CN110323860A - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供马达。该马达具有固定部和能够相对于固定部绕中心轴线旋转的转子。转子具有：多个转子磁铁，它们等间隔地位于周向上；以及转子铁芯，其对转子磁铁进行保持。转子铁芯具有沿径向突出的多个突极部。突极部位于在周向上相邻的转子磁铁之间。固定部具有多个霍尔传感器。霍尔传感器相对于转子位于轴向一侧。在转子中，多个突极部的轴向一侧的端面位于比多个转子磁铁的轴向一侧的端面靠轴向一侧的位置。

Description

马达

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术

以往，例如像日本公开公报特开2013-183570号公报所示那样，公知有一种马达，该马达具有交替极型的转子，该转子在转子铁芯上沿周向等间距地配置有多个磁铁，在磁铁与磁铁之间配置有伪磁极。在日本公开公报特开2013-183570号公报记载的马达中，使用固定于旋转轴的传感器磁铁和对传感器磁铁的磁场进行检测的霍尔传感器对转子的旋转位置进行检测。

在使用传感器磁铁的情况下，由于部件数量较多，因此在马达的尺寸和制造成本方面是不利的。因此，考虑减少传感器磁铁，采用利用霍尔元件对转子磁铁的磁场进行检测的方式。但是，在交替极型的转子中，由于磁铁的漏磁通与伪磁极的漏磁通的大小不同，因此从霍尔元件输出的检测信号是非对称的，因而难以用作对线圈进行开关的定时信号。

发明内容

本发明的一个方式的目的之一在于，提供能够根据对转子磁铁的漏磁通进行检测而得的信号而对线圈进行开关的交替极型的马达。

本发明的例示的实施方式是一种马达，该马达具有：固定部；以及转子，其能够相对于所述固定部绕中心轴线旋转。所述转子具有：多个转子磁铁，它们等间隔地位于周向上；以及转子铁芯，其对所述转子磁铁进行保持。所述转子铁芯具有沿径向突出的多个突极部。所述突极部位于在周向上相邻的所述转子磁铁之间。所述固定部具有多个霍尔传感器。所述霍尔传感器相对于所述转子位于轴向一侧。在所述转子中，所述多个突极部的轴向一侧的端面位于比所述多个转子磁铁的轴向一侧的端面靠轴向一侧的位置。

根据本发明的例示的实施方式，提供能够根据对转子磁铁的漏磁通进行检测而得的信号而对线圈进行开关的交替极型的马达。

由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出实施方式的马达的剖视图。

图2是从下侧观察转子和定子的局部仰视图。

图3是示出转子和定子的下侧的端部的立体图。

图4是示出实施方式的马达10中的U相、V相、W相的感应电压和图2的(1)～(3)的霍尔传感器45的检测波形的曲线图。

图5是为了进行比较而示出的曲线图。

具体实施方式

图1是示出本实施方式的马达的剖视图。图2是从下侧观察转子和定子的局部仰视图。

在各图中，Z轴方向是以正侧作为上侧，以负侧作为下侧的上下方向。在各图中适当示出的作为假想轴的中心轴线J的轴向与Z轴方向、即上下方向平行。在以下的说明中，只要没有特别说明，将与中心轴线J的轴向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。

在本实施方式中，下侧相当于轴向一侧，上侧相当于轴向另一侧。另外，上侧和下侧只是用于对各部的相对位置关系进行说明的名称，实际的配置关系等也可以是这些名称所表示的配置关系等以外的配置关系等。

如图1所示，本实施方式的马达10是外转子型的马达。马达10具有固定部11和转子20。固定部11具有定子30、托架40以及电路板50。

托架40具有基板支承部41、定子保持部42、轴承部43以及盖部44。即，马达10具有基板支承部41、定子保持部42、轴承部43以及盖部44。在本实施方式中，基板支承部41、定子保持部42、轴承部43以及盖部44是彼此分开的部件。

基板支承部41为板面与轴向垂直的板状。基板支承部41具有沿轴向贯穿基板支承部41的中央孔部41a。虽然省略了图示，在沿轴向观察时，中央孔部41a为以中心轴线J为中心的圆形状。

定子保持部42为从基板支承部41向上侧延伸的筒状。定子保持部42为以中心轴线J为中心且在轴向两侧开口的圆筒状。定子保持部42的下侧的端部与中央孔部41a嵌合而被固定。

轴承部43为沿轴向延伸的筒状。轴承部43为以中心轴线J为中心且在轴向两侧开口的圆筒状。轴承部43嵌合于定子保持部42的径向内侧而被固定。轴承部43延伸至比定子保持部42靠上侧的位置。轴承部43的下侧的端部位于中央孔部41a的内部。盖部44固定于轴承部43的下侧的端部。盖部44封闭轴承部43的下侧的开口。

转子20具有轴21、转子铁芯保持部22、转子磁铁23和转子铁芯24。轴21沿中心轴线J配置。轴21为以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆柱状。轴21嵌合到轴承部43的内部。在轴21的外周面与轴承部43的内周面之间设置有间隙。轴21被轴承部43支承为能够绕中心轴线J旋转。轴21的上侧的端部比轴承部43靠向上侧突出。轴21的下侧的端部被盖部44从下侧支承。

转子铁芯保持部22固定于轴21的上侧的端部。转子铁芯保持部22具有基部22a和筒部22b。基部22a固定于轴21的上侧的端部的外周面，从轴21朝向径向外侧扩展。转子铁芯保持部22覆盖定子30的上侧。

筒部22b为从基部22a的径向外周缘部向下侧延伸的筒状。筒部22b为以中心轴线J为中心的圆筒状。转子铁芯24固定于筒部22b的内周面。转子磁铁23固定于转子铁芯24的内周面。转子磁铁23和转子铁芯24在轴向上与电路板50的上表面隔着间隙对置。

如图2所示，转子铁芯24为沿周向延伸的圆环状。在转子铁芯24的内周面上，多个转子磁铁23在周向上相互隔开间隔地配置。在相邻的转子磁铁23彼此之间配置有突极部24a。即，多个转子磁铁23与多个突极部24a在周向上交替排列。转子磁铁23与突极部24a沿周向等间隔地配置。

突极部24a是在转子铁芯24的内周面上向径向内侧突出的部位。即，突极部24a与转子铁芯24是一个部件。根据该结构，由于能够将具有突极部24a的转子铁芯24作为一个层叠钢板而制造出，因此容易制造。

在本实施方式的情况下，突极部24a的朝向径向内侧的端面位于比对转子磁铁23进行保持的转子铁芯24的磁铁保持面24b靠径向内侧的位置。在周向上，在突极部24a与转子磁铁23之间设置有向径向外侧凹陷的凹槽24c。凹槽24c是沿轴向延伸的槽部。

转子20具有在沿周向排列的转子磁铁23之间具有突极部24a的交替极结构。转子磁铁23构成N极和S极中的一个磁极，突极部24a构成另一个磁极。凹槽24c作为转子20中的磁极间空隙而发挥功能。

这里，图3是示出转子和定子的下侧的端部的立体图。在图3中示出了将转子20的朝向下侧的端面20a朝向图示上侧的状态。在转子20的朝向下侧的端面20a上，多个突极部24a的朝向下侧的端面24d位于比多个转子磁铁23的朝向下侧的端面23d靠下侧的位置。转子磁铁23的端面23d的轴向位置与定子铁芯31的朝向下侧的端面31d一致。

突极部24a的下侧的端面24d位于比定子铁芯31的朝向下侧的端面31d靠下侧的位置。通过突极部24a比定子铁芯31靠向下侧突出，能够增大从突极部24a朝向下侧的漏磁通，从而能够提高后述的霍尔传感器45的信号强度。

如图1所示，突极部24a的上侧的端面24e与转子磁铁23的上侧的端面23e的轴向位置一致。即，突极部24a和转子磁铁23的与霍尔传感器45相反的一侧的端面的位置对齐。根据该结构，由于转子铁芯24的轴向长度大于转子磁铁23，因此提高了马达10的扭矩。

另外，突极部24a的上侧的端面24e与定子铁芯31的上侧的端面31e的轴向位置一致。由于在定子铁芯31的轴向长度的整体范围内与突极部24a对置，因此与将转子铁芯24相对于定子铁芯31向下侧错开配置的情况相比，能够提高马达10的扭矩。

定子30配置于电路板50的上侧。定子30与转子20在径向上隔着间隙对置。定子30具有定子铁芯31和多个线圈32。定子铁芯31与转子磁铁23和转子铁芯24在径向上隔着间隙对置。定子铁芯31具有铁芯背部31a和多个齿31b。

如图2所示，铁芯背部31a为沿周向延伸的环状。铁芯背部31a为以中心轴线J为中心的圆环状。如图1所示，铁芯背部31a固定于定子保持部42的外周面。由此，定子30固定于托架40。如图2所示，多个齿31b从铁芯背部31a沿径向延伸，沿周向配置。在本实施方式中，多个齿31b从铁芯背部31a向径向外侧延伸。多个齿31b沿周向在整周范围内等间隔地配置。

多个线圈32安装于定子铁芯31。更详细而言，多个线圈32分别安装在多个齿31b上。线圈32是通过将线圈线卷绕在齿31b上而构成的。虽然省略了图示，构成线圈32的线圈线的端部从线圈32向下侧延伸。将从线圈32向下侧延伸的线圈线称作线圈线33。

电路板50为板面与轴向垂直的板状。电路板50配置于定子30的下侧。在本实施方式中，电路板50固定于基板支承部41的上表面。在电路板50的上表面安装有多个霍尔传感器45。在电路板50的上表面也可以安装有逆变器电路、电源电路等。

霍尔传感器45在转子20旋转时，对来自由转子磁铁23构成的磁极的漏磁通和来自由突极部24a构成的磁极的漏磁通进行检测。如图2所示，霍尔传感器45配置在与转子磁铁23和突极部24a在轴向上对置的位置。

霍尔传感器45沿周向等角度地配置有3个。在本实施方式的情况下，霍尔传感器45沿着周向每隔30°进行配置。在本实施方式中，在定子30中周期性地各配置3个U相线圈、V相线圈以及W相线圈。3个霍尔传感器45位于U相线圈与V相线圈之间、V相线圈与W相线圈之间以及W相线圈与U相线圈之间。在线圈的接线方法是星形接线的情况下，只要多个霍尔传感器45在沿轴向观察时分别位于相邻的线圈32之间即可。即，霍尔传感器45可以配置在定子30的任意的槽中。另外，霍尔传感器45的位置能够根据接线方法而适当变更。

在具有上述结构的本实施方式的马达10中，在转子20的朝向下侧的端面20a上，突极部24a的轴向一侧的端面24d位于比转子磁铁23的轴向一侧的端面23d靠轴向一侧的位置。根据该结构，在对转子磁铁23和突极部24a的磁场进行检测的方式的马达10中，能够提高旋转控制的容易性。以下，参照图4和图5进行详细说明。

图4是示出本实施方式的马达10中的U相、V相以及W相的感应电压和图2的(1)～(3)的霍尔传感器45的检测波形的曲线图。图5是为了进行比较而示出的曲线图，是示出使转子磁铁23的端面23d与突极部24a的端面24d的轴向位置一致的情况下的U相、V相以及W相的感应电压和霍尔传感器45的检测波形的曲线图。

交替极型的马达的磁特性在转子磁铁和突极部处不同。即，转子磁铁的漏磁通相对较大，突极部的漏磁通相对较小。因此，假设在马达10中从霍尔传感器45至转子磁铁23的轴向的距离与从霍尔传感器45至突极部24a的轴向的距离相同的情况下，如图5所示，霍尔传感器45的检测波形相对于磁通密度的零点是非对称的。在图5和图4中，磁通密度的正侧是对突极部24a的漏磁通进行检测的期间，磁通密度的负侧是对转子磁铁23的漏磁通进行检测的期间。

这里，在利用霍尔传感器45的输出进行马达10的旋转控制的情况下，在霍尔传感器45的输出的正负反转的点P31、P32、P33处对向U相、V相以及W相的线圈32输入的输入电压进行开关。如果该开关的定时与各相的感应电压交叉的点P41、P42、P43的时刻一致，则能够使马达10顺畅地旋转。但是，如图5所示，在霍尔传感器45的检测波形为非对称的情况下，点P31与点P41、点P32与点P42以及点P33与点P43的时刻的偏差变大。因此，容易使马达10中的噪音和振动变大。

因此，在本实施方式的马达10中，通过使转子磁铁23与突极部24a的轴向位置错开，对霍尔传感器45所检测的转子磁铁23的磁通密度和突极部24a的磁通密度进行调整。在本实施方式中，使突极部24a的端面24d比转子磁铁23的端面23d更靠近霍尔传感器45。由此，如图4所示，霍尔传感器45所检测的突极部24a的磁通密度的大小H1比图5所示的磁通密度的大小H2大。其结果为，能够使霍尔传感器45的检测波形接近相对于磁通密度的零点对称的形状。

通过使霍尔传感器45的检测波形接近对称形状，霍尔传感器45的输出的正负反转的点P11、P12、P13与各相的感应电压交叉的点P21、P22、P23的偏差变小。因此，在根据霍尔传感器45的检测波形对线圈32的开关进行控制时，能够使马达10顺畅地旋转。

根据本实施方式的马达10，通过采用交替极型的马达而能够使转子磁铁23的数量减半，并且不必使用旋转角检测用的传感器磁铁就能够进行旋转控制，因此能够实现马达10的小型化和低成本化。

另外，由于本实施方式的马达10是外转子型的马达，因此即使在转子磁铁23的数量少的交替极型的马达中也容易获得高扭矩。

在上述实施方式中，采用突极部24a的上侧的端面24e与转子磁铁23的上侧的端面23e的位置对齐的机构，但也可以采用突极部24a的上侧的端面24e位于比转子磁铁23的上侧的端面23e靠下侧的位置的结构。即，也可以采用转子铁芯24相对于转子磁铁23整体向下侧偏移的结构。在该情况下，由于能够使转子铁芯24与转子磁铁23为相同的轴向长度，因此能够将现有的外转子型的转子转用而制造出转子20。

另外，在上述实施方式中，采用突极部24a的上侧的端面24e与定子铁芯31的上侧的端面31e的位置对齐的结构，但也可以采用突极部24a的上侧的端面24e位于比定子铁芯31的上侧的端面31e靠下侧的位置的结构。即，也可以采用转子铁芯24相对于定子铁芯31整体向下侧偏移的结构。在该情况下，能够使转子铁芯24与定子铁芯31为相同的轴向长度。在层叠电磁钢板来制造出转子铁芯24和定子铁芯31的情况下，从1张电磁钢板同时冲裁出一层转子铁芯24和一层定子铁芯31。通过使转子铁芯24与定子铁芯31为相同的轴向长度，能够使电磁钢板的层叠数一致，从而容易制造。

Claims (8)

1.一种马达，其具有：

固定部；以及

转子，其能够相对于所述固定部绕中心轴线旋转，

该马达的特征在于，

所述转子具有：

多个转子磁铁，它们等间隔地位于周向上；以及

转子铁芯，其对所述转子磁铁进行保持，

所述转子铁芯具有沿径向突出的多个突极部，

所述突极部位于在周向上相邻的所述转子磁铁之间，

所述固定部具有多个霍尔传感器，

所述霍尔传感器相对于所述转子位于轴向一侧，

在所述转子中，所述多个突极部的轴向一侧的端面位于比所述多个转子磁铁的轴向一侧的端面靠轴向一侧的位置。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述多个突极部的轴向另一侧的端面与所述多个转子磁铁的轴向另一侧的端面的轴向位置一致。

3.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述多个突极部的轴向另一侧的端面位于比所述多个转子磁铁的轴向另一侧的端面靠轴向一侧的位置。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达，其特征在于，

所述固定部具有：

定子铁芯，其与所述转子在径向上隔着间隙对置；以及

多个线圈，它们配置于所述定子铁芯，

所述多个突极部的轴向一侧的端面位于比所述定子铁芯的轴向一侧的端面靠轴向一侧的位置。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述多个突极部的轴向另一侧的端面与所述定子铁芯的轴向另一侧的端面的轴向位置一致。

6.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述多个突极部的轴向另一侧的端面位于比所述定子铁芯的轴向另一侧的端面靠轴向一侧的位置。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达，其特征在于，

所述转子铁芯和所述突极部是一个部件。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达，其特征在于，

该马达是外转子型的马达。