CN111492563A - 转子和马达 - Google Patents

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Abstract

一种交替型马达的转子，其具有：轴，其以沿着上下方向延伸的中心轴线为中心进行旋转；转子铁芯，其固定于所述轴并具有多个磁铁收纳部；以及多个磁铁，它们内包于所述转子铁芯，在绕所述中心轴线的周向上隔开间隔而设置，并被收纳于所述磁铁收纳部，在所述转子铁芯上设置有突极部，该突极部在周向上相互相邻的所述磁铁彼此之间向以所述中心轴线为中心的径向的外侧突出，在所述磁铁的径向外侧设置有铁芯部，所述突极部的外周面的曲率半径比所述铁芯部的外周面的曲率半径小。

Description

转子和马达
技术领域
本发明涉及转子和马达。
背景技术
马达的转子具有与轴一起进行旋转的转子铁芯和在转子铁芯的周向上设置有多个的磁铁。在这样的转子中，公知有所谓的交替型的转子。例如，在专利文献1中公开了在周向上彼此相邻的磁铁之间设置有突极的交替型的转子。在该转子中，将磁铁作为一方的磁极，将突极作为另一方的磁极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开公报第2012-227989号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述那样的交替型的转子中，与构成为利用在周向上设置的多个的磁铁使一方的磁极与另一方的磁极交替的一般的转子(以下，将这样的转子称为全磁铁型的转子)相比，存在容易增加振动和噪声的问题。在交替型的转子的情况下，在实极部(具有磁铁的磁极)和虚拟极部(不具有磁铁而只有铁芯的磁极)的周向的宽度相同的情况下，在从虚拟极部向定子交错的磁通的磁通密度与从实极部向定子交错的磁通的磁通密度之间产生差。其结果为，转子与定子之间的径向的电磁力在实极部和虚拟极部产生偏差，转子的旋转和产生的扭矩等不恒定，成为增加振动和噪声的主要原因。
鉴于上述情况，本发明的目的之一在于，提供能够抑制动作时的振动和噪声的转子和马达。
用于解决课题的手段
本发明的转子的一个方式是交替型马达的转子，其具有：轴，其以沿着上下方向延伸的中心轴线为中心进行旋转；转子铁芯，其固定于所述轴并具有多个磁铁收纳部；以及多个磁铁，它们内包于所述转子铁芯，在绕所述中心轴线的周向上隔开间隔而设置，并被收纳于所述磁铁收纳部，在所述转子铁芯上设置有突极部，该突极部在周向上相互相邻的所述磁铁彼此之间向以所述中心轴线为中心的径向的外侧突出，在所述磁铁的径向外侧设置有铁芯部，所述突极部的外周面的曲率半径比所述铁芯部的外周面的曲率半径小。
本发明一个方式是马达，其具有上述转子和与所述转子在径向上隔着间隙而对置的定子。
发明效果
根据本发明的一个方式，提供能够抑制动作时的振动和噪声的转子和马达。
附图说明
图1是一个实施方式的马达的剖视示意图。
图2是一个实施方式的马达的剖视图。
图3是一个实施方式的转子的剖视图。
图4是示出在一个实施方式的转子中，在使铁芯部的周向的宽度比突极部的周向的宽度大的情况下的转子的周向的磁通密度的变化的曲线图。
图5是示出在一个实施方式的转子中，在使铁芯部的周向的宽度与突极部的周向的宽度相等的情况下的转子13的周向的磁通密度的变化(分布)的曲线图。
具体实施方式
图1是本实施方式的马达10的剖视示意图。如图1所示，马达(交替型马达)10具有壳体11、定子12、转子13、轴承保持架14以及轴承15、16，其中，该转子13具有沿着在上下方向上延伸的中心轴线J配置的轴20。轴20被轴承15、16支承为能够旋转。轴20呈在沿着中心轴线J的方向上延伸的圆柱状。
在以下的说明中，将与中心轴线J平行的方向简称为“轴向”或“上下方向”，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(即，绕中心轴线J的方向)简称为“周向”。而且，在以下的说明中，“俯视”是指从轴向观察的状态。在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使实际的构造与各构造的比例尺或数量等不同。
图2是本实施方式的马达的剖视图。如图2所示，定子12在转子13的径向外侧与转子13在径向上隔着间隙对置。定子12具有在周向上隔开间隔设置的多个齿17和卷绕于各齿17的线圈18。齿17与转子13在径向上对置。线圈18产生施加于转子13的磁场。在本实施方式中，例如设置有12个齿17和线圈18。即，本实施方式的马达10的槽数为12。
图3是本实施方式的转子的剖视图。另外，在图3中，省略轴20的图示。如图2和图3所示，转子13具有轴20(参照图2)、转子铁芯30以及内包于转子铁芯30的多个磁铁50。
转子铁芯30呈沿轴向延伸的柱状。虽然省略了图示，但转子铁芯30例如是通过将多个板部件沿轴向层叠而构成的。如图3所示，转子铁芯30具有固定孔部31、磁铁收纳部35、第一突起部(铁芯部)37以及第二突起部(突极部)38。
固定孔部31沿轴向贯通转子铁芯30。固定孔部31的沿着轴向观察时的形状呈以中心轴线J为中心的圆形状。轴20(参照图2)穿过固定孔部31。固定孔部31的内周面固定于轴20的外周面。由此，转子铁芯30固定于轴20。
磁铁收纳部35收纳磁铁50。在转子铁芯30的外周部沿周向隔开间隔而设置有多个磁铁收纳部35。多个磁铁收纳部35沿周向等间隔地配置。多个磁铁收纳部35配置于在径向上距中心轴线J等距离的位置，配置为所谓的同心状。设置于转子铁芯30的磁铁收纳部35的数量例如为5个。
磁铁收纳部35沿轴向延伸。磁铁收纳部35是沿轴向贯通转子铁芯30的贯通孔，但也可以是形成于转子铁芯30的轴向的一部分的有底状的孔。磁铁收纳部35具有内侧支承面35a、外侧支承面35b以及端部支承面35c、35c。内侧支承面35a在磁铁收纳部35中设置于径向内侧。内侧支承面35a是与径向垂直的平坦的面。外侧支承面35b相对于内侧支承面35a在径向上隔开间隔，与内侧支承面35a平行地设置。外侧支承面35b是与径向垂直的平坦的面。端部支承面35c、35c从内侧支承面35a的周向两端朝向径向外侧延伸。端部支承面35c在连结内侧支承面35a与外侧支承面35b的方向上仅设置于内侧支承面35a侧的一部分。因此，在磁铁收纳部35中，在端部支承面35c与外侧支承面35b之间设置有沿周向开口的开口部35d。多个磁铁收纳部35彼此的周向的间隔例如彼此相同。多个磁铁收纳部35的数量例如为5个。
第一突起部37和第二突起部38设置于转子铁芯30的外周部。第一突起部37配置于被收纳在各磁铁收纳部35中的磁铁50的径向外侧。第一突起部37由与转子铁芯30相同的材料构成。作为位于磁铁50的径向外侧的铁芯部而设置第一突起部37。第一突起部37向径向外侧突出。第一突起部37具有延伸面37a、37a和外周面37b。延伸面37a、37a从磁铁收纳部35的外侧支承面35b的周向两端朝向径向外侧延伸。外周面37b从周向两侧的延伸面37a、37a朝向径向外侧鼓出。在从轴向观察时，外周面37b呈以中心轴线J为中心的曲率半径R1的圆弧状。第一突起部37从转子铁芯30的轴向的一端部至转子铁芯30的轴向的另一端部以相同的截面形状连续地延伸。
磁铁50的径向外侧的侧面50b与转子铁芯30的外周面(即，第一突起部37的外周面37b)之间的径向的尺寸T1比磁铁50的径向的厚度T2小。即，作为铁芯部的第一突起部37的径向的尺寸T1比磁铁50的径向的厚度T2小。
第二突起部38位于在周向上相互相邻的磁铁50彼此之间。第二突起部38向径向外侧突出。在从轴向观察时，第二突起部38的径向外侧的外周面38a呈以点C为中心的曲率半径R2的圆弧状，该点C被设定于比中心轴线J靠径向外侧的位置。在从轴向观察时，点C配置在线L上，该线L从转子铁芯30的中心轴线J通过在周向上相互相邻的磁铁50彼此的周向的中心。第二突起部38从转子铁芯30的轴向的一端部至转子铁芯30的轴向的另一端部以相同的截面连续地延伸。
在本实施方式中，第一突起部37的周向的宽度W1比第二突起部38的周向的宽度W2大(W1＞W2)。第二突起部38的外周面38a的曲率半径R2比第一突起部37的外周面37b的曲率半径R1小(R1＞R3)。如图2所示，在径向上，第二突起部38与齿17之间的间隙的尺寸S2和第一突起部37与齿17之间的间隙的尺寸S1相同(S1＝S2)。
转子铁芯30具有凹部39。凹部39设置于转子铁芯30的外周部。凹部39在周向上设置于第一突起部37与第二突起部38之间。即，凹部39设置于第二突起部38的周向两侧。凹部39比第一突起部37和第二突起部38向径向内侧凹陷。
转子铁芯30在固定孔部31的径向外侧且磁铁收纳部35的径向内侧具有多个孔40。多个孔40沿周向等间隔地排列。在本实施方式中，在转子铁芯30上设置有10个孔40。各孔40沿轴向延伸，并沿轴向贯通转子铁芯30。
磁铁50的横截面呈以径向为长度方向的长方形，该磁铁50是沿轴向延伸的大致四棱柱。磁铁50插入于磁铁收纳部35。由此，磁铁50内包于转子铁芯30的外周部。各磁铁50配置于沿周向相邻的第二突起部38彼此之间。多个磁铁50沿周向等间隔配置。即，多个磁铁50在绕中心轴线J的周向上隔开间隔设置。在本实施方式中，设置于转子13的磁铁50的数量为5个。
磁铁50的径向内侧的侧面50a与磁铁收纳部35的内侧支承面35a接触。磁铁50的径向外侧的侧面50b与磁铁收纳部35的外侧支承面35b接触。磁铁50的周向两侧的端面50c的一部分与磁铁收纳部35的端部支承面35c接触。磁铁50被收纳于磁铁收纳部35，从而在周向和径向上被定位。磁铁50的周向两侧的端面50c具有位于端部支承面35c的径向外侧的外周侧端面50d。外周侧端面50d从磁铁收纳部35的开口部35d露出到凹部39。
如上所述，本实施方式的转子13具有10个由磁铁50和第二突起部38构成的磁极。
图4是示出在使第一突起部37的周向的宽度W1比第二突起部38的周向的宽度W2大的情况下的转子13的周向的磁通密度的变化(分布)的曲线图。如图4所示，在本实施方式的转子13中，在设置有磁铁50的作为实极部的第一突起部37和未设置有磁铁50的作为虚拟极部的第二突起部38，磁通密度大致相等。
作为与本实施方式的转子13的比较对象，图5是示出在使第一突起部37的周向的宽度W1和第二突起部38的周向的宽度W2相等的情况下的转子13的周向的磁通密度的变化(分布)的曲线图。如图5所示，在使第一突起部37的周向的宽度W1与第二突起部38的周向的宽度W2相等的转子13中，在设置有磁铁50的作为实极部的第一突起部37和未设置有磁铁50的作为虚拟极部的第二突起部38，磁通密度不同。具体而言，第一突起部37中的磁通密度比第二突起部38中的磁通密度高。这是因为，从第二突起部38侧与定子12交链的磁通量比从第一突起部37侧与定子12交链的磁通量多。
根据本实施方式，在交替型的马达10的转子13中，磁铁50内包于转子铁芯30，设置于磁铁50的径向外侧的第一突起部37的周向的宽度W1比第二突起部38的周向的宽度W2大。由此，能够减少从第二突起部38与定子12交链的磁通量，从而能够使从第一突起部37和第二突起部38与定子12交链的磁通量均匀化。其结果为，能够减轻磁通的不均匀所产生的径向力的偏差，从而能够使转子13在动作时低振动、低噪声化。因此，提供能够抑制动作时的振动和噪声的转子13和马达10。
在本实施方式的转子13中，磁铁50的径向外侧的侧面50b与转子铁芯30的外周面(即，第一突起部37的外周面37b)之间的径向的尺寸T1比磁铁50的径向的厚度T2小。由此，能够将磁铁50保持在磁铁收纳部35内并且更靠近定子12侧。因此，抑制磁通在磁铁50与齿17之间以外的位置泄漏。
根据本实施方式，在第二突起部38的周向两侧设置有朝向径向内侧凹陷的凹部39。由此，能够使在定子12与磁铁50之间流动的磁通不发生扩散，从而能够使磁通的流动顺畅。
根据本实施方式，作为磁铁50的至少一部分的外周侧端面50d露出到凹部39。由此，磁通不经由转子铁芯30的一部分而在磁铁50与定子12之间直接流动。其结果为，能够使磁通的流动顺畅。
根据本实施方式，磁铁50被收纳在磁铁收纳部35内。由此，防止在转子13高速旋转时离心力使磁铁50从转子铁芯30脱离。
根据本实施方式的马达10，在径向上，第二突起部38与齿17之间的间隙的尺寸S2和第一突起部37与齿17之间的间隙的尺寸S1相同。由此，能够使转子13与定子12之间的径向的电磁力(径向力)在设置有第一突起部37的部分和设置有第二突起部38的部分均匀。其结果为，能够降低在马达10中产生的振动/噪声。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但实施方式中的各结构和它们的组合等是一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明不受实施方式限定。
例如，具有上述实施方式及其变形例的转子的马达的用途没有特别限定。具有上述实施方式及其变形例的转子的马达例如搭载于电动泵和电动助力转向装置等。
标号说明
10：马达(交替型马达)；12：定子；13：转子；17：齿；20：轴；30：转子铁芯；35：磁铁收纳部；37：第一突起部(铁芯部)；37b：外周面；38：第二突起部(突极部)；38a：外周面；39：凹部；50：磁铁；J：中心轴线；R1、R2：曲率半径；S1、S2：间隙的尺寸；W1、W2：周向的宽度；T1：尺寸；T2：厚度。

Claims (7)

1.一种转子，其是交替型马达的转子，其中，
该转子具有：
轴，其以沿着上下方向延伸的中心轴线为中心进行旋转；
转子铁芯，其固定于所述轴并具有多个磁铁收纳部；以及
多个磁铁，它们内包于所述转子铁芯，在绕所述中心轴线的周向上隔开间隔而设置，并被收纳于所述磁铁收纳部，
在所述转子铁芯上设置有突极部，该突极部在沿周向相互相邻的所述磁铁彼此之间向以所述中心轴线为中心的径向的外侧突出，
在所述磁铁的径向外侧设置有铁芯部，
所述突极部的外周面的曲率半径比所述铁芯部的外周面的曲率半径小。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述磁铁的径向外侧的侧面与所述转子铁芯的外周面之间的径向的尺寸比所述磁铁的径向的厚度小。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
在所述转子铁芯上设置有凹部，该凹部位于所述突极部的周向两侧，并朝向径向内侧凹陷。
4.根据权利要求3所述的转子，其中，
所述磁铁的至少一部分露出到所述凹部。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的转子，其中，
所述转子铁芯具有沿轴向延伸的磁铁收纳部，所述磁铁的至少一部分被收纳在所述磁铁收纳部内。
6.一种马达，其具有：
权利要求1～5中的任意一项所述的转子；以及
定子，其与所述转子在径向上隔着间隙而对置。
7.根据权利要求6所述的马达，其中，
所述定子具有与所述转子在所述径向上对置的齿，
在所述径向上，所述突极部与所述齿之间的间隙的尺寸和所述铁芯部与所述齿之间的间隙的尺寸相同。
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