CN117378126A - 转子及电动机 - Google Patents

Abstract

减小转子及电动机的齿槽转矩。具备：转子铁芯(20)，其具有多个磁体配置孔(21)；多个永磁体(30)，其配置于多个磁体配置孔(21)中的各磁体配置孔(21)的内部；以及旋转轴(10)，其固定于转子铁芯(20)，该旋转轴(10)绕其轴心方向旋转。磁体配置孔(21)分别具有第1突起部(22)，该第1突起部(22)位于在旋转方向上相对的第1内表面(21a)、第2内表面(21b)中的第1内表面(21a)的局部。永磁体(30)分别具有朝向第1突起部(22)所位于的第1内表面(21a)的第2突起部(30a)。第1突起部(22)、第2突起部(30a)在旋转轴(10)的轴心方向上位于所述磁体配置孔(21)的开口部附近，并且在磁体配置孔(21)中彼此在旋转轴(10)的轴心方向上配置于相反侧。

Description

转子及电动机

技术领域

本公开涉及以家庭用电气设备、工业用设备为首的各种设备所使用的电动机，特别涉及电动机的转子。

背景技术

电动机用于家庭用设备或者工业用设备等各种电气设备。作为电动机，已知有IPM(Interior Permanent Magnet内部永磁体)马达。IPM马达的转子例如具备：转子铁芯；永磁体，其配置于在转子铁芯设置的多个磁体配置孔中的各磁体配置孔；以及旋转轴，其以贯穿转子铁芯的方式固定于转子铁芯的中心。在IPM马达中，通过使由转子的永磁体产生的磁通穿过定子，从而产生使转子旋转的转矩。

以往，作为这种马达，已知有具备转子铁芯的多个磁体配置孔呈放射状设置的转子的IPM马达(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-46386号公报

发明内容

在以往的转子中，为了提高永磁体向磁体配置孔的插入性，有时在转子铁芯与永磁体之间设置预定的空间。在该情况下，若向磁体配置孔插入永磁体，则永磁体在磁体配置孔内的配置位置有可能发生偏差。其结果，永磁体中的磁极的磁通密度量的差异变大，因此具有齿槽转矩变大这样的问题。

本公开用于解决以上那样的问题，其目的在于提供能够减小齿槽转矩的转子及电动机。

本公开的转子具备：转子铁芯，其具有多个磁体配置孔；多个永磁体，其分别配置于所述多个磁体配置孔的内部；以及旋转轴，其固定于所述转子铁芯，该旋转轴具有轴心并且以所述轴心为中心轴线沿着预定的旋转方向旋转。所述磁体配置孔分别具有在所述旋转方向上相对的第1内表面和第2内表面，并且在所述第1内表面的局部具有第1突起部，所述永磁体分别具有朝向所述第1突起部所位于的所述第1内表面的第2突起部，所述第1突起部和所述第2突起部沿着所述轴心位于所述磁体配置孔的彼此相反的开口部附近。

本公开的电动机具备：所述转子；以及定子，其配置为与所述转子相对，并且产生作用于所述转子的磁力。

根据本公开，能够提供能够减小齿槽转矩的转子及电动机。

附图说明

图1是本公开的一实施方式的电动机的立体图。

图2是本公开的一实施方式的电动机的转子的立体图。

图3是本公开的一实施方式的电动机的转子的主要部分的俯视图。

图4是本公开的一实施方式的电动机的转子的主要部分的剖视图。

图5是本公开的一实施方式的电动机的转子的主要部分的俯视图。

图6是本公开的一实施方式的电动机的转子的主要部分的俯视图。

具体实施方式

以下，对本公开的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示本公开的一具体例。因此，在以下的实施方式中示出的数值、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态以及工序及工序的顺序等是一个例子，并非旨在限定本公开。因此，将以下的实施方式中的构成要素中的、在表示本公开的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素作为任意的构成要素进行说明。

另外，各图是示意图，并非一定严格地图示。另外，在各图中，对与其他的图实质上相同的结构标注同一附图标记，并省略或简化重复的说明。

(实施方式)

首先，针对实施方式的电动机1的概略结构，使用图1进行说明。图1是实施方式的电动机1的立体图。

如图1所示，电动机1具备转子2和定子3。本实施方式的电动机1是转子2配置于定子3的内侧的内转子型的马达。即，定子3构成为将转子2包围。

转子2(rotor)在定子3产生的磁力的作用下旋转。具体而言，转子2具有旋转轴10，以旋转轴10的轴心C为旋转中心旋转。

转子2产生作用于定子3的磁力。转子2为这样的结构：在围绕着轴心C旋转的方向(以下，有时称为周向、圆周方向或者旋转方向)的整个方向上，反复存在多个成为主磁通的N极和S极。在本实施方式中，转子2产生的主磁通的方向是与沿着旋转轴10的轴心C的方向(以下，有时称为轴心方向或者轴心C的方向)正交的方向。即，转子2产生的主磁通的方向是径向方向(以下，称为径向)。另外，在包含电动机1在内的电动机1附近的任意1点处，周向、轴心方向以及径向均相互正交。另外，图1所示的箭头表示旋转轴10的轴心C的方向。

转子2配置为与定子3隔着气隙。具体而言，在转子2的表面与定子3的表面之间存在微小的气隙。转子2是在铁芯埋入有永磁体的永磁体埋入型的转子(IPM转子)，详见后述。因此，本实施方式的电动机1是IPM马达。

定子3(stator)配置为与转子2隔着气隙相对，产生作用于转子2的磁力。具体而言，定子3配置为将转子2的转子铁芯20包围。定子3与转子2一起构成磁路。

定子3构成为在气隙面沿着周向交替生成N极和S极作为主磁通。在本实施方式中，定子3具有定子铁芯3a(定子芯)和绕组线圈3b(定子线圈)。

在定子铁芯3a设有朝向转子2的转子铁芯20突出的多个齿3a1。具体而言，多个齿3a1被设为朝向旋转轴10的轴心C突出。另外，多个齿3a1在周向上以等间隔设置。因此，多个齿3a1在与旋转轴10的轴心C正交的方向(径向)上呈放射状延伸。

定子铁芯3a例如由在旋转轴10的轴心C的方向上层叠的多个钢板构成。多个钢板例如分别是被冲裁加工成规定形状的电磁钢板。另外，定子铁芯3a并不局限于多个钢板的层叠体，也可以是由磁性材料构成的块体。

绕组线圈3b卷绕于定子铁芯3a的多个齿3a1中的各齿3a1。具体而言，绕组线圈3b隔着绝缘体卷绕于各齿3a1。各绕组线圈3b由电相位彼此相差120度的U相、V相以及W相这三相各自的单位线圈构成。即，卷绕于各齿3a1的绕组线圈3b利用以U相、V相以及W相的相单位分别通电的三相交流进行通电驱动。由此，在各齿3a1生成定子3的主磁通。

另外，绕组线圈3b由截面为圆形或矩形的绕组构成，该绕组由在表面实施了绝缘覆膜的铜等金属材料构成。

在这样构成的电动机1中，在对定子3的绕组线圈3b通电时，励磁电流流经绕组线圈3b而生成磁场。由此，生成自定子3朝向转子2的磁通。另一方面，在转子2中生成朝向定子3的磁通。即，由转子2的永磁体生成穿过定子3的磁通。因由该定子3生成的磁通与由转子2生成的磁通的相互作用而产生的磁力成为使转子2旋转的转矩，转子2以旋转轴10为中心旋转。

接着，针对本实施方式的转子2的详细结构，参照图1，并使用图2及图3进行说明。图2是实施方式的转子2的立体图。图3是实施方式的转子2的主要部分的俯视图。在图2、图3中，省略了旋转轴10。

如图1～图3所示，转子2具备旋转轴10、转子铁芯20、多个永磁体30。

旋转轴10是成为转子2旋转时的中心的长条状的轴。旋转轴10例如是金属棒，固定于转子2的中心。具体而言，旋转轴10固定于转子铁芯20。在本实施方式中，旋转轴10以从转子2的两侧突出的方式并且以贯穿转子铁芯20的中心的状态固定于转子铁芯20。旋转轴10通过压入或热压配合于在转子铁芯20的中心形成的贯通孔201而固定于转子铁芯20。

另外，虽然未图示，但旋转轴10的自转子2的一侧突出的第1部位被第1轴承支承，旋转轴10的自转子2的另一侧突出的第2部位被第2轴承支承。在旋转轴10的第1部位或者第2部位安装有由电动机1驱动的负载。

转子铁芯20(转子芯)例如由在沿着旋转轴10的轴心C的方向上层叠的多个钢板构成。多个钢板例如分别是被冲裁加工成规定形状的电磁钢板，通过凿紧(日文：カシメ)等而相互固定。另外，转子铁芯20并不局限于多个钢板的层叠体，也可以是由磁性材料构成的块体。

转子铁芯20是具有多个磁体配置孔21的铁芯。多个磁体配置孔21是供永磁体30配置的磁体配置用孔。具体而言，永磁体30插入磁体配置孔21。即，磁体配置孔21是供永磁体30插入的磁体插入孔。在各磁体配置孔21插入一个永磁体30。作为一个例子，转子2是磁极数为10的10极转子。因此，在转子铁芯20设有10个磁体配置孔21和10个永磁体30。另外，并不特别限定于此，也能够应用其他的磁极数。

另外，在本实施方式中，磁体配置孔21是沿着旋转轴10的轴心C的方向贯穿转子铁芯20的贯通孔。因此，在以与旋转轴10正交的平面剖切后的任意截面中，磁体配置孔21的截面形状在旋转轴10的轴心C的方向上均相同。即，在构成转子铁芯20的全部钢板均形成有相同形状的磁体配置孔21。另外，磁体配置孔21只要能够配置永磁体30即可，也可以不是贯通孔。

如图1、图2所示，多个磁体配置孔21以旋转轴10为中心呈放射状设置。另外，多个磁体配置孔21沿着转子铁芯20的周向(旋转轴10的旋转方向)以等间隔设置。多个磁体配置孔21分别在俯视时在转子铁芯20的径向(与旋转轴10的轴心C的方向正交的方向)上延伸。即，磁体配置孔21在转子铁芯20的径向上为长条状，径向的长度比旋转方向(圆周方向)的长度长。另外，也可以将磁体配置孔21设为在转子铁芯20的旋转方向(圆周方向)上为长条状，旋转方向(圆周方向)的长度比径向长度长。

长条状的多个磁体配置孔21以旋转轴10为中心呈辐条状形成。即，转子2是辐条型IPM转子，电动机1是辐条型IPM马达。在本实施方式中，各磁体配置孔21的俯视形状是以转子铁芯20的径向为长度方向的大致长方形。另外，多个磁体配置孔21中的各磁体配置孔21的俯视形状与其他的磁体配置孔21的俯视形状彼此相同。

如图2所示，永磁体30沿着旋转轴10的轴心C的方向插入转子2的各磁体配置孔21，在多个磁体配置孔21分别配置永磁体30。在本实施方式中，从旋转轴10的轴心C的上方(纸面上方)插入永磁体30，但也可以从轴心C的下方(纸面下方)插入永磁体30。

这里，将转子铁芯20的供永磁体30插入的面(在图2中为纸面上方)设为插入面20a，将在旋转轴10的轴心方向上与插入面20a相对的面设为底面20b。

在本实施方式中，永磁体30例如是烧结磁体。多个永磁体30配置为磁极的方向为转子铁芯20的周向(旋转轴10的旋转方向)。即，永磁体30被磁化为磁极的方向为转子铁芯20的周向。另外，相邻的两个永磁体30的S极和N极的磁极方向为相反方向。

永磁体30的俯视形状及大小与磁体配置孔21的俯视形状及大小大致相同，永磁体30嵌合于磁体配置孔21。因此，永磁体30的俯视形状是长条状的大致长方形。作为一个例子，永磁体30是以与转子铁芯20的径向正交的方向为厚度的板状的长方体。另外，永磁体30也可以分割为多个。

在各磁体配置孔21中，在永磁体30的外表面与磁体配置孔21的内表面之间存在一定尺寸的间隙(空间、空隙)。可以在该间隙设置用于将永磁体30粘接固定于磁体配置孔21的粘接剂。

永磁体30例如由Nd-Fe-B系的烧结磁体或者铁氧体烧结磁体构成。或者，也可以是由Nd-Fe-B系磁体粉末、铁氧体系磁体粉末等磁体粉末、树脂材料以及少量的添加剂等形成的粘结磁体。

另外，关于永磁体30的磁化，既可以是在将永磁体30配置于磁体配置孔21内之后进行磁化，也可以是在将永磁体30插入磁体配置孔21之前进行预磁化。但是，若考虑将永磁体30插入磁体配置孔21的操作性，则在将永磁体30插入磁体配置孔21内之后进行磁化较好。

另外，利用由树脂构成的包覆材料包覆永磁体30而形成包覆层30b，从而将永磁体30的周围包覆。

如图3所示，在俯视时(从旋转轴10的轴心C的方向观察时)，磁体配置孔21具有在旋转方向上相对的第1内表面21a、第2内表面21b。对于第1内表面21a、第2内表面21b，例如，在从旋转轴10的轴心C的、图1的箭头所示的方向观察磁体配置孔21时，第1内表面21a配置于第2内表面21b的右侧。

永磁体30分别在磁体配置孔21内以与第2内表面21b接触的方式固定。即，各永磁体30在各磁体配置孔21中配置于在从旋转轴10的轴心C的、图1的箭头所示的方向观察磁体配置孔21时例如靠近第2内表面21b的位置(左侧)。

以下，针对永磁体30以及磁体配置孔21的第1内表面21a、第2内表面21b的详细情况，参照图4进行说明。

图4是从与旋转轴10的轴心C的方向(轴心方向)正交的方向(径向)观察各磁体配置孔21时的剖视图(图3的IV-IV线剖视图)。

在从旋转轴10的轴心方向观察时，磁体配置孔21在转子铁芯20的底面20b、插入面20a形成有用于插入、配置永磁体30的开口部。

如图4所示，设有位于磁体配置孔21的第1内表面21a的局部的第1突起部22。第1突起部22在旋转轴10的轴心方向上设于磁体配置孔21的最下部(纸面下侧即底面20b侧)。

永磁体30具有朝向第1突起部22所位于的第1内表面21a的第2突起部30a。第2突起部30a在旋转轴10的轴心方向上设于磁体配置孔21的最上部(纸面上侧即插入面20a侧)。

因此，第1突起部22、第2突起部30a在旋转轴10的轴心C的方向上分别位于磁体配置孔21的开口部、即转子铁芯20的底面20b、插入面20a附近，并且彼此在旋转轴10的轴心方向上配置于相反侧。更具体而言，第1突起部22设于底面20b，第2突起部30a被设为其一部分位于插入面20a，在磁体配置孔21中，二者彼此在旋转轴10的轴心方向上配置于相反侧、即分别配置于插入面20a侧和底面20b侧。

另外，也可以是，将第1突起部22在旋转轴10的轴心方向上形成于磁体配置孔21的最上部，将第2突起部30a在旋转轴10的轴心方向上形成于磁体配置孔21的最下部，但由于永磁体30不从第1突起部22所存在的部位侧插入，因此第1突起部22配置于底面20b侧。永磁体30以第2突起部30a不与第1突起部22侧相对的朝向从插入面20a侧插入磁体配置孔21。

第1突起部22与第2突起部30a相互不接触。第2突起部30a可以通过使永磁体30的形状本身变形而形成，也可以仅由包覆层形成第2突起部30a。

如上所述，第1突起部22、第2突起部30a在磁体配置孔21中彼此在旋转轴10的轴心方向上配置于相反侧，因此在将永磁体30向磁体配置孔21插入时，能够减小第2突起部30a与第1内表面21a之间的接触距离，能够防止对磁体配置孔21(转子铁芯20)施加应力。

另外，可以是，第2突起部30a的与第1突起部22相对的面31在从径向观察时呈圆弧状。此外，在旋转方向上，永磁体30与第2突起部30a的合计厚度同第1内表面21a与第2内表面21b之间的尺寸大致相同或者比第1内表面21a与第2内表面21b之间的尺寸小。由此，能够防止在向磁体配置孔21插入永磁体30时第2突起部30a卡住而永磁体30的插入变得困难。

在旋转方向上，第1突起部22的尺寸w1(自第1内表面21a突出的部分的长度)比第2突起部30a的尺寸w2(自永磁体30突出的部分的长度)大。并且，在旋转方向上，第1突起部22与第2内表面21b之间的尺寸比永磁体30的除第2突起部30a之外的部分的厚度尺寸小。由此，能够防止在向磁体配置孔21插入永磁体30时永磁体30从底面20b侧脱落。

另外，优选的是，在旋转方向上，永磁体30与第2突起部30a的合计厚度同第1内表面21a与第2内表面21b之间的尺寸实质上相同。根据该结构，永磁体30与第2内表面21b接触，第2突起部30a与第1内表面21a接触。并且，由于像这样接触，因此能够将永磁体30固定为不会移动。

此时，也可以是，如图5所示，在从旋转轴10的轴心C的方向观察时，磁体配置孔21的与第1内表面21a相连的两个角部20c为圆弧状，并且相比于该角部20c的R径而言第2突起部30a的角部30c的外周面的R径较大。由此，在向磁体配置孔21插入永磁体30时，插入变得更容易。

此外，也可以是，如图6所示，第2突起部30a在与旋转轴10的轴心C的方向正交的径向上具有缺口部30a1。具体而言，在径向上，在第2突起部30a的中央部存在缺口部30a1。能够将缺口部30a1设为涂布粘接剂的间隙。缺口部30a1也可以形成有多个。

通过设为上述那样的结构，从而能够使插入到各磁体配置孔21的永磁体30分别在各磁体配置孔21内与一侧的面(在本实施方式中为旋转方向左侧的第2内表面21b)接触，并且能够将永磁体30固定为不会移动。

因此，能够抑制在各磁体配置孔21中的、永磁体30的配置位置的偏差。其结果，获得如下优点：能够减小各永磁体30中的磁通密度量的差异，能够防止转矩波动变高或者齿槽转矩变大。

另外，上述的一实施方式只是一个例子，本公开并不限定于此，能够适当地变更。例如，也可以将上述实施方式的结构的一部分置换为公知的其他结构。另外，在上述实施方式中未提及的结构是任意的，例如能够适当选择公知的结构并将其与本公开组合。

(实施形态)

以下，对本公开的实施形态进行说明。

本公开的第1形态的转子具备：转子铁芯，其具有多个磁体配置孔；多个永磁体，其配置于所述多个磁体配置孔中的各磁体配置孔的内部；以及旋转轴，其固定于所述转子铁芯，该旋转轴具有轴心并且以所述轴心为中心轴线沿着预定的旋转方向旋转。所述磁体配置孔分别具有在所述旋转方向上相对的第1内表面和第2内表面，并且在所述第1内表面的局部具有第1突起部，所述永磁体分别具有朝向所述第1突起部所位于的所述第1内表面的第2突起部，所述第1突起部和所述第2突起部沿着所述轴心位于所述磁体配置孔的彼此相反的开口部附近。

在第1形态的基础上，在本公开的第2形态的转子中，所述第2突起部的与所述第1突起部相对的面呈圆弧状。

在第1形态的基础上，在本公开的第3形态的转子中，在旋转方向上，所述第1突起部的尺寸比所述第2突起部的尺寸大。

在第3形态的基础上，在本公开的第4形态的转子中，在旋转方向上，所述第1突起部与第2内表面之间的尺寸比所述永磁体的厚度尺寸小。

在第3形态的基础上，在本公开的第5形态的转子中，在旋转方向上，所述永磁体与所述第2突起部的合计厚度同所述第1内表面与所述第2内表面之间的尺寸大致相同或者比所述第1内表面与所述第2内表面之间的尺寸小。

在第3形态的基础上，在本公开的第6形态的转子中，所述永磁体与所述第2内表面接触，所述第2突起部与第1内表面接触。

在第6形态的基础上，在本公开的第7形态的转子中，在从所述旋转轴的轴心方向观察时，所述磁体配置孔的与所述第1内表面相连的角部为圆弧状，并且相比于所述角部的R径而言所述第2突出部的角部的外周面的R径较大。

在第6形态的基础上，在本公开的第8形态的转子中，所述第2突起部在与旋转轴的轴心方向正交的径向上具有缺口部。

本公开的第9形态的电动机具备：第1形态～第8形态中任一项的转子；以及定子，其配置为与所述转子相对，并且产生作用于所述转子的磁力。

产业上的可利用性

本公开的转子及电动机能够广泛利用于以家庭用电气设备、工业用设备为首的各种设备所使用的电动机等。

附图标记说明

1、电动机；2、转子；3、定子；3a、定子铁芯；3a1、齿；3b、绕组线圈；10、旋转轴；20、转子铁芯；21、磁体配置孔；21a、第1内表面；21b、第2内表面；22、第1突起部；30、永磁体；30a、第2突起部；30b、包覆层。

Claims (9)

1.一种转子，其中，

该转子具备：

转子铁芯，其具有多个磁体配置孔；

多个永磁体，其配置于所述多个磁体配置孔中的各磁体配置孔的内部；以及

旋转轴，其固定于所述转子铁芯，该旋转轴具有轴心并且以所述轴心为中心轴线沿着预定的旋转方向旋转，

所述磁体配置孔分别具有在所述旋转方向上相对的第1内表面和第2内表面，并且在所述第1内表面的局部具有第1突起部，

所述永磁体分别具有朝向所述第1突起部所位于的所述第1内表面的第2突起部，

所述第1突起部和所述第2突起部沿着所述轴心位于所述磁体配置孔的彼此相反的开口部附近。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述第2突起部的与所述第1突起部相对的面呈圆弧状。

3.根据权利要求1所述的转子，其中，

在所述旋转方向上，所述第1突起部的尺寸比所述第2突起部的尺寸大。

4.根据权利要求3所述的转子，其中，

在所述旋转方向上，所述第1突起部与第2内表面之间的尺寸比所述永磁体的厚度尺寸小。

5.根据权利要求3所述的转子，其中，

在所述旋转方向上，所述永磁体与所述第2突起部的合计厚度同所述第1内表面与所述第2内表面之间的尺寸大致相同或者比所述第1内表面与所述第2内表面之间的尺寸小。

6.根据权利要求3所述的转子，其中，

所述永磁体与所述第2内表面接触，所述第2突起部与第1内表面接触。

7.根据权利要求6所述的转子，其中，

在从所述旋转轴的轴心方向观察时，所述磁体配置孔的与所述第1内表面相连的角部为圆弧状，并且相比于所述角部的R径而言所述第2突出部的角部的外周面的R径较大。

8.根据权利要求6所述的转子，其中，

所述第2突起部在与所述旋转轴的轴心方向正交的径向上具有缺口部。

9.一种电动机，其中，

该电动机具备：权利要求1～8中任一项所述的转子；以及定子，其配置为与所述转子相对，并且产生作用于所述转子的磁力。