CN109661760A - 表面磁体型马达 - Google Patents

Abstract

定子的定子芯具有磁轭和齿，该磁轭呈环状，该齿为多个且自磁轭的内周沿着径向伸出，在该齿的顶端部形成有沿着周向扩宽的齿顶端部，在齿上卷绕有绕组。转子包括转子芯、轴、磁体以及转子树脂部。保持于转子芯的多个磁体自齿顶端部空开预定的间隔，并沿着转子芯的外周面在周向上等间隔地配置，转子树脂部将多个磁体固定于转子芯。并且，磁体包括与转子芯的外周面相对的第1主面和与齿顶端部相对的第2主面。此处，第1主面包含平面部，齿顶端部和第2主面包含形成为与彼此的磁极面同心的圆弧状的曲面部。并且，转子芯和多个磁体以转子树脂部覆盖第2主面的周缘部的方式一体成型。

Description

表面磁体型马达

技术领域

本发明涉及一种被称为SPM马达的表面磁体型马达，特别是，涉及一种在转子的外周配置有具有形状为字母D形的截面的磁体的表面磁体型马达。

背景技术

以往，提出了如下马达：配置于转子外周的圆筒型磁体的外周面与定子的内周面之间的间隙在周向上始终等间隔，并且圆筒型磁体的内周面呈多棱柱形状(例如参照专利文献1)。对于专利文献1的这样的马达而言，通过如上所述那样将间隙设为始终等间隔而使转子在其整个周面的范围内处于最大的磁化状态，最大限度地实现有效的磁力的利用。并且，在该专利文献1中，以内周面的1个边与1个磁极相对应的方式进行磁化。在专利文献1中，通过设为这样的结构，利用配置于转子外周的圆筒型磁体使转子与定子之间的磁通的密度分布接近正弦波。其目的在于，使马达的旋转变得顺畅并使齿槽转矩减小。若齿槽转矩减小，则例如提高了马达的效率或者抑制了动作时的噪音。这样，在专利文献1中，通过将磁体截面的与多棱柱形状的1个边相对应的部分的形状设为字母D形，使表面磁通波形近似于正弦波波形，实现齿槽转矩的减小并且实现马达旋转时的声音、振动的减小。

此外，提出了如下马达：在转子的外周配置有多个截面的形状为字母D形的磁体(例如参照专利文献2)。在专利文献2的这样的马达中，在转子轭中形成有在开口部具有限制体的磁体插入部。并且，磁体以限制体嵌入磁体的被卡合部的方式插入该磁体插入部。此处，上述的磁体包括半径与转子轭的外周的半径相等的外壁面、位于与该外壁面相反的那一侧的平坦的背壁面以及在外壁面的周向上的两端位置处形成为供限制体嵌入的缺口的上述被卡合部。在专利文献2中，利用这样的结构，实现转子对于磁体的可靠的保持，并且使磁体的局部暴露于转子的外周侧而使该磁体的外壁面靠近定子的内表面，从而形成强力的马达。

此外，提出了如下马达：一种沿着转子轭的外周面排列有多个圆弧状的磁体的表面磁体型马达，利用树脂模压，将上述的磁体固定于转子轭的表面，从而构成转子(例如参照专利文献3)。在专利文献3的这样的马达中，未将磁体的外周部设为以转子中心为圆心的正圆，磁体的周向中心附近的径向厚度最大，磁体的周向端部的径向厚度较小。并且，在专利文献3中，使树脂至少流入至磁体的周向端部的外侧和轴向两端部而将磁体固定于转子轭，从而形成转子。

此外，提出了如下马达：一种表面磁体型马达，将磁体的角部设为倒角(例如参照专利文献4)。在专利文献4的这样的马达中，转子芯呈圆筒形，磁体的与转子芯的外周面相对的面也是沿着该外周面延伸的曲面。并且，在专利文献4中，将磁体的周向两端侧的径向外侧的角部设为倒角。在专利文献4中，利用这样的倒角，高效地集中磁通的方向，提高去磁耐力。

并且，提出了如下转子：在表面具备多个截面的形状为字母D形的磁体，在转子芯的外周表面设有夹着磁体的突起(例如参照专利文献5)。并且，在专利文献5的转子芯形成有粘接剂用的槽。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-109838号公报

专利文献2：日本特开2015-50880号公报

专利文献3：日本特开2001-298887号公报

专利文献4：日本特开2015-231253号公报

专利文献5：美国发明专利申请公开第2002/0067092号说明书

发明内容

本发明的表面磁体型马达具备定子和旋转自如地配置于该定子的内周侧的转子，在转子的表面保持多个磁体。定子包括定子芯和绕组。定子芯具有磁轭和齿，该磁轭呈环状，该齿为多个且自磁轭的内周沿着径向伸出，在该齿的顶端部形成有沿着周向扩宽的齿顶端部，在齿上卷绕有绕组。此外，转子包括转子芯、轴、磁体以及转子树脂部。此处，转子芯保持多个磁体，轴贯穿于转子芯的中央地延伸，多个磁体自齿顶端部空开预定的间隔，并沿着转子芯的外周面在周向上等间隔地配置。并且，转子树脂部将多个磁体固定于转子芯。

并且，多个磁体分别包括与转子芯的外周面相对的第1主面和与齿顶端部相对的第2主面。此处，第1主面包含形成为平面的平面部，齿顶端部和第2主面在与轴正交的面中包含形成为与彼此的磁极面同心的圆弧状的曲面部。并且，转子芯和多个磁体利用转子树脂部而以转子树脂部覆盖第2主面的周缘部的方式一体成型。

采用这样的结构，能够使多个磁体可靠地密合于转子芯，并且在转子与定子之间产生具备接近正弦波的密度分布的磁通。因此，根据本发明，能够获得转矩较大、效率较高、噪音较小的表面磁体型马达。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的表面磁体型马达的截面的构造图。

图2是示意地表示本实施方式的SPM马达的结构的主要部分的分解立体图。

图3是图2的SPM马达的沿着X-X线的剖视图。

图4A是本实施方式的磁体的立体图。

图4B是沿着图4A的Y-Y线的剖视图。

图5是图4B的放大图。

图6是表示由磁体产生的磁通的密度分布的概要的曲线图。

图7A是转子的结构图。

图7B是表示转子主体的详细的截面构造的图。

图7C是从轴向观察而得到的表示转子主体的外侧转子芯、磁体以及转子树脂部的局部的结构的图。

图8是表示配置于转子芯的相邻的磁体之间的详细的构造的图。

图9A是用于基于本实施方式的转子芯的突起部的形状和磁体的形状来说明磁体密合于磁体保持面的密合程度的图。

图9B是用于基于比较例的转子芯的突起部的形状和磁体的形状来说明磁体密合于磁体保持面的密合程度的图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的表面磁体型马达中，利用后述的结构，使多个磁体可靠地密合于转子芯，并且在转子与定子之间产生具备接近正弦波的密度分布的磁通。由此，本实施方式的表面磁体型马达实现了转矩的增大和效率的提高，并且还实现了噪音的减小。

也就是说，在包含如上所述那样的技术的以往的方法中，存在如下那样的应改善的点。即，在专利文献1那样的方法中，获得了接近正弦波的磁通波形，但这是利用1个圆筒型磁体来实现的，因此包含与极数相同的个数的较薄的部位而易于破损。此外，通过设为采用复合材料的永磁体来改善强度，但包含结合剂成分，因此磁特性较低，不适于旨在产生较大转矩的马达。

此外，在专利文献2那样的方法中，也能在磁体中心附近获得了接近正弦波的磁通波形。然而，需要在磁体的两端位置形成向内侧呈凹状凹陷的被卡合部，因此在远离磁体中心的位置产生的磁通波形会成为相比于正弦波波形大幅乱化的波形。因此，存在例如未充分地完全抑制动作时的噪音这样的问题。

此外，在专利文献3那样的方法中，未将磁体的外周部设为以转子中心为圆心的正圆，因此定子的齿顶端的磁极面与转子的磁体的外周面之间的间隔不是恒定的。因此，这两者的彼此之间的间隔较大的部位未被充分地完全磁化而未充分地完全产生磁通，从而会导致效率的劣化。并且，从转子旋转中心到磁体外周的距离随着远离磁体的周向中心而变小。因此，若利用模具进行树脂模压成型，则会在磁体的磁体外周的表面的周向中心附近形成纸状的较薄的树脂膜。即，成型后的转子的磁体表面成为贴附有较薄的树脂薄片即所谓的溢料这样的状态，该溢料剥落而成为树脂的碎屑，易于引起旋转不良等故障。

磁体通常是在将粉状的原料压制成型之后进行烧成而成型为期望的形状的。此时，将专利文献4那样的具备沿着转子芯的外周面延伸的曲面的磁体以较高的精度成型是非常困难的。例如，若在压制成型后、烧成后等产生膨胀、收缩，则曲面的曲率会发生变化而与转子芯的曲面不一致。由此，在专利文献4那样的将磁体曲面配置于转子芯外周这样的结构的情况下，大多存在因由偏差引起的曲率的不一致等而导致抵接部分变小，甚至在最差的情况下以点接触的可能。并且，若磁体的曲面与转子芯的供该磁体排列的外周面抵接的抵接部分较小，则存在产生磁体的松动的情况。磁体的松动会引起噪音，并且降低SPM马达的效率。并且，在磁体的曲面与转子芯的外周面以点接触的情况下，在之后的SPM马达的组装工序中，应力易于集中于该点接触的部分。其结果，存在磁体以点接触的部分为起点发生龟裂或者破损的情况。

因此，在本实施方式中，对于保持于转子的表面的磁体而言，将内侧的面设为平面，将外侧的面设为与定子侧的磁极面同心的曲面，利用树脂，以树脂覆盖外侧的面的周缘部的方式一体成型。由此，根据本实施方式，能够实现实现了转矩的增大和效率的提高并且还实现了噪音的减小的表面磁体型马达。

以下，参照附图说明本实施方式的表面磁体型马达。

(实施方式)

图1是表示本发明的实施方式的表面磁体型马达100的截面的构造图。表面磁体型马达100是被称为SPM(Surface Permanent Magnet)马达的内转子型的无刷马达。如图1所示，表面磁体型马达(以下适当地称为SPM马达)100具备定子30和以轴21作为中心旋转自如地配置于定子30的内周侧的转子20。并且，转子20在其外周表面保持多个永磁体(以下适当地简称为磁体)10。

此外，图2是示意地表示本实施方式的SPM马达100的结构的主要部分的分解立体图，图3是图2的SPM马达100的沿着X-X线的剖视图。在图2中，用单点划线表示沿着X-X线剖切而成的面。并且，在图2和图3中，示出了作为主要部分的定子30的定子芯31及转子20的转子芯22和多个磁体10。

以下，如图1所示，将作为旋转轴的轴21所延伸的A1方向设为轴向。此外，如图3所示，在与轴向A1正交的面中，将从轴向观察到的SPM马达100的旋转轴的中心设为中心点C。并且，如图3所示，在与轴向A1正交的面中，将环绕中心点C的D1方向设为周向，将自中心C发散的D2方向设为径向，由此进行说明。

首先，如图1所示，定子30包括定子芯31和绕组33。定子芯31是通过层叠例如较薄的铁板而构成的。绕组33隔着绝缘体32卷绕于这样的定子芯31。并且，卷绕有绕组33的定子芯31同其他的固定构件一体地固定于马达壳40内，构成外形形成为大致圆筒状的定子30。

此外，如图2和图3所示，定子芯31具有环状的磁轭31y和自磁轭31y的内周面沿着其径向伸出的多个齿31t。

在上述的多个齿31t彼此之间形成有作为开口部的槽31s，并且上述的多个齿31t分别沿着周向等间隔地配置。此外，在各齿31t的伸出的顶端部位形成有齿顶端部31tp，该齿顶端部31tp沿着周向扩宽至宽度比伸出的齿中间部31tm的宽度大。该齿顶端部31tp的内周面成为与磁体10相对的磁极面31t1。该磁极面31t1在与轴向正交的面中形成为位于以中心点C作为中心的圆周上的曲面。对于这样的结构的定子芯31而言，通过使绕组33穿过槽31s的开口空间并且将该绕组33卷绕于齿31t，从而在每个齿31t形成线圈。线圈的卷绕方式没有特别限定，既可以是将绕组33以跨过多个齿31t之间的方式进行卷绕这样的分散卷绕，也可以是将绕组33分别对每一个齿31t进行卷绕这样的集中卷绕。其中，从易于提高SPM马达100的效率这一点来考虑，优选为集中卷绕。

此外，槽31s的个数即槽数没有特别限定。例如，在将线圈集中卷绕且利用三相交流使转子20旋转的情况下，槽数通常是3的倍数。在上述的情况下，槽数为3以上，优选为12以上。另外，在本实施方式中，举出了该槽数为12且转子20的磁极数为10极的无刷马达的例子。这样的10极12槽的无刷马达的沿着成为旋转方向的周向作用的磁吸引力相互抵消，因此齿槽转矩减小，从这一点来看较为理想。

接着，如图1所示，转子20在径向上自齿顶端部31tp空开预定的间隔地插入这样的定子30的内侧。转子20包括轴21和转子主体20b。并且，该转子主体20b以轴21为中心地设有转子芯22、多个磁体10以及转子树脂部23。

转子芯22是通过层叠外形为大致多边形状的较薄的铁板而构成的。更具体而言，在本实施方式中，设为如图1所示那样的包含内侧转子芯22s和外侧转子芯22m的转子芯22的结构。此处，内侧转子芯22s配置于内周侧并固定于轴21，外侧转子芯22m配置于外周侧并保持磁体10。并且，转子树脂部23的局部占据在径向上位于内侧转子芯22s与外侧转子芯22m之间的部位。另外，以下详细地说明本实施方式中的这样的包含转子芯22的转子主体20b的结构。

在这样的转子芯22的中央部中，轴21以中心点C作为中心沿着铁板的层叠方向即轴向贯穿地延伸。这样，转子芯22以轴21作为中心并固定于其周围。并且，如图2和图3所示，在成为外形为多边形状的柱的转子芯22的外周部，多个磁体10分别沿着周向等间隔地配置于外周面。特别是，在本实施方式中，设为各磁体10的外周面的周向上的形状形成为与各齿顶端部31tp的磁极面31t1同心的形状这样的配置结构。此外，此处，各磁体10的外侧曲面以暴露的状态与磁极面31t1相面对。以下进而对细节进行说明，在本实施方式中，在这样的配置状态下，使用模压树脂进行树脂模压以形成转子树脂部23。利用这样的模压成型，将多个磁体10密合固定于转子芯22的外周面而使转子芯22保持多个磁体10，从而形成转子主体20b。

此外，与这样的转子主体20b连结的轴21旋转自如地支承于两个轴承43。轴承43是具有多个小径滚珠的轴承。各个轴承43的外圈固定于例如在定子侧进行模压而成的定子树脂45、金属制支架46等。

并且，在图1中，示出了在SPM马达100中印刷基板48内置于马达壳40内这样的一个结构例。在印刷基板48安装有驱动电路等部件，还连接有用于施加电源电压、控制信号的连接线等。

通过将电源电压、控制信号等经由连接线向如以上那样构成的SPM马达100供给，利用印刷基板48的驱动电路对绕组33进行通电驱动。在对绕组33进行驱动时，驱动电流流至绕组33而使定子芯31产生磁场。然后，利用由定子芯31产生的磁场和由转子20的磁体10产生的磁场，根据上述的磁场的极性产生吸引力和排斥力，利用上述的力使转子20以轴21作为中心沿着周向旋转。这样，转子20是能够在由转子20产生的磁力与由定子30产生的磁力的相互作用下进行旋转的构件，转子20的旋转借助轴21传递至马达的外部并转换为机械能。

接着，说明本实施方式的转子芯22的外周面和固定于该外周面的磁体10的结构。

如上所述，多个磁体10平行且沿着周向排列地固定于转子芯22的外周面。即，如图2所示，转子芯22的外周面形成为将用于保持磁体10的磁体保持面220组合为多棱柱状而成的多棱柱状的形状。此处，该磁体保持面220是四边形平面。并且，以1个磁体10与1个磁体保持面220成对的方式彼此一一对应。例如，在本实施方式中，将转子20的磁极数设为10极，因此转子芯22形成为十棱柱的形状，在其外周面排列有10个磁体10。

这样，多个磁体10以覆盖转子芯22的外周面的方式沿着转子芯22的周向规则地排列。

图4A是本实施方式的磁体10的立体图，图4B是沿着图4A的Y-Y线的剖视图。

例如图2和图4A所示，磁体10是包括大致矩形的两个主面11、12、两个侧面13以及上下表面14的大致六面体。此外，如图4B所示，磁体10的一个主面(第1主面11)包括形成为平面的平面部110和以包围平面部110的方式设于四方周缘的周缘部111。并且，该第1主面11与转子芯22的外周面即磁体保持面220相对。另一方面，另一个主面(第2主面12)包括形成为在周向上弯曲为圆弧状并且在轴向上没有弯曲的曲面的曲面部120，还包括以包围曲面部120的方式设于四方周缘的周缘部121。并且，该第2主面12与齿顶端部31tp的磁极面31t1相对。此外，也可以是，磁体10的第1主面11侧的周缘部111形成为包围平面部110的倒角。换言之，也可以是，第1主面11包括除了平面部110之外的区域。

并且，在本实施方式中，将磁体10的形状设为，第2主面12也是，还包括作为除了曲面部120之外的区域的周缘部121。在本实施方式中，通过设置该周缘部121，特别是位于周向两侧的周缘部121即侧部121s，从而得到了更近似于正弦波波形的磁通密度，并且也提高了转子20对于磁体10的保持强度。以下进而对该侧部121s的细节进行说明。

这样的形状的磁体10以主面相互成为彼此相反的磁极的方式在图4B中的平面部110的法线方向Nv所示的厚度方向上被磁化。即，在第1主面11和第2主面12中，若一个面成为S极则另一个面成为N极。并且，在本实施方式中，如图2所示，是由第2主面12为S极的磁体10和第2主面12为N极的磁体10这两种磁体10的组合形成的结构。并且，将磁体10以N极和S极沿着周向交替的方式分别配置于转子芯22。由此，由各磁体10产生的磁通在定子芯31与转子芯22之间的空间沿着大致径向延伸，并且每个磁体10的磁通方向彼此相反。另外，存在磁体10的数量与齿31t的数量不一一对应的情况。由此，存在不是1个磁体10的第2主面12的整体与1个齿31t的磁极面31t1相对的情况。

此外，如图3所示，第2主面12的曲面部120在与轴向正交的面即包含径向的面(沿着周向延伸的面)中以在径向上自齿顶端部31tp的磁极面31t1隔开预定的间隔G并形成为与齿顶端部31tp的磁极面31t1同心的圆弧状的方式弯曲。此外，总结以上内容，本实施方式中的SPM马达100设为如下配置结构：在与轴向正交的面中，轴21的外周面、磁体10的曲面部120、定子芯31的磁极面31t1、定子芯31的外周面从内周侧朝向外周侧依次分别形成为以转子芯22(进一步来说是SPM马达100)的旋转轴的中心点C作为中心的同心状。

另一方面，第1主面11的平面部110是在周向、轴向上均没有弯曲的与轴向平行的平面。磁体10分别以该平面部110密合于转子芯22的磁体保持面220的方式排列于转子芯22的外周面。

如上所述，在本实施方式中，将转子芯22的外周面的截面设为大致多边形状，由此容易地实现磁体10的定位。并且，转子芯22的外周面的磁体保持面220和磁体10均具备平面部。即，在磁体10的压制成型后、烧成后等时形成了与曲率易于变化的曲面不同的平面，因此即使产生膨胀、收缩也易于维持其平面状态。这样，通过具备平面部，能够使磁体10以维持较大的抵接面积的状态抵接于磁体保持面220。由此，实现了与以往那样的具备用于抵接于转子芯的曲面的磁体相比能够容易且高精度地进行制造的具备平面部110的磁体10。并且，能够增大磁体10的抵接于转子芯22的磁体保持面220的抵接部分，因此磁体10的相对于磁体保持面220的固定更可靠，易于抑制磁体10的松动。其结果，降低了SPM马达100的动作时的噪音，并且提高了效率。

图5是图4B的放大图。在本实施方式中的磁体10中，曲面部120和平面部110在图5中的圆心角θ4所示的范围内如上所述那样配置于彼此相对应的位置。接着，关于采用基于这样的结构的磁体10的SPM马达100的基本的特征，首先说明图5中的圆心角θ4所示的范围内的马达特性。

如图5所示，在圆心角θ4所示的范围内，在从平面部110的法线方向Nv观察磁体10时，曲面部120的整体或者大部分与平面部110重合。因此，磁体的法线方向Nv上的厚度以随着远离磁体10的中央部而减小的方式沿着周向变化。具体而言，如图5所示，形成为像字母D这样的截面，磁体10的中央部的径向上的厚度T最大，随着向端部去而变小。

此处，磁体的厚度对由该磁体产生的磁通的大小产生影响。也就是说，磁体的厚度越大，则磁通越大。由此，在磁体10中也是，由上述中央部产生的磁通通常比由上述端部产生的磁通大。即，在图6中用实线表示中央部最大的正弦波的波形，磁体10的磁通密度也具有接近这样的正弦波波形的分布。由此，转子20的旋转变得顺畅，齿槽转矩减小。此外，在磁通密度具有接近正弦波的分布的情况下，感应电压的波形也接近正弦波。由此，转矩的变动幅度即转矩脉动变小。即，本实施方式中的磁体10包括彼此相对的曲面部120和平面部110，由此形成为字母D形的截面形状。在本实施方式中，通过设为这样的磁体10的形状并设为采用该磁体10的SPM马达100，从而实现效率的提高和噪音的减小。另一方面，在磁体的厚度恒定的情况下，磁通密度具有如图6中的虚线所示那样的接近矩形波的分布。图6是表示由磁体10产生的磁通的密度分布的概要的曲线图。

并且，如图4B所示，在本实施方式中，为了实现更接近正弦波的磁通密度，将磁体10的第2主面12侧的周向两侧的周缘部121设为倒角形状的侧部121s。即，第2主面12通过倒角而具备以至少夹着曲面部120的方式配置的两个侧部121s。在该情况下，如图5所示，侧部121s形成为，侧部121s的任意的切线L2与平面部110所成的锐角的角度θ2比曲面部120的任意的切线L1与平面部110所成的锐角的角度θ1大。也就是说，在本实施方式中，通过配置如上所述那样的侧部121s，进一步减小磁体10的上述端部的厚度。换言之，对于随着远离磁体10的中央部而减小的厚度的变化量而言，利用侧部121s，设为在图5中的圆心角θ4的外侧变化的变化量比在图5中的圆心角θ4所示的范围内变化的变化量大这样的结构。并且，从另一个角度来看，从中心点C到曲面部120的径向上的距离Dc在图5中的圆心角θ4所示的范围内恒定，相对于此，从中心点C到侧部121s的径向上的距离Ds随着靠近侧面13而变小。

也就是说，作为呈波状反复达到正负峰值的正弦波的特征，例如，Sin180°这样的正负峰值中间处的变化量比Sin90°这样的峰值附近的变化量大。在本实施方式中，通过减小侧部121s的厚度，使磁体10的与正弦波的正负峰值中间相对应的端部的厚度变薄的变化量比磁体10的与正弦波的峰值附近相对应的中央部的厚度变薄的变化量大，从而使其近似于正弦波特性。由此，磁体10的磁通密度也更接近正弦波。

另外，侧部121s既可以是平面，也可以是曲面，还可以包含平面和曲面。特别是，通过将侧部121s设为平面，能够使其近似于呈直线状变化的Sin180°附近，并且能够比曲面更容易地进行加工、制造。此外，在本实施方式中，如图4B的端部121f所示，在比侧部121s更靠近周向端部的部位还包含作为所谓的圆角(倒角)的较小的曲面。并且，通过将端部设为圆角，防止会由尖锐的角引起的缺陷、损伤等。这样，优选的是，在周向上，作为平面的侧部121s设于曲面部120与设为曲率半径比曲面部120的曲率半径小的圆角的端部121f之间。

此外，在本实施方式中，为了使磁体10的磁通密度接近正弦波，在制造上，如下所述那样设定侧部121s的周向上的宽度。即，优选的是，将侧部121s的宽度设定为，曲面部120的圆心角θ4为第2主面12的圆心角θ3的50％～80％。其目的在于，使磁体10的磁通密度更接近正弦波。更优选的是，圆心角θ4为第2主面12的圆心角θ3的65％～75％。即，以如下方式构成即可：将曲面部120的周向上的长度占第2主面12的周向上的长度的比例设为第2主面12的周向上的长度的从一半到四分之三的范围，两侧部121s占据除此之外的比例。

另外，根据固定于外周面的磁体10的数量(转子的极数)来设定第2主面12的圆心角θ3。例如，在转子具备10极的情况下，圆心角θ3约为36°(＝360°/10)。

并且，在本实施方式中，如图4B所示，一对侧面13设为以靠曲面部120侧的部分彼此的间隔比靠平面部110侧的部分彼此的间隔大的方式倾斜的平面。即，一对侧面13设为以在与轴向正交的面中随着靠近平面部110而向磁体10的中心方向靠近的方式倾斜的形状。由此，除了侧部121s之外，还利用该侧面13使磁体10随着向磁体10的周向端部去而变得更薄。在本实施方式中，还利用这样的侧面13进一步实现接近正弦波的磁通密度。

优选的是，由磁体10产生的磁通取向于平面部110的法线方向Nv。其目的在于，易于使磁通的大小与磁体10的法线方向Nv上的厚度相对应。也就是说，能够通过使磁体10的法线方向Nv上的厚度沿着周向变化而使朝向磁极面31t1的磁通的大小沿着周向变化。由此，易于将磁体10的磁通密度的分布控制为期望的形状(在该情况下是正弦波)。磁通的取向例如能够通过在磁体的制造时在控制了磁性材料的取向的前提下进行磁化来控制。

磁体10的材质没有特别限定，只要是SPM马达100所采用的以往公知的材质即可。例如，作为磁体10，使用铁氧体磁铁、钕磁铁、钐钴磁铁等。其中，从成本这一点考虑，优选为以氧化铁作为主要原料的铁氧体磁铁。另外，上述的磁体比较易于断裂。相对于此，在本实施方式中，利用如上所述那样使磁体10的平面与转子芯22的磁体保持面220的平面彼此抵接并且利用成为转子树脂部23的模压树脂固定磁体10这样的结构来防止磁体10的破损。即，采用在本实施方式中采用的形状，能够使以往的点接触的结构成为面接触的结构。由此，磁体10的接触面积增大，因此能够实现稳定的固定。

接着，说明包含转子树脂部23的转子主体20b的详细的结构。

图7A是如上所述那样构成的转子20的结构图。此外，图7B是表示包含转子芯22和转子树脂部23的转子主体20b的详细的截面构造的图。此外，图7C是从轴向观察而得到的表示转子主体20b的外侧转子芯22m、磁体10以及转子树脂部23的局部的结构的图。

首先，如图7A所示，在转子主体20b的中心插入有轴21。此外，在转子主体20b中，通过利用树脂对预定的部位进行模压成型而形成转子树脂部23。

如图7A所示，转子树脂部23在转子20的外部侧构成为，以使磁体10的曲面部120暴露的状态包含磁体间树脂部231和端板树脂部232。此处，端板树脂部232呈圆盘状设于转子主体20b的轴向两端部并配置为在轴向上夹着磁体10。此外，磁体间树脂部231在周向上设于各个磁体10之间，利用树脂将端板树脂部232在轴向上连接在一起。

并且，在本实施方式中，如图7B所示，在转子芯22形成有贯通孔22t。贯通孔22t是沿着轴向贯通转子芯22的孔，在径向上形成为环状的形状。即，贯通孔22t配置为，作为圆筒状的空间在转子芯22的内部从转子芯22的一个端面延伸至转子芯22的另一个端面。转子树脂部23的树脂还填充于这样的贯通孔22t而形成成为转子树脂部23的局部的内部树脂部233。另外，由于将内部树脂部233设为圆筒状，因此根据图1、图7A可知，转子芯22被分隔为内侧转子芯22s和外侧转子芯22m。此外，内部树脂部233由作为电绝缘体的树脂材料形成。因此，转子芯22被内部树脂部233电绝缘地分隔为内侧转子芯22s和外侧转子芯22m。在本实施方式中，通过包含这样的结构，提高转子20的电阻抗，抑制轴承的电腐蚀的发生。

如上所述，转子树脂部23成为由配置于转子芯22的两端面的一对端板树脂部232、呈圆筒状配置于转子芯22的内部的内部树脂部233以及沿着周向等间隔地配置于转子芯22的表面的多条磁体间树脂部231一体地结合而成的构造。这样的转子树脂部23例如是通过如以下那样进行树脂模压成型而形成的。即，将转子芯22和多个磁体10配置于圆筒状的模具内。然后，在将热固性树脂填充于模具内之后，利用模具的热能使热固性树脂固化。通过基于这样的工序的树脂模压成型，形成由内侧转子芯22s、外侧转子芯22m以及多个磁体10以预定的配置状态固定而成的转子主体20b。即，两侧的端板树脂部232借助内部树脂部233、磁体间树脂部231而彼此连接在一起，因此利用该构造将内侧转子芯22s、外侧转子芯22m以及各个磁体10以被两侧的端板树脂部232夹着的方式固定。

在本实施方式中，在这样的工序中利用树脂固定转子主体20b的各构件，与利用螺钉、粘接材料等的固定方法相比，不需要固定作业，还实现了组装工时、组装时间的缩短。此外，在本实施方式中，在模具内利用树脂将转子主体20b的各构件结合为一体，因此还能够容易地确保尺寸精度等。并且，在本实施方式中，设为两侧的端板树脂部232借助内部树脂部233和磁体间树脂部231而彼此连接在一起这样的构造，由此，提高了转子芯22、磁体10的针对轴向上的外力的保持强度。

特别是，关于磁体10的固定，详细而言，在本实施方式中利用设于磁体10的曲面部120的周围的周缘部121。如图4A、图4B所示，该周缘部121是比曲面部120更薄的周边端部。在本实施方式中，设为转子树脂部23的树脂以隐藏磁体10的周缘部121的方式覆盖磁体10的周缘部121的结构。更具体而言，端板树脂部232覆盖磁体10的轴向端部的两周缘部121。并且，如图7C所示，磁体间树脂部231覆盖磁体10的径向端部的两周缘部121即侧部121s。这样，通过利用树脂覆盖磁体10的周缘部121，将磁体10固定于外侧转子芯22m的外周面。特别是，在旋转时会对磁体10产生朝向径向上的外侧的离心力，但通过使侧部121s也被树脂覆盖，与仅利用端板树脂部232进行的保持相比，能够提高针对该离心力的强度。

以上，在本实施方式中，未利用螺钉、粘接剂，仅通过对磁体10的周缘部121进行树脂固定而将磁体10固定于转子芯22。例如，使磁体10的第1主面11没有任何间隔物地直接接触外侧转子芯22m的磁体保持面220。此外，由于这样直接接触，因此与夹有粘接剂这样的方法相比，能够抑制磁导率的降低，随之也能够抑制效率的降低。

图8是表示配置于转子芯22的相邻的磁体10之间的详细的构造的图。

如图8所示，在外侧转子芯22m的外周面，形成有用于规定磁体10的安装位置的突起部221。突起部221形成为，自外侧转子芯22m的外周面进一步向外侧突出，在周向上等间隔且个数与磁体10的个数相同。这样，突起部221配置为规定出多个磁体10各自的安装位置，相邻的突起部221之间成为磁体保持面220。由此，能够将多个磁体10等间隔地固定于转子芯22的外周面。因此，从各个磁体10朝向定子30的磁通的密度分布的偏差变小，SPM马达100的效率进一步提高，并且噪音减小。这样，突起部221设置于相邻的磁体保持面220彼此之间，磁体10固定于相邻的突起部221彼此之间。

特别是，在本实施方式中，转子芯22的突起部221的形状设为其宽度随着朝向顶端去而变小的锥形的形状。即，如图8所示，设为突起部221的靠外周侧的部分的周向宽度比突起部221的作为根部的靠内周侧的部分的周向宽度窄的形状。并且，磁体10的侧面13的形状也与突起部221的形状相吻合，侧面13形成为，磁体10的周向宽度随着在径向上从侧部121s向平面部110靠近而变窄。在本实施方式中，将突起部221和磁体10的侧面13设为这样的形状，因此相邻的突起部221的顶端部之间的周向宽度Wp比磁体10的平面部110的周向宽度Wb宽的程度足够大。简而言之，设为在周向上磁体保持面220的外侧开口的宽度Wp比磁体10的底部的宽度Wb大这样的组合。即，外侧开口较宽，因此能够将磁体10容易地插入至磁体保持面220，并且，在插入之后，能够将磁体10配置为密合于磁体保持面220。

并且，为了提高该磁体10与磁体保持面220之间的密合性，在外侧转子芯22m的突起部221的根部的两侧设有向内侧开槽而成的槽222。接着，说明设于外侧转子芯22m的槽222。图9A是用于基于转子芯22的突起部的形状和磁体10的形状来说明磁体10密合于磁体保持面220的密合程度的图。图9B表示与图9A进行比较的比较例。具体而言，在图9A中示出了本实施方式中的设有槽222的突起部221附近，在图9B中示出了作为比较例的未设置槽的突起部921附近。

如上所述，转子芯22是通过层叠期望的形状的较薄的铁板而构成的。此外，上述的铁板是通过利用冲裁加工对作为原材料的铁板进行冲裁而成为期望的形状的。在这样的冲裁加工中，角部分通常不呈方形状，严格地说呈曲线状。因此，图9B的比较例所示的突起部921与磁体保持面920之间的角部922也呈图示那样的曲线状。另一方面，磁体10、转子芯22的尺寸无论如何都会产生偏差。因此，例如，若产生磁体10变大这样的偏差，则会如图9B的比较例所示那样使磁体10的周缘部111与角部922接触。然后，其结果，会在磁体10的平面部110与磁体保持面920之间形成如图9B的比较例所示那样的间隙929而使磁体10不再密合于磁体保持面220。

因此，在本实施方式中，通过设置槽222，抑制了比较例那样的曲线状的角部922的鼓出量。即，在冲裁加工中，以在突起部221的根部的两侧形成槽222的方式进行冲裁。由此，随着槽222的形成，比较例中的角部922的鼓出量也减小。其结果，即使产生磁体10变大这样的偏差，磁体10也不会在突起部221的根部附近发生接触，能够如图9A所示的密合面229那样使磁体10可靠地密合于磁体保持面220。

此外，如上所述，为了使磁体10的固定更可靠，如图8所示，将转子树脂部23的磁体间树脂部231以跨过相邻的磁体10的方式配置于第2主面12侧。磁体间树脂部231配置为覆盖相邻的磁体10的相对的两个侧部121s的至少局部。由此，由相对的两个侧部121s形成的具有大致三角形的截面的空间25的至少局部被磁体间树脂部231填充。也就是说，定子30与转子20的间隔的偏差变小，因此由空间25产生的旋转负载被抑制，转子20的旋转变得更顺畅，SPM马达100的效率进一步提高。基于同样的观点，磁体间树脂部231配置为不自上述的大致三角形的空间25溢出的程度。

特别是，在本实施方式中，磁体10的侧部121s处的厚度较薄，因此与未设置侧部121s的情况相比，能够扩大空间25并增大磁体间树脂部231的径向上的厚度。由此，能够充分地确保磁体间树脂部231的径向上的厚度，因此也能够充分地确保针对离心力这样的向径向外侧作用的力的强度。并且，也能够防止磁体间树脂部231的树脂薄至纸状。即，若树脂成为纸状，则易于破碎或者剥离而成为细小的树脂的碎屑而导致转子20的旋转停止等故障。相对于此，在本实施方式中，树脂不会成为纸状，因此也能够防止这样的故障。

这样，在本实施方式中，设为在磁体10设有侧部121s的结构，因此能够在实现接近正弦波的磁通密度的同时，进而抑制树脂的碎屑的产生并且还确保磁体间树脂部231对于磁体10的保持强度。

在本实施方式中，说明了将转子的极数(磁体10的个数)设为10极，但该极数没有特别限定。若极数增加，则朝向定子的磁通的密度的偏差减小。因此，基于使电磁力分散的观点，优选为极数较多。此外，通过将极数和槽数适当地组合，能够抑制齿槽转矩。另外，极数的上限取决于马达的规格，特别是马达的额定规格等。具体而言，极数例如为4极以上。其中，基于上述的观点，极数优选为8极以上，更优选为10极以上。另外，在图示例中，示出了极数为10(10极)的情况。在转子20为10极且利用三相交流使转子20旋转的情况下，在SPM马达100的动作中，有时会使定子30的内径变形而使定子30进行圆环振动。定子30的圆环振动可能成为噪音的原因之一。然而，根据本实施方式，易于排除除了定子30的圆环振动之外的噪音的原因，因此结果抑制了SPM马达100的动作中的噪音。

如上所述，基于使电磁力分散的观点，优选为极数较多。另一方面，若磁体10的数量较多，则安装位置易于偏移，因此将大量的磁体10高精度地安装于转子芯22的外周面较为困难。由此，极数越多，在该情况下设置突起部221的方式越有效。此外，在本实施方式中，极数越多，转子芯22的外周面越接近平滑的圆弧。其原因在于，外周面具备与磁体10的平面部110相对应的平面的磁体保持面220。若外周面接近圆弧，则转子20的旋转变得顺畅，噪音减小。这样，本实施方式的磁体10特别适合应用于极数较多的转子20。

产业上的可利用性

采用本发明的表面磁体型马达，能够在转子芯与定子芯之间产生具备接近正弦波的密度分布的磁通。因此，特别是，在用于安装于要求低噪音、高效率的家电设备等的马达的情况下是有效的。

附图标记说明

10、磁体；11、第1主面；12、第2主面；13、侧面；14、上下表面；20、转子；20b、转子主体；21、轴；22、转子芯；22m、外侧转子芯；22s、内侧转子芯；22t、贯通孔；23、转子树脂部；25、空间；30、定子；31、定子芯；31s、槽；31t、齿；31y、磁轭；31t1、磁极面；31tm、齿中间部；31tp、齿顶端部；32、绝缘体；33、绕组；40、马达壳；43、轴承；45、定子树脂；46、金属制支架；48、印刷基板；100、表面磁体型(SPM)马达；110、平面部；111、121、周缘部；120、曲面部；121s、侧部；220、920、磁体保持面；221、921、突起部；222、槽；229、密合面；231、磁体间树脂部；232、端板树脂部；233、内部树脂部；922、角部；929、间隙。

Claims (9)

1.一种表面磁体型马达，其具备定子和旋转自如地配置于所述定子的内周侧的转子，在所述转子的表面保持多个磁体，其中，

所述定子包括：

定子芯，其具有磁轭和齿，该磁轭呈环状，该齿为多个且自所述磁轭的内周沿着径向伸出，在该齿的顶端部形成有沿着周向扩宽的齿顶端部；以及绕组，其卷绕于所述齿，

所述转子包括：

转子芯，其保持所述多个磁体；

轴，其贯穿于所述转子芯的中央地延伸；

所述多个磁体，其自所述齿顶端部空开预定的间隔，并沿着所述转子芯的外周面在周向上等间隔地配置；以及

转子树脂部，其用于将所述多个磁体固定于所述转子芯，

所述多个磁体分别包括与所述转子芯的外周面相对的第1主面和与所述齿顶端部相对的第2主面，

所述第1主面包含形成为平面的平面部，

所述齿顶端部和所述第2主面包含形成为彼此同心的圆弧状的曲面部，

所述转子芯和所述多个磁体利用所述转子树脂部而以所述转子树脂部覆盖所述第2主面的周缘部的方式一体成型。

2.根据权利要求1所述的表面磁体型马达，其中，

所述第2主面具有所述曲面部和以夹着所述曲面部的方式配置的两个侧部，

从所述转子的中心到所述侧部的径向上的距离随着靠近所述磁体的周向端部而变小。

3.根据权利要求2所述的表面磁体型马达，其中，

所述侧部的任意的切线与所述平面部所成的锐角的角度比所述曲面部的任意的切线与所述平面部所成的锐角的角度大。

4.根据权利要求2或3所述的表面磁体型马达，其中，

所述转子树脂部配置为覆盖所述第2主面的所述侧部的至少局部。

5.根据权利要求1所述的表面磁体型马达，其中，

磁通取向于所述平面部的法线方向。

6.根据权利要求1所述的表面磁体型马达，其中，

所述转子芯的所述外周面具有与所述平面部一一对应的磁体保持面。

7.根据权利要求1所述的表面磁体型马达，其中，

所述转子芯的所述外周面具有用于规定所述多个磁体各自的安装位置的突起部。

8.根据权利要求7所述的表面磁体型马达，其中，

在所述突起部的两侧设有向内侧开槽而成的槽。

9.根据权利要求1所述的表面磁体型马达，其中，

所述转子的极数为10，

所述定子的槽数为12。