CN1973418A - 电动机的转子 - Google Patents

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Abstract

一种电动机的转子，具有：转子铁心(19)，该转子铁心是通过沿轴向将多枚磁性体制成的钢板(28)层叠而构成且具有沿轴向延伸的多个磁铁插入孔(18)；插入所述磁铁插入孔(18)内的多个励磁用的永久磁铁(20)；定位用钢板(28a)，其设在所述转子铁心(19)的轴向两端部中与磁性传感器(23)相对的端部上且具有与所述磁铁插入孔(18)对应的开口部(30)；以及突出部(31)，该突出部设在所述开口部(30)中向周向延伸的一对边部(30a)的至少一方上并向所述开口部(30)内突出。

Description

电动机的转子
技术领域
本发明涉及转子铁心内部装入有励磁用的永久磁铁的电动机的转子。
技术领域
以往有如下电动机的转子：在将多枚磁性体制成的钢板层叠形成的转子铁心上设有磁铁插入孔，在所述磁铁插入孔内插入励磁用的永久磁铁(例如参照日本国特许公开公报2003-333779号)。
在具有上述结构的转子的电动机中，一般由与永久磁铁的轴向端面相对配置的磁性传感器例如霍耳IC对上述转子的旋转位置和旋转速度进行检测。
图6是表示磁通密度随转子旋转的变化与磁性传感器的输出之间关系一例子的示图。图6的上部大致表示与磁性传感器相对的转子的轴向端面中转子磁铁1及磁铁插入孔2的配置。图6中的左右方向表示圆周方向，上下方向表示径向方向。所述转子的所述磁铁1和磁铁插入孔2设定成大致相同的大小。另外，虽未标符号，但所述磁铁1及磁铁插入孔2的周围是磁性体制成的钢板。
图6的中部和下部表示分别作用于所述磁性传感器的磁通密度及磁性传感器的输出信号与转子的旋转位置(磁性传感器的相对位置)之间的关系。图6的中部和下部的横轴都表示转子的旋转位置，与上部的磁铁1的位置对应。
图中，点划线L表示转子的磁极间中心，距离D表示从所述转子磁铁1的周向端部至所述磁极间中心L为止的距离，虚线P表示随着转子的旋转而相对移动的磁性传感器的轨迹。
如图6所示，作用于磁性传感器的磁通密度当磁性传感器与转子磁铁1相对时为最大，随着磁性传感器与转子磁铁离开而变小。这里，将磁性传感器与转子磁铁1相对时的磁通密度(最大磁通密度)设为“B”。
另一方面，磁通密度超过阈值(动作磁通密度)A1、A2，磁性传感器的输出就在“高”和“低”之间切换。由此，可检测出转子的磁极从S极切换到N极或从N极切换到S极。
从图6C得知，在作用于磁性传感器的磁场方向所切换的时间(磁性传感器通过磁极间中心的时间)与磁性传感器的动作时间之间，因磁性滞后作用产生“偏差”。这里，将离开磁极间中心L的距离C设为“偏差”的指标。“偏差C”越小，转子的旋转位置的检测精度就越好。
相反，例如图7表示随着在轴向端面设有转子磁铁1的定位结构的转子的旋转而产生的磁通密度的变化与磁性传感器的输出信号之间的关系。即，为了在轴向将转子磁铁1定位，所述转子的与磁性传感器相对的轴向端面设有钢板，而该钢板具有面积小于所述磁铁插入孔2的开口部3。所述开口部3的周向长度尺寸小于磁铁插入孔2，由此，磁铁1的周向的两端部由钢板覆盖。以下，将覆盖磁铁1周向的两端部的部分设为覆盖部3a。
如此，当磁铁1周向的两端部由覆盖部3a覆盖时，在该部分产生磁通泄漏。因此，在与转子磁铁1相对的部分作用于磁性传感器的磁通密度B1就小于所述的磁通密度B(B＞B1)。另外，因设有覆盖部3a，从开口部3的周向端部至磁极间中心L的距离D1就比所述距离D长(D＜D1)。因此，磁极间的磁通密度的变化率变小，切换磁场方向的时间与磁性传感器的动作时间之间的“偏差C1”大于所述的“偏差C”(C＜C1)。
即，若要使转子磁铁1的轴向定位容易，转子的旋转位置的检测精度就变差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种容易对转子磁铁的轴向进行定位且可尽量防止旋转位置检测精度下降的电动机的转子。
本发明的电动机的转子，该电动机具有定子、转子和磁性传感器，所述转子包括通过沿轴向层叠多枚磁性体制成的钢板而构成且具有向轴向延伸的多个磁铁插入孔的转子铁心、及插入于所述磁铁插入孔的多个励磁用的永久磁铁，所述磁性传感器设在所述定子上，与所述转子的轴向端面相对，其特征在于，
所述电动机的转子在所述转子铁心的轴向两端部中与所述磁性传感器相对的端部设有定位用钢板，该定位用钢板具有与所述磁铁插入孔对应的开口部，且所述开口部中沿周向延伸的一对边部的至少一方设有向所述开口部内突出的突出部。
本发明的电动机的转子，由于在所述定位用钢板上设有具有突出部的开口部，故可沿轴向将所述永久磁铁定位。而且，由于所述突出部设在所述开口部中沿周向延伸的一对边部上，故可将永久磁铁的周向端部的磁通密度的下降抑制得较小。相应可增大磁极间的磁通密度的变化率。因此，可尽量防止因设有永久磁铁的定位结构所引起的磁性传感器的检测精度的下降。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的电动机中霍耳IC的周边部分的纵剖侧视图。
图2是将电动机的一部分放大表示的俯视图。
图3是用来说明磁通密度随转子旋转所产生的变化与所述磁性传感器的输出之间关系的示图。
图4是表示本发明第2实施例的相当图3的示图。
图5是表示本发明第3实施例的相当图3的示图。
图6是以往的转子的相当图3的示图。
图7是另一以往转子的相当图3的示图。
具体实施方式
为更详细说明本发明，现根据附图进行说明。
图1至图3表示将本发明应用于外转式电动机的第1实施例。
如图1及图2所示，本实施例的电动机的定子11包括：具有放射状突出的多个齿12的定子铁心13；卷绕在各齿12上的定子线圈14。定子铁心13通过将磁性体制成的多枚钢板15在轴向(在图1中的上下方向)层叠而构成。
转子16具有：呈浅底容器状的磁性体制成的框架17；以及配置在该框架17周壁部17a内面的圆环状的转子铁心19。在所述转子铁心19上，在周向留有间隔地设有沿轴向贯通的多个磁铁插入孔18。在所述磁铁插入孔18的内部，分别插入有励磁用的永久磁铁20。磁铁插入孔18及永久磁铁20的截面都呈矩形。所述框架17、所述转子铁心19和所述永久磁铁20由树脂21成形为一体，于是构成转子16。如此，通过由树脂21将框架17、转子铁心19和永久磁铁20成形为一体构成转子16，从而可提高转子16的强度。
所述转子16，其转子铁心19的内周面配置成通过规定空隙而与所述定子11的齿12前端面(外周面)相对。所述转子16以固定在框架17中心部的未图示的旋转轴为中心进行旋转。
在所述定子11上固定有内部收容有印刷基板25的合成树脂制的壳体26。在所述印刷基板25上安装有具有霍耳IC24的磁性传感器23。所述霍耳IC24与永久磁铁20的轴向端面中靠近内周的部分相对。
所述转子铁心19通过将磁性体制成的钢板28向轴向(图1的上下方向)层叠多枚而构成。在以下的说明中，将所述转子铁心19中与磁性传感器23相对的位于轴向端部的钢板作成端部钢板28a。所述端部钢板28a相当于本发明的定位用钢板。所述磁铁插入孔18形成在除了所述端部钢板28a外的所述钢板28上。所述插入孔18具有与所述永久磁铁20截面积大致相同的开口面积。
另一方面，在所述端部钢板28a上设有与所述磁铁插入孔18对应的矩形的开口部30。所述开口部30的大小与所述磁铁插入孔18大致相同，但周向中央附近的径向长度尺寸稍小于所述磁铁插入孔18。即，所述开口部30中向周向延伸的一对边部30a，分别形成有向开口部30内方突出的突出部31。永久磁铁20因所述突出部31而不会从磁铁插入孔18脱出，可将所述永久磁铁20定位在轴向。
转子铁心19中与磁性传感器23的相对端部(在图1中的下端部)除一部分外由所述树脂21覆盖。因此，所述树脂2 1进入所述开口部30内，覆盖永久磁铁20的下端面。
现参照图3，对磁通随着上述结构的转子16旋转而产生的变化与磁性传感器23的输出信号之间的关系进行说明。这里，为了容易地与图6所示的以往的转子相比较，将磁性传感器23的阈值(动作磁通密度)设为A1及A2，将最大磁通密度设为B。另外，从永久磁铁20的周向端部至磁极间中心L的距离设定为D。
在本实施例中，由于在所述端部钢板28a上设有具有突出部31的开口部30，故所述永久磁铁20的轴向端部的一部分由所述突出部31覆盖，发生磁通泄漏。因此，即使是与永久磁铁20相对的部分，在有突出部31的部分，作用于磁性传感器23的磁通密度也稍低于磁通密度B。但是，所述突出部31由于位于开口部30的周向中央部，故在永久磁铁20的周向端部作用于磁性传感器23的磁通密度仍被维持在“B”。
因此，磁性传感器23的阈值及从永久磁铁20的周向端部至磁极间中心L的距离若与图6所示的以往例子相同，则磁极间的磁通密度的变化率也与以往例子相同。因此，作用于磁性传感器23的磁场的方向所切换的时间与磁性传感器23的动作时间的偏差也与图所示的以往例子相同，成为“C”。
如此，采用本实施例，既可作成对永久磁铁20可进行轴向定位的结构，还可防止因磁性传感器23所引起的转子旋转位置的检测精度的下降。
图4表示本发明的第2实施例，现说明与第1实施例不同之处。对于与第1实施例相同的部分，标上相同的符号。如图4上部所示，在本第2实施例中，开口部30的突出部3 1沿所述开口部30的整个周向设置。即，所述开口部30的整体径向长度尺寸小于磁铁插入孔18的径向长度尺寸。
利用上述突出部31，在本实施例中也可对永久磁铁20进行轴向定位。
由于突出部31设在开口部30的整个周向，故在磁性传感器23与永久磁铁20相对的部分中作用于磁性传感器23的磁通密度B2整体低于磁通密度B(B2＜B)。
但是，突出部31不同于图7所示的以往例子的覆盖部3a，不是在周向将开口部30做得狭窄。因此，从永久磁铁20的周向端部至磁极间中心L的距离是与图6所示的以往例子相同的“D”，其结果，磁极间的磁通密度的变化率比以往例子的小。因此，磁性传感器23的阈值若是A1、A2，则作用于磁性传感器23的磁场的方向所切换的时间与磁性传感器23的动作时间的偏差“C2”就大于偏差“C”(C＜C2)，与图6所示的以往例子相比，检测精度稍下降。
另一方面，如上所述，永久磁铁20的周向端部至磁极间中心L的距离小于图7所示的以往例子。因此，由突出部31或覆盖部3a产生的磁通密度的下降量若相同，则与图7所示的以往例子相比，本实施例的磁极间的磁通的变化率大，旋转位置的检测精度良好。
图5表示本发明的第3实施例，现说明与第1实施例不同之处。对于与第1实施例相同的部分，标上相同的符号。如图5上部所示，在本第3实施例中，开口部30的周向长度尺寸做得大于永久磁铁20的周向长度尺寸，在所述开口部30的周向两端部设有不与所述永久磁铁20相对的开口延长部35。利用如此结构，与所述端部钢板28a相接的钢板28的一部分在开口延长部35露出。
在上述结构中，也可利用开口部30的突出部31将永久磁铁20定位在轴向。
另外，由于所述开口部30具有突出部31，故与永久磁铁20相对的部分中虽然存在突出部31的部分的磁通密度稍许下降，但除此以外的部分的磁通密度为“B”。
此外，由于设有所述开口延长部35，故开口部30的周向端部至磁极间中心L的距离“D2”比图6所示的以往例子和图3所示的第1实施例小(D＞D2)。而且，在永久磁铁20的周向两侧因所述开口延长部35而不存在端部钢板28a，故该部分的磁通泄漏少。因此，所述开口延长部35中的磁通密度的下降量变少，磁极间的磁通密度的变化率可做得大于第1实施例所示的情况。因此，若磁性传感器23的阈值是A1、A2，则作用于磁性传感器23的磁场方向所切换的时间与磁性传感器23的动作时间的偏差“C3”小于偏差”C”(C＞C3)，可提高检测精度。
本发明并不限定于上述的实施例，例如可如下那样进行变形。
也可仅在开口部30的两边部30a中远离磁性传感器23的一方(例如图3中位于上方的边部30a)设置突出部31。
在上述实施例中，虽然在开口部30的边部30a设置了在周向较长的突出部31，但也可在所述边部30a设置周向长度尺寸较小的多个突出部。
本发明还可应用于内转子式的电动机转子。
产业上的实用性
如上所述，本发明的电动机的转子可提高磁性传感器的旋转位置的检测精度，例如作为直接驱动洗衣机旋转桶的电动机转子是有用的。

Claims (10)

1.一种电动机的转子，该电动机具有定子(11)、转子(16)和磁性传感器(23)，所述转子(16)包括通过沿轴向层叠多枚磁性体制成的钢板(28)而构成且具有在轴向延伸的多个磁铁插入孔(18)的转子铁心(19)、及插入于所述磁铁插入孔(18)的多个励磁用的永久磁铁(20)，所述磁性传感器(23)设在所述定子(11)上，与所述转子(16)的轴向端面相对，其特征在于，
所述电动机的转子在所述转子铁心(19)的轴向两端部中与所述磁性传感器(23)相对的端部设有定位用钢板(28a)，该定位用钢板(28a)具有与所述磁铁插入孔(18)对应的开口部(30)，且所述开口部(30)中沿周向延伸的一对边部(30a)的至少一方设有向所述开口部(30)内突出的突出部(31)。
2.如权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于，所述突出部(31)从所述边部(30a)的周向的中央附近向所述开口部(30)内突出。
3.如权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于，所述开口部(30)的一对边部(30a)的另一方比一方还接近所述磁性传感器(23)，
所述突出部(31)设在所述一方的边部(30a)上。
4.如权利要求2所述的电动机的转子，其特征在于，所述开口部(30)的一对边部(30a)的另一方比一方还接近所述磁性传感器(23)，
所述突出部(31)设在所述一方边部(30a)上。
5.如权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于，所述突出部(31)不覆盖所述永久磁铁(20)的周向的两端部。
6.如权利要求3所述的电动机的转子，其特征在于，所述突出部(31)不覆盖所述永久磁铁(20)的周向的两端部。
7.如权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于，所述开口部(30)的周向长度尺寸大于所述永久磁铁(20)的周向长度尺寸，所述开口部(30)的周向两端部被作成不与所述永久磁铁(20)相对的开口延长部(35)。
8.如权利要求2所述的电动机的转子，其特征在于，所述开口部(30)的周向长度尺寸大于所述永久磁铁(20)的周向长度尺寸，所述开口部(30)的周向两端部被作成不与所述永久磁铁(20)相对的开口延长部(35)。
9.如权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于，具有利用树脂(21)将所述转子铁心(19)和所述永久磁铁(20)成形为一体的框架(17)。
10.如权利要求2所述的电动机的转子，其特征在于，具有利用树脂(21)将所述转子铁心(19)和所述永久磁铁(20)成形为一体的框架(17)。
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