CN1311607C

CN1311607C - 电动机转子

Info

Publication number: CN1311607C
Application number: CNB011197706A
Authority: CN
Inventors: 志贺刚; 远藤正实
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: DE60112214T2; JP3906022B2; KR20020032277A; JP2002136014A; EP1202432A3; EP1202432A2; KR100419534B1; CN1350358A; EP1202432B1; US6657328B2; DE60112214D1; TW513840B; US20020047427A1

Abstract

一种电动机转子，具有一旋转轴；一框架，框架固定在电动机的旋转轴上，从而随着旋转轴旋转；以及一磁铁，磁铁固定在框架上，定子相对，其中：框架预先形成固定在旋转轴上，并且框架具有相对旋转轴的一个阶梯部；磁铁由磁性树脂模制而成，从而相对于磁铁的磁极呈各向异性，而磁铁设置在定子侧，从而与框架一体化，所述磁铁向所述阶梯部延伸；以及框架具有在磁铁的相邻磁极之间的一个位置的一个轴向的长孔或多个轴向排列的孔或形成在所述阶梯部中的多个孔。采用本发明，可使装置整体小型化、轻量化和低价格化，可使制造性良好，还可使磁铁的最后位置精度良好，更可容易进行废弃的折叠和分解，并且可确保磁铁磁极的较大磁力。

Description

电动机转子

技术领域

本发明涉及在框架上配设磁铁而成的电动机转子。

背景技术

以往，作为在框架上配设磁铁而成的电动机转子，有如图13所示那种。它是在框架1的内周部上，按磁极数配置铁素体的烧结磁铁2，并从框架1的外周部到内周部注入树脂3而成形，由此，框架1与烧结磁铁2一体化。

另外，它表示转子位于定子外侧产生旋转的外转子式电动机转子的结构。

在上述现有的转子结构的情况下，虽然在电动机的特性上一点也不是有用的结构，单其体积大，导致转子及电动机的大型化、大重量化和高价格化。

另外，烧结磁铁2在框架1的内周部处的配置，在进行树脂3成形的未图示的成形模上配置框架1后，通过依次配置烧结磁铁2来进行，是一种花功夫的结构，且制造性差。

此外，烧结磁铁2的最后位置由以后注入成形的树脂3所决定，无论成形的结果如何，烧结磁铁2的最后位置容易产生误差，缺少精度。

此外，由于树脂3较大地形成在框架的内外，故还有难以进行废弃的折叠、分解的缺点。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的主要目的是提供一种电动机转子，其整体可小型化、轻量化和低价格化，并可使其制造性良好，还可使磁铁的最后位置精度良好，可容易进行废弃的折叠、分解。

为实现上述目的，本发明的电动机转子，具有：一旋转轴；一框架，框架固定在电动机的旋转轴上，从而随着旋转轴旋转；以及一磁铁，磁铁固定在框架上，从而与定子相对，其中：框架预先形成并固定在所述旋转轴上，并且框架具有相对旋转轴的、位于所述旋转轴的轴向中部的一个阶梯部；磁铁由磁性树脂模制而成，从而相对于所述磁铁的磁极呈各向异性，而所述磁铁设置在定子侧，从而与框架一体化，所述磁铁向所述阶梯部延伸；以及框架具有在磁铁的相邻磁极之间的一个位置的一个轴向的长孔或多个轴向排列的孔或形成在所述阶梯部中的多个孔。

采用这种结构，因由框架的定子侧的磁性树脂形成磁铁，故可同时将框架与磁铁一体化，不需要现有技术的将框架与烧结磁铁一体化的另外树脂。另外，无需在框架的定子侧逐一配置磁铁零件的功夫，磁铁的最后位置不会受另外树脂的成形结果如何所左右，也不会在框架的内外留有较大的树脂。并且，磁铁做成磁极各向异性化较好。这种结构，可确保磁极较大的磁力。

在这种情况下，将框架做成在轴向的途中部具有阶梯部的结构，且通过至该阶梯部处的磁性树脂的模具成形而形成磁铁较好。这种结构，可大大确保磁铁与框架的一体化强度，并避免将该磁铁的轴向长度做得大于必要以上

此外，由于框架最好在成为磁铁的磁极间的位置设有沿轴向的长孔，或沿轴向排列的多个孔，这种结构，可由孔来减少通过将磁铁做成磁极各向异性化时的框架的磁通量的泄漏。另外，通过将磁性树脂充填在该孔内来成形磁铁，可大大地确保磁铁与框架的一体化强度。

所述孔，以磁铁的轴向长度的一半以上的长度范围来形成较好。这种结构，可进一步减少通过将磁铁做成磁极各向异性化时的框架的磁通量的泄漏和确保磁铁与框架的一体化强度。

另外，将框架的与磁铁一体化后的部分的轴向长度，最好做得比磁铁的轴向长度短。这种结构，也可进一步减少通过将磁铁做成磁极各向异性化时的框架的磁通量的泄漏，且可进一步使整体轻量化、低价格化。

此外，框架的厚度，最好做成磁铁厚度的20％以下。这种结构，也可进一步减少通过将磁铁做成磁极各向异性化时的框架的磁通量的泄漏，且可进一步使整体轻量化、低价格化。

另一方面，磁铁的各磁极部最好向定子侧形成为中高状。这种结构，磁铁的磁极部与定子间的空隙长度在磁极部的中央部处为最小，在两侧部处变大。由此，该空隙的磁阻也在磁极部的中央部处为最小，在两侧部处变大，其结果，由于该空隙的磁通量密度为波形且接近正弦波，而成为空间高次谐波较少的结构，因此，转矩脉动变少，可降低振动、噪音的产生。

另外，对磁铁的从框架上露出的端部，最好进行磁极数多于与定子相对的磁铁的磁极数的磁化。这种结构，可高精度地检测由磁铁的露出于框架端部的磁极所产生的旋转位置信号。

并且，作为涉及磁性树脂成形的制造方法，最好在构成杯状的框架的开口部侧设置浇口而进行磁性树脂的模具注入。这种方法，磁性树脂虽然在将塑料作为粘合剂(バインダ)而将其与磁性体粒子混合而成的关系上较难以成形，但不会受到框架的影响而可容易进行这种模具注入，故可容易成形。

另外，作为涉及磁性树脂成形的制造方法，最好以与磁铁的磁极数相同数或它的约数而等间隔地设置浇口而进行磁性树脂的模具注入。这种方法，可均匀地进行磁性树脂的模具注入，可使磁力分布均匀。

附图说明

图1是表示本发明第1实施例的转子的半部纵剖视图。

图2是转子的部分主视图。

图3是成形模具的设置框架后状态的部分纵剖视图。

图4是转子的部分横剖视图。

图5是转子的部分内面视图。

图6是从图5的箭头X方向看到的转子的部分下面图。

图7是本发明的特性图。

图8表示本发明的第2实施例，(a)是孔部分的主视图，(b)是沿其Y-Y线的剖视图，(c)是沿Z-Z线的剖视图。

图9是表示本发明的第3实施例的与图8(a)、(b)、(c)相当的视图。

图10是表示本发明的第4实施例的与图8(a)、(b)、(c)相当的视图。

图11是表示本发明第5实施例的与图2相当的视图。

图12是表示本发明第6实施例的相当图1部分的视图。

图13是表示现有例子的相当图1部分的视图。

具体实施方式

下面，将本发明适用于外转子式电动机转子而结合图1至图7来说明其第1实施例。

首先，图1表示框架11、该框架11通过对例如磁性材料的钢板进行冲压而形成扁平的有底圆筒形的杯状，在图中下侧具有开口部12，在与其相反侧具有底部13，在该底部13的中心部上形成有轴支承体安装孔14。

另外，在该框架11的周围部的环状侧壁15上，在轴向的途中部、内部都形成有底部13侧的阶梯部16，在该阶梯部16和它的开口部12侧的侧壁15上分别形成孔17、18，在侧壁15的端缘部(开口部12的周缘部)上形成有向外的凸缘19。

如图2所示，所述孔18沿轴向形成较长的长孔状，贯通径向的内外。另外，孔17形成未图示的例如放射状或圆孔状，贯通轴向的内外。

而图3表示对磁铁进行成形的成形模具20，该模具20由上模21和下模22构成，在其中的上模21上形成将框架11容纳的容纳空腔23，在下模22上形成呈磁铁形状的成形空腔24和在其上与外方相通的浇口25。在该场合下，成形空腔24形成与容纳于容纳空腔23的框架11的侧壁15内周面和阶梯部16内面(图中下面)相接触，浇口25形成于框架11的开口部12侧。。

用该结构，将框架11罩合设置在下模22上，接着，将上模21与下模22合在一起就可将框架11容纳在容纳空腔23内。然后，从浇口25注入沸腾状的磁性树脂而充填在成形空腔24内及框架11的孔17、18内。磁性树脂，是将塑料作为粘合剂而将其与磁性体粒子混合而成的，对于该磁性体粒子，在该场合下采用NdFeB系、SmFeN系或SmCo系。

这样，通过使注入、充填后的磁性树脂固化，从而按从框架11的阶梯部16的内面及达到侧壁15的内周面的成形空腔24、再到孔17、18的形状来进行成形(注塑成形)。

图4表示通过如此成形并分模、而形成在框架11尤其其侧壁15内周部上的磁铁26，该磁铁26，通过上述磁性树脂的成形而同时固定在框架11的阶梯部16的内面、侧壁15的内周面和孔17、18的各内面上，与框架11构成一体化。另外，本实施例的转子是位于定子(未图示)的外侧而进行旋转的，因此，形成磁铁26的框架11的侧壁15的内周部是定子侧。

另外，当上述磁性树脂成形时(至固化的期间)，如图4箭头A所示，在磁性树脂上，通过在磁铁26的各磁极27间进行透磁而施加将磁性体粒子的定向设成磁极各向异性的磁场，从而使磁铁26做成磁极各向异性化。

这里，框架11的孔18位于磁铁26的各磁极27间。而该孔18如图1及图2所示，其长度L1做成磁铁26的轴向长度L2的一半以上的长度范围(L1/L2≥1/2)。

此外，框架11的将磁铁26一体化后的部分的轴向长度L3比磁铁26的轴向长度L2短(L3＜L2)。而框架11的厚度t1做成磁铁26的厚度t2的20％以下(t1/t2≤20％)。

如图4所示，磁铁26的各磁极部27，其厚度向定子侧形成从两侧部到中央部逐渐增大的中高状，与上述框架11的厚度t1相比的磁铁26的厚度t2是其中央部即最厚的部分的厚度。

图4还表示前述的浇口25，该浇口25以与磁铁26的磁极27数目相同地设成等间隔，特设在各磁极27间。

对磁铁26的磁极27进行成形后所必须的磁化，对该磁铁26的从所述框架11上露出的端部、例如端面(图1中下面)，如图5及图6所示，进行比与磁铁26的定子相对的磁极27数目多的例如2倍数的磁极28的磁化。

并且，使轴支承体29贯通于所述轴支承体安装孔14，并用螺钉30安装在其周围部。轴支承体29是贯通未图示的轴(旋转轴)并进行支承的。

在这样的本结构中，通过磁性树脂的模具成形而将磁铁26形成在框架11的定子侧，并通过该模具成形而将磁铁26与框架11一体化，不需要现有技术的与烧结磁铁2分开的、将框架1于烧结磁铁2一体化的另外树脂3。这样，可使整体小型化、轻量化和低价格化。

另外，在本结构的场合下，由于不需要在框架11的定子侧逐一配置现有技术的烧结磁铁2那样的磁铁零件的功夫，故可使制造性良好。此外，由于磁铁26的最后位置不受另外树脂3的成形的结果如何所左右，故可使磁铁26的最后位置精度良好，可使电动机的旋转特性良好。还有，由于磁铁26形成在框架11的定子侧，在框架11的内外不存在较大的树脂，故还可容易进行废弃的折叠和分解。

并且，尤其在本结构的场合下，将框架11做成在轴向的途中部具有阶梯部16的结构，通过该阶梯部16处的磁性树脂的模具成形而形成磁铁26。由此，不仅可将磁铁26的与定子侧相反侧的面固定在框架11上，而且还可将磁铁26的框架底部13侧的面固定在框架11上，从而可大大确保磁铁26与框架11的一体化强度。

此外，在该场合，定子避开与框架11的底部13的接触，并离开该底部13设置规定尺寸，以保证与该底部13的绝缘距离。因此，当以达到框架11底部13的轴向长度进行设置与该定子对应的磁铁26时，就要超过需要地增大磁铁26的轴向长度。这一点，在通过框架11阶梯部16处的磁性树脂的模具成形而形成磁铁26的本结构的场合下，可将磁铁26的轴向长度设定成与定子对应，可避免超过需要地将其做大。由此，可进一步使整体轻量化和低价格化。

此外，磁铁26做成磁极各向异性化，由此，可确保磁极27的较大磁力。

另外，在该场合下，在框架11上，在成为磁铁26的磁极27间的位置，形成沿轴向的长孔18。由此，通过将磁铁26做成上述磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏如图2中箭头A′所示，仅是一些通过孔18的上方部和下方部的各自狭小部分，剩余的被孔18阻止。于是，可进一步确保磁铁26的磁极各向异性化。在该场合，还可将磁性树脂充填在孔18内来形成，由此，能可靠地将磁铁26止转在框架11上等，可更进一步确保磁铁26与框架11的一体化强度。

另外，对于框架11，由于在阶梯部16上还形成孔17，将磁性树脂充填在该孔17内而形成，故可进一步大大确保磁铁26与框架11的一体化强度。

而上述孔18，以磁铁26的轴向长度L2的一半以上的长度范围而形成。由此，因可更宽大地阻止通过将磁铁26做成磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏，故可进一步可靠地减少该磁通量的泄漏，更可靠地对磁铁26进行磁极各向异性化，并且还可进一步可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

另外，框架11的与磁铁26一体化的部分的轴向长度L3，设置得比磁铁26的轴向长度L2短。由此，因可将通过使磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏通道做成狭窄宽度，故可进一步减少该磁通量的泄漏，更可靠地使磁铁26的磁极各向异性化，而且，更可靠地使整体轻量化和低价格化。在该场合，从框架11上露出磁铁11的端部，利用该露出的磁铁11的端部，可精度良好地检测旋转位置信号。

此外，框架11的厚度t1做成磁铁26厚度t2的20％以下。由此，因可将通过使磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏通道做薄，故可进一步减少该磁通量的泄漏，更可靠地使磁铁26的磁极各向异性化。对此，图7表示框架11的厚度t1相对磁铁26的厚度t2的比例(t1/t2单位为％)与通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11而泄漏的磁通量的关系，表示通过将框架11的厚度t1相对磁铁26的厚度t2的比例设在20％以下、从而可将通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11而泄漏的磁通量设定在容许界限值以下。而且，在该场合，通过将框架11的厚度t1设在磁铁26的厚度t2的20％以下，从而可进一步使整体轻量化、低价格化。

另一方面，磁铁26形成各磁极27部向定子侧成为中高状。由此，磁铁26的磁极27部与定子间的空隙长度在磁极27部的中央部为最小，在两侧部处变大。由此，该空隙的磁阻也在磁极27部的中央部为最小，在两侧部处变大，其结果，由于该空隙的磁通量密度为波形且接近正弦波，而成为空间高次谐波较少的结构，因此，转矩脉动变少，可降低振动、噪音的产生。

另外，对磁铁26的从框架11上露出的端部，对多于磁铁26的与定子相对的磁极27数目的磁极28进行磁化。由此，可高精度地检测由磁铁26的露出于框架11端部的磁极28所产生的旋转位置信号。另外，该磁极28的磁化，也可实施在磁铁26的从框架11上露出的端部、与定子侧相反侧的面的外周面上。

并且，作为涉及所述磁性树脂成形的制造方法，在构成杯状的框架11的开口部12侧设置浇口25而进行磁性树脂的模具注入。由此，磁性树脂虽然在将塑料作为粘合剂而将其与磁性体粒子混合而成的关系上较难以成形，但不会受到框架11的影响而可容易进行这种模具注入，故可容易成形。

另外，作为涉及磁性树脂成形的制造方法，以与磁铁26的磁极数相同数而等间隔地设置浇口25而进行磁性树脂的模具注入。由此，可均匀地进行磁性树脂的模具注入，可使磁力分布均匀。另外，也可以磁铁26的磁极27数的约数而等间隔地设置浇口25。在该场合，最好将浇口25分别设在磁极27间，可使磁力分布均匀。

此外，图8至图12表示本发明的第2至第6实施例，各自的与第1实施例相同的部分标上相同的符号而省略说明，仅说明不同部分。

第2实施例

在图8所示的第2实施例中，在框架11上设置孔31来代替前述的孔18。该孔31是设在框架11的侧壁15上，即轴向的两侧(a、b图中的上下)，并在周向的两侧(a、c图中的左右)通过切开翻起而形成的，与孔18不同，不贯通于框架11的内外，可获得与孔18同样的作用效果，即，使通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏减少，并进一步可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

第3实施例

在图9所示的第3实施例中，在框架11上形成孔32来代替前述的孔18。0该孔32是设在框架11的侧壁15上，留有周向的一侧(a、c图中的左侧)连接，并在周向的另一侧(a、c图中的右侧)和轴向的两侧(a、b图中的上下)通过切开翻起而形成的，它也与孔18不同，不贯通于框架11的内外，但可获得与孔18同样的作用效果，即，使通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏减少，并进一步可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

第4实施例

在图10所示的第4实施例中，在框架11上形成孔33来代替前述的孔18。该孔33是设在框架11的侧壁15上，留有轴向的一侧(a、b图中的上侧)连接，并在轴向的另一侧(a、b图中的下侧)和周向的两侧(a、c图中的左右)通过切开翻起而形成的，它也与孔18不同，不贯通于框架11的内外，但可获得与孔18同样的作用效果，即，使通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏减少，并进一步可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

第5实施例

在图11所示的第5实施例中，在框架11上形成轴向排列的多个孔34，来代替前述的孔18。即使做成这样，也可获得与孔18同样的作用效果，即，通过将磁铁26的磁极各向异性化时的框架11的磁通量的泄漏减少，并进一步可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

第6实施例

在图12所示的第6实施例中，如由伸出部35、36表示形成磁铁26的磁性树脂那样，是使其从框架11的孔17、18流出到外侧，再作大于孔17、18的成形。由此，能可靠地防止磁铁26拔出框架11等，进而可靠地确保磁铁26与框架11的一体化强度。

此外，本发明并不限定于上述及附图所示的实施例，尤其作为转子整体，不限于设在定子外侧进行旋转的结构，也可位于定子的内侧进行旋转(内转子式)，在不脱离发明宗旨的范围内可作适当变更。

按如上说明，本发明可获得如下的效果。

采用技术方案1的电动机转子，可使整体小型化、轻量化和低价格化，并可使制造性良好，另外，还可使磁铁的最后位置精度良好，还可容易进行废弃的折叠和分解，并且可确保磁铁磁极的较大的磁力。

采用技术方案2的电动机转子，可大大确保磁铁与框架的一体化强度，且不必将该磁铁的轴向长度设置得超过需要以上，从而可进一步使整体轻量化和低价格化。

采用技术方案3的电动机转子，能可靠地使磁铁的磁极各向异性化，并可大大确保磁铁与框架的一体化强度。

采用技术方案4的电动机转子，能可靠地使磁铁的磁极各向异性化，并可大大地确保磁铁与框架的一体化强度。

采用技术方案5的电动机转子，能可靠地使磁铁的磁极各向异性化，并可进一步使整体轻量化和低价格化。

采用技术方案6的电动机转子，能可靠地使磁铁的磁极各向异性化，并可进一步使整体轻量化和低价格化。

采用技术方案7的电动机转子，可降低振动和噪音的产生。

采用技术方案8的电动机转子，可更高精度地检测旋转位置信号。

采用技术方案9的电动机转子的制造方法，可不受框架妨碍地容易进行形成磁铁的磁性树脂的模具注入，可容易成形。

采用技术方案10的电动机转子的制造方法，可使形成磁铁的磁性树脂的模具注入均匀，可使磁力分布均匀。

Claims

1.一种电动机转子，所述电动机转子具有：

一旋转轴；

一框架，所述框架固定在所述电动机的所述旋转轴上，从而随着所述旋转轴旋转；以及

一磁铁，所述磁铁固定在所述框架上，从而与所述定子相对，其特征在于：

所述框架预先形成并固定在所述旋转轴上，并且所述框架具有相对所述旋转轴的、位于所述旋转轴的轴向中部的一个阶梯部；

所述磁铁由磁性树脂模制而成，从而相对于所述磁铁的磁极呈各向异性，而所述磁铁设置在定子侧，从而与所述框架一体化，所述磁铁向所述阶梯部延伸；以及

所述框架具有在磁铁的相邻磁极之间的一个位置的一个轴向的长孔或多个轴向排列的孔或形成在所述阶梯部中的多个孔。

2.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述阶梯部和长孔或轴向排列的孔与磁性树脂排成一线，从而使所述磁铁与所述框架一体化。

3.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述框架与所述磁铁结成一体的一部分具有的轴向尺寸比相对所述旋转轴的磁铁的短。

4.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁铁形成为每个所述磁极的中间部分的厚度大于其它部分的厚度。

5.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁铁具有一端部和与所述定子相对的一部分，所述磁铁被磁化成所述端部具有磁极数比与所述定子相对的部分的多。