专利名称：转子、电动机及转子的制造方法
技术领域：
本发明涉及电动机中使用的转子。而且，本发明涉及具备该转子的电动机及该转子的制造方法。
背景技术：
以往，作为在永磁式同步电动机或无刷电动机等中使用的转子(永磁旋转体)，已知的有具备旋转轴和固定在旋转轴的外周面上的环状的永磁铁的转子(例如，参照专利文献I)。在专利文献I所记载的转子中，在永磁铁的内周面上形成有朝向径向的外侧凹陷的多个凹部。专利文献I日本公报、实开平7-16558号通常，在转子中使用的永磁铁由钕等高价的原料形成以获得高的磁力，因此价格高。在专利文献I所记载的永磁铁中，在其内周面上形成有多个凹部，因此减少了形成永磁铁所需要的原料的量，从而能够降低成本。因而，本申请发明人进行了通过在永磁铁的内周面形成凹部来降低永磁铁的成本的尝试。另外，本申请发明人进行了如下尝试在能够确保使用了具有永磁铁的转子的电动机的转矩的范围内，通过加深形成在永磁铁的内周面上的凹部的深度(即，通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄)，由此进一步减少形成永磁铁所需要的原料的量，从而进一步降低永磁铁的成本。然而，本申请发明人研究后发现，若使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，则会因形成在永磁铁的内周面上的凹部数目的不同而导致使用具有该永磁铁的转子的电动机的转矩波动增加。具体而言，本申请发明人研究后发现，若使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，则因形成在永磁铁的内周面上的凹部数目的不同，使用具有该永磁铁的转子的电动机的转矩波动比使用具有未在内周面上形成凹部的永磁铁的转子的电动机的转矩波动增加。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种转子，从而在电动机所使用的转子中，能够通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄来比现有技术更加降低成本，且即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，也能够降低电动机的转矩波动。另外，本发明的课题在于提供一种具备上述转子的电动机及上述转子的制造方法。为了解决上述的课题，本发明的转子使用于电动机中，该转子的特征在于，具备旋转轴；形成为筒状且固定在旋转轴的外周面上的永磁铁，朝向转子的径向外侧凹陷的多个凹部沿着转子的圆周方向以一定间隔形成在永磁铁的内周面上，将形成在永磁铁的外周面上的磁极的数目设为m极,凹部的数目设为M个时,满足M为3以上且M = m/n,并且η为使M成为整数的2以上的整数。在本发明的转子中，在永磁铁的内周面上形成有多个凹部。因此，在本发明中，能够减少形成永磁铁所需要的原料的量，从而能够降低永磁铁的成本，其结果是，能够降低转子的成本。另外，在本发明中，将形成在永磁铁的外周面上的磁极数目设为m极，形成在永磁铁的内周面上的凹部的数目设为M个时，M满足M = m/n (η为使M成为整数的2以上的整数)的关系。根据本申请发明人的研究可知，若凹部的数目为永磁铁的磁极的数目除以I以上的整数而得到的数目，则即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，使用具有该永磁铁的转子的电动机的转矩波动也会与使用具有在内周面上没有形成凹部的永磁铁的转子的电动机的转矩波动的程度相同。因此，在本发明中，即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄来进一步减少形成永磁铁所需要的原料的量，也能够降低使用具有该永磁铁的转子的电动机 的转矩波动。即，在本发明中，通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，由此能够比现有技术更加降低成本，且即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，也能够降低电动机的转矩波动。另外，在本发明中，关系式M = m/n中的η为2以上的整数，由此能够减少形成在永磁铁的内周面上的凹部的数目。即，在本发明中，能够减少形成在凹部之间的凸部的数目。由此，即使形成为筒状的永磁铁的内径小，也能够确保转子的圆周方向上的凸部的宽度，从而能够确保凸部的强度。其结果是，在本发明中，即使为永磁铁的内径小的小型的转子，也容易在永磁铁的内周侧形成凸部。另外，在本发明中，由于能够减少凹部的数目，因此即使永磁铁的内径小，也能够扩宽转子的圆周方向上的凹部的宽度。由此，例如在旋转轴的外周面上涂敷有粘接剂的状态下，使旋转轴穿过永磁铁的内周侧，从而在旋转轴上固定永磁铁的情况下，在使旋转轴穿过永磁铁的内周侧时，粘接剂容易进入凹部中。其结果是，在本发明中，即使为永磁铁的内径小的小型的转子，也能够抑制用于固定旋转轴与永磁铁的粘接剂溢出，且能够提高旋转轴与永磁铁的固定强度。另外，在本发明中，由于凹部的数目为三个以上，因此形成在凹部间的凸部的数目也为三个以上。从而，在本发明中，能够利用凸部在径向上对旋转轴与永磁铁进行定位。在本发明中，例如磁极的数目为十极且凹部的数目为五个。另外，在本发明中，例如磁极的数目为八极且凹部的数目为四个。在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，从转子的轴向观察时，凸部在圆周方向上的端面的延长线通过永磁铁的径向上的中心。另外，在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，从转子的轴向观察时，凸部形成为随着朝向径向的内侧而圆周方向上的宽度变窄的等腰梯形形状。在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，凸部的前端面构成永磁铁的内周面，且从转子的轴向观察时形成为圆弧状，并且构成固定旋转轴的外周面的固定面。另外，在本发明中，优选在永磁铁的转子轴向上的两端面上形成朝向轴向的内侧凹陷的第二凹部，第二凹部形成为包围旋转轴的圆环状，凹部在轴向上形成于第二凹部间的整个区域。若这样构成，则例如通过在旋转轴的外周面上涂敷有粘接剂的状态下，使旋转轴穿过永磁铁的内周侧，从而在旋转轴上固定永磁铁的情况下，使旋转轴穿过永磁铁的内周侧时，粘接剂容易进入凹部中。在本发明中，例如,沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，在永磁铁的外周面上沿着圆周方向交替地形成有N极和S极，在凹部或凸部中任一方的径向的外侧仅配置有一极N极或一极S极。另外，在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，在永磁铁的外周面上沿着圆周方向交替地形成有N极和S极，圆周方向上的凹部的中心或凸部的中 心与形成在永磁铁的外周面上的各磁极的圆周方向上的中心在圆周方向上一致。这种情况下，例如从转子的轴向观察时，凸部在圆周方向上的端面的延长线通过形成在永磁铁的外周面上的磁极的边界。在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，在永磁铁的外周面上沿着圆周方向交替地形成有N极和S极，满足m/M = 2，且从转子的轴向观察时，凸部在圆周方向上的端面的延长线与形成在永磁铁的外周面上的磁极的边界错开。在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，从转子的轴向观察时，凸部在圆周方向上的两个端面的延长线所形成的角度为25° 44°。另外，在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度为永磁铁的形成有凸部的部分在径向上的厚度的1/3以上且1/2以下。在本发明中，例如，凹部的径向上的深度为永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度以上。另外，在本发明中，例如，沿着圆周方向以一定间隔形成的多个凹部彼此之间的部分构成从凹部的径向上的外侧端面向径向的内侧突出的凸部，凸部的前端面构成永磁铁的内周面，且从转子的轴向观察时形成为圆弧状，凸部的前端面的曲率半径为永磁铁的形成有凸部的部分在径向上的厚度以下。本发明的转子可以用于具备如下定子的电动机中，该定子具有隔开规定间隙与永磁铁的外周面对置配置的多个极齿。在该电动机中，通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，能够比现有技术更加降低成本，即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，也能够降低电动机的转矩波动。本发明的转子由如下制造方法制造，该制造方法例如为具备对构成永磁铁的原料的磁粉进行冲压成形后加热来制造永磁铁的磁铁制造工序的制造方法，且在磁铁制造工序中，使用被加热了的冲模和/或冲头来进行冲压成形。这种情况下，能够提高形成为筒状的永磁铁的径向压溃强度。而且，这种情况下，能够提高永磁铁的密度。从而，能够提高永磁铁的磁特性。或者，即使使用不易显现磁特性的廉价的磁粉来制造永磁铁，也能够确保永磁铁的磁特性。(发明效果)
如上所述，在本发明的转子及电动机中，通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，能够比现有技术更加降低成本，并且，即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，也能够降低电动机的转矩波动。另外，若采用本发明的转子的制造方法，则能够提高永磁铁的径向压溃强度，且能够提高永磁铁的密度。
图I是本发明的实施方式涉及的电动机的剖视图。图2是表示图I所示的永磁铁的图，(A)是侧视图，(B)是表示从(A)的E-E方向观察永磁铁的图。图3是图2所示的永磁铁的制造中使用的冲头及冲模的示意图。图4(A)是表示本发明的实施方式涉及的永磁铁的表面磁通密度的仿真结果的图表，图4(B)是表示比较例I涉及的永磁铁的表面磁通密度的仿真结果的图表，图4(C)是表示比较例2涉及的永磁铁的表面磁通密度的仿真结果的图表。图5是用于说明利用本发明的实施方式涉及的制造方法制造永磁铁时的效果的图表，图5㈧是表示冲模的温度与永磁铁的径向压溃强度之间的关系的图表，图5(B)是表示冲模的温度与永磁铁的密度之间的关系的图表。(符号说明)I 电动机2 旋转轴3 永磁铁3a 凹部(第二凹部)3b 凹部3c 底面(凹部的径向上的外侧端面)3d 凸部3e 端面4 转子6 定子16b、17b 极齿30 冲头31 冲模C 永磁铁的径向上的中心tl 永磁铁的形成有凸部的部分在径向上的厚度t2 永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度Θ 凸部在圆周方向上的两个端面的延长线所形成的角度
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(电动机的简要结构)
图I是本发明的实施方式涉及的电动机I的剖视图。本方式的电动机I是所谓的PM (permanent magnet)型的步进电动机。如图I所示，该电动机I具备具有旋转轴2和永磁铁3的转子4 ;配置在永磁铁3的外周侧的具有两个驱动用线圈5的定子6 ;在旋转轴2的输出侧安装于定子6的框架7。另外，电动机I具备对旋转轴2的输出侧的端部进行支承的轴承8 ;对旋转轴2的反输出侧(输出侧的相反侧)的端部进行支承的轴承9 ;对旋转轴2及轴承9向输出侧施力的施力部件10。另外，在以下的说明中，将成为旋转轴2的输出侧的图I的Xl方向侧设为“输出侧”，将成为旋转轴2的反输出侧的图I的X2方向侧设为“反输出侧”。另外，将转子4的轴向设为“轴向”，将转子4的径向设为“径向”，将转子4的圆周方向设为“圆周方向”。旋转轴2由不锈钢、铝或黄铜等金属形成。旋转轴2的输出侧从定子6突出。在旋转轴2的外周面上形成有丝杠。在本方式中，在沿轴向的旋转轴2的整个区域形成有丝
杠。旋转轴2的从定子6突出的部分与例如光拾取装置等被移动体螺合，当转子4旋转时，被移动体向轴向移动。永磁铁3例如为钕磁铁等稀土类磁铁。该永磁铁3形成为筒状。具体而言,永磁铁3形成为大致圆筒状。另外，永磁铁3通过粘接而固定在旋转轴2的反输出侧的外周面上。在本方式中，在旋转轴2的外周面上涂敷有粘接剂的状态下，使旋转轴2穿过永磁铁3的内周侧，由此将永磁铁3固定在旋转轴2上。对永磁铁3的具体结构在后叙述。定子6具备第一定子部组12和第二定子部组13。第一定子部组12与第二定子部组13在轴向上重叠配置。第一定子部组12具备外磁轭14 ;绕线管15，其卷绕有驱动用线圈5 ;内磁轭16，其配置成将绕线管15夹在该内磁轭16与外磁轭14之间。外磁轭14具备沿圆周方向以规定的间距配置的多个极齿(省略图示)，内磁轭16具备沿圆周方向以规定的间距配置的多个极齿16b。外磁轭14的极齿及极齿16b配置成隔开规定间隙与永磁铁3的外周面对置。另外，外磁轭14的极齿与极齿16b以沿圆周方向相邻的方式交替配置。第二定子部组13具备外磁轭17 ;绕线管18，其卷绕有驱动用线圈5 ;内磁轭19，其配置成将绕线管18夹在该内磁轭19与外磁轭17之间。外磁轭17具备沿圆周方向以规定的间距配置的多个极齿17b，内磁轭19具备沿圆周方向以规定的间距配置的多个极齿(省略图示)。极齿17b及内磁轭19的极齿配置成隔开规定间隙与永磁铁3的外周面对置。另夕卜，极齿17b与内磁轭19的极齿以沿圆周方向相邻的方式交替配置。另外,外磁轭17具备覆盖两个驱动用线圈5的外周侧的作为壳体而发挥作用的壳体部17c。框架7具备底面部7a、从底面部7a以立起方式形成且相互对置配置的两片侧面部7b、7c。侧面部7b配置在反输出侧且固定在定子6上。在侧面部7b形成有供旋转轴2穿过的插通孔7d。侧面部7c配置在输出侧。在侧面部7c固定有轴承8。在轴承8的反输出侧的端面上，以朝向输出侧凹陷的方式形成有供球状的钢球22配置的凹部8a。在旋转轴2的输出侧的端面上，也以朝向反输出侧凹陷的方式形成有供钢球22配置的凹部2a。在本方式中，通过轴承8和钢球22在轴向及径向上对旋转轴2的输出侧的端部进行支承。在轴承9的输出侧的端面上，以朝向反输出侧凹陷的方式形成有供球状的钢球23配置的凹部9a。在旋转轴2的反输出侧的端面上，也以朝向输出侧凹陷的方式形成有供钢球23配置的凹部(省略图示)。在本方式中，通过轴承9和钢球23在轴向及径向上对旋转轴2的反输出侧的端部进行支承。另外，轴承9保持在带凸缘的形成为圆筒状的轴承保持架24的内周侧，轴承9能够向轴向移动。轴承保持架24固定在定子6的反输出侧的端面上。施力部件10为板簧。该施力部件10固定在定子6的反输出侧。在施力部件10的中心部形成有与轴承9抵接的弹簧部10a。弹簧部IOa对轴承9向输出侧施力。(永磁铁的结构及制造方法)图2是表不图I所不的永磁铁3的图，(A)是侧视图、⑶是表不从(A)的E-E方向观察永磁铁3的图。图3是图2所示的永磁铁3的制造中使用的冲头30及冲模31的示意图。
·0070]如上所述，永磁铁3形成为大致圆筒状。如图2(A)所示，在永磁铁3的轴向上的两端面上形成有朝向轴向内侧凹陷的作为第二凹部的凹部3a。凹部3a形成为包围旋转轴2的圆环状。该凹部3a作为供用于在旋转轴2上固定永磁铁3的粘接剂积存的粘接剂积存部而发挥作用。另外，凹部3a的内径比永磁铁3的内周面的凹部3a以外的部分的内径大。在永磁铁3的外周面上沿圆周方向交替地形成有N极和S极。圆周方向上的N极的宽度与S极的宽度相等。在本方式中，形成有五个N极和五个S极，在永磁铁3的外周面上形成的磁极的数目为十极。在永磁铁3的内周面形成有朝向径向外侧凹陷的多个凹部3b。具体而言，在永磁铁3的内周面的形成在轴向的两端侧的凹部3a之间的部分形成有多个凹部3b。即，在轴向上，凹部3b形成在两个凹部3a之间的整个区域。多个凹部3b沿着圆周方向以一定间隔形成。在本方式中，五个凹部3b形成在永磁铁3的内周面上。五个凹部3b沿着圆周方向以72°间距形成。凹部3b与凹部3b之间的部分构成从凹部3b的底面(径向外侧端面)3c向径向内侧突出的凸部3d。如上所述，在永磁铁3的内周面上形成有五个凹部3b，因此在永磁铁3的内周侧沿着圆周方向以72°间距形成有五个凸部3d。另外，如上所述，在轴向上，凹部3b形成在两个凹部3a之间的整个区域，因此凸部3d也在轴向上形成于两个凹部3a之间的整个区域。从轴向观察时，凸部3d在圆周方向上的端面3e的延长线通过了永磁铁3的中心(更具体而言，永磁铁3的径向上的中心)C。在本方式中，从轴向观察时，一个凸部3d的两个端面3e的延长线所形成的角度Θ为25° 44°，凸部3d形成为随着朝向径向的内侧而圆周方向的宽度变窄的大致等腰梯形形状。凸部3d的前端面(径向的内侧端面)构成永磁铁3的内周面，从轴向观察时形成为以中心C为曲率半径的中心的圆弧状。另外，凸部3d的前端面构成粘接固定在旋转轴2的外周面上的固定面。另外，在本方式中，永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度tl为永磁铁3的形成有凸部3d的部分在径向上的厚度t2的1/3以上且1/2以下。例如，永磁铁3的形成有凸部3d的部分在径向上的厚度tl为I. 5mm左右，永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2为O. 7mm左右。另外，凹部3b的深度(即，凸部3d的高度(tl_t2))为永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2以上。进而，凸部3d的前端面的曲率半径为永磁铁3的形成有凸部3d的部分在径向上的厚度tl以下。另外，在本方式中，在圆周方向上的凹部3b的中心或凸部3d的中心与形成在永磁铁3的外周面上的各磁极的圆周方向上的中心在圆周方向上大致一致。因此，若角度Θ为36° (即，圆周方向上的凹部3b的宽度与凸部3d的宽度相等)，则凸部3d在圆周方向上的端面3e的延长线通过形成在永磁铁3的外周面上的磁极的边界。即，在凹部3b或凸部3d中任一方的径向外侧仅配置有N极或S极中任一方的一极，在凹部3b或凸部3d中任另一方的径向外侧仅配置有N极或S极中任另一方的一极。在图2所示的例子中，在凹部3b的径向外侧仅配置有S极的一极,在凸部3d的径向外侧仅配置有N极的一极。另外，若角度Θ为25°以上且小于36°，则在凸部3d的径向外侧配置有三极的磁极，在凹部3b的径向外侧仅配置有一极的磁极。进而，若角度Θ大于36°且为44°以下，则在凸部3d的径向外侧仅配置有一极的磁极，在凹部3b的径向外侧配置有三极的磁极。另外，圆周方向上的凹部3b的中心或凸部3d的中心与形成在永磁铁3 的外周面上的各磁极的圆周方向上的中心也可以在圆周方向上错开。这种情况下，例如，若角度Θ为36°，则从轴向观察时，凸部3d在圆周方向上的端面3e的延长线与形成在永磁铁3的外周面上的磁极的边界错开，在凸部3d及凹部3b各自的径向外侧配置有两极的磁极。永磁铁3是在构成原料的磁粉中混入粘接剂树脂并进行冲压成形后，以规定温度加热而形成的烧结永磁铁。在将永磁铁3冲压成形时，如图3所示，使用冲头30和冲模31。冲头30形成为大致圆柱状。另外，在冲头30上，以从冲头30的外周面朝向径向内侧凹陷的方式形成有用于形成永磁铁3的凸部3d的凹部，该凹部之间的部分构成用于形成永磁铁3的凹部3b的凸部。冲模31形成为筒状。永磁铁3通过在将混合有粘接剂树脂的磁粉填充到冲模31后，使冲头30下降而对填充在冲模31中的磁粉进行压缩而被冲压成形。在本方式中，冲压成形时的冲模31由省略图示的加热器加热。例如，冲模31被加热至40°C 60°C左右。另外，在冲压成形时，冲模31的热量也向冲头30传递，从而冲头30的温度也会上升。(表面磁通密度的仿真)图4(A)是表示本发明的实施方式涉及的永磁铁3的表面磁通密度的仿真结果的图表，图4(B)是表示比较例I涉及的永磁铁的表面磁通密度的仿真结果的图表，图4(C)是表示比较例2涉及的永磁铁的表面磁通密度的仿真结果的图表。进行以下永磁铁在圆周方向上的表面磁通密度的仿真(simulation),所述永磁铁为外周面的磁极的数目为十极且在内周面上形成有五个凹部3b的本方式的永磁铁3 (以下称作“实施例的永磁铁3”)、外周面的磁极的数目为十极且在内周面上没有形成凹部的永磁铁(以下称作“比较例I的永磁铁”)、外周面的磁极的数目为十极且与凹部3b相当的凹部在内周面上形成有三个的永磁铁(以下称作“比较例2的永磁铁”)。在仿真中，将实施例的永磁铁3、比较例I的永磁铁及比较例2的永磁铁的外径及内径设为相同。另外，在仿真中，将实施例的永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2与比较例2的永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度设为相同。实施例的永磁铁3的仿真结果如图4 (A)所示，比较例I的永磁铁的仿真结果如图4⑶所示，比较例2的永磁铁的仿真结果如图4(C)所示。如图4(A)、4(B)所示，实施例的永磁铁3的圆周方向上的表面磁通密度的变动量与比较例I的永磁铁的圆周方向上的表面磁通密度的变动量的程度相同，相对于此，如图4(C)所示，比较例2的永磁铁的圆周方向上的表面磁通密度的变动量比实施例的永磁铁3的圆周方向上的表面磁通密度的变动量及比较例I的永磁铁的圆周方向上的表面磁通密度的变动量大。由此可知，使用具有实施例的永磁铁3的转子4的电动机I的转矩波动与使用具有比较例I的永磁铁的转子的电动机的转矩波动的程度相同，但使用具有比较例2的永磁铁的转子的电动机的转矩波动比使用具有比较例I的永磁铁的转子的电动机的转矩波动大。(本方式的主要效果)如以上所说明的那样，在本 方式中，在永磁铁3的内周面上形成有向径向外侧凹陷的五个凹部3b。因此，在本方式中，能够减少形成永磁铁3所需要的原料的量，从而能够降低永磁铁3的成本。在本方式中，永磁铁3的外周面的磁极的数目为十极且形成在永磁铁3的内周面上的凹部3b的数目为五个。因此，即使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2例如薄到O. 7mm左右的情况下,如上述的仿真结果所示,也能够使使用具有永磁铁3的转子4的电动机I的转矩波动比使用具有在内周面上形成有三个凹部的比较例2的永磁铁的转子的电动机的转矩波动低，并且，与使用具有在内周面上没有形成凹部的比较例I的永磁铁的转子的电动机的转矩波动的程度相同。从而，在本方式中，即使使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2变薄来进一步减少形成永磁铁3所需要的原料的量，也能够降低电动机I的转矩波动。即，在本方式中，通过使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2变薄，由此能够比现有技术更加降低成本，而且即使使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2变薄，也能够降低电动机I的转矩波动。在此，根据本申请发明人的研究可知即使永磁铁3的外周面的磁极的数目为十极且凹部3b的数目为十个的情况下，也能够降低使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2变薄时的电动机I的转矩波动。然而，在本方式中，凹部3b的数目为五个，因此能够将凸部3d的数目设为五个。从而，即使永磁铁3的内径变小(例如，永磁铁3的内径为3mm左右),也能够确保圆周方向上的凸部3d的宽度,从而能够确保凸部3d的强度。其结果是，在本方式中，即使为永磁铁3的内径小的小型的转子4，也容易在永磁铁3的内周侧形成凸部3d。另外，在本方式中，即使永磁铁3的内径小，也能够确保圆周方向上的凹部3b的宽度，因此能够确保用于形成凹部3b的冲头30的凸部的强度。其结果是，在本方式中，即使为永磁铁3的内径小的小型的转子4，也容易在永磁铁3的内周面上形成凹部3b。另外，在本方式中，由于凹部3b的数目为五个，因此与凹部3b的数目为十个的情况相比，即使永磁铁3的内径小，也能够扩宽圆周方向上的凹部3b的宽度。从而，在旋转轴2上粘接固定永磁铁3时，在使旋转轴2穿过永磁铁3的内周侧时，涂敷在旋转轴2的外周面上的粘接剂容易进入凹部3b中。其结果是，在本方式中，即使为永磁铁3的内径小的小型的转子4，也能够防止用于固定旋转轴2与永磁铁3的粘接剂从作为粘接剂积存部而发挥作用的凹部3a溢出的情况。另外，能够使凹部3b作为粘接剂积存部而有效地发挥作用，因此能够提高旋转轴2与永磁铁3的固定强度。另外，由于能够使凹部3b作为粘接剂积存部而有效地发挥作用，因此能够减少积存在凹部3a中的粘接剂的量。因此，能够使轴承9接近永磁铁3的反输出侧的端面或使轴承9的一部分进入形成在永磁铁3的反输出侧的端面上的凹部3a中。其结果是，能够使电动机I在轴向上小型化。
在本方式中，由于凸部3d的数目为五个，因此能够使用五个凸部3d中的三个凸部3d在径向上对旋转轴2与永磁铁3进行定位。在本方式中，在制造永磁铁3时的冲压成形时，冲模31被加热器加热。因此，在本方式中，如图5(A)的实验结果所示,能够提高永磁铁3的径向压溃强度(radial crushingstrength)。另外，在本方式中，如图5 (B)的实验结果所示，能够提高永磁铁3的密度。因此，在本方式中，能够提高永磁铁3的磁特性。或者，即使使用不易显现磁特性的廉价的磁粉来制造永磁铁3，也能够确保永磁铁3的磁特性。另外，由于能够提高永磁铁3的密度，因此即使使永磁铁3的形成有凹部3b的部分在径向上的厚度t2变薄，也能够确保永磁铁3的强度。(其它实施方式)上述方式是本发明的优选方式的一例，但并不局限于此，在不改变本发明的主旨
的范围内可以实施各种变形。在上述方式中，永磁铁3的外周面的磁极的数目为十极且在永磁铁3的内周面形成有五个凹部3b。此外，例如也可以是永磁铁3的外周面的磁极的数目为八极且在永磁铁3的内周面形成有四个凹部3b。这种情况下，根据本申请发明人的研究可知，也能够获得与上述的方式同样的效果。另外，例如也可以是永磁铁3的外周面的磁极的数目为16极且在永磁铁3的内周面形成有八个或四个凹部3b。这种情况下，根据本申请发明人的研究可知，也能够获得与上述的方式同样的效果。即，根据本申请发明人的研究可知，当将永磁铁3的外周面的磁极的数目设为m极，形成在永磁铁3的内周面上的凹部3b的数目设为M个时，只要满足M为3以上且M = m/n (η为使M成为整数的2以上的整数)的关系，则能够获得与上述方式同样的效果。在上述方式中，定子6由第一定子部组12和第二定子部组13构成。此外，例如定子6也可以仅由第一定子部组12构成。另外，定子6也可以由三个以上的定子部组构成。另外，在上述方式中，永磁铁3使用在作为步进电动机的电动机I的转子4中，但永磁铁3也可以使用在步进电动机以外的电动机的转子中。
权利要求
1.一种转子，其使用于电动机中，所述转子的特征在于，具备 旋转轴； 形成为筒状且固定在所述旋转轴的外周面上的永磁铁， 朝向所述转子的径向外侧凹陷的多个凹部沿着所述转子的圆周方向以一定间隔形成在所述永磁铁的内周面上， 将形成在所述永磁铁的外周面上的磁极的数目设为m极，所述凹部的数目设为M个时， 满足M为3以上且M = m/n,并且η为使M成为整数的2以上的整数。
2.根据权利要求I所述的转子，其特征在于， 所述磁极的数目为十极，所述凹部的数目为五个。
3.根据权利要求I所述的转子，其特征在于， 所述磁极的数目为八极，所述凹部的数目为四个。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 从所述转子的轴向观察时，所述凸部在所述圆周方向上的端面的延长线通过所述永磁铁的所述径向上的中心。
5.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 从所述转子的轴向观察时，所述凸部形成为随着朝向所述径向的内侧而所述圆周方向上的宽度变窄的等腰梯形形状。
6.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 所述凸部的前端面构成所述永磁铁的所述内周面，且从所述转子的轴向观察时形成为圆弧状，并且构成固定所述旋转轴的所述外周面的固定面。
7.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 在所述永磁铁的所述转子轴向上的两端面上，形成有朝向所述轴向的内侧凹陷的第二凹部， 所述第二凹部形成为包围所述旋转轴的圆环状， 所述凹部在所述轴向上形成于所述第二凹部间的整个区域。
8.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 在所述永磁铁的外周面上沿着所述圆周方向交替地形成有N极和S极， 在所述凹部或所述凸部中任一方的所述径向的外侧仅配置有一极N极或一极S极。
9.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部，在所述永磁铁的外周面上沿着所述圆周方向交替地形成有N极和S极， 所述圆周方向上的所述凹部的中心或所述凸部的中心与形成在所述永磁铁的所述外周面上的各磁极的所述圆周方向上的中心在所述圆周方向上一致。
10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于， 从所述转子的轴向观察时，所述凸部在所述圆周方向上的端面的延长线通过形成在所述永磁铁的所述外周面上的磁极的边界。
11.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 在所述永磁铁的外周面上沿着所述圆周方向交替地形成有N极和S极， 满足m/M = 2，且从所述转子的轴向观察时，所述凸部在所述圆周方向上的端面的延长线与形成在所述永磁铁的所述外周面上的磁极的边界错开。
12.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 从所述转子的轴向观察时，所述凸部在所述圆周方向上的两个端面的延长线所形成的角度为25° 44°。
13.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 所述永磁铁的形成有所述凹部的部分在所述径向上的厚度为所述永磁铁的形成有所述凸部的部分在所述径向上的厚度的1/3以上且1/2以下。
14.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 所述凹部的所述径向上的深度为所述永磁铁的形成有所述凹部的部分在所述径向上的厚度以上。
15.根据权利要求I 3中任一项所述的转子，其特征在于， 沿着所述圆周方向以一定间隔形成的多个所述凹部彼此之间的部分构成从所述凹部的所述径向上的外侧端面向所述径向的内侧突出的凸部， 所述凸部的前端面构成所述永磁铁的所述内周面，且从所述转子的轴向观察时形成为圆弧状， 所述凸部的前端面的曲率半径为所述永磁铁的形成有所述凸部的部分在所述径向上的厚度以下。
16.—种电动机,其特征在于,具备 权利要求I 3中任一项所述的转子； 定子，其具有隔开规定间隙与所述永磁铁的外周面对置配置的多个极齿。
17.—种转子的制造方法,其是权利要求I 3中任一项所述的转子的制造方法,其特征在于，包括 对构成所述永磁铁的原料的磁粉进行冲压成形后加热来制造所述永磁铁的磁铁制造工序，在所述磁铁制造工序中，使用被加热了的冲模和/或 冲头来进行冲压成形。
全文摘要
本发明提供一种转子、电动机及转子的制造方法，在该转子中，通过使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄来比现有技术更加减低成本，并且，即使使永磁铁的形成有凹部的部分在径向上的厚度变薄，也能够降低电动机的转矩波动；使用于电动机的转子具备旋转轴、形成为筒状且固定在旋转轴的外周面上的永磁铁(3)；朝向转子的径向外侧凹陷的多个凹部(3b)沿着转子的圆周方向以一定间隔形成在永磁铁(3)的内周面上；当将形成在永磁铁(3)的外周面上的磁极的数目设为m极，凹部(3b)的数目设为M个时，满足M为3以上且M＝m/n(n为使M成为整数的2以上的整数)的关系。
文档编号H02K1/27GK102882295SQ20121023785
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月10日 优先权日2011年7月15日
发明者矢龟真 申请人:日本电产三协株式会社