CN110971033A - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达，该马达具有：静止部，其具有定子；以及旋转部，其具有磁铁部，该磁铁部配置在比定子靠径向外侧的位置。旋转部还具有筒状的转子保持架。在转子保持架的径向内侧面上保持有磁铁部。磁铁部包含在径向上磁化出N极和S极的多个第一磁铁以及在周向上磁化出N极和S极的多个第二磁铁。在周向上隔着第二磁铁而相邻的第一磁铁的径向内端部的磁极相互不同。在周向上隔着而第一磁铁相邻的第二磁铁的周向一侧的端部的磁极相互不同。在第一磁铁和第二磁铁的径向外侧面与转子保持架的径向内侧面之间分别设置有间隔。

Description

马达

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术

以往，公知有磁铁部配置在比定子靠径向外侧的位置的外转子型的马达。例如，在日本特开2015-122834号公报中，转子的直径比定子的直径大，该转子配置为内周面与定子的外周面对置。多个永磁铁配置为在圆筒部件的内周面上构成海尔贝克型排列(HalbachArray)。通过海尔贝克型排列，能够向定子侧产生更强的磁场。

专利文献1：日本特开2015-122834号公报

然而，在日本特开2015-122834号公报中，各个永磁铁的外周面设置于圆筒部件的内周面。因此，各个永磁铁的形状被加工成沿着圆筒部件的内周面的形状。因此，永磁铁的加工变难，加工所需的成本也增加。

发明内容

本发明的目的在于，提供在磁铁部中使用的磁铁容易制造的马达。

本发明的例示的马达具有：静止部，其具有定子，该定子呈环状包围沿上下方向延伸的中心轴线；以及旋转部，其具有磁铁部，该磁铁部配置在比所述定子靠径向外侧的位置。所述旋转部还具有沿轴向延伸的筒状的转子保持架。在所述转子保持架的径向内侧面上保持有所述磁铁部。所述磁铁部包含在径向上磁化出N极和S极的多个第一磁铁以及在周向上磁化出N极和S极的多个第二磁铁。所述第一磁铁和所述第二磁铁在周向上相邻排列。在周向上隔着所述第二磁铁而相邻的所述第一磁铁的径向内端部的磁极相互不同。在周向上隔着所述第一磁铁而相邻的所述第二磁铁的周向一侧的端部的磁极相互不同。在所述第一磁铁的径向外侧面与所述转子保持架的径向内侧面之间以及所述第二磁铁的径向外侧面与所述转子保持架的径向内侧面之间分别设置有间隔。

根据本发明，能够提供在磁铁部中使用的磁铁容易制造的马达。

附图说明

图1是示出马达的结构例的剖视图。

图2是示出磁铁部的结构例的马达的剖视图。

图3是示出反电动势常数和第二磁铁的周向长度相对于第一磁铁的周向长度的变化而发生的变化的曲线图。

图4是示出反电动势常数相对于第二磁铁的径向长度的变化而发生的变化的曲线图。

标号说明

100：马达；1：静止部；11：定子；111：定子铁芯；112：线圈部；12：托架；121：下盖部；122：轴承保持架；123：外壁部；2：旋转部；21：轴；22：轴保持架；23：转子保持架；24：磁铁部；24a：粘接剂；241：第一磁铁；242：第二磁铁；3：轴承；CA：中心轴线；La1、La2：周向长度；Lr1、Lr2：径向长度；K：反电动势系数；G1、G2：间隔；Gs：恒定值。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的例示的实施方式进行说明。

另外，在本说明书中，在马达100中，将与中心轴线CA平行的方向称为“轴向”。将轴向中的从后述的托架12朝向轴保持架22的方向称为“上方”，将从轴保持架22朝向托架12的方向称为“下方”。

将与中心轴线CA垂直的方向称为“径向”。将径向中的接近中心轴线CA的方向称为“径向内侧”，将远离中心轴线CA的方向称为“径向外侧”。

将以中心轴线CA为中心的旋转方向称为“周向”。

另外，以上所说明的方向并不限定组装于实际的设备的情况下的方位。

图1是示出马达100的结构例的剖视图。另外，图1示出了用包含中心轴线CA在内的假想平面剖开马达100的情况下的马达100的截面构造。

如图1所示，马达100具有静止部1和旋转部2。静止部1具有后述的定子11，该定子11呈环状包围沿上下方向延伸的中心轴线CA。旋转部2具有配置在比定子11靠径向外侧的位置的后述的磁铁部24。另外，马达100还具有轴承3。

静止部1具有上述的定子11和托架12。

定子11以中心轴线CA为中心来驱动旋转部2。更具体而言，定子11驱动旋转部2以使其沿周向旋转。定子11被托架12的后述的轴承保持架122支承。

定子11具有定子铁芯111、绝缘件(省略图示)以及多个线圈部112。定子铁芯111是以中心轴线CA为中心的环状的磁性体，在本实施方式中是多个板状的电磁钢板层叠而成的层叠体。定子铁芯111固定于轴承保持架122。在本实施方式中，定子铁芯111的径向内端部固定于轴承保持架122的径向外侧面。定子铁芯111的径向外侧面与磁铁部24在径向上对置。多个线圈部112分别是将导线隔着具有电绝缘性的绝缘件卷绕于定子铁芯111而得到的卷线部件。

托架12具有下盖部121、轴承保持架122以及外壁部123。

下盖部121呈以中心轴线CA为中心的环状并且呈沿径向扩展的板状。在下盖部121的径向内端部设置有轴承保持架122。在下盖部121的径向外端部设置有外壁部123。

轴承保持架122呈以中心轴线CA为中心沿轴向延伸的筒状。轴承保持架122从下盖部121的径向内端部向上方突出。轴承保持架122对定子11进行支承。定子11的径向内端部固定于轴承保持架122。在轴承保持架122的内部设置有轴承3。在本实施方式中，轴承3分别设置于马达100的轴向上部和轴向下部。并且，后述的轴21插入于轴承保持架122和轴承3中。轴承保持架122经由轴承3将轴21支承为能够旋转。另外，在本实施方式中，轴承3是球轴承，但不限于该例示，例如也可以是套筒轴承等。

在本实施方式中，外壁部123呈以中心轴线CA为中心的筒状，沿轴向延伸。外壁部123从下盖部121的径向外端部向上方突出。

接下来，对旋转部2进行说明。旋转部2具有轴21、轴保持架22、转子保持架23以及上述的磁铁部24。

轴21是旋转部2的旋转轴。轴21能够与轴保持架22、转子保持架23以及磁铁部24一同以中心轴线CA为中心进行旋转。另外，不限于该例示，轴21也可以是安装于静止部1的固定轴。另外，在轴21为固定轴的情况下，在轴21与轴保持架22之间设置有轴承。

轴保持架22在马达100的轴向上部安装于轴21。在本实施方式中，轴保持架22固定于轴21，从轴21的径向外侧面朝向径向外侧扩展。

转子保持架23呈沿轴向延伸的筒状。如上所述，旋转部2具有转子保持架23。在转子保持架23的径向内侧面保持有磁铁部24。转子保持架23设置于轴保持架22的径向外端部，从该径向外端部向下方延伸。转子保持架23的上端部被轴保持架22覆盖。

图2是示出磁铁部24的结构例的马达100的剖视图。图2是沿图1的虚线X剖开的从上方观察到的马达100的局部的截面。另外，在图2中，省略了绝缘件的图示。在图2中，标号N表示磁铁的N极。标号S表示磁铁的S极。

磁铁部24与定子11的径向外侧面在径向上对置。如图2所示，磁铁部24包含多个第一磁铁241和多个第二磁铁242。在第一磁铁241中，在径向上磁化出N极和S极。在第二磁铁242中，在周向上磁化出N极和S极。

第一磁铁241和第二磁铁242在周向上采用海尔贝克排列(Halbach Array)。更具体而言，第一磁铁241和第二磁铁242在周向上相邻排列。在周向上隔着第二磁铁242而相邻的第一磁铁241的径向内端部的磁极相互不同。在周向上隔着第一磁铁241而相邻的第二磁铁242的周向一侧的端部的磁极相互不同。通过第一磁铁241和第二磁铁242的排列采用海尔贝克排列，能够使径向内侧的磁场比第一磁铁241和第二磁铁242更强。另一方面，能够使径向外侧的磁场比第一磁铁241和第二磁铁242更弱。即，转子保持架23侧的磁场减弱，因此能够抑制转子保持架23处的磁饱和。因此，能够使转子保持架23的径向上的厚度更薄。

第一磁铁241和第二磁铁242设置于转子保持架23的径向内侧面。在本实施方式中，第一磁铁241的径向外端的两个周向端部和第二磁铁242的径向外端的两个周向端部与转子保持架23的径向内侧面接触。在第一磁铁241的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间以及第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间分别设置有间隔。另外，第一磁铁241的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间的间隔是由第一磁铁241的径向外侧面和转子保持架23的径向内侧面包围的空间。第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间的间隔是由第二磁铁242的径向外侧面和转子保持架23的径向内侧面包围的空间。

这样，也可以不将第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面成型为沿着转子保持架23的径向内侧面的形状。因此，制造在磁铁部24中使用的磁铁241、242变得容易。

例如，能够像后述那样在第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间填充粘接剂24a等。特别是，即使在粘接剂24a包含例如30[μm]左右的直径比较大的粒子作为固化剂的情况下，也能够在第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间填充粘接剂24a。

在本实施方式中，第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面分别是与径向垂直的平面。并且，第一磁铁241和第二磁铁242的形状分别是长方体。这样，能够使第一磁铁241和第二磁铁242为简单的形状。因此，制造第一磁铁241和第二磁铁242变得更容易。但是，不限于这些例示，第一磁铁241和第二磁铁242只要是在它们的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间设置有间隙的形状即可。例如，第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面中的至少一方也可以是曲面。并且，第一磁铁241和第二磁铁242中的至少一方的形状也可以不是长方体。

在本实施方式中，在第一磁铁241的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间以及第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间设置有粘接剂24a。这样，能够利用粘接剂24a将第一磁铁241和第二磁铁242更牢固地固定于转子保持架23的径向内侧面。

但是，不限于该例示，也可以是，在第一磁铁241的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间以及第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间中的某方设置粘接剂24a。即，只要第一磁铁241的径向外侧面的至少一部分和第二磁铁242的径向外侧面的至少一部分中的至少一方隔着粘接剂24a与转子保持架23的径向内侧面对置即可。这样，能够利用粘接剂24a将第一磁铁241和第二磁铁242中的至少一方更牢固地安装于转子保持架23的径向内侧面。

在本实施方式中，在第一磁铁241的周向一侧面和在周向上与该第一磁铁241相邻的第二磁铁242的周向另一侧面之间设置有间隔。另外，该间隔是由第一磁铁241的周向一侧面、与该第一磁铁241在周向上相邻的第二磁铁242的周向另一侧面、以及转子保持架23的径向内侧面包围的空间。并且，在该间隔中设置有粘接剂24a。这样，能够将在周向上相邻的第一磁铁241和第二磁铁242相互固定起来。但是，不限于该例示，也可以在两者之间不设置间隔、不设置粘接剂24a。例如，也可以是，第一磁铁241和与该第一磁铁241在周向上相邻的第二磁铁242中的一方的周向一侧面全部与另一方的周向另一侧面接触。另外，在本实施方式中，第一磁铁241的周向一侧面是朝向在周向上相邻的第二磁铁242的面。第二磁铁242的周向另一侧面是朝向在周向上相邻的第一磁铁241的面。

粘接剂24a不限于上述的例示，也可以是，不设置于第一磁铁241的径向外侧面和第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间，设置于第一磁铁241的周向一侧面和在周向上与该第一磁铁相邻的第二磁铁242的周向另一侧面之间。

第一磁铁241与定子11在径向上的间隔G1以及第二磁铁242与定子11在径向上的间隔G2为恒定值Gs(例如0.22[mm])以上，以使在旋转部2旋转时磁铁部24不会与定子11不接触。但是，间隔G1和间隔G2优选为更小的值。这样，定子11能够更高效地使旋转部2旋转。

因此，在本实施方式中，第二磁铁242与定子11在径向上的间隔G2与上述第一磁铁241与定子11在径向上的间隔G1相同。例如，间隔G1和G2与恒定值Gs相同。这样，能够使第一磁铁241和第二磁铁242双方更接近定子11。因此，能够使第一磁铁241和第二磁铁242对定子11施加的磁力更强。

接着，如上所述，在本实施方式中，第一磁铁241和第二磁铁242是长方体。在本实施方式中，将第一磁铁241的周向一侧面与周向另一侧面之间的间隔称为周向长度La1。将第二磁铁242的周向一侧面与周向另一侧面之间的间隔称为周向长度La2。另外，将第一磁铁241的径向内侧面与径向外侧面之间的间隔称为径向长度Lr1。将第二磁铁242的径向内侧面与径向外侧面之间的间隔称为径向长度Lr2。

更严格地说，周向长度La1是第一磁铁241的径向内端部在与轴向垂直并且与第一磁铁241的径向内侧面平行的方向dr1上的长度。周向长度La2是第二磁铁242的径向内端部在与轴向垂直并且与第二磁铁242的径向内侧面平行的方向dr2上的长度。另外，径向长度Lr1是第一磁铁241在穿过在第一磁铁241的径向内端部最接近定子11的点的径向上的长度。径向长度Lr2是第二磁铁242在穿过在第二磁铁242的径向内端部最接近定子11的点的径向上的长度。

第一磁铁241和第二磁铁242在周向上紧密排列。因此，在本实施方式中，第一磁铁241和第二磁铁242中的一方的径向内端的周向端部接近第一磁铁241和第二磁铁242中的另一方的周向侧面。例如，在第一磁铁241的周向长度La1比第二磁铁242的周向长度La2长的情况下，当使第一磁铁241和第二磁铁242双方更接近定子11时，第二磁铁242的径向长度Lr2比第一磁铁241的径向长度Lr1长。在该情况下，如图2所示，第一磁铁241的径向内端的周向端部与第二磁铁242的周向侧面接触。另外，在La1＜La2并且Lr1＞Lr2的情况下，第二磁铁242的径向内端的周向端部接近第一磁铁241的周向侧面。在La1＝La2并且Lr1＝Lr2的情况下，第一磁铁241的径向内端的周向端部接近第二磁铁242的径向内端的周向端部。

第一磁铁241的周向长度La1优选比第二磁铁242的周向长度La2长。

第一磁铁241和第二磁铁242与定子11之间的间隔G1和间隔G2越窄，第一磁铁241和第二磁铁242对定子11施加的磁力越强。另一方面，例如，在转子保持架23的径向内侧面在周向上的绕一周的长度恒定、并且像图2所示那样第一磁铁241和第二磁铁242在周向上紧密排列的情况下，当第一磁铁241的周向长度La1变得更长时，第二磁铁242的周向长度La2变得更短。这里，在间隔G1和间隔G2为恒定值Gs(例如0.22[mm])并且转子保持架23的径向内侧面在周向上的绕一周的长度恒定的情况下，当使第一磁铁241的周向长度La1更长时，如图3所示，马达100的反电动势常数K变得更大。并且，当超过图3的条件A而成为La1＞La2时，能够使马达100的反电动势常数K充分大(例如4.7[mV·s/rad]以上)。

另外，反电动势常数K是表示将电力转换为马达100的旋转能量的效率的常数。反电动势常数K越大，马达100能够产生越大的输出。

这里，在图3中，在条件B下，第一磁铁241的周向长度La1为第二磁铁242的周向长度La2的三倍。在本实施方式中，在比条件B靠右侧的La1＞(3×La2)的区域中，第二磁铁242的周向长度La2变小，实际上超过了加工界限。因此，在图3中，绘制到了周向长度La1为周向长度La2的三倍即条件B为止。

并且，在La1＞La2的情况下，第二磁铁242的径向长度Lr2优选比第一磁铁241的径向长度Lr1长。

当第一磁铁241的周向长度La1变得更长时，第一磁铁241的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间的间隔变宽。另外，当第二磁铁242的周向长度La2变得更短时，第二磁铁242的径向外侧面与转子保持架23的径向内侧面之间的间隔变窄。由此，例如，在转子保持架23的径向内侧面在周向上的绕一周的长度恒定、并且像图2所示那样第一磁铁241和第二磁铁242在周向上紧密地排列并且第一磁铁241的周向长度La1比第二磁铁242的周向长度La2长的情况下，如果第二磁铁242的径向长度Lr2与第一磁铁241的径向长度Lr1相同，则第二磁铁242比第一磁铁241离定子11远。即，在上述的情况下，第二磁铁242与定子11之间的间隔G2比第一磁铁241与定子11之间的间隔G1宽。另一方面，在上述的情况下，如果第一磁铁241的尺寸恒定，则如图4所示，第二磁铁242的径向长度Lr2越大，马达100的反电动势常数K越高。即，第二磁铁242与定子11之间的间隔G2越窄，第二磁铁242对定子11施加的磁力越强。而且，在图4中，马达100的反电动势常数K在间隔G2为最小的上述的恒定值Gs即条件C下最大。因此，通过使第二磁铁242的径向长度Lr2比第一磁铁241的径向长度Lr1长，能够使第二磁铁242更接近定子11，能够进一步增大马达100的反电动势常数K。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。本发明的范围不限于上述的实施方式。本发明能够在不脱离发明主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变更来实施。另外，在上述的实施方式中所说明的事项能够在不产生矛盾的范围内适当地任意组合。

产业上的可利用性

本发明对于包含有多个磁铁的磁铁部设置于转子保持架的径向内侧面上的马达是有用的。

Claims (6)

1.一种马达，其具有：

静止部，其具有定子，该定子呈环状包围沿上下方向延伸的中心轴线；以及

旋转部，其具有磁铁部，该磁铁部配置在比所述定子靠径向外侧的位置，

所述旋转部还具有沿轴向延伸的筒状的转子保持架，

在所述转子保持架的径向内侧面上保持有所述磁铁部，

所述磁铁部包含在径向上磁化出N极和S极的多个第一磁铁以及在周向上磁化出N极和S极的多个第二磁铁，

所述第一磁铁和所述第二磁铁在周向上相邻排列，

在周向上隔着所述第二磁铁而相邻的所述第一磁铁的径向内端部的磁极相互不同，

在周向上隔着所述第一磁铁而相邻的所述第二磁铁的周向一侧的端部的磁极相互不同，

在所述第一磁铁的径向外侧面与所述转子保持架的径向内侧面之间以及所述第二磁铁的径向外侧面与所述转子保持架的径向内侧面之间分别设置有间隔。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述第一磁铁的周向长度比所述第二磁铁的周向长度长。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，

所述第二磁铁的径向长度比所述第一磁铁的径向长度长。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达，其中，

所述第一磁铁和所述第二磁铁的形状是长方体。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的马达，其中，

所述第一磁铁的径向外侧面的至少一部分和所述第二磁铁的径向外侧面的至少一部分中的至少一方隔着粘接剂与所述转子保持架的径向内侧面对置。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的马达，其中，

所述第二磁铁与所述定子在径向上的间隔和所述第一磁铁与所述定子在径向上的间隔相同。

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