CN111064296B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机，能够抑制由向磁铁施加的离心力引起的向转子芯的应力集中并且使漏磁通减少。电动机具备定子和转子，其中，转子具有在转子周向上形成有多个磁铁插入孔的转子芯和分别插入于多个磁铁插入孔的多个磁铁，转子芯具有：转子芯主体，形成磁铁插入孔的至少转子径向内侧的内表面；转子芯外周部，相对于磁铁位于转子径向外侧，形成磁铁插入孔的转子径向外侧的内表面的一部分；及桥部，通过连结转子芯主体与转子芯外周部而与转子芯主体及转子芯外周部一起形成磁铁插入孔，形成为比转子芯外周部的最厚部薄，磁铁的形状是具有以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边的截面多面体。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及电动机。

背景技术

在专利文献1中公开了一种使在从轴线方向观察转子的俯视下具有以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边的梯形的磁铁埋设于转子芯的电动机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-364369号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所公开的电动机中，关于来自梯形的磁铁的磁通中的不朝向配置于转子径向外方的定子的磁通即漏磁通的减少和由在转子旋转时向磁铁施加的离心力引起的向转子芯的应力集中，还有研究的余地。

本发明鉴于上述而完成，提供一种能够抑制由向磁铁施加的离心力引起的向转子芯的应力集中并且使漏磁通减少的电动机。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题而达成目的，本发明的电动机是一种具备定子和以相对于所述定子旋转自如的方式设置的转子的电动机，其特征在于，所述转子具有在转子周向上形成有多个磁铁插入孔的转子芯和分别插入于所述多个磁铁插入孔的多个磁铁，所述转子芯具有：转子芯主体，形成所述磁铁插入孔的至少转子径向内侧的内表面；转子芯外周部，相对于所述磁铁位于转子径向外侧，形成所述磁铁插入孔的转子径向外侧的内表面的一部分；及桥部，通过连结所述转子芯主体与所述转子芯外周部而与所述转子芯主体及所述转子芯外周部一起形成所述磁铁插入孔，在从轴线方向观察所述转子的俯视下形成为比所述转子芯外周部的最厚部薄，所述磁铁的形状在从轴线方向观察所述转子的俯视下是具有以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边的截面多面体。

另外，在上述中，可以是，在从轴线方向观察所述转子的俯视下，在所述转子芯的与所述磁铁的角部对向的部分设置有与所述磁铁插入孔相连的在轴线方向上贯通的贯通孔。

由此，能够抑制转子芯的与磁铁的角部对向的部分处的应力集中。

另外，在上述中，可以是，在从轴线方向观察所述转子的俯视下，所述贯通孔位于通过由所述桥部形成的所述磁铁插入孔的转子周向的内表面和由所述转子芯主体形成的所述磁铁插入孔的转子径向内侧的内表面而形成的角，对于所述贯通孔的面积，相对于在所述磁铁插入孔的转子周向的内表面上通过的直线，在所述磁铁侧比在该磁铁侧的相反侧大。

由此，能够抑制因离心力而在桥部打开的方向上应力集中。

另外，在上述中，可以是，在从轴线方向观察所述转子的俯视下，所述贯通孔位于通过由所述桥部形成的所述磁铁插入孔的转子周向的内表面和由所述转子芯主体形成的所述磁铁插入孔的转子径向内侧的内表面而形成的角，所述贯通孔设置于比在所述磁铁插入孔的转子周向的内表面上通过的直线靠所述磁铁侧处。

由此，能够抑制因离心力而在桥部打开的方向上应力集中。

另外，在上述中，可以是，在转子周向上，所述转子芯外周部是圆环状。

由此，能够减少在转子旋转时可能产生的风噪声。

另外，在上述中，可以是，所述截面多面体是梯形。

由此，由离心力引起的来自磁铁的按压力在梯形的短边及斜边上向转子芯施加，因此能够抑制应力集中。

另外，在上述中，可以是，在从轴线方向观察所述转子的俯视下，所述磁铁的至少一个角部是带有圆角的形状。

由此，能够抑制转子芯的与磁铁的角部对向的部分处的应力集中。

另外，在上述中，可以是，所述转子是交替极型。

由此，能够减少设置于转子芯的磁铁的数量，相应地，因离心力而由多个磁铁按压的转子芯的部分变少，因此能够提高转子芯的耐久性。

发明效果

在本发明的电动机中，因离心力而磁铁按压转子芯的力至少向一对斜边分散，因此起到如下效果：能够抑制由向磁铁施加的离心力引起的向转子芯的应力集中，并且由于能够缩窄桥部的宽度，所以能够使漏磁通减少。

附图说明

图1是实施方式的电动机的剖视图。

图2是从轴线方向观察转子时的图。

图3是转子的磁铁及其附近的放大图。

图4是磁铁的转子周向上的一半侧的放大图。

图5是示出位于转子芯的内周侧的芯退避形状部相对于在磁铁插入孔的长度方向端面上通过的直线形成于磁铁侧的相反侧的情况的图。

图6是关于位于转子芯的内周侧的芯退避形状部的面积比例的说明图。

图7是从轴线方向观察构成为在转子周向上隔着空隙部而磁极部相邻并列的转子时的图。

图8是从轴线方向观察对于图2所示的转子将相邻的磁极部与疑似磁极部的外周利用桥部相连而得到的转子时的图。

图9是从轴线方向观察对于图7所示的转子将相邻的磁极部彼此的外周利用桥部相连而得到的转子时的图。

图10是示出在从轴线方向观察转子的俯视下使梯形的磁铁的4个角部为带有圆角的形状的情况的图。

图11是示出使用六边形的磁铁作为截面多面体的情况的图。

图12是示出使用八边形的磁铁作为截面多面体的情况的图。

图13是示出使用三角形的磁铁作为截面多面体的情况的图。

图14是示出使用五边形的磁铁作为截面多面体的情况的图。

具体实施方式

以下，对本发明的电动机的一实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并非由本实施方式限定。

图1是实施方式的电动机1的剖视图。图2是从轴线方向观察转子3时的图。如图1所示，实施方式的电动机1具备轴2、转子3及定子4等。

轴2是在轴线方向上长条的金属制的旋转轴构件。需要说明的是，在以下的说明中，“轴线方向”定义为轴2的轴线方向(长度方向)。转子3具有转子芯31及磁铁32等。转子芯31通过将多个电磁钢板在轴2的轴线方向上层叠而形成为圆筒状。转子芯31由于在轴线方向上在电磁钢板间存在间隙，所以轴线方向的磁阻比与转子芯31的轴线方向正交的方向即径向及周向的磁阻大。因而，在转子芯31内，磁通在轴线方向上难以流动，磁通在径向及周向上容易流动。磁铁32埋设于转子芯31的内部，在转子芯31的整个轴线方向上延伸。磁铁32的轴线方向两端面分别与转子芯31的轴线方向两端面大致共面。

定子4在转子径向外方隔开规定间隔而配置，具有在周向上形成有多个插槽43的圆环状的定子芯41和插入于各插槽43内且缠绕于定子芯41的定子线圈42。定子芯41通过将多张电磁钢板在轴线方向上层叠而构成。

在转子芯31沿着转子周向等间隔地设置有多个在从轴线方向观察转子3时形成为以相对于转子径向正交的方向为长边方向的梯形并且在轴线方向上贯通的磁铁插入孔33。需要说明的是，在图2所示的转子3中，将多个磁铁插入孔33在转子周向上每隔90[°]地设置有4个。

转子芯31具有形成磁铁插入孔33的至少转子径向内侧的内表面33a的转子芯主体31a、相对于磁铁32位于转子径向外侧且形成磁铁插入孔33的转子径向外侧的内表面33b的一部分的转子芯外周部31b及通过连结转子芯主体31a与转子芯外周部31b而与转子芯主体31a及转子芯外周部31b一起形成磁铁插入孔33的桥部36。

另外，在转子芯31在转子周向上设置有多个在从轴线方向观察转子3时形成为向转子径向外侧开放的大致U字形状并且在轴线方向上贯通的空隙部35。并且，在转子周向上，空隙部35与桥部36相邻。

磁铁32例如构成为钕系磁铁。在本实施方式中，磁铁32的形状在从轴线方向观察转子3的俯视下是具有以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边的截面多面体。具体而言，作为所述截面多面体，是由与转子径向正交的短边321及长边323和以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边322围住四方的左右对称的梯形。并且，在这样从轴线方向观察转子3的俯视下，梯形的磁铁32插入于梯形的磁铁插入孔33内。需要说明的是，在向磁铁插入孔33内插入了磁铁32时，在磁铁32的外周与磁铁插入孔33的内周之间存在若干间隙，通过向该间隙内填充树脂并使树脂固化，磁铁32在磁铁插入孔33内被固定。另一方面，也可以构成为使磁铁32向磁铁插入孔33压入并固定。

这样，在转子周向上多个磁铁32埋设于转子芯31，转子3被设为所谓IPM(InteriorPermanent Magnet)型转子(磁铁埋设型转子)。另外，在图2所示的转子3中，在转子周向上被一对空隙部35夹住且配置有磁铁32的部分被设为磁极部34A。另外，在图2所示的转子3中，在转子周向上隔着空隙部35而与磁极部34A相邻的部分被设为未配置磁铁32的疑似磁极部34B。多个磁铁32分别被设定为相同的磁极(例如N极)，通过磁铁32的磁作用而疑似磁极部34B作为与磁极部34A不同的磁极(例如S极)发挥功能。由此，在图2所示的转子3中，磁极互相不同的磁极部34A及疑似磁极部34B在转子周向上交替配置。这样，图2所示的转子3构成为所谓交替极型的转子。

桥部36在从轴线方向观察转子3的俯视下形成为比转子芯外周部31b的最厚部薄。具体而言，在转子周向上，桥部36的空隙部35侧的侧面361以向磁铁32侧凹陷的方式形成。另一方面，在转子周向上，由桥部36形成的磁铁插入孔33的转子周向的内表面33c(桥部36的磁铁32侧的侧面)沿着与该内表面33c对向的磁铁32的斜边322形成。因而，与不将桥部36的空隙部35侧的侧面361以向磁铁32侧凹陷的方式形成的情况相比，能够在转子周向上缩窄桥部36的宽度。由此，能够与桥部36的宽度的缩窄相应地使图3所示的来自磁铁32的磁通MF中的不朝向定子4侧而通过桥部36的磁通即漏磁通LF减少。

在此，在从轴线方向观察转子3的俯视下，磁铁32的形状是梯形，由此，因通过使转子3旋转而产生的径向的离心力F，由磁铁32的短边321及一对斜边322按压转子芯31。此时，由于因离心力F而磁铁32按压转子芯31的力向短边321和一对斜边322分散，所以能够抑制由向磁铁32施加的离心力F引起的向转子芯31的应力集中。

另外，在磁铁32的斜边322中，离心力F的成分被分为与斜边322正交的方向的分力Fa和与斜边322平行的方向的分力Fb。由此，因离心力F而从磁铁32的斜边322向桥部36施加的力成为比离心力F小的分力Fa。因而，即使如上述那样缩窄桥部36的宽度，也难以在桥部36作用弯曲应力，能够抑制桥部36变形。

另外，在本实施方式中，在从轴线方向观察转子3的俯视下，在转子芯31的与磁铁32的角部对向的部分设置有与磁铁插入孔33相连的在轴线方向上贯通的贯通孔即芯退避形状部331、332。具体而言，在转子芯31的与由磁铁32的长边323和斜边322形成的角对向的部分设置有芯退避形状部331。另外，在从轴线方向观察转子3的俯视下，在转子芯31的与由磁铁32的短边321和斜边322形成的角对向的部分设置有芯退避形状部332。通过这样在转子芯31的与磁铁32的角部对向的部分形成芯退避形状部331、332，能够抑制从磁铁32的各角部向转子芯31的应力集中。

另外，在从轴线方向观察转子3的俯视下，芯退避形状部331位于通过由桥部36形成的磁铁插入孔33的转子周向的内表面33c和由转子芯主体31a形成的磁铁插入孔33的转子径向内侧的内表面33a而形成的角。并且，如图4所示，在从轴线方向观察转子3的俯视下，芯退避形状部331形成于比在磁铁插入孔33的转子周向的内表面33c上通过的直线A靠磁铁32侧处。

例如，如图5所示，在从轴线方向观察转子3的俯视下，若芯退避形状部331相对于所述直线A仅形成于磁铁32侧的相反侧，则会因离心力而在桥部36打开的方向(离开磁铁32的方向)上应力集中，桥部36可能会变形。因而，如图4所示，通过将芯退避形状部331形成于比所述直线A靠磁铁32侧处，能够抑制因离心力而在桥部36打开的方向(离开磁铁32的方向)上应力集中。

另外，在本实施方式中，作为用于抑制因离心力而在桥部36打开的方向(离开磁铁32的斜边322的方向)上应力集中的芯退避形状部331的形状，不限于相对于所述直线A仅形成于磁铁32侧。即，如图6所示，芯退避形状部331只要相对于所述直线A靠磁铁32侧的面积(1)比相对于所述直线A靠磁铁32侧的相反侧的面积(2)大即可。

另外，作为实施方式的电动机1所具备的转子3的结构，不限于如图2所示的交替极型的转子。例如，也可以对于图2所示的转子3在疑似磁极部34B也配置磁铁32，如图7所示，以在转子周向上隔着空隙部35而磁极部34A相邻并列的方式构成转子3。

另外，作为实施方式的电动机1所具备的转子3的结构，也可以对于图2所示的转子3，如图8所示那样将相邻的磁极部34A与疑似磁极部34B的外周利用桥部37相连，对于图7所示的转子3，如图9所示那样将相邻的磁极部34A彼此的外周利用桥部37相连，从而将转子芯外周部31b(转子芯31的外周)形成为圆环状。由此，能够使在转子旋转时可能产生的风噪声减少。需要说明的是，通过如图2及图8所示的转子3是交替极型，与图7及图9所示的转子3相比，能够减少设置于转子芯31的磁铁32的数量。由此，与磁铁32的数量的减少相应地，因离心力而由多个磁铁32按压的转子芯31的部分变少，因此能够提高转子芯31的耐久性。

另外，在本实施方式中，磁铁32的至少一个角部也可以是带有圆角的形状(R形状)。例如，如图10所示，在从轴线方向观察转子3的俯视下，梯形的磁铁32A的4个角部可以是带有圆角的形状(R形状)。由此，能够抑制转子芯31的与磁铁32的各角部对向的部分处的应力集中。

另外，在本实施方式中，作为从轴线方向观察转子3的俯视是截面多面体的磁铁32的形状，也可以是如图11所示的六边形的磁铁32B，或者是如图12所示的八边形的磁铁32C，或者是如图13所示的三角形的磁铁32D，或者是如图14所示的五边形的磁铁32E。需要说明的是，具有图11所示的六边形或图12所示的八边形的形状的磁铁32的各角部虽然是尖锐的形状(角形状)，但也可以是带有圆角的形状(R形状)。另外，具有图13所示的三角形或图14所示的五边形的形状的磁铁32的各角部虽然是带有圆角的形状(R形状)，但也可以是尖锐的形状(角形状)。这样，无论是图11～图14所示的磁铁32A～磁铁32E的哪个形状，由于在从轴线方向观察转子3的俯视下具有随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的一对斜边，所以都能够抑制由离心力F引起的向转子芯31的应力集中。需要说明的是，作为供图11～图14所示的磁铁32A～磁铁32E插入的磁铁插入孔33的形状，根据磁铁32A～磁铁32E各自的形状而适当设定即可。

标号说明

1 电动机

2 轴

3 转子

4 定子

31 转子芯

31a 转子芯主体

31b 转子芯外周部

32 磁铁

33 磁铁插入孔

33a、33b、33c 内表面

34A 磁极部

34B 疑似磁极部

35 空隙部

36 桥部

37 桥部

321 短边

322 斜边

323 长边

331、332 芯退避形状部。

Claims (5)

1.一种电动机，具备：

定子；及

转子，以相对于所述定子旋转自如的方式设置，

其特征在于，

所述转子具有：

转子芯，在转子周向上形成有多个磁铁插入孔；及

多个磁铁，分别插入于所述多个磁铁插入孔，

所述转子芯具有：

转子芯主体，形成所述磁铁插入孔的至少转子径向内侧的内表面；

转子芯外周部，相对于所述磁铁位于转子径向外侧，形成所述磁铁插入孔的转子径向外侧的内表面的一部分；及

桥部，通过连结所述转子芯主体与所述转子芯外周部而与所述转子芯主体及所述转子芯外周部一起形成所述磁铁插入孔，在从轴线方向观察所述转子的俯视下形成为比所述转子芯外周部的最厚部薄，

所述磁铁的形状在从轴线方向观察所述转子的俯视下是具有以随着从转子径向内侧朝向外侧而互相的间隔缩窄的方式倾斜的一对斜边的截面多面体，

在从轴线方向观察所述转子的俯视下，在所述转子芯的与所述磁铁的角部对向的部分设置有与所述磁铁插入孔相连的在轴线方向上贯通的贯通孔，

在从轴线方向观察所述转子的俯视下，

所述贯通孔位于通过由所述桥部形成的所述磁铁插入孔的转子周向的内表面和由所述转子芯主体形成的所述磁铁插入孔的转子径向内侧的内表面而形成的角，由所述桥部形成的所述磁铁插入孔的转子周向的内表面沿着与该内表面对向的所述磁铁的所述斜边形成，

所述贯通孔仅设置于比在所述磁铁插入孔的转子周向的内表面上通过的直线靠所述磁铁侧处。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

在转子周向上，所述转子芯外周部是圆环状。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

所述截面多面体是梯形。

4.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

在从轴线方向观察所述转子的俯视下，所述磁铁的至少一个角部是带有圆角的形状。

5.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

所述转子是交替极型。

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