CN116762259A

CN116762259A - 具备端板的转子和电动机

Info

Publication number: CN116762259A
Application number: CN202280008261.0A
Authority: CN
Inventors: 山田泰生
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-09-15
Also published as: WO2022158426A1; DE112022000264T5; US20240088733A1; JPWO2022158426A1

Abstract

提供转子和具有该转子的电动机，该转子具备具有磁性的端板且具备抑制磁通的泄漏的构造。转子具有：大致圆筒形状的转子芯、支承于转子芯的多个磁体、以及以夹着转子芯的轴向两侧的端面的方式配置且由具有磁性材料形成的两个端板。端板具有与转子芯的径向截面相对应的大致圆环形状，端板的外周部具有凹部和凸部，在从轴向观察时，该凹部局部地覆盖各个磁体，该凸部位于多个磁体之间的位置并且具有在径向上比凹部大的尺寸。

Description

具备端板的转子和电动机

技术领域

本发明涉及具备端板的转子和具备该转子的电动机，该端板配置于转子芯的端面。

背景技术

电动机具备绕旋转轴线旋转的转子和配置在转子周围的定子。转子包括沿着旋转轴线延伸的轴、固定于轴的转子芯以及固定于转子芯的磁体。

作为以往技术的转子的构造，公知有以夹着转子芯的旋转轴线的延伸方向上的两侧的端面的方式配置端板的转子(例如参照专利文献1-3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-027258号公报

专利文献2：国际公开第2011/040247号

专利文献3：日本特开2017-005871号公报

发明内容

发明要解决的问题

固定于转子芯的多个磁体例如配置为外侧的表面的磁极交替地成为N极和S极。为了使电动机高效地旋转，优选的是，从一个磁体的外侧的表面的N极出来的磁通穿过定子的定子芯，朝向另一磁体的S极。即，优选的是，磁力线从一个磁体的外侧的表面经由定子芯朝向另一磁体的表面。

在将端板配置在转子芯的轴向两侧的构造中，该端板与固定于转子芯的磁体的端面接触，或者相对于磁体空开些许间隙地配置。在此，在端板由具有磁性的材料形成的情况下，由于从一个磁体的N极延伸的磁力线穿过端板朝向同一磁体的S极，因此，由该磁体的N极和S极形成磁力线的环，存在磁通泄漏这一问题。若磁通泄漏，则减弱有助于电动机产生转矩的磁力。而且，由于形成穿过端板的磁力线的环，也存在端板发热而产生铁损的情况。

因此，在以往技术中，有时由不锈钢、铝等不具有磁性的材料制作夹着转子芯的端板。然而，与铁等磁性材料相比不锈钢、铝价格昂贵，其结果是，存在转子、具有该转子的电动机也价格昂贵这一问题。

用于解决问题的方案

本公开的一技术方案是一种转子，其具备：转子芯，其绕旋转轴线旋转；多个磁体，其安装于所述转子芯的表面；以及两个端板，其以夹着所述转子芯的、所述旋转轴线的轴向上的两侧的端面的方式配置，并且由具有磁性的材料形成，所述两个端板的至少一方的外周部具有凹部和凸部，在从所述轴向观察时，该凹部局部地覆盖各个所述磁体，该凸部具有在所述转子芯的径向上比所述凹部大的尺寸，并且位于所述多个磁体之间的位置。

本公开的其他技术方案是一种电动机，其具备上述一技术方案的转子和在内部配置有所述转子的定子。

发明的效果

根据本公开，通过在转子的端板的外周部设置凹凸，与该端板是否具有磁性无关，能够有效地抑制端板中的磁通的泄漏，因此，能够实现转子和电动机的低成本化和电动机的高性能化这两者。

附图说明

图1是一实施方式的电动机的轴向剖视图。

图2是第1实施例的转子的立体图。

图3是图2的转子的分解立体图。

图4是图2的转子芯的局部放大图。

图5是在图4中配置了端板的局部放大图。

图6是表示图5的绕端板的磁通的方向的图。

图7是表示转子芯为电磁钢板的层叠体的概略图。

图8是说明图7的转子芯破损的例子的图。

图9是第2实施例的转子的分解立体图。

图10是图9的转子的概略侧视图。

图11是表示第3实施例的转子的端板的第1面的立体图。

图12是表示图11的端板的第2面的立体图。

图13是表示第3实施例的端板和转子芯的位置关系的概略图。

具体实施方式

(第1实施例)

图1是表示具备优选的实施方式的转子的电动机(旋转电动机)10的概略结构的轴向剖视图。电动机10具备：转子14，其绕旋转轴线12旋转；以及定子16，其在内部配置有转子14。转子14具有绕轴线12旋转的大致圆柱状的轴18，轴18由轴承20、22支承为能够旋转。定子16例如包括：定子芯，其由在轴18的轴向上层叠多个电磁钢板而构成；以及多个线圈(未图示)，其支承于该定子芯，沿着周向配置。在图示例中，定子16固定于壳体24，轴承20、22支承于壳体24。

图2和图3分别是转子14的立体图和分解立体图。转子14具有：转子芯26，其为大致圆筒形状，固定于轴18；多个磁体28，其支承于转子芯26；以及两个端板30，其以夹着转子芯26的轴向两侧的端面的方式配置，且由铁等具有磁性的材料形成。作为转子芯26和轴18的结合方式，例如列举热装。端板30例如能够利用贯穿在端板30形成的孔32和在转子芯26形成的孔34这两者的螺栓等紧固件36而与转子芯26结合。

转子芯26由具有磁性的单独的构件形成，例如能够通过切削以铁作为主要成分的构件而形成。但是，转子芯的构造不限于此，例如，也可以形成为在轴向上层叠多个电磁钢板而成的层叠体(参照后述的图7)。

多个磁体28配置在转子芯26的外周面，在图示例中为形成为板状的永磁体。多个磁体28沿着周向以一定的间隔配置，磁体的个数依赖于转子14的极数。根据转子14的极数，能够利用粘接剂等将任意个数的磁体28固定于转子芯26。如图所示，转子14是在转子芯26的表面配置多个磁体28而成的表面磁体型(SPM型)的转子。

磁体28分别从转子芯26的轴向上的一端延伸至另一端，其轴向长度形成为转子芯26的长度以下。此外，多个磁体28沿着周向以重复N极和S极的方式配置。

如图4所示，转子芯26也可以任意地具有用于定位磁体28的卡定部38，具体地说，卡定部38在多个磁体28之间卡定于该磁体的侧面并且具有在径向上比安装有磁体28的部分大的尺寸。在图3的例子中，卡定部38是形成在转子芯26的外周面且从转子芯26的轴向上的一端延伸至另一端的凸条。卡定部38构成为与磁体28的侧面抵接，由此，各磁体28能够在转子芯26上准确地定位、固定。

图5是表示端板30和磁体28的位置关系的放大图。端板30分别具有与转子芯26的径向截面相对应的大致圆环形状，端板30的外周部具有凹部40和凸部42，在从轴向观察时，该凹部40局部地覆盖各个磁体28，该凸部42位于多个磁体28之间的位置并且具有在径向上比凹部40大的尺寸。

图6是说明绕端板30的主要磁通的方向的图。如上所述，在端板30这样的磁性材料与磁体28的端面抵接或靠近时，有时磁体28的磁通会泄漏。在此，如箭头44所示，各磁体28的周向中央部的磁通比较大，因此，磁通泄漏对马达特性的不良影响较大。因此，在本实施例中，在从轴向观察时，使端板30的凹部40相对于包含磁体28的周向中央部的区域靠近或抵接，从而减小与磁体28的接触面积，抑制磁通的泄漏量。

另一方面，如箭头46所示，各磁体28的周向端部处的磁通本来就容易与相邻的磁体发生短路，对电动机的转矩的贡献很小。因此，在本实施例中，在从轴向观察时，使端板30的凸部42相对于多个磁体28之间即包含磁体28的周向端部的区域靠近或抵接，从而增大与磁体28的接触面积，与抑制磁通的泄漏量相比，优先的是防止转子芯26的破损等。

作为转子芯26的破损的具体例，图7和图8说明转子芯26是在轴线12的方向上层叠多个电磁钢板50而成的层叠体的情况。在包括转子芯26的电动机10的运行中，如图8所示，穿过转子芯26内的朝向径向内的磁通52互相地推斥，产生使芯打开(电磁钢板50彼此互相剥离)这样的力。由此，在使电动机10长期运行的情况下，存在转子芯26破损的可能性。

在此，在本实施例中，如图5所示，通过在各磁体28的端部利用端板30的凸部42按压转子芯26，从而防止图8这样的转子芯26的破损。另外，在转子芯26具有卡定部38(图4)的情况下，在从轴向观察时，通过利用端板30的凸部42至少局部地(优选的是整体)按压卡定部38(图5)，而能够更有效地防止如图8那样的破损。

如此，在本实施例中，利用端板30的凹部40局部地覆盖磁通泄漏对马达特性的影响较大的磁体中央部，从而减小与端板的接触面积，抑制磁通泄漏，相反，利用端板30的凸部42覆盖磁通泄漏对马达特性的影响较小的磁体的周向端部，从而增大与端板的接触面积，可靠地防止转子芯的破损等。此外，端板30可以在其厚度方向上具有相同尺寸和相同形状，因此，能够容易地加工、制造，关系到转子14和电动机10的低成本化。

(第2实施例)

图9和图10分别表示第2实施例的转子14a的分解立体图和轴向剖视图。另外，在第2实施例中，仅说明与第1实施例不同的点，对与第1实施例同样即可的点省略说明。

在第1实施例中，两个端板30均具有凹部40和凸部42，但在第2实施例中，仅一方的端板与第1实施例的端板30相同，另一方的端板30a不具有凹部和凸部，外周部具有简单的圆形形状。由此，端板30a能够不使用复杂的机械加工而以低成本来制造，所以，转子14a和包括转子14a的电动机也能够以低成本来制造，但在第2实施例中，利用具有凹部40和凸部42的端板30，也可以获得与第1实施例同样的作用效果。

图10表示转子14a和轴18的结合方式的一例。如第2实施例所述，在两个端板的形状不同的情况下，优选的是，轴18安装于端板30a侧。具体地说，轴18和端板30a能够通过将螺栓等紧固件48与形成于端板30a的螺纹孔49螺纹结合而互相结合。

(第3实施例)

图11和图12分别表示第3实施例的端板30b的表面和背面。另外，在第3实施例中，仅说明与第1实施例不同的点，对与第1实施例同样即可的点省略说明。

端板30b除了与第1实施例的端板30所具有的结构同样的凹部40和凸部42以外，还具有从与转子芯26相对的第1面54隆起(突出)的隆起部56。此外，隆起部56设于在周向上与凸部42相同的位置，即相当于多个磁体28之间(在转子芯26具有凸条38的情况的该位置)的位置。

隆起部56可以由各种方法来形成，例如能够由冲压成形容易地形成。在利用冲压成形的情况下，在隆起部56的背侧即端板30b的与第1面54相反侧的第2面58，在与隆起部56相对应的位置形成有凹陷60。

图13表示端板30b与转子芯26、磁体28的配置关系。通过在第1面54具有隆起部56，而与第1面54是平面的情况相比，隆起部56相对于转子芯26的面压变大，能够更牢固地按压转子芯26的轴向端部。此外，在转子芯26具有凸条38的情况下，通过利用隆起部56按压凸条38的轴向端部，而能够进一步牢固地按压转子芯26。另外，设置隆起部56的部分的背侧成为凹陷60，所以，端板30b的局部形成波浪形形状，因此，根据与瓦楞纸的瓦楞部同样的原理，也能够提高端板30b的强度。

而且，通过使端板30b具有隆起部56，而在磁体28和端板30b的第1面54之间形成有空隙62，因此，能够更有效地抑制磁通泄漏。

附图标记说明

10、电动机；12、旋转轴线；14、14a、转子；16、定子；18、轴；20、22、轴承；24、壳体；26、转子芯；28、磁体；30、30a、30b、端板；32、34、孔；36、螺栓；38、卡定部；40、凹部；42、凸部；50、电磁钢板；56、隆起部；60、凹陷。

Claims

1.一种转子，其中，

该转子具备：

转子芯，其绕旋转轴线旋转；

多个磁体，其安装于所述转子芯的表面；以及

两个端板，其以夹着所述转子芯的、所述旋转轴线的轴向上的两侧的端面的方式配置，并且由具有磁性的材料形成，

所述两个端板的至少一方的端板的外周部具有凹部和凸部，在从所述轴向观察时，该凹部局部地覆盖各个所述磁体，该凸部具有在所述转子芯的径向上比所述凹部大的尺寸，并且位于所述多个磁体之间的位置。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述转子芯在所述多个磁体之间具有卡定部，该卡定部卡定于该磁体的侧面并且具有在所述径向上比安装有所述磁体的部分大的尺寸，所述凸部构成为，在从所述轴向观察时，至少局部地覆盖所述卡定部。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，

所述至少一方的端板具有在其厚度方向上突出并且与所述转子芯或该卡定部的轴向端部抵接的隆起部。

4.根据权利要求1或2所述的转子，其中，

所述至少一方的端板在其厚度方向上具有相同尺寸和相同形状。

5.一种电动机，其中，

该电动机具备：

权利要求1～4中任一项所述的转子；以及

定子，其在内部配置有所述转子。