CN117730468A - 转子以及马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减少永磁体的漏磁通的产生且减少磁扭矩的下降的转子。转子(1)包括转子本体(2)和多个永磁体(4)，所述转子本体(2)围绕旋转轴(A)旋转，所述多个永磁体(4)在转子本体(2)中在以旋转轴(A)为中心的周方向排列且在周方向交替形成不同的磁极。永磁体(4)的垂直于旋转轴(A)的剖面形状为沿着规定的基准线延伸的形状。永磁体(4)在垂直于旋转轴(A)的剖面中在与基准线交叉的方向被磁化。永磁体(4)中的、基准线方向的至少一个端部从转子本体(2)的外周面(28)露出。

Description

转子以及马达

技术领域

本发明的技术涉及转子以及马达。

背景技术

在专利文献1中公开了马达。该马达包括转子和定子。转子是埋入磁体型，包括转子芯和设置在转子芯的多个永磁体。

专利文献1：日本特开2020-191710号公报

发明内容

不过，专利文献1中所公开的转子有可能会出现在永磁体所产生的磁通不与定子线圈交链而返回永磁体的漏磁通(磁通短路)的情况，从而有可能会使由永磁体所产生的磁扭矩变小。

鉴于上述内容，本发明的技术的目的在于减少永磁体的漏磁通的产生且减少磁扭矩的下降。

本发明的技术提供一种转子。所述转子包括转子本体和多个永磁体，所述转子本体围绕旋转轴旋转，所述多个永磁体在所述转子本体中在以所述旋转轴为中心的周方向排列且在所述周方向交替形成不同的磁极，所述永磁体的垂直于所述旋转轴的剖面形状为沿着规定的基准线延伸的形状，所述永磁体在垂直于所述旋转轴的剖面中在与所述基准线交叉的方向被磁化，所述永磁体中的、所述基准线方向的至少一个端部从所述转子本体的外周面露出。

附图说明

图1是马达的剖视图。

图2是马达的放大剖视图。

图3是转子的放大剖视图。

图4是示出了转子芯被设置在模具的状态的剖视图。

图5是示出了永磁体的材料被填充在模具中的状态的剖视图。

图6是变形例的马达的放大剖视图。

图7是其它变形例的马达的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对举例的实施方式进行详细说明。图1示出了实施方式所涉及的马达100。

马达100包括转子1和定子6，所述转子1围绕规定的旋转轴A旋转，所述定子6使转子1围绕旋转轴A旋转。永磁体4被埋入转子1。即，马达100是IPM(Interior PermanentMagnet)马达。马达100也可以还包括马达壳7。马达壳7收纳有转子1以及定子6。定子6固定在马达壳7。转子1被马达壳7可旋转地支撑着。

以下，将旋转轴A延伸的方向称为“旋转轴方向”。将以旋转轴A为中心的周方向称为“周方向”。将以旋转轴A为中心的直径方向称为“直径方向”。将直径方向上旋转轴A侧称为“直径方向内侧”，将与旋转轴A相反的侧称为“直径方向外侧”。

定子6包括定子芯61和卷绕线62。定子芯61是软磁性体。定子芯61例如由层叠的多张电磁钢板形成。

定子芯61形成为环状。具体而言，定子芯61形成为圆筒状。定子芯61固定在马达壳7。在定子芯61形成有朝着定子芯61的内侧突出的多个齿61a。多个齿61a在定子芯61的周方向具有间隔地排列着。卷绕线62缠绕在多个齿61a。定子6通过电流被提供给卷绕线62，来形成使转子1旋转的旋转磁场。

转子1包括转子本体2和多个永磁体4，所述转子本体2围绕旋转轴A旋转，所述多个永磁体4在转子本体2中在周方向排列且在周方向交替形成不同的磁极。

转子本体2的至少一部分由软磁性体形成。转子本体2具有磁的凸极性，使在定子6形成的旋转磁场中产生磁阻扭矩。转子本体2包含转子芯20以及转轴5。

转子芯20是软磁性体。转子芯20例如由彼此层叠的多张电磁钢板形成。转子芯20形成为围绕旋转轴A的环状。具体而言，转子芯20形成为与定子芯61同心的圆筒状。转子芯20的外周面形成转子本体2的外周面28。转子芯20的与旋转轴A垂直的剖面形状跨越转子芯20的旋转轴方向的整个长度是相同的。在转子芯20的外周面和定子芯61的内周面之间形成有气隙10。

转轴5被嵌入转子芯20的内侧。转轴5固定在转子芯20。转轴5的轴心与旋转轴A一致。转轴5经由轴承等被马达壳7可旋转地支撑着。转子芯20与转轴5一起围绕旋转轴A旋转。转轴5是软磁性体。

多个永磁体4设置在转子芯20。多个永磁体4使在由定子6形成的旋转磁场中产生磁扭矩。转子1包括6个永磁体4。多个永磁体4在周方向以相等间隔配置着。

永磁体4是粘结磁体。粘结磁体是由包含磁体粉末和粘结磁体粉末的粘合剂的磁体材料所形成的永磁体。磁体粉末例如是钕磁体、钐铁氮磁体、钐钴磁体、铁氧体磁体或铝镍钴磁体等的粉末、或者、是这些粉末中的两种以上的粉末的混合物。粘合剂例如是环氧树脂等热固性树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂或橡胶。

永磁体4例如由插入成型形成。此时，永磁体4通过对收纳有转子芯20的模具8(参照图4以及图5)内射出成为粘结磁体的磁体材料来形成。即，永磁体4是填充在转子芯20内部的磁体材料的硬化物。

图2是马达100的放大剖视图。图3是转子1的放大剖视图。永磁体4形成为沿着旋转轴A延伸的板状。永磁体4跨越转子芯20的旋转轴方向的整个长度形成。

以下，对转子1的垂直于旋转轴A的剖面形状进行说明。除非另有说明，“剖面形状”是指垂直于旋转轴A的剖面形状。永磁体4的垂直于旋转轴A的剖面形状跨越永磁体4的旋转轴方向的整个长度是相同的。

永磁体4的剖面形状是线状。即，永磁体4的剖面形状为沿着规定的基准线R延伸的形状。永磁体4在基准线R延伸的方向具有两个端部41、42和位于两个端部41、42之间的中间部43。另外，中间部43不是指永磁体4中的除了两个端部41、42之外的剩余的所有部分，而是指除了两个端部41、42之外的剩余部分中的至少一部分。中间部43既可以包含永磁体4中的基准线R延伸的方向的中央，也可以不包含永磁体4中的基准线R延伸的方向的中央。

永磁体4的剖面形状为朝着直径方向内侧凹陷的弯曲或屈曲的形状。即，永磁体4以两个端部41、42与中间部43相比更接近转子本体2的外周面28(即，转子芯20的外周面)的方式弯曲或屈曲。具体而言，永磁体4的剖面形状形成为朝着直径方向内侧凹陷的U字形。更具体而言，永磁体4的剖面形状是以在直径方向延伸的对称轴为中心的线对称形状。

向与垂直于旋转轴A的平面平行且垂直于基准线R的方向的永磁体4的尺寸(以下，也将该尺寸称为厚度)大致一定。永磁体4的两个端部41、42中的至少之一从转子本体2的外周面28露出。在该例子中，永磁体4的两个端部41、42均从转子本体2的外周面28露出。永磁体4的两个端部41、42的直径方向外侧的面与转子本体2的外周面28齐平。

永磁体4在垂直于旋转轴A的剖面中在与基准线R交叉的方向被磁化。具体而言，永磁体4的磁化方向与基准线R垂直。永磁体4的线对称形状的中心即对称轴例如被设定为转子1的d轴。

转子本体2包含用多个永磁体4区分的第一部分21以及第二部分22。转子本体2包含与永磁体4数目相同的第二部分22。

第一部分21是转子本体2中的包含或内包旋转轴A的部分。第一部分21中还包含有转轴5。第一部分21的外周面由多个曲面23和多个凹部24形成，所述多个曲面23与以旋转轴A为轴心的一个假想圆柱的外周面一致，所述多个凹部24向直径方向内侧凹陷。曲面23和凹部24在周方向交替配置着。也就是说，在相邻的每两个凹部24之间配置有一个曲面23。换句话说，在相邻的每两个曲面23之间配置有一个凹部24。

多个曲面23在周方向以相等间隔排列着。多个曲面23被配置在以旋转轴A为轴心的一个假想圆柱的外周面上。曲面23的个数与永磁体4的个数相同。多个凹部24在周方向以相等间隔排列着。各个凹部24在旋转轴方向延伸且向直径方向外侧开口。凹部24的个数与永磁体4的个数相同。

在凹部24收纳有永磁体4。如上所述，永磁体4的剖面形状为朝着直径方向内侧凹陷地弯曲或屈曲的形状。即，永磁体4为嵌入凹部24的形状。永磁体4紧密接触到凹部24的内面24a。

永磁体4具有凹部44，所述凹部44在旋转轴方向延伸且向直径方向外侧开口。在凹部44收纳有第二部分22。第二部分22位于永磁体4的中间部43的直径方向外侧。第二部分22为嵌入凹部44的形状。第二部分22具有内面22a和外面22b，所述内面22a位于凹部44内，所述外面22b从凹部44向直径方向外侧露出。内面22a与永磁体4紧密接触。外面22b与第一部分21的曲面23一起形成以旋转轴A为轴心的一个假想圆柱的外周面。转子本体2的外周面28由曲面23和外面22b形成。

永磁体4介于第一部分21和第二部分22之间。第二部分22与第一部分21分离且没有连接到第一部分21。第一部分21的凹部24的内面24a和永磁体4粘结着。第二部分22的内面22a和永磁体4粘结着。从而使得第一部分21、第二部分22以及永磁体4固定为一体。

永磁体4的端部41、42从第一部分21和第二部分22之间向直径方向外侧露出。详细而言，端部41具有端面41a，所述端面41a位于基准线R的方向的一端。端部42具有端面42a，所述端面42a位于基准线R的方向的另一端。端面41a以及端面42a与第一部分21的曲面23以及第二部分22的外面22b平滑连接，形成一个曲面。具体而言，曲面23、外面22b、端面41a以及端面42a形成以旋转轴A为轴心的一个假想圆柱的外周面。

永磁体4的两个端部41、42的每一个的剖面形状是直线状。在垂直于旋转轴A的剖面中，两个端部41、42分别相对于直径方向倾斜。两个端部41、42的周方向的宽度(即，从一个端部41到另一个端部42为止的周方向上的宽度)W1随着越接近转子本体2的外周面28(即，越远离旋转轴A)而变得越小。由于永磁体4紧密接触到凹部24的内面24a，因此凹部24(即，内面24a)的周方向的间隔也随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。并且，由于端部41、42的厚度一定，因此永磁体4的凹部44的周方向的间隔即周方向的两个端部41、42的内侧的间隔也随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。由于第二部分22紧密接触到凹部44，因此第二部分22中的、被两个端部41、42夹着的部分22c的周方向的宽度也随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。

图4是示出了转子芯20被设置在模具8的状态的剖视图。图5是示出了成为永磁体4的磁体材料被填充在模具8中的状态的剖视图。永磁体4例如如图4以及图5那样用模具8形成。并且，如图4所示，转子芯20的第二部分22以及第一部分21被设置在模具8。此时，第二部分22在与第一部分21之间形成有腔81的状态下被配置在第一部分21的凹部24，所述腔81用于形成永磁体4。接着，如图5所示，向模具8内的腔81射出成为永磁体4的磁体材料，从而使得永磁体4与转子芯20一体形成。

当电流被提供给定子6的卷绕线62而形成旋转磁场时，由多个永磁体4产生磁扭矩且由转子芯20产生磁阻扭矩。转子1因这些磁扭矩以及磁阻扭矩而以旋转轴A为中心旋转。

如上所述，永磁体4的端部41、42由于从转子本体2的外周面28露出，因此难以出现在永磁体4所产生的磁通不与定子6的卷绕线62交链而返回永磁体4的漏磁通(磁通短路)的情况。详细而言，从磁扭矩的观点出发，优选更多的磁通从永磁体4向转子本体2的外周面28的外侧出去，且更多的磁通从外周面28的外侧进入永磁体4。但是，当在与基准线R交叉的方向被磁化的永磁体4的端部41、42被转子本体2完全包围时，在永磁体4产生的磁通的一部分有可能绕过转子本体2中的端部41、42的外侧的部分，立即返回到永磁体4。当产生这样的漏磁通时，对磁扭矩做出贡献的磁通减少。相对于此，在该例子中，永磁体4的端部41、42从转子本体2的外周面28露出。在露出的端部41、42的直径方向外侧不存在磁导率高于永磁体4的转子本体2。因此，难以产生绕过端部41、42的外侧且立即返回到永磁体4的磁通即漏磁通。该结果是通过永磁体4的d轴的磁通量增加，磁扭矩提高。尤其在该例子中，由于永磁体4的两个端部41、42均从转子本体2的外周面28露出，因此减少了两个端部41、42的周围的漏磁通。其结果是进一步提高了磁扭矩。

不过，当朝着直径方向内侧弯曲或屈曲的永磁体4的两个端部41、42从转子本体2的外周面28露出时，转子本体2被永磁体4分割为第一部分21和第二部分22。因此，在转子1旋转时受到离心力的第二部分22有可能会从永磁体4脱离开。并且，当永磁体4在转子1旋转时受到离心力时，永磁体4有可能会从第一部分21脱离开。但是，在该例子中，永磁体4的两个端部41、42中的、从一个端部41到另一个端部42为止的周方向的宽度W1随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。因此，当永磁体4在转子1旋转时受到离心力时，永磁体4从直径方向外侧被转子本体2(详细而言，在凹部24的内面24a中接触到两个端部41、42的部分)支撑。因此，永磁体4难以从转子本体2的第一部分21脱离。

并且，转子本体2的第二部分22中的、被永磁体4的两个端部41、42夹着的部分22c的周方向的宽度W2随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。当第二部分22在转子1旋转时受到离心力时，该第二部分22从直径方向外侧被永磁体4的两个端部41、42支撑。因此，第二部分22难以从永磁体4脱离。

图6示出了变形例的马达的放大剖视图。如图6所示，永磁体4的两个端部41、42中的至少之一也可以与转子本体2的外周面28相比更位于直径方向内侧。在该例子中，永磁体4的两个端部41、42(具体而言，端面41a、42a)均与转子本体2的外周面28相比更位于直径方向内侧。此时，能够延长从永磁体4的端部41、42到定子6的距离。因此，能够难以产生永磁体4的由定子6所引起的退磁场消磁。另外，图3所示的转子1在永磁体4的两个端部41、42的端面41a、42a与转子本体2的外周面28齐平时，在可减少转子1旋转时的空气阻力方面有优势。

如上所述，转子1包括转子本体2和多个永磁体4，所述转子本体2围绕旋转轴A旋转，所述多个永磁体4在转子本体2中在以旋转轴A为中心的周方向排列且在周方向交替形成不同的磁极，垂直于旋转轴A的永磁体4的剖面形状为沿着规定的基准线R延伸的形状，永磁体4在垂直于旋转轴A的剖面中在与基准线R交叉的方向被磁化，永磁体4中的、基准线R方向的至少一个端部41(或者42)从转子本体2的外周面28露出。

并且，马达100包括转子1和定子6，所述定子6驱动转子1。

根据这些结构，难以产生在永磁体4所产生的磁通通过端部41、42的直径方向外侧的漏磁通。因此，能够提高由永磁体4的磁通所产生的磁扭矩。

并且，永磁体4以基准线R的方向的两个端部41、42与中间部43相比更接近转子本体2的外周面28的方式弯曲或屈曲，两个端部41、42均从转子本体2的外周面28露出。永磁体4的两个端部41、42的每一个露出到转子本体2的外侧。

根据该结构，能够通过使永磁体4的剖面形状为以两个端部41、42与中间部43相比更接近转子本体2的外周面28的方式弯曲或屈曲的形状，来使永磁体4的两个端部41、42均从转子本体2的外周面28露出，其结果是能够进一步难以产生永磁体4的漏磁通。

并且，永磁体4的两个端部41、42中的从一个端部41到另一个端部42为止的周方向的宽度W1随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。

根据该结构，当永磁体4在转子1旋转时受到离心力时，能够使转子本体2从直径方向外侧支撑永磁体4。因此，能够使永磁体4难以从转子本体2脱离。

并且，转子本体2中的、被永磁体4的两个端部41、42夹着的部分22c的周方向的宽度W2随着越接近转子本体2的外周面28而变得越小。

根据该结构，当部分22c在转子1旋转时受到离心力时，能够使永磁体4的两个端部41、42从直径方向外侧支撑部分22c。因此，部分22c难以从永磁体4脱离。

根据该结构，能够难以产生永磁体4的由定子6所引起的退磁场消磁。

并且，永磁体4的两个端部41、42中的至少之一与转子本体2的外周面28相比更位于以旋转轴A为中心的直径方向内侧。

根据该结构，能够延长从永磁体4的端部41、42到定子6为止的距离。因此，能够难以产生永磁体4的由定子6所引起的退磁场消磁。

并且，永磁体4是粘结磁体。

根据该结构，较容易将永磁体4形成为所期望的形状。

(其它实施方式)

如上所述，将所述实施方式作为在本申请中公开的技术的例子进行了说明。但是，本公开的技术并不限定于此，还能够适用于进行了适当改变、置换、附加、省略等的实施方式。并且，还能够将在所述实施方式中所说明的各个构成要素进行组合作为新的实施方式。并且，在记载在附图以及详细说明的构成要素中不仅包含了为解决课题所必须的构成要素，为了对所述技术举例，还可能包含了不是为解决课题所必须的构成要素。因此，不应该以那些不是必须的构成要素被记载在附图以及详细说明中，而立刻认为那些不是必须的构成要素是必须的。

转子本体2也可以不包括转轴5，仅由转子芯20形成。转子本体2也可以不包括转子芯20，仅由转轴5形成。转轴5也可以不是软磁性体。转轴5也可以与转子芯20一体形成。转子本体2的第一部分21和第二部分22并不限于分离的情况，如图7所示，永磁体4也可以具有连接第一部分21和第二部分22的连接部27。此时，通过第二部分22经由连接部27连接在第一部分21，使得第二部分22在转子1旋转时不会从永磁体4脱离。并且，由于由彼此连接着的第一部分21和第二部分22保持永磁体4，因此永磁体4也变得不会从第一部分21脱离。因此，当第一部分21和第二部份22像这样被用连接部27连接时，既可以是永磁体4的两个端部41、42的宽度W1不随着越接近转子本体2的外周面而变得越小，也可以是转子本体2中的、被永磁体4的两个端部41、42夹着的部分22c的周方向的宽度W2不随着越接近转子本体2的外周面而变得越小。

转子1所具有的永磁体4的个数并不被限定。永磁体4既可以是各向异性粘结磁体，也可以是各向同性粘结磁体。永磁体4可以是烧结磁性粉末而成的烧结磁体。永磁体4的剖面形状并不被限定。永磁体4的剖面形状也可以例如是V字形或W字形等。永磁体4也可以是两个端部41、42中的仅一个端部从转子本体2的外周面28露出。例如，永磁体4也可以是平板状(即，剖面形状是直线状)，剖面形状的两个端部中的仅一个端部从转子本体2的外周面28露出。

永磁体4的两个端部41、42的宽度W1也可以是不随着越接近转子本体2的外周面而变得越小。转子本体2中的、被永磁体4的两个端部41、42夹着的部分22c的周方向的宽度W2也可以是不随着越接近转子本体2的外周面而变得越小。

(符号的说明)

100-马达；1-转子；2-转子本体；22c-部分；28-外周面；4-永磁体；41-端部；42-端部；43-中间部；6-定子；R-基准线；A-旋转轴；W1-宽度；W2-宽度。

Claims (7)

1.一种转子，其特征在于：

所述转子包括转子本体和多个永磁体，所述转子本体围绕旋转轴旋转，所述多个永磁体在所述转子本体中在以所述旋转轴为中心的周方向排列且在所述周方向交替形成不同的磁极，

所述永磁体的垂直于所述旋转轴的剖面形状为沿着规定的基准线延伸的形状，

所述永磁体在垂直于所述旋转轴的剖面中在与所述基准线交叉的方向被磁化，

所述永磁体中的、所述基准线的方向的至少一个端部从所述转子本体的外周面露出。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：

所述永磁体以所述基准线的方向的两个端部与中间部相比更接近所述转子本体的所述外周面的方式弯曲或屈曲，

所述两个端部均从所述转子本体的外周面露出。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于：

所述永磁体的从所述两个端部中的一个端部到另一个端部的所述周方向的宽度随着越接近所述转子本体的所述外周面而变得越小。

4.根据权利要求2或权利要求3中任意一项所述的转子，其特征在于：

所述转子本体中的、夹在所述永磁体的所述两个端部的部分的所述周方向的宽度随着越接近所述转子本体的所述外周面而变得越小。

5.根据权利要求1到权利要求4中任意一项所述的转子，其特征在于：

所述永磁体的所述两个端部中的至少之一与所述转子本体的所述外周面相比更位于以所述旋转轴为中心的直径方向内侧。

6.根据权利要求1到权利要求5中任意一项所述的转子，其特征在于：

所述永磁体是粘结磁体。

7.一种马达，其特征在于：

所述马达包括权利要求1到权利要求6中任意一项所述的转子和驱动所述转子的定子。