CN113939976A - 转子以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

转子包括转轴(13)、铁芯(14)以及海尔贝克阵列磁体(15)。海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部(31)以及磁化方向沿着周向的多个第二磁体部(32)。第一磁体部与第二磁体部在周向上交替地配置。铁芯包括轴固定部(21)、轭部(24)以及连结部(23)。连结部在周向上彼此隔开空隙(S)设置有多个。在轭部的内周面的第二磁体部的径向内侧的位置，其他功能部(25、26)以从轭部的内周面向径向内侧延伸的方式设置，其他功能部不仅具有形成磁路的功能，还具有其他功能。

Description

转子以及旋转电机

相关申请的援引

本申请以2019年6月10日申请的日本申请第2019-107883号为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种转子以及旋转电机。

背景技术

目前，例如专利文献1公开的那样存在一种转子，该转子包括设置于铁芯的海尔贝克阵列磁体。海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部和磁化方向沿着周向的多个第二磁体部，第一磁体部与第二磁体部在周向上交替地配置。现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-14110号公报

发明内容

对于在上述这样的包括海尔贝克阵列磁体的转子中，如何在将铁芯的背轭部分切除而实现轻量化的同时确保铁芯中的磁路即确保期望的输出，本发明人们进行了研究。

本公开的目的在于提供一种能够在确保输出的同时实现轻量化的转子以及旋转电机。

在本公开的第一方式中，转子包括转轴、铁芯以及海尔贝克阵列磁体，所述铁芯被设置成能够与所述转轴一体旋转，所述海尔贝克阵列磁体固定于所述铁芯，所述海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部以及磁化方向沿着周向的多个第二磁体部，所述第一磁体部与所述第二磁体部在周向上交替地配置，所述铁芯包括筒状的轴固定部、筒状的轭部以及连结部，所述轴固定部固定于所述转轴，所述轭部位于所述轴固定部的径向外侧并位于所述海尔贝克阵列磁体的径向内侧而形成磁路，所述连结部从所述轴固定部向外周侧延伸并与所述轭部连接，所述连结部在周向上彼此隔开空隙设置有多个，在所述轭部的内周面的所述第二磁体部的径向内侧的位置，其他功能部以从所述轭部的内周面向径向内侧延伸的方式设置，所述其他功能部不仅具有形成磁路的功能，还具有其他功能。

此外，在本公开的第二方式中，旋转电机包括环状的定子以及设置于所述定子的内侧的转子，其中，所述转子包括转轴、铁芯以及海尔贝克阵列磁体，所述铁芯被设置成能够与所述转轴一体旋转，所述海尔贝克阵列磁体固定于所述铁芯，所述海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部以及磁化方向沿着周向的多个第二磁体部，所述第一磁体部与所述第二磁体部在周向上交替地配置，所述铁芯包括筒状的轴固定部、筒状的轭部以及连结部，所述轴固定部固定于所述转轴，所述轭部位于所述轴固定部的径向外侧并位于所述海尔贝克阵列磁体的径向内侧而形成磁路，所述连结部从所述轴固定部向外周侧延伸并与所述轭部连接，所述连结部在周向上彼此隔开空隙设置有多个，在所述轭部的内周面的所述第二磁体部的径向内侧的位置，其他功能部以从所述轭部的内周面向径向内侧延伸的方式设置，所述其他功能部不仅具有形成磁路的功能，还具有其他功能。

根据所述转子以及所述旋转电机，能够在设置于轭部的内周面的其他功能部形成海尔贝克阵列磁体的磁路。由此，能够缓解轭部处的磁饱和而确保输出，并且，能够使轭部的其他功能部以外的部分的径向的壁厚变薄，从而能够使铁芯轻量化。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。

图1是实施方式的旋转电机的俯视图。

图2是相同实施方式的转子的局部剖视图。

图3是将相同实施方式的转子的一部分放大并示出的俯视图。

图4是变形例的转子的俯视图。

具体实施方式

下面，对转子以及旋转电机的一实施方式进行说明。

如图1和图2所示，本实施方式的旋转电机10包括圆筒状的定子11以及在定子11的径向内侧设置成能够旋转的转子12。转子12包括转轴13、设置成能够与转轴13一体旋转的铁芯14、设置于铁芯14的海尔贝克阵列磁体15、固定于铁芯14的轴向两侧的一对盖构件16。

[铁芯14的结构]

铁芯14由磁性体构成。本实施方式中，铁芯14具有将通过冲压加工的方式从金属板成形而成的多个电磁钢板(省略图示)沿轴向层叠而成的结构。铁芯14包括固定于转轴13的轴固定部21、对海尔贝克阵列磁体15进行支承的磁体支承部22、将轴固定部21与磁体支承部22相连的多个连结部23。

轴固定部21形成为近似圆筒状，在轴固定部21的内侧插入并固定有转轴13。由此，轴固定部21构成为能够相对于转轴13一体旋转。磁体支承部22形成为近似圆筒状，形成于轴固定部21的外周侧。磁体支承部22通过从轴固定部21的外周面起在径向上延伸的多个连结部23进行支承。多个连结部23在周向上等间隔地设置。此外，在连结部23的周向之间形成有在轴向上贯穿铁芯14的空隙S。各连结部23起到相对于轴固定部21固定磁体支承部22的作用。换言之，各连结部23起到将磁体支承部22中产生的力矩传递至转轴13的作用。

[海尔贝克阵列磁体15的结构]

如图1所示，海尔贝克阵列磁体15以多个第一磁体部31与多个第二磁体部32沿周向交替配置的方式构成。另外，图1中各磁体部31、32内图示的箭头表示各磁体部31、32的磁化方向(即起磁的方向)，箭头的起点侧对应于S极，终点侧对应于N极。

各第一磁体部31沿径向起磁。各第一磁体部31以与转子12的各磁极对应的方式在周向上等间隔地配置。此外，第一磁体部31以使转子12的磁极在周向上交替构成为不同极的方式起磁。即，在周向上相邻的第一磁体部31彼此的磁化方向构成为彼此反向。

各第二磁体部32设置于在周向上相邻且彼此不同极的第一磁体部31之间。第二磁体部32在周向上等间隔地配置。此外，如图3所示，在本实施方式中，第二磁体部32的周向尺寸W2(换言之，以转子12的旋转轴线为中心的开口角度)设定成小于第一磁体部31的周向尺寸W1(换言之，以转子12的旋转轴线为中心的开口角度)。

各第二磁体部32沿周向起磁。详细而言，各第二磁体部32的磁化方向以第二磁体部32的N极侧朝向N极的第一磁体部31(即，在外周侧呈现N极的第一磁体部31)且第二磁体部32的S极侧朝向S极的第一磁体部31(即，在外周侧呈现S极的第一磁体部31)的方式设定。

另外，在周向上相邻的第一磁体部31与第二磁体部32能以彼此直接接触的方式配置，也能以彼此在周向上隔开间隔的方式配置。此外，各第一磁体部31可由单个磁体构成，也可由多个磁体构成。类似地，各第二磁体部32可由单个磁体构成，也可由多个磁体构成。

铁芯14的磁体支承部22具有相对于海尔贝克阵列磁体15在其内周侧处接触的圆环状的轭部24。轭部24作为转子12中的背轭发挥作用。

[连结部23的结构]

如图1以及图3所示，铁芯14的各连结部23的径向外侧端部在轭部24的内周面一体地连接。此外，沿径向延伸的各连结部23位于海尔贝克阵列磁体15的第二磁体部32的径向内侧。也就是说，将各连结部23与轭部24连接的连接部25(即，各连结部23的径向外侧端部)位于第二磁体部32的径向内侧。另外，在本实施方式中，连结部23的个数被设定成第二磁体部32的个数的一半。

此外，在本实施方式中，连结部23的周向中心与第二磁体部32的周向中心一致。此外，如图3所示，连结部23的中间部23a沿径向形成恒定宽度，该宽度尺寸W3被设定为小于第二磁体部32的周向尺寸W2。

各连接部25形成为周向尺寸朝向轭部24即径向外侧变大的锥状。此外，如图3所示，连接部25的径向外侧端部的周向尺寸W4被设定为大于第二磁体部32的周向尺寸W2。此外，连接部25的所述周向尺寸W4大于连结部23的中间部23a的宽度尺寸W3，这是显而易见的。

[盖固定部26的结构]

此外，在轭部24的内周面形成有用于将所述盖构件16(参照图1以及图2)固定至铁芯14的多个盖固定部26。各盖固定部26从轭部24的内周面向径向内侧突出。

各盖固定部26位于海尔贝克阵列磁体15的第二磁体部32的径向内侧。多个盖固定部26在周向上等间隔地形成。本实施方式中，盖固定部26的个数被设定为第二磁体部32的个数的一半(即与连结部23的个数相同)，盖固定部26与连结部23在周向上交替地配置。也就是说，连结部23以及盖固定部26中的任意一者位于各第二磁体部32的径向内侧。此外，轭部24的主要部分(即，连接部25以及盖固定部26以外的部分)的内径均匀地形成，该轭部24的主要部分在径向上比连接部25以及盖固定部26薄。

另外，本实施方式中，盖固定部26的径向外侧端部的周向尺寸W5被设定成大于第二磁体部32的周向尺寸W2。此外，盖固定部26的周向中心与第二磁体部32的周向中心一致。

如图2所示，盖固定部26在轭部24的整个轴向上延伸。在盖固定部26形成有在轴向上贯穿该盖固定部26的螺栓插通孔26a。在螺栓插通孔26a插通有贯穿螺栓41，在贯穿螺栓41的从螺栓插通孔26a沿轴向突出的前端部螺合有螺母42。此外，一对盖构件16以被贯穿螺栓41和螺母42夹持的状态固定于铁芯14的轴向两端部。

各盖构件16是板状构件，在轴向上观察时呈圆环状(参照图1)。各盖构件16从轴向覆盖海尔贝克阵列磁体15的轴向两端部。详细而言，各盖构件16形成为能够在径向上从盖固定部26覆盖至海尔贝克阵列磁体15的大小。由此，海尔贝克阵列磁体15的各磁体部31、32朝轴向的脱落得到抑制。

对本实施方式的作用进行说明。

铁芯14的轭部24的径向壁厚在分别位于海尔贝克阵列磁体15的第二磁体部32的径向内侧的连接部25的形成部分以及盖固定部26的形成部分形成得较厚，在连接部25以及盖固定部26以外的部分形成得较薄。由此，能够确保海尔贝克阵列磁体15的磁路M且抑制磁饱和，并且能够将轭部24的径向的壁厚设得较薄(即，在径向上扩大空隙S)，能够实现铁芯14的轻量化。

除了具有形成磁路M的功能以外，连接部25构成为还具有相对于轴固定部21对包含轭部24的磁体支承部22进行固定的功能的其他功能部(多功能部)。此外，除了具有形成磁路M的功能以外，盖固定部26构成为还具有将盖构件16固定至铁芯14的功能的其他功能部(多功能部)。即，连接部25以及盖固定部26是为了具备上述这些功能而必须使轭部24的径向的壁厚较厚的部位。通过将作为上述这样的其他功能部的连接部25以及盖固定部26配置在第二磁体部32的径向内侧，能够使结构精简、高效。

对本实施方式的效果进行说明。

(1)在轭部24的内周面的第二磁体部32的径向内侧的位置，轭部24与连结部23的连结部25以从轭部24的内周面向径向内侧延伸的方式设置。此外，在轭部24的内周面的第二磁体部32的径向内侧的位置，用于将盖构件16固定至铁芯14的盖固定部26以从轭部24的内周面向径向内侧延伸的方式设置。

根据上述方式，能够在作为设置于轭部24的内周面的其他功能部的连接部25以及盖固定部26形成海尔贝克阵列磁体15的磁路M(参照图3)。由此，能够缓解轭部24处的磁饱和而确保输出，并且，能够使轭部24的连接部25以及盖固定部26以外的部位在径向上形成得较薄，从而实现铁芯14的轻量化。

(2)为了实现铁芯14的轻量化，作为将轴固定部21与磁体支承部22相连的部位仅保留连结部23而将其他的部位(即，各连结部23之间的部位)切除，从而形成空隙S。即，在铁芯14中，连结部23是为了将磁体支承部22固定至轴固定部21所必须的部位，通过将该连结部23(详细而言是连接部25)用于形成磁路M(参照图3)，能够使结构精简、高效。

(3)如图3所示，由于连接部25的径向外侧端部的周向尺寸W4大于第二磁体部32的周向尺寸W2，因此，能够更理想地抑制轭部24处的磁饱和。此外，本实施方式的连接部25构成为与对应的第二磁体部32以及在周向上相邻的第一磁体部31在径向上重合。由此，能够进一步抑制轭部24处的磁饱和。

(4)连接部25形成为周向尺寸朝径向外侧变大的锥状。即，由于连接部25形成为沿着磁路M的形状，因此，能够抑制连接部25的大小而实现轻量化，并且，能够更理想地抑制轭部24处的磁饱和。

(5)如图2所示，转子12包括安装于铁芯14的轴向端部的盖构件16。此外，在第二磁体部32的径向内侧配置有用于将盖构件16固定至铁芯14的盖固定部26。盖固定部26是为了将盖构件16固定至铁芯14所必须的部位，通过将该盖固定部26用于形成磁路M，能够使结构精简、高效。

(6)盖固定部26包括在轴向上贯穿该盖固定部26的螺栓插通孔26a。此外，通过插通于螺栓插通孔的贯穿螺栓41以及螺合于贯穿螺栓41的螺母42，盖构件16被紧固并固定于铁芯14。由此，盖固定部26在径向上需要一定程度的厚度，通过将该盖固定部26用于形成磁路M，能够更理想地抑制轭部24处的磁饱和。

(7)如图3所示，第二磁体部32的周向尺寸W2被设定为小于第一磁体部31的周向尺寸W1。因此，能够将连接部25的周向尺寸W4以及盖固定部26的周向尺寸W5抑制得较小，并且能够设置成使该周向尺寸W4、W5大于第二磁体部32的周向尺寸W2的结构，有助于铁芯14的进一步轻量化。

本实施方式能进行以下改变并实施。能在技术上不矛盾的范围内将本实施方式和以下变形例相互组合并实施。

·在上述实施方式中，连接部23与盖固定部26在周向上设置于彼此不同的位置，不过，并不限于此，例如，也可如图4所示的那样，将连结部23和盖固定部26设置于周向上相同的位置。在图4所示的结构中，连结部23的径向外侧端部与盖固定部26一体相连。换言之，连结部23具有盖固定部26的功能，即具有螺栓插通孔26a。根据上述结构，能够使连结部23具备更多的功能，有助于铁芯14的进一步轻量化。

·在上述实施方式中，将第二磁体部32的周向尺寸W2设定为小于第一磁体部31的周向尺寸W1，不过，除此之外，例如也可使第二磁体部32的周向尺寸W2与第一磁体部31的周向尺寸W1一致。

·在上述实施方式中，将连接部25的径向外侧端部的周向尺寸W4设定为大于第二磁体部32的周向尺寸W2，不过，并不限于此，也可将连接部25的径向外侧端部的周向尺寸W4设定为第二磁体部32的周向尺寸W2以下。

·在上述实施方式中，连接部25的周向中心与第二磁体部32的周向中心一致，不过，并不限于此，只要连接部25的一部分与第二磁体部32在径向上重合即可。

·在上述实施方式中，连接部25形成为朝径向外侧扩大的锥状，连接部25的径向外侧端部的周向尺寸W4大于连结部23的中间部23a的宽度尺寸W3，不过，并不限于此，也可使连结部23的宽度尺寸W3遍及连接部25恒定。

·在上述实施方式中，将盖固定部26的径向外侧端部的周向尺寸W5设定为大于第二磁体部32的周向尺寸W2，不过，并不限于此，也可将盖固定部26的径向外侧端部的周向尺寸W5设定为第二磁体部32的周向尺寸W2以下。

·在上述实施方式中，连接部26的周向中心与第二磁体部32的周向中心一致，不过，并不限于此，只要盖固定部26的一部分与第二磁体部32在径向上重合即可。

·虽然在上述实施方式中没有特别提及，但海尔贝克阵列磁体15的各磁体部31、32相对于磁体支承部22的固定方式是适当设定的，例如，也可以通过粘接等方式固定于磁体支承部22的轭部24的外周面。在该情况下，为了防止各磁体部31、32朝径向外侧脱落，优选，在各磁体部31、32的外周侧设置筒状的盖。另外，各磁体部31、32朝轴向的脱落通过各盖构件16进行抑制。此外，也可在磁体支承部22形成多个在轴向上延伸的磁体固定孔，在上述各磁体固定孔插入各磁体部31、32并以粘接等方式固定。

·在上述实施方式中，通过插通于盖固定部26的贯穿螺栓41和螺母42将盖构件16固定至铁芯14，不过，并没有特别限定。例如，也可在盖固定部26形成供螺栓的阳螺纹螺合的阴螺纹，通过该螺栓的紧固将盖构件16固定至铁芯14。

·上述实施方式中的转子12的极数(即，第一磁体部31的个数)以及配置在第一磁体部31之间的第二磁体部32的个数能够根据旋转电机10的结构适当改变。

·虽然在上述实施方式中没有特别提及，但从轴向观察时第一磁体部31与第二磁体部32的边界可构成为沿着转子12的径向，也可构成为沿着与转子12的径向相交的方向。

·上述实施方式的连结部23的个数以及盖固定部26的个数能够根据旋转电机10的结构适当改变。另外，在上述实施方式中，连结部23的个数以及盖固定部26的个数的总和被设定为与第二磁体部32的个数相同，不过，并不限于此，连结部23的个数以及盖固定部26的个数的总和可以少于或多于第二磁体部32的个数。此外，在上述实施方式中，在所有第二磁体部32的径向内侧均配置有连结部23以及盖固定部26中的任意一者，不过，并不限于此，也可以是存在在径向内侧未配置连结部23以及盖固定部26中的任意一者的第二磁体部32的结构。

虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (7)

1.一种转子，包括转轴(13)、铁芯(14)以及海尔贝克阵列磁体(15)，所述铁芯被设置成能够与所述转轴一体旋转，所述海尔贝克阵列磁体固定于所述铁芯，

所述海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部(31)以及磁化方向沿着周向的多个第二磁体部(32)，所述第一磁体部与所述第二磁体部在周向上交替地配置，

所述铁芯包括筒状的轴固定部(21)、筒状的轭部(24)以及连结部(23)，所述轴固定部固定于所述转轴，所述轭部位于所述轴固定部的径向外侧并位于所述海尔贝克阵列磁体的径向内侧而形成磁路，所述连结部从所述轴固定部向外周侧延伸并与所述轭部连接，

所述连结部在周向上彼此隔开空隙(S)设置有多个，

在所述轭部的内周面上所述第二磁体部的径向内侧的位置，其他功能部(25、26)以从所述轭部的内周面向径向内侧延伸的方式设置，所述其他功能部不仅具有形成磁路的功能，还具有其他功能。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述其他功能部包括将所述轭部与所述连结部连接的连接部(25)。

3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，

所述连接部的周向尺寸大于所述第二磁体部的周向尺寸。

4.如权利要求2或3所述的转子，其特征在于，

所述连接部形成为周向尺寸朝径向外侧变大的锥状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的转子，其特征在于，

所述转子包括安装于所述铁芯的轴向端部的盖构件(16)，

所述其他功能部包括用于将所述盖构件固定至所述铁芯的盖固定部(26)。

6.如权利要求5所述的转子，其特征在于，

所述盖固定部包括在轴向上贯穿该盖固定部的螺栓插通孔(26a)，

通过插通于所述螺栓插通孔的贯穿螺栓(41)以及螺合于所述贯穿螺栓的螺母(42)，所述盖构件被紧固并固定于所述铁芯。

7.一种旋转电机，所述旋转电机包括环状的定子(11)以及设置于所述定子的内侧的转子(12)，

所述转子包括转轴(13)、铁芯(14)以及海尔贝克阵列磁体(15)，所述铁芯被设置成能够与所述转轴一体旋转，所述海尔贝克阵列磁体固定于所述铁芯，

所述海尔贝克阵列磁体具有磁化方向沿着径向的多个第一磁体部(31)以及磁化方向沿着周向的多个第二磁体部(32)，所述第一磁体部与所述第二磁体部在周向上交替地配置，

所述铁芯包括筒状的轴固定部(21)、筒状的轭部(24)以及连结部(23)，所述轴固定部固定于所述转轴，所述轭部位于所述轴固定部的径向外侧并位于所述海尔贝克阵列磁体的径向内侧而形成磁路，所述连结部从所述轴固定部向外周侧延伸并与所述轭部连接，

所述连结部在周向上彼此隔开空隙(S)设置有多个，

在所述轭部的内周面上所述第二磁体部的径向内侧的位置，其他功能部(25、26)以从所述轭部的内周面向径向内侧延伸的方式设置，所述其他功能部不仅具有形成磁路的功能，还具有其他功能。

Images