁场强度的关系的一例的图。
图20(a)是概略性地表示图13(a)所示的传感器磁铁的沿C1-C1线的剖切面的结构的剖视图，(b)是表示从作为比较例的传感器磁铁上拆卸模具的动作的图，(c)是表示从变形例2的传感器磁铁上拆卸模具的动作的图。
图21是概略性地表示本发明的实施方式2的空气调节机的结构的图。
具体实施方式
实施方式1
使用附图，对本实施方式进行说明。在各图所示的xyz正交坐标系中，x轴方向表示与电动机1(electric motor)的旋转轴21的轴线A0平行的方向(以下，称为“轴线的方向”或“轴线方向”。)，y轴方向表示与x轴方向正交的方向，z轴方向表示与x轴方向及y轴方向这两方正交的方向。
图1是概略性地表示具备本发明的实施方式1的传感器磁铁25的电动机1的结构的局部剖视图。
图2是概略性地表示电动机1的内部结构的剖视图。
电动机1具备转子2、定子3、电路安装基板4、磁传感器5、以及托架6。电动机1是例如永磁同步电动机。
图3是概略性地表示转子2的结构的立体图。
转子2具有旋转轴21、作为转子轭的背轭22、主磁铁23、第一轴承(负载侧轴承)24a、第二轴承(负载相反侧轴承)24b、以及传感器磁铁25。转子2配置在定子3的内部。
旋转轴21以轴线A0为旋转中心，由第一轴承24a及第二轴承24b支承为能够旋转。
背轭22固定于旋转轴21。背轭22例如由铁素体或电磁钢板构成。
主磁铁23设置在背轭22的外周。主磁铁23例如由铁素体磁铁或稀土类磁铁形成。
第一轴承24a在电动机1的负载侧固定在定子3的内部。第二轴承24b在电动机1的负载相反侧固定在定子3的内部。第一轴承24a及第二轴承24b将旋转轴21支承为能够旋转。
定子3具有：电磁钢板层叠而成的定子铁芯31；在定子铁芯31的齿上卷绕导线而成的线圈32；以及用于将定子铁芯31与线圈32之间绝缘的绝缘体33。定子3由例如不饱和聚酯等热塑性树脂(模制树脂)形成。在定子3的内部隔着空隙插入转子2。向定子3的负载侧的开口部压入托架6，将第一轴承24a固定。
电路安装基板4安装在定子3的负载相反侧，在电路安装基板4上安装有磁传感器5。电路安装基板4经由连接器而与设置在电动机1的外部或内部的电动机控制电路连接。
磁传感器5通过检测传感器磁铁25的旋转位置来检测转子2的旋转位置。磁传感器5固定在从传感器磁铁25产生的磁通流入的位置(检测位置)。电动机控制电路利用磁传感器5检测到的检测结果(例如，磁极位置)来控制在定子3的线圈中流动的电流，从而控制转子2的旋转。
磁传感器5基于向磁传感器5流入的磁场(磁场强度)的变化来检测传感器磁铁25(背轭22及主磁铁23)的磁极的位置(相位)。在本实施方式中，磁场的方向在传感器磁铁25的圆周方向(旋转方向)上发生变化的时机(后述的极间253a附近的位置)为磁极位置(极间位置)的判别对象。传感器磁铁25如后所述N极及S极在圆周方向上交替地排列，因此磁传感器5周期性地检测多个极间中的特定的极间(即，至少1个部位的极间)，从而能够掌握旋转方向上的各磁极的位置(转子2的旋转角及相位)。
图4是表示向具有互不相同的输出特性的2个磁传感器(第一及第二磁传感器)分别流入的磁场强度H(霍尔IC(集成电路)输入磁场)与磁传感器输出值Vout(霍尔IC输出)的关系的图。图4所示的坐标图的横轴表示向第一及第二磁传感器流入的磁场强度H(输入磁场)[N/Wb](N极与S极之间的磁场强度)，纵轴表示磁传感器的输出信号(电压)Vout[V]。
如图4所示，第一及第二磁传感器输出例如信号V1[V]或信号V2[V]的二进制值(信号)。作为一例，说明第一磁传感器的输出特性。例如，在第一磁传感器从传感器磁铁25的N极侧朝向S极侧检测磁场(磁场强度)的情况下，如果第一磁传感器从传感器磁铁25检测到N极侧的磁场，则输出信号V1[V]。如果向第一磁传感器流入的磁场发生变化而使第一磁传感器从传感器磁铁25检测到S极侧的磁场(磁场强度H1)，则输出信号V2[V]。同样，在第一磁传感器从传感器磁铁25的S极侧朝向N极侧检测磁场(磁场强度)的情况下，如果第一磁传感器从传感器磁铁25检测到S极侧的磁场，则输出信号V2[V]。如果向第一磁传感器流入的磁场发生变化而使第一磁传感器从传感器磁铁25检测到N极侧的磁场(磁场强度H2)，则输出信号V1[V]。
作为另一例，说明第二磁传感器的输出特性。例如，在第二磁传感器从传感器磁铁25的N极侧朝向S极侧检测磁场(磁场强度)的情况下，如果第二磁传感器从传感器磁铁25检测到N极侧的磁场，则输出信号V1[V]。如果向第二磁传感器流入的磁场发生变化而使第二磁传感器从传感器磁铁25检测到S极侧的磁场(磁场强度H′1)，则输出信号V2[V]。同样，在第二磁传感器从传感器磁铁25的S极侧朝向N极侧检测磁场(磁场强度)的情况下，如果第二磁传感器从传感器磁铁25检测到S极侧的磁场，则输出信号V2[V]。如果向第二磁传感器流入的磁场发生变化而使第二磁传感器从传感器磁铁25检测到N极侧的磁场(磁场强度H′2)，则输出信号V1[V]。
因此，如图4所示，磁传感器的输出信号有时不会在流入磁传感器的磁场的方向切换的时机(极间的位置)瞬间地切换。并且，根据磁传感器的个体的不同，输出特性有时会不同(例如，H′1与H1之差)，因此，根据使用的磁传感器5，有时会引起因电动机控制的误差导致的电动机效率的下降或电动机旋转时的噪音。
接下来，详细说明传感器磁铁25的结构。
图5是概略性地表示传感器磁铁25的表面的结构的俯视图。
图6是概略性地表示传感器磁铁25的背面的结构的仰视图。
图7是概略性地表示传感器磁铁25的结构的立体图。图5及7所示的虚线表示第一磁极部251、极间部253及第二磁极部252的交界。
传感器磁铁25在转子2的负载相反侧固定在与磁传感器5相向的位置。传感器磁铁25以磁场定向为与轴线A0平行的方向的方式被磁化，从传感器磁铁25产生的磁通向磁传感器5流入。主磁铁23由于磁场定向为主磁铁23的径向(传感器磁铁25的径向)，因此与传感器磁铁25的磁场定向不同。传感器磁铁25的极数与主磁铁23的极数相同。以磁极的位置在传感器磁铁25及主磁铁23的圆周方向上相互一致的方式，将传感器磁铁25与主磁铁23相互定位。
传感器磁铁25具有第一磁极部251、第二磁极部252、作为磁极间的部分的极间部253。第一磁极部251、极间部253及第二磁极部252在以传感器磁铁25的轴线为中心的圆周方向上排列。具体而言，第一磁极部251及第二磁极部252在传感器磁铁25的圆周方向上隔着极间部253而交替地排列。因此，在本实施方式中，传感器磁铁25具有多个第一磁极部251、多个第二磁极部252、多个极间部253。换言之，多个第一磁极部251、多个第二磁极部252及多个极间部253一体化为圆环状(环状)。第一磁极部251的各自的结构相互相同。第二磁极部252的各自的结构相互相同。极间部253的各自的结构相互相同。第一磁极部251、极间部253及第二磁极部252的排列关系优选在以轴线A0为中心的圆周方向上相同。
在本实施方式中，传感器磁铁25是以轴线A0为旋转中心的圆盘形状。例如，优选传感器磁铁25的第一磁极部251(第二磁极部252)处的外径与传感器磁铁25的极间部253处的外径相同。换言之，优选第一磁极部251(第二磁极部252)处的外周与极间部253处的外周位于同一圆上。但是，传感器磁铁25的形状并不局限于圆盘形状。
在传感器磁铁25形成有贯通孔255，在贯通孔255插通有旋转轴21。即，传感器磁铁25以在贯通孔255插通有旋转轴21的状态固定于背轭22的负载相反侧的端部。在传感器磁铁25的内侧形成有凹部256。
第一磁极部251具有第一极性(N极性)的磁极251a(N极)和被检测面251b(第一被检测面)。被检测面251b是第一磁极部251中的轴线方向上的端面。换言之，被检测面251b是第一磁极部251中的与磁传感器5相向的部分。宽度L1是第一磁极部251处的传感器磁铁25的径向上的第一磁极部251的宽度。例如，宽度L1是包含磁极251a的被检测面251b处的传感器磁铁25的径向上的第一磁极部251的宽度。
第二磁极部252具有第二极性(S极性)的磁极252a(S极)和被检测面252b(第二被检测面)。被检测面252b是第二磁极部252中的轴线方向上的端面。换言之，被检测面252b是第二磁极部252中的与磁传感器5相向的部分。宽度L2是第二磁极部252处的传感器磁铁25的径向上的第二磁极部252的宽度。例如，宽度L2是包含磁极252a的被检测面252b处的传感器磁铁25的径向上的第二磁极部252的宽度。传感器磁铁25被磁化成磁极251a及252a位于同一圆上。
在本申请中，将磁极251a及252a分别也称为极中心。
极间部253形成在第一磁极部251与第二磁极部252之间。极间部253具有极间253a、被检测面253b(第三被检测面)及突出部分253c(第一突出部分)。极间253a是N极性与S极性的交界(磁场的方向发生变化的位置)。被检测面253b是极间部253中的轴线方向上的端面。换言之，被检测面253b是极间部253中的与磁传感器5相向的部分。宽度L3是极间部253处的传感器磁铁25的径向上的极间部253的宽度。例如，宽度L3是包含极间253a的被检测面253b处的传感器磁铁25的径向上的极间部253的宽度。突出部分253c是极间部253中的向传感器磁铁25的径向的内侧突出的部分。具体而言，突出部分253c是比相邻的第一磁极部251的内周面及第二磁极部252的内周面中的任一者都朝向传感器磁铁25的内侧(传感器磁铁25的内径侧)突出的部分。
在本实施方式中，宽度L3比宽度L1及L2中的任一者都大。宽度L3优选比宽度L1的1.5倍大。同样，宽度L3优选比宽度L2的1.5倍大。在本实施方式中，宽度L1与宽度L2彼此相等，但也可以不同。
极间部253的被检测面253b的面积比第一磁极部251的被检测面251b的面积及第二磁极部252的被检测面252b的面积中的任一者都大。但是，极间部253的被检测面253b的表面积也可以比被检测面251b及252b中的任一者的表面积大。
图8是表示传感器磁铁25的旋转角(电角θ)与从传感器磁铁25产生的磁场强度(向磁传感器5流入的磁场强度)的关系的图。
图9是表示第一磁极部251的内周面的两端(交界位置P11及P12)所成的中心角θ1、以及第二磁极部252的内周面的两端(交界位置P21及P22)所成的中心角θ2的图。
为了使极间253a附近的磁场强度的变化陡峭，需要充分地确保极间部253的圆周方向上的宽度。如图8所示，优选将传感器磁铁25中的磁场强度强的范围(中心角θ1及θ2)构成为磁极部(第一磁极部251及第二磁极部)，将其他的范围构成为极间部253。
因此，如图9所示，第一磁极部251的交界位置P11及P12之间的内周以轴线A0为中心在圆周方向上所成的中心角θ1(电角)优选满足0°＜θ1＜115°。交界位置P11及P12是第一磁极部251的内周面的与两侧的极间部253的交界位置。在通过机械角表示中心角θ1的情况下，在极数(磁极251a及252a的总数)为10极的本实施方式的传感器磁铁25中，中心角θ1(机械角)优选满足0°＜θ1＜23°。
同样，第二磁极部252的交界位置P21及P22之间的内周以轴线A0为中心在圆周方向上所成的中心角θ2(电角)优选满足0°＜θ2＜115°。交界位置P21及P22是第二磁极部252的内周面的与两侧的极间部253的交界位置。在通过机械角表示中心角θ2的情况下，在极数(磁极251a及252a的总数)为10极的本实施方式的传感器磁铁25中，中心角θ2(机械角)优选满足0°＜θ2＜23°。
图10是表示磁传感器5与传感器磁铁25的位置关系的图。
磁传感器5在向定子3(具体而言，电路安装基板4)安装时，有时会安装在从预先设定的位置偏离的位置(存在安装误差)。因此，为了降低因安装误差导致的检测误差(磁极位置检测误差)，优选使被检测面251b、252b及253b在来自传感器磁铁25的输入磁场强的范围内尽可能位于外侧(传感器磁铁25的外径侧)。但是，由于在传感器磁铁25的外侧配置有定子3的线圈32及齿等，因此需要以避免它们与传感器磁铁25接触的方式构成传感器磁铁25。
磁传感器5以与第一磁极部251中的比宽度L1的中心位置P13靠内侧的区域相向且从传感器磁铁25分离的方式固定于定子3。换言之，磁传感器5配置在与传感器磁铁25的比图10的虚线所示的圆靠内侧的区域相向的位置。并且，磁传感器5优选以与第二磁极部252中的比宽度L2的中心位置P23靠内侧的区域相向且从传感器磁铁25分离的方式固定于定子3。并且，如图10所示，优选磁传感器5与被检测面251b、252b及253b在以轴线A0为中心的圆周方向上连续的区域相向。
变形例1
图11是概略性地表示变形例1的传感器磁铁25a的结构的俯视图。图12是概略性地表示传感器磁铁25a的结构的立体图。
变形例1的传感器磁铁25a在具有作为没有突出部分(例如，相当于极间部253的突出部分253c的部分)的相邻部的极间部254(第二极间部)这一点上与实施方式1的传感器磁铁25不同，其他的点与传感器磁铁25相同。
传感器磁铁25a具有多个极间部(极间部253及254)，多个极间部中的至少1个以上(1个或多个)的极间部是具有突出部分253c的极间部253即可。作为相邻部的极间部254与磁极部251及磁极部252中的至少任一者相邻。即，在第一磁极部251与第二磁极部252之间具备极间部254。在变形例1的传感器磁铁25a中，具有突出部分253c的极间部253及不具有突出部分的极间部254隔着磁极部(第一磁极部251或第二磁极部252)而交替地排列。如图11所示，在传感器磁铁25a具有至少2个第一磁极部251和至少2个第二磁极部252的情况下，传感器磁铁25a优选具有n(n为4以上的偶数)个磁极和n/2个极间部253。同样，在传感器磁铁25a具有至少2个第一磁极部251和至少2个第二磁极部252的情况下，传感器磁铁25a优选具有n/2个极间部254。第一磁极部251、极间部253及第二磁极部252的排列关系优选在以轴线A0为中心的圆周方向上相同。
在传感器磁铁25a中，极间部253的宽度L3比极间部254处的传感器磁铁的径向上的极间部254的宽度L4大。在传感器磁铁25a中，宽度L3比宽度L1及L2大。并且，在传感器磁铁25a中，宽度L1、L2及L4彼此相等。但是，宽度L4也可以比宽度L1及L2小。
传感器磁铁25a在圆周方向上周期性地排列有N极(磁极251a)及S极(磁极252a)，因此，磁传感器5检测传感器磁铁25a中的至少1个(1个或多个)极间253a，从而检测出传感器磁铁25a(主磁铁23)的磁极(磁极251a及252a)的位置(相位)。
因此，只要能够仅在1个极间253a使磁场的变化陡峭，就能够降低磁极位置检测误差。然而，为了通过磁传感器确认前述的仅1个点并利用于磁极位置，需要繁杂的控制。在当前的控制中，观测在传感器磁铁旋转时从N极变化为S极或者从S极变化为N极的点中的任一方的所有极间253a。因此，如果能够使控制所使用的所有极间253a处的磁场变化陡峭，则不用进行繁杂的控制就能够降低磁极位置检测误差。
变形例2
图13(a)是概略性地表示变形例2的传感器磁铁25b的结构的俯视图。图13(b)是概略性地表示(a)所示的传感器磁铁25b的沿C1-C1线的剖切面的结构的剖视图。
变形例2的传感器磁铁25b在极间部253的被检测面253b具有倾斜部分253d这一点上与实施方式1的传感器磁铁25不同，其他的点与传感器磁铁25相同。
传感器磁铁25b的被检测面253b具有倾斜部分253d。倾斜部分253d是从传感器磁铁25b的外周侧朝向轴线A0倾斜的部分。倾斜部分253d优选形成于突出部分253c的被检测面253b。
变形例3
图14是概略性地表示变形例3的传感器磁铁25c的结构的立体图。
变形例3的传感器磁铁25c的极间部253不具有突出部分253c(第一突出部分)而具有突出部分253e(第二突出部分)。并且，在传感器磁铁25c未形成凹部256。在这些点上，变形例3的传感器磁铁25c与实施方式1的传感器磁铁25不同，其他的点与传感器磁铁25相同。突出部分253e是极间部253中的向传感器磁铁25的径向的外侧突出的部分。
变形例4
图15(a)是概略性地表示变形例4的传感器磁铁25d的结构的俯视图。图15(b)是概略性地表示(a)所示的传感器磁铁25d的沿C2-C2线的剖切面的结构的剖视图。
图16是概略性地表示具备传感器磁铁25d的转子2a的结构的立体图。
变形例4的传感器磁铁25d在具有突出部分257这一点上与实施方式1的传感器磁铁25不同，其他的点与传感器磁铁25相同。转子2a具有传感器磁铁25d来代替传感器磁铁25。转子2a在具有固定构件26这一点上与实施方式1中说明的转子2不同，其他的点与转子2相同。
传感器磁铁25d在传感器磁铁25d的内周侧具有朝向旋转中心(轴线A0)突出的突出部分257(第三突出部分)。突出部分257形成在比被检测面251b及252b靠轴线方向上的主磁铁23侧(-z侧)的位置。如图15(b)所示，与轴线A0平行的方向上的突出部分257的厚度T1比与轴线A0平行的方向上的极间部253的突出部分253c的厚度T2薄。并且，突出部分257的厚度T1比与轴线A0平行的方向上的第一磁极部251的厚度T3薄。在变形例4中，突出部分257形成在传感器磁铁25d的表面与背面的中心位置，但是也可以形成在传感器磁铁25d的主磁铁23侧(背面侧)的端部。
如图16所示，在传感器磁铁25d的凹部256具备将传感器磁铁25d固定于旋转轴21的固定构件26。固定构件26是例如流入到旋转轴21的周围而固化的树脂。突出部分257优选位于固定构件26与主磁铁23(背轭22)之间。例如，在变形例4中，固定构件26在传感器磁铁25d的内侧(即，凹部256内)配置于磁传感器5侧(负载相反侧)。
变形例5
图17是概略性地表示变形例5的传感器磁铁25e的结构的俯视图。
变形例5的传感器磁铁25e在具有标记258这一点上与实施方式1的传感器磁铁25不同，其他的点与传感器磁铁25相同。标记258表示传感器磁铁25e中的第一磁极部251(磁极251a)、第二磁极部252(磁极252a)及极间部253(极间253a)的位置。标记258是例如划线。如图17所示，在第一磁极部251的表面(被检测面251b)利用标记258做标记。但是，也可以在第一磁极部251的表面以外的部分(例如，第二磁极部252的表面、极间部253的表面)利用标记258做标记。
以上说明的实施方式1的特征及各变形例的特征能够相互适当组合。并且，能够将各变形例的传感器磁铁25a～25e的特征适当组合而用于在电动机1中搭载的传感器磁铁。
根据实施方式1，极间部253的径向的宽度(例如，宽度L3)比磁极部(例如，第一磁极部251)的径向的宽度(例如，宽度L1)大，因此能够提高从极中心与极间253a之间产生的磁场强度(极间253a附近的磁场强度)。
使用附图，具体说明实施方式1的传感器磁铁25的效果。
图18是概略性地表示比较例的传感器磁铁30的结构的俯视图。传感器磁铁30的被检测面的宽度在圆周方向上恒定。具体而言，极间部(相当于传感器磁铁25的极间部253)的径向的宽度与磁极部(相当于传感器磁铁25的第一磁极部251及第二磁极部252)的径向的宽度相同。
图19是表示传感器磁铁25(主磁铁23)的旋转角(相位)与向磁传感器5输入的磁场强度的关系的一例的图。图19的横轴表示传感器磁铁的旋转角，纵轴表示磁场强度。图19所示的#0表示比较例的传感器磁铁30的旋转角与磁场强度的关系的一例，#1表示实施方式1的传感器磁铁25的旋转角与磁场强度的关系的一例。
如图19所示，传感器磁铁30(#0)在旋转角r1处的磁极(例如，N极)附近，磁场强度达到最大，在旋转角r3处的极间附近，磁场的方向反转，在旋转角r5处的磁极(例如，S极)附近，磁场强度再次达到最大。然而，根据磁传感器5的个体的不同，相对于输入磁场(磁场强度)的输出信号的切换时机存在偏差。例如，第一磁传感器在输入磁场强度为H′1的情况下，检测到磁场的方向反转(输出信号从V1切换为V2)，第二磁传感器在输入磁场强度为H1的情况下，检测到磁场的方向反转(输出信号从V1切换为V2)。在该情况下，第一磁传感器的输出信号的切换时机与第二磁传感器的输出信号的切换时机之差为E1。
如图19所示，实施方式1的传感器磁铁25(#1)的旋转角r1处的磁极(例如，N极)附近的磁场强度(例如，旋转角r2处的磁场强度)比传感器磁铁30(#0)的磁场强度大。同样，传感器磁铁25(#1)的旋转角r5处的磁极(例如，S极)附近的磁场强度(例如，旋转角r4处的磁场强度)的绝对值比传感器磁铁30(#0)的磁场强度的绝对值大。即，在实施方式1的传感器磁铁25(#1)中，极间部253的径向的宽度(例如，宽度L3)比磁极部(例如，第一磁极部251)的径向的宽度(例如，宽度L1)大，因此与图18所示的传感器磁铁30(#0)相比，能够提高极中心(旋转角r1)与极间(旋转角r3)之间(旋转角r2附近)的磁场强度。因此，在实施方式1的传感器磁铁25(#1)中，能够使极间部253(旋转角r3附近)的磁场强度的变化陡峭。
同样，在极间部253的径向的宽度(例如，宽度L3)比旋转角r1处的磁极部的下一个磁极部(例如，旋转角r5处的第二磁极部252)的径向的宽度(例如，宽度L2)大的情况下(#1)，能够提高极中心(旋转角r5)与极间(旋转角r3)之间(旋转角r4附近)的磁场强度(具体而言，磁场强度的绝对值)。因此，在实施方式1的传感器磁铁25(#1)中，能够使极间部253(旋转角r4附近)的磁场强度的变化陡峭。在该情况下(#1)，如图19所示，第一磁传感器的输出信号的切换时机与第二磁传感器的输出信号的切换时机之差为E2。即，使用了实施方式1的传感器磁铁25(#1)时的磁传感器5的检测精度的个体差异比使用了比较例的传感器磁铁30(#0)时的磁传感器5的检测精度的个体差异小。
因此，通过与实施方式1的传感器磁铁25一起使用磁传感器5，能够降低因磁传感器5导致的检测精度(例如，传感器磁铁25的极间或磁极位置的检测精度)的个体差异。结果，能够抑制因电动机控制的误差导致的电动机效率的下降及电动机旋转时的噪音。
并且，根据实施方式1的传感器磁铁25，极间部253中的与磁传感器5相向的部分(被检测面253b)的表面积比第一磁极部251中的与磁传感器5相向的部分(被检测面251b)的表面积大。因此，从传感器磁铁25产生的磁场强度与表面积(产生磁场的面的面积)成比例地增加，因此能够提高从极中心与极间253a之间产生的磁场强度(极间253a附近的磁场强度)。因此，如使用图19说明的那样，能够使极间部253处的磁场强度的变化陡峭，因此能够降低因磁传感器5导致的检测精度的个体差异。
极间部253的径向的宽度L3比第一磁极部251的径向的宽度L1的1.5倍大，因此能够进一步提高从极中心与极间253a之间产生的磁场强度(极间253a附近的磁场强度)。因此，如使用图19说明的那样，能够使极间部253处的磁场强度的变化更陡峭，因此能够降低因磁传感器5导致的检测精度的个体差异。
通过增大传感器磁铁25的直径，能够降低磁传感器5的检测精度的个体差异，但是传感器磁铁25的直径越大，则制造成本及材料成本越增加。然而，实施方式1的传感器磁铁25的极间部253具有极间部253中的向传感器磁铁25的径向的内侧突出的突出部分253c，因此能够低成本地降低因磁传感器5导致的检测精度的个体差异。
以第一磁极部251及第二磁极部252的相对于外周的中心角θ(电角)分别成为0°＜θ＜115°的方式构成传感器磁铁25，因此能够充分地确保极间部253的圆周方向上的宽度，能够有效地提高极中心与极间253a之间的磁场强度，能够使极间部253处的磁场强度的变化更陡峭，因此能够降低因磁传感器5导致的检测精度的个体差异。
磁传感器5尽可能与传感器磁铁25的外径侧相向地配置，从而能够提高检测精度，但是有时会受到从定子3的线圈32产生的磁场的影响而产生检测误差。根据实施方式1，磁传感器5以与第一磁极部251的比径向的宽度L1的中间靠内侧的部分相向的方式固定于定子3，因此能够抑制因从定子3的线圈32产生的磁场的影响而产生的检测误差，并且能够提高磁传感器5的检测精度。
并且，采用第一磁极部251(第二磁极部252)的外周与极间部253的外周位于同一圆上的结构，从而可以将能够由磁传感器5检测到的磁场的范围在径向上扩宽。因此，能够使磁传感器5的定位容易(安装误差的降低)，能够降低磁传感器5的检测误差。
在所有极间部253的径向的宽度L3比宽度L1及L2大的情况下，能够容易地进行使传感器磁铁25的极间253a与主磁铁23的极间对齐的定位。
根据变形例1～5的传感器磁铁25a～e，除了实施方式1的传感器磁铁25的效果之外，还分别具有下述的效果。
变形例1的传感器磁铁25a中，具有突出部分253c的极间部253及不具有突出部分的极间部254隔着磁极部(第一磁极部251或第二磁极部252)而交替地排列。极间部253的宽度L3比宽度L1及L2大，因此，能够通过简单的结构使极间部253处的磁场强度的变化陡峭，因此能够降低因磁传感器5导致的检测精度的个体差异。
图20(a)是概略性地表示图13(a)所示的传感器磁铁25b的沿C1-C1线的剖切面的结构的剖视图(相当于图13(b))。图20(b)是表示通过模具300成型出作为比较例的传感器磁铁25之后、将模具300从传感器磁铁25上拆卸的动作的图。图20(c)是表示通过模具300成型出变形例2的传感器磁铁25b之后、将模具300从传感器磁铁25b上拆卸的动作的图。
传感器磁铁25b例如使树脂流入模具300而成型。例如，如图20(b)所示，在作为比较例的传感器磁铁25中，极间部253不具有倾斜部分253d，因此在从传感器磁铁25拆卸模具300时，凹部256的两侧面与模具300接触，因此有时难以从传感器磁铁25拆卸模具300。另一方面，如图20(c)所示，变形例2的传感器磁铁25b在凹部256的侧面形成有倾斜部分253d，因此能够从传感器磁铁25b容易地拆卸模具300。并且，通过将倾斜部分253d形成于突出部分253c，与在突出部分253c的外侧形成倾斜部分253d的结构相比，能够提高传感器磁铁25b(特别是极间部253)的强度。
根据变形例3的传感器磁铁25c，通过对第一磁极部251及第二磁极部252的外周部分进行例如切削加工，从而能够形成突出部分253e。因此，能够通过简易的加工将传感器磁铁25c构成为宽度L3比宽度L1及L2中的任一者都大。
变形例4的传感器磁铁25d在传感器磁铁25d的内周侧具有朝向旋转中心(轴线A0)突出的突出部分257(第三突出部分)。如图16所示，在传感器磁铁25d的凹部256设置固定构件26，将传感器磁铁25d固定于旋转轴21。在该情况下，突出部分257与固定构件26抵接，从而能够防止传感器磁铁25d向轴线方向上的磁传感器5侧(+z方向)偏移。
并且，突出部分257形成在传感器磁铁25d的表面与背面的大致中央，从而与突出部分257形成在传感器磁铁25d的主磁铁23侧(背面侧)的端部的结构相比，能够提高传感器磁铁25d的强度(特别是相对于传感器磁铁25d的内径方向上产生的应力的耐久性)。
并且，极间部253的宽度L3比磁极部(例如，第一磁极部251)的宽度(例如，宽度L1)大，因此，通过极间部253的突出部分253c与固定构件26抵接，能够防止传感器磁铁25d相对于主磁铁23在圆周方向上偏移。
根据变形例5的传感器磁铁25e，由于具有表示传感器磁铁25e中的第一磁极部251(磁极251a)、第二磁极部252(磁极252a)、以及极间部253(极间253a)的位置的标记258，因此将传感器磁铁25e向转子2(具体而言，主磁铁23)安装时的定位容易。例如，能够通过目视而容易地使传感器磁铁25e的极间253a与主磁铁23的极间对齐。
并且，根据实施方式1及各变形例，在转子2及2a中，与磁传感器5一起使用实施方式1的传感器磁铁25及各变形例的传感器磁铁25a～25e中的任一个，从而能够降低因磁传感器5导致的检测精度(例如，转子2的旋转位置的检测精度)的个体差异。
并且，根据实施方式1及各变形例，在电动机1中，与磁传感器5一起使用实施方式1的传感器磁铁25及各变形例的传感器磁铁25a～25e中的任一个，从而能够降低因磁传感器5导致的检测精度(例如，转子2的旋转位置的检测精度)的个体差异。结果，能够抑制因电动机控制的误差导致的电动机效率的下降及电动机旋转时的噪音。
实施方式2
图21是概略性地表示本发明的实施方式2的空气调节机10的结构的图。
实施方式2的空气调节机10具备室内机11、制冷剂配管12、通过制冷剂配管12而与室内机11连接的室外机13。
室内机11具有电动机111和鼓风机112。室外机13具有电动机131、作为鼓风机的风扇132、热交换器133。
在实施方式2的空气调节机10中，电动机111及131中的至少一方应用搭载有实施方式1中说明的传感器磁铁25(包括各变形例)的电动机1。
空气调节机10能够进行例如从室内机11吹送冷空气的制冷运转、吹送热空气的制热运转等。在室内机11中，电动机111是用于驱动鼓风机112的驱动源。鼓风机112能够吹送调节后的空气。在室外机13中，电动机131是用于驱动风扇132的驱动源。风扇132能够将外部空气向热交换器133输送。
根据实施方式2的空气调节机，由于具有包含实施方式1的传感器磁铁25及各变形例的传感器磁铁25a～25e中的任一个和磁传感器5的电动机(电动机111及131中的至少一方)，因此能够降低磁传感器5的检测精度的个体差异。结果，能够抑制因电动机控制的误差导致的空调调节机的空调效率的下降及空调动作的噪音。
符号说明
1、111、131电动机，2转子，3定子，4电路安装基板，5磁传感器，6托架，10空气调节机，11室内机，13室外机，21旋转轴，22背轭，23主磁铁，24a第一轴承，24b第二轴承，25、25a、25b、25c、25d、25e传感器磁铁，31定子铁芯，32线圈，33绝缘体，251第一磁极部，251a、252a磁极，252第二磁极部，253、254极间部，253a极间，253c突出部分255贯通孔，256凹部，257第三突出部分。

Claims (15)

1.一种传感器磁铁，其中，所述传感器磁铁具备：
包含第一极性的磁极的第一磁极部；
包含第二极性的磁极的第二磁极部；以及
形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，
所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，
径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
2.根据权利要求1所述的传感器磁铁，其中，
所述极间部的所述宽度比所述第一磁极部的所述宽度的1.5倍大。
3.根据权利要求1或2所述的传感器磁铁，其中，
所述极间部具有向所述极间部的所述径向的内侧突出的第一突出部分。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的传感器磁铁，其中，
所述极间部具有向所述极间部的所述径向的外侧突出的第二突出部分。
5.根据权利要求3所述的传感器磁铁，其中，
在所述传感器磁铁的内周侧还具有朝向所述轴线突出的第三突出部分，
所述第三突出部分的厚度比所述第一突出部分的厚度薄。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的传感器磁铁，其中，
所述极间部中的与所述轴线平行的轴线方向上的被检测面的面积比所述第一磁极部中的所述轴线方向上的被检测面的面积及所述第二磁极部中的所述轴线方向上的被检测面的面积中的任一者都大。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的传感器磁铁，其中，
所述第一磁极部及所述第二磁极部的各自的内周以所述轴线为中心在所述圆周方向上所成的电角θ为0°＜θ＜115°。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的传感器磁铁，其中，
所述极间部具有从所述传感器磁铁的外周侧朝向所述轴线倾斜的倾斜部分。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的传感器磁铁，其中，
所述传感器磁铁还具备表示所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部的位置的标记。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的传感器磁铁，其中，
在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间还具备相邻部。
11.一种传感器磁铁，具有n个磁极，n为4以上的偶数，其中，所述传感器磁铁具备：
包含第一极性的磁极的至少两个第一磁极部；
包含第二极性的磁极的至少两个第二磁极部；以及
n/2个极间部，
所述第一磁极部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上交替地排列，
在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间形成所述极间部，
所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部的排列关系在所述圆周方向上相同。
12.一种转子，其中，所述转子具备：
旋转轴；
固定于所述旋转轴的转子轭；以及
传感器磁铁，
所述传感器磁铁具备：
包含第一极性的磁极的第一磁极部；
包含第二极性的磁极的第二磁极部；以及
形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，
所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，
径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
13.一种电动机，其中，所述电动机具备：
定子；
配置在所述定子的内部的转子；以及
检测所述转子的旋转位置的磁传感器，
所述转子具备：
旋转轴；
固定于所述旋转轴的转子轭；以及
配置在与所述磁传感器相向的位置的传感器磁铁，
所述传感器磁铁具备：
包含第一极性的磁极的第一磁极部；
包含第二极性的磁极的第二磁极部；以及
形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，
所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，
径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
14.根据权利要求13所述的电动机，其中，
所述磁传感器以与所述第一磁极部中的比所述第一磁极部的所述宽度的中心位置靠内侧的区域相向且从所述传感器磁铁分离的方式固定于所述定子。
15.一种空气调节机，其中，所述空气调节机具备：
室外机；
与所述室外机连接的室内机；以及
搭载于所述室外机及所述室内机中的至少一方的电动机，
所述电动机具备：
定子；
配置在所述定子的内部的转子；以及
检测所述转子的旋转位置的磁传感器，
所述转子具备：
旋转轴；
固定于所述旋转轴的转子轭；以及
配置在与所述磁传感器相向的位置的传感器磁铁，
所述传感器磁铁具备：
包含第一极性的磁极的第一磁极部；
包含第二极性的磁极的第二磁极部；以及
形成在所述第一磁极部与所述第二磁极部之间的极间部，
所述第一磁极部、所述极间部及所述第二磁极部在以轴线为中心的圆周方向上排列，
径向上的所述极间部的宽度比径向上的所述第一磁极部的宽度及径向上的所述第二磁极部的宽度中的任一者都大。
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