转子、马达以及转子的制造方法与流程

本发明涉及一种转子。

背景技术：

以往，作为各种装置、产品的驱动源而使用马达。例如，在打印机、复印机等办公设备、各种家电产品、汽车、电动自行车等车辆的辅助动力源的用途中使用上述马达。特别是，作为动作频率高的可动部件的驱动源，从耐久性、电噪声的观点出发有时使用无刷马达。

作为这样的无刷马达中的一种，已知在转子中埋入永磁铁的埋入磁铁型(Interior Permanent Magnet)。例如，存在如下的电动机：在转子磁轭中呈放射状地埋入板状的多个磁铁，并且，以相邻的磁铁的同极彼此在磁轭的周向上相互对置的方式配置各磁铁(例如，参照专利文献1)。

在该电动机中，为了减少从埋入转子磁轭的磁铁向旋转轴方向泄漏的磁通，在转子的旋转轴方向的两端面配置有圆盘状的辅助永磁铁、以及由磁性体构成的背磁轭。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-150660号公报

关于上述的辅助永磁铁的制造，可以考虑以利用磁化磁轭使由磁性体构成的一个部件成为多极的方式对其进行磁化并制造。另外，为了相对于转子高精度地定位辅助永磁铁，也可以考虑在将磁性体固定于背磁轭之后进行磁化。

然而，在将固定于背磁轭的磁性体表面磁化为多极而制造辅助永磁铁的情况下，因背磁轭所引起的涡流、磁通短路而使得用于磁化的磁通减少，因此为了得到所希望的性能需要更大的磁化电流。另一方面，在将预先磁化的辅助永磁铁固定于背磁轭的情况下，由于作用有吸引力而难以高精度 地定位，生产率存在改善的余地。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种能够得到所希望的性能且生产率高的转子。

为了解决上述课题，本发明的一个方式的转子具备：圆形的转子芯，其沿外周面的周向形成有多个磁极；厚度为t的辅助磁体，其在转子芯的旋转轴方向的端面上配置为与该转子芯对置；厚度为t1的板状的搭载构件，其搭载有辅助磁体；以及厚度为t2的板状的背磁轭，其隔着辅助磁体以及搭载构件配置在转子芯的相反侧。

根据该方式，能够在搭载于搭载构件的状态下对辅助磁体进行磁化，因此搭载构件能够选择适于磁化的厚度、材质。

搭载构件的厚度t1可以比背磁轭的厚度t2薄。由此，能够在将辅助磁体搭载于比背磁轭薄的搭载构件的状态下进行磁化，因此与将辅助磁体固定于厚度较大的背磁轭进行磁化的情况相比较，能够抑制涡流、磁通短路的产生。

搭载构件的厚度t1可以不足辅助磁体的厚度t的一半。由此，能够进一步抑制搭载构件中的涡流、磁通短路的产生。更优选为，通过将搭载构件的厚度t1设为0.1～0.8[mm]，能够进一步抑制搭载构件中的涡流、磁通短路的产生。

搭载构件可以由软磁性材料构成。由此，在转子中，搭载构件也可以作为背磁轭而发挥功能。为此，通过使用该转子，作为马达的性能提高。此外，搭载构件可以由电磁钢板构成。由此，能够抑制成为磁化的阻碍的、在搭载构件中产生的涡流。

辅助磁体可以为环状的稀土类磁体。稀土类磁体的顽磁力可以为1000[A/m]以上。为了对顽磁力高的稀土类磁体进行充分磁化而发挥其性能，需要较高的磁化磁场。因此，与顽磁力较小的铁氧体磁铁等相比较，磁化时产生的涡流、磁通短路对磁体的性能造成的影响较大。为此，在使用顽磁力较高的稀土类磁体作为辅助磁体的情况下，更优选为在搭载于上述那样的厚度较薄的搭载构件的状态下进行磁化。

转子芯可以具有多个板状磁体、以旋转轴为中心呈放射状形成的多个磁体收容部。板状磁体可以收容于磁体收容部，使得与相邻的磁体相同的磁极彼此在转子芯的周向上对置。转子芯可以沿外周面的周向交替地形成有N极和S极。

辅助磁体可以在与转子芯的旋转轴方向的端面对置的对置面沿周向交替地形成有N极和S极。

搭载构件可以在搭载有辅助磁体的状态下在辅助磁体的N极与S极之间形成有狭缝。由此，能够进一步减少搭载构件中的磁通短路。

转子可以还具备定位机构，所述定位机构对转子芯与辅助磁体进行定位。稀土类磁铁等辅助磁体比较容易破裂。为此，定位机构可以不设置在难以加工的辅助磁体，而是设置于搭载构件、背磁轭。

背磁轭的厚度t2与搭载构件的厚度t1之和可以是磁体的厚度t的一半以上。由此，能够进一步减少来自转子的漏磁通。另外，背磁轭的厚度t2与搭载构件的厚度t1之和可以是磁体的厚度t的1.5倍以下。由此，能够抑制转子的尺寸、重量，并且减少来自转子的漏磁通。

马达可以具备：配置有多个绕组的筒状的定子、设置于定子的中心部的转子、以及向定子的多个绕组供电的供电部。

本发明的其它方式涉及一种转子的制造方法。该方法包括如下工序：将磁性体搭载并固定于厚度为t1的板状的搭载构件；使用磁化装置形成辅助磁体，辅助磁体是通过在磁性体的端面沿周向交替地形成有N极和S极而成的；以及将厚度为t2(t2＞t1)的板状的背磁轭层叠于搭载构件。

根据该方式，能够在将辅助磁体搭载于比背磁轭薄的搭载构件的状态下进行磁化，因此与将辅助磁体固定于厚度较大的背磁轭进行磁化的情况相比，能够抑制涡流、磁通短路的产生。

需要说明的是，以上的构成要素的任意的组合、将本发明的表现在方法、装置、系统等之间变换而得到的内容作为本发明的方式也是有效的。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可以获得所希望的性能且生产率高的转子。

附图说明

图1是本实施方式的无刷马达的剖视图。

图2是本实施方式的转子的分解立体图。

图3是示出磁化方法的一例的示意图。

图4是用于对本实施方式的磁化方法进行说明的示意图。

图5是示出向磁化后的Z磁体层叠背磁轭后的状态的侧视图。

图6是用于对变形例1的背磁轭的形状进行说明的示意图。

图7是变形例2的搭载构件的主视图。

图8是变形例3的搭载构件的主视图。

图9是变形例4的搭载构件的主视图。

附图标记说明

12、转子；14、定子；24、旋转轴；26、转子芯；26a、磁体收容部；26b、孔；29、Z磁体；29a、端面；30、搭载构件；30a、孔；31、背磁轭；31a、孔；36、定子芯；40、齿；42、绝缘件；43、定子绕组；50、Z磁体；52、背磁轭；54a、磁化磁轭；56、固定螺钉；58、销；60、背磁轭；60a、端面；62、搭载构件；64、狭缝；64a、切断部；64b、连结部；64c、周向狭缝部；64d、64e、磁极。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在附图的说明中对相同的要素标注相同的附图标记，并适当地省略重复的说明。另外，以下所述的结构仅为例示，并不对本发明的范围进行任何限定。以下，以内转子型的无刷马达为例进行说明。

[无刷马达]

图1是本实施方式的无刷马达的剖视图。本实施方式的无刷马达(以下，有时称作“马达”。)100具备：前罩10、转子12、定子14、端罩16、壳体18、以及供电部20。

前罩10是板状的构件，在中央形成有孔10a以便能够供旋转轴24贯通，并且在孔10a的附近形成有保持轴承22a的凹部10b。另外，端罩16 是板状的构件，在中央形成有孔16a以便能够供旋转轴24贯通，并且在孔16a的附近形成有保持轴承22b的凹部16b。壳体18是筒状的构件。并且，前罩10、端罩16以及壳体18构成马达100的框体。

[转子]

图2是本实施方式的转子的分解立体图。转子12具备：圆形的转子芯26、多个θ磁体28、以与转子芯26对置的方式分别配置在转子芯的旋转轴方向的两端面的一对环状的辅助磁体即Z磁体29、在磁化时预先将Z磁体29搭载于规定的位置并使其固定的环状的搭载构件30、以及环状的背磁轭31。Z磁体29与搭载构件30粘合固定。此外，Z磁体29以及搭载构件30被转子芯26和背磁轭31夹持。

Z磁体29通过后述的磁化方法在与转子芯26的旋转轴方向的端面对置的对置面及其相反侧的面上沿周向(呈环状)交替地形成有N极和S极。

在转子芯26的中心形成有在供旋转轴24插入的状态下对旋转轴24进行固定的贯通孔。另外，转子芯26具有供θ磁体28插入并固定的多个磁体收容部26a。θ磁体28是与磁体收容部26a的形状对应的板状的构件。

转子芯26通过层叠多个板状的构件而成。多个板状的构件分别是通过由无取向电磁钢板(例如硅钢板)或者冷轧钢板借助冲压加工冲裁为规定的形状而制作的。并且，磁体收容部26a以转子芯26的旋转轴为中心呈放射状形成。

θ磁体28收容于磁体收容部26a，使得与相邻的θ磁体相同的磁极彼此在转子芯26的周向上对置。换句话说，θ磁体28构成为，大致长方体的六个面中的表面积较大的两个主表面分别成为N极和S极。由此，从θ磁体28的主表面发出的磁力线从两个θ磁体28之间的区域朝向转子芯26的外部。其结果是，本实施方式的转子12作为在其外周面的周向上将N极和S极交替地各形成有8极、合计具有16极的磁铁而发挥功能。另外，从θ磁体28发出的磁力线还朝向轴向外侧产生。朝向轴向的磁通无助于马达性能而成为损失。因此，利用Z磁体29以及背磁轭31来抑制朝向轴向的磁通，使磁通朝向定子14。

需要说明的是，θ磁体28例如为粘结磁铁、烧结磁铁。粘结磁铁是在 橡胶、树脂等中混入磁性材料并进行注塑成形或者压缩成形而成的磁铁，即便不进行后续加工也能够得到高精度的C面(斜面)、R面(球面)。另一方面，烧结磁铁是将粉末状的磁性材料在高温下烧结而成的磁铁，与粘结磁铁相比，容易提高剩余磁通密度。作为磁铁的材料，可以列举铁氧体磁铁、稀土类磁铁等。

[定子]

定子14的定子芯36是圆筒状的构件，通过层叠多个板状的定子磁轭而成。在定子磁轭中，从环状部的内周朝向中心形成有多个齿(未图示)。

在各齿上安装有图1所示的绝缘件42。接下来，在每个齿上从绝缘件42的上方卷绕导体而形成定子绕组43。然后，在经由这样的工序而完成的定子14的中心部配置转子12。

如此，本实施方式的马达100具备：配置有多个定子绕组43的筒状的定子14、设置于定子14的中心部的转子12、以及向定子14的多个定子绕组43供电的供电部20。

[磁化方法]

图3是示出磁化方法的一例的示意图。当仅对Z磁体50进行磁化之后欲向背磁轭52固定时，由于作用有吸引力，因此难以进行磁极的定位。因此，一个方案在于：在将Z磁体50相对于背磁轭52固定在规定位置之后，通过设于背磁轭的定位而更高精度地进行磁化。例如，为了在Z磁体50的端面上形成多个磁极，当通过多对磁化磁轭54a、54b夹持Z磁体50以及背磁轭52并在线圈中流通电流时，以贯穿Z磁体50以及背磁轭52的方式沿箭头A方向产生磁通。此时，在背磁轭52中产生由涡流引起的箭头B方向的磁通。另外，在Z磁体50中邻接的磁化磁轭所形成的磁极为异极的情况下，因箭头C方向的磁通而产生经由背磁轭52的短路(磁通短路)。

由涡流引起的磁通、磁通短路使对Z磁体50的磁化有效的磁通减少，因此谋求降低该磁通、磁通短路的产生。另一方面，为了提高马达的性能，需要抑制θ磁体28朝向轴向的磁通，并使其朝向定子，在这种观点下优选将背磁轭52的厚度增大至一定程度。

为此，对于本实施方式的转子，在进行定位与磁化时使用比通常的背 磁轭薄的搭载构件30，之后层叠所需的厚度的背磁轭31。

图4是用于对本实施方式的磁化方法进行说明的示意图。图5是示出向磁化后的Z磁体层叠有背磁轭的状态的侧视图。

如图4所示，将由环状的强磁性体构成的厚度为t的Z磁体29搭载并固定于厚度为t1的板状的搭载构件30。然后，通过多对磁化磁轭54a、54b对Z磁体29进行磁化。由此，形成在强磁性体的端面沿周向交替地形成有N极和S极的作为辅助磁体的Z磁体29。然后，如图5所示，将厚度为t2的板状的背磁轭31层叠于搭载构件30。

根据本实施方式的磁化方法，通过将搭载构件30设为适于磁化的厚度、材质，能够在搭载于搭载构件30的状态下将Z磁体29磁化为所希望的性能。

搭载构件30的厚度t1比背磁轭31的厚度t2薄。由此，能够在将Z磁体29搭载于比背磁轭31薄的搭载构件30的状态下进行磁化，因此在搭载构件30为磁性金属材料的情况下，与将Z磁体29固定于厚度较大的背磁轭进行磁化的情况相比，能够抑制因涡流引起的磁通(图4所示的箭头B’方向的磁通)、磁通短路(图4所示的箭头C’方向的磁通)的产生。其结果是，以贯穿Z磁体50以及背磁轭52的方式产生的箭头A’方向的磁通增大，能够形成磁力更强的Z磁体29。换言之，在想要获得相同磁力的Z磁体29的情况下，能够通过更小型的磁化磁轭进行磁化，因此能够容易制造具有更多磁极的Z磁体29。在搭载构件30为非磁性金属材料的情况下，与将Z磁体29固定于厚度较大的背磁轭进行磁化的情况相比，能够抑制因涡流引起的磁通，从而不会产生磁通短路。

另外，在搭载构件30使用非磁性非金属材料(例如聚酰胺那样的树脂材料)的情况下，在对Z磁体29进行磁化时不会在搭载构件30中产生涡流、磁通短路，通过使搭载构件30的厚度t1比背磁轭31的厚度t2薄，能够使Z磁体29与磁化磁轭接近。因此，能够抑制磁通泄漏而将Z磁体29磁化为所希望的性能，并且，在马达组装后能够使Z磁体29与背磁轭31接近，因此能够提高马达的性能。

如图1、图2所示，上述的转子12具备：在外周面的周向上形成有多个磁极的圆形的转子芯26；以与转子芯26对置的方式配置在转子芯26 的旋转轴方向的端面的环状的Z磁体29；供Z磁体29搭载的厚度为t1的板状的搭载构件30；以及隔着Z磁体29以及搭载构件30而配置在转子芯26的相反侧的厚度为t2的板状的背磁轭31。

在此，搭载构件30只要具有在搭载Z磁体29的状态下保持形状的范围的厚度即可。具体来说，优选的是，厚度t1不足Z磁体29的厚度t的一半。更优选的是，处于0.1～0.8[mm]的范围。进一步优选的是，厚度t1为0.4mm以下。由此，在搭载构件30为磁性金属材料的情况下，能够进一步抑制搭载构件30中的涡流、磁通短路的产生，在搭载构件30为非磁性金属材料的情况下，能够进一步抑制搭载构件30中的涡流的产生，在搭载构件30为非磁性材料料的情况下，通过使磁体与背磁轭接近而能够提高马达性能。另外，也可以使背磁轭31的厚度t2与搭载构件30的厚度t1之和为Z磁体29的厚度t的一半以上。由此，能够进一步减少来自转子的漏磁通。另外，也可以使背磁轭31的厚度t2与搭载构件30的厚度t1之和为Z磁体29的厚度t的1.5倍以下。由此，能够抑制转子的尺寸、重量，并且减少来自转子的漏磁通。

另外，搭载构件30也可以由软磁性材料构成。由此，在转子12中，搭载构件30也可以作为背磁轭而发挥功能。为此，通过使用该转子12而提高作为马达100的性能。此外，搭载构件30也可以由电磁钢板构成。由此，能够抑制成为磁化的阻碍的、在搭载构件30中产生的涡流。

另外，本实施方式的Z磁体29为环状的稀土类磁体，从而容易破裂。为此，难以进行用于形成定位用的突起、孔等的加工。然而，在本实施方式的磁化方法中，在将Z磁体29搭载并固定于搭载构件30后进行磁化，因此只要在搭载构件30侧设置定位机构即可，无需将Z磁体29加工成复杂的形状。另外，搭载构件30能够由电磁钢板那样的加工较为容易的构件构成，因此能够提高转子的生产率。

另外，在采用稀土类磁体的情况下，当考虑马达性能时，优选顽磁力为1000[A/m]以上的稀土类磁体。为了发挥这种顽磁力较高的稀土类磁体的性能，需要较高的磁化磁场。因此，与顽磁力较小的铁氧体磁铁等相比，在磁化时产生的涡流、磁通短路对磁体的性能造成的影响较大。为此，在使用顽磁力较高的稀土类磁体作为Z磁体29的情况下，通过在搭载于 上述那样的厚度较薄的搭载构件30的状态下进行磁化，由此进一步增强磁化后的Z磁体29的磁力。

另外，转子12还具备对转子芯26和Z磁体29进行定位的定位机构。如上所述，由稀土类磁铁等构成的Z磁体29比较容易破裂。为此，定位机构不设置在难以加工的Z磁体29，而是设置在搭载构件30、背磁轭31。具体来说，定位机构具备：形成于转子芯26的磁体收容部26a的内侧的圆筒部的多个孔26b、形成于搭载构件30的多个孔30a、形成于背磁轭31的多个孔31a、多个固定螺钉56、以及多个定位销58。

固定螺钉56一并贯通背磁轭31的规定的孔31a、搭载构件30的规定的孔30a，并螺纹固定于转子芯26的孔26b。另外，在未插入固定螺钉56的一部分的孔31a、孔30a中插入有定位销58，相对于转子芯26，进行搭载构件30以及背磁轭31的定位。由此，搭载有Z磁体29的搭载构件30、背磁轭31、以及转子芯26相互定位。

(变形例1)

在图2所示的转子12中，搭载构件30与背磁轭31除厚度以外形状大致相同。然而，作为背磁轭31的功能，只要具有与Z磁体29的环状的端面29a相同的宽度即可。图6是用于对变形例1的背磁轭的形状进行说明的示意图。

背磁轭60是环状的构件，环状的端面60a的宽度W1与Z磁体29的环状的端面29a的宽度W2大致相同。或者，环状的端面60a的宽度W1也可以大于Z磁体29的环状的端面29a的宽度W2。Z磁体29以及背磁轭60使用粘合剂而固定在搭载构件30的规定的位置。

(变形例2)

图7是变形例2的搭载构件的主视图。图7所示的搭载构件62在搭载有Z磁体29的状态下在Z磁体的N极(磁极64d)与S极(磁极64e)之间形成有狭缝64。当形成有狭缝64时，通过狭缝64的磁通减少，因此抑制了磁化时的磁通短路。

(变形例3)

图8是变形例3的搭载构件的主视图。在图8所示的搭载构件66中，通过切断部64a使狭缝64延伸至外周部。因而，与图7所示的搭载构件 62相比，从一个磁极64d经由外周部的连结部64b朝向相邻的磁极64e的磁通减少，因此抑制了磁化时的磁通短路。

(变形例4)

图9是变形例4的搭载构件的主视图。在图9所示的搭载构件68中，除切断部64a以外，沿狭缝64的中心轴侧的周向形成有周向狭缝部64c。为此，从磁极64d朝向相邻的磁极64e的磁路变窄。因而，与图8所示的搭载构件66相比，从一个磁极64d经由内周部朝向相邻的磁极64e的磁通减少，因此抑制了磁化时的磁通短路。

如上述那样，本实施方式的转子使搭载构件30变薄，以便在将能够成为背磁轭的搭载构件30安装于环状的Z磁体29的状态下，以较小的磁化电流得到较大的磁化效果。另一方面，在仅为较薄的搭载构件30的情况下，能够应用于马达的磁通减少，因此在马达组装时追加层叠背磁轭31。

Z磁体相对于转子芯的定位非常重要。为此，可以考虑在背磁轭自身上设置定位机构。在这种情况下，将Z磁体固定于背磁轭，以定位机构的定位为基准进行磁化，以该定位为基准朝向转子芯安装。然而，在高品级(高磁力)磁体的多极磁化的情况下，因背磁轭所产生的磁通短路、涡流而使磁化磁通减少，为了得到所需的磁化效果，需要更大的磁化电流。因此，根据磁体品级，由于磁化磁轭的能力不足而无法磁化。

对于这一点，通过本实施方式的磁化方法，即便是高品级磁体也能够通过较低的电流实现多极磁化。因此，能够利用高品级磁体作为Z磁体。另外，本实施方式的Z磁体在搭载于搭载构件之前没有被磁化，因此容易进行作为部件的处理。如此，在本实施方式的转子及其制造方法中，大幅改进生产率。另外，通过使用高品级磁体作为Z磁体，能够实现扁平、小型、高输出的马达。

以上，参照上述的实施方式对本发明进行了说明，然而本发明不限于上述的实施方式，采用外转子构造的马达等、将实施方式的结构适当组合、置换而成的结构也包含于本发明。另外，也可以基于本领域技术人员的知识对实施方式中的组合、处理的顺序进行适当改变、或者相对于实施方式添加各种设计变更等变形，施加了上述那样的变形的实施方式也包含于本发明的范围。