本发明涉及一种永磁体电动机。
背景技术：
例如，在专利文献1中公开了一种连续极式(日文：コンシクエントポール型)永磁体电动机，将传感器磁体配置在转轴端，并在轴向上与转轴相对地设置有具有磁阻型半导体传感器的角度检测器。在上述永磁体电动机中，在庶极式的转子与半导体传感器之间配置由软磁性体形成的磁通电感器，以实现提高角度检测精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014－107973号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
在庶极式的永磁体电动机中，已知除了在与电枢的空隙相对的永磁体的磁极产生由与电枢的空隙相对的转子铁芯形成的伪极之外，还存在与转子铁芯相接的磁性体即转轴呈现相反极的极性的问题。由于供传感器磁体安装的转轴端本身为磁体，因此，角度检测精度会因从转轴端漏出并与半导体传感器交链的漏磁通而变差。
在专利文献1中，通过在庶极式的转子与半导体传感器之间配置由软磁性体形成的磁通电感器，来引导庶极特有的转子的漏磁通，以绕过半导体传感器，从而实现减少来自转子端的漏磁通。
另一方面，在包括庶极的永磁体电动机中，由电枢绕组产生的磁通从电枢漏出并与半导体传感器交链，存在使角度检测精度变差的电枢漏磁通。上述电枢漏磁通从电枢外周沿与转轴垂直的面横穿半导体传感器，从而流入相反侧的电枢外周。因而，当在半导体传感器周围配置磁性体时，半导体传感器周围的磁阻会减小，电枢漏磁通相反地聚集在半导体传感器周边，从而存在角度检测精度变差的技术问题。由于在非庶极式的永磁体电动机中也会产生电枢漏磁通，因此，减少电枢漏磁通成为在转轴端进行角度检测的永磁体电动机的共同的技术问题。
本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种能减少电枢漏磁通的永磁体电动机。
解决技术问题所采用的技术方案
用于实现上述目的的本发明是一种永磁体电动机，包括电枢、转子和角度检测器，上述电枢包括电枢铁心和电枢绕组，上述转子包括转子铁心和永磁体，上述角度检测器包括传感器磁体和半导体传感器，具有上述永磁体的上述转子铁心固定于转轴，上述传感器磁体磁化出两极，并设于上述转轴的端部，且具有与上述转轴相同的旋转中心，上述半导体传感器与上述传感器磁体在上述转轴的延伸方向上相对，在上述半导体传感器与上述传感器磁体之间存在间隙，在上述半导体传感器与上述电枢铁心中的半导体传感器一侧的端部之间设有磁性体的板构件。
发明效果
根据本发明的永磁体电动机，能减少电枢漏磁通。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的永磁体电动机的结构的图。
图2是表示作为本发明的说明例的永磁体电动机的图。
图3是表示本实施方式1的六相驱动的十极十二切槽的绕组配置的示意图。
图4是用电角度表示实施方式1的U1、U2形成的电枢漏磁通的图。
图5是表示在图3的绕组配置上重叠了图4的两个电枢漏磁通的状态的图。
图6是本实施方式2的与图1相同形态的图。
图7是表示本实施方式3的六相驱动的十极十二切槽的绕组配置的示意图。
图8是用电角度表示实施方式的U1、U2形成的电枢漏磁通的图。
图9是在图7的绕组配置上表示图8的电枢漏磁通的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在附图中，相同符号表示相同或相应部分。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的永磁体电动机的结构的图。永磁体电动机1是多重多相绕组的交流旋转电机，其包括电枢31、转子33和角度检测器35。电枢31包括电枢铁心14和电枢绕组13。转子33包括转子铁心12和永磁体11。角度检测器35包括传感器磁体3和半导体传感器5。
在永磁体电动机1的转轴2的一端固定有保持件4。传感器磁体3支承于保持件4。保持件4和传感器磁体3以与转轴2一体旋转的方式支承于转轴2。
传感器磁体3是圆柱形状的注塑成型钕粘接磁体(日文：射出成形ネオジウムボンド磁石)。传感器磁体3磁化出两极。传感器磁体3隔着非磁性材料的保持件4通过压入等方式一体地固定于转轴，从而与转轴的旋转同步地进行旋转。即，传感器磁体3磁化出两极，并设于转轴2的端部，且具有与转轴2相同的旋转中心。
半导体传感器5配置成与传感器磁体3的图1中的上表面相对。半导体传感器5设于基板6。即，半导体传感器5与传感器磁体3在转轴2的延伸方向上相对，在半导体传感器5与传感器磁体3之间存在空隙。
半导体传感器5是磁阻型传感器。构成角度检测器的其它电子元器件、配线图案、安装孔等也可以为公知的形态，省略图示。半导体传感器5对与以转轴2为垂线的平面平行方向的旋转磁场方向、即作为与基板6平行方向的旋转磁场方向7进行检测。
在转轴2上固定有转子铁心12，上述转子铁心12具有与极数对应的永磁体11。转子铁心12与转轴2的旋转同步地自由旋转。永磁体11配置于转子33的内部，即埋入电枢铁心14中。在转子33与电枢31之间确保有磁空隙。
电枢铁心14配置成与转子33的外周相对。在电枢铁心14上设有多个磁性的极齿。由多相绕组群组构成的电枢绕组13卷绕于多个极齿上，并收纳在极齿之间的切槽中。电枢铁心14的外周安装于铝制的框架15。在框架15的转轴上隔着轴承16和轴承17保持有转轴2。轴承16将转轴2的一端、即供角度检测器35设置的转轴2的端部保持成能旋转。轴承17将转轴2的另一端保持成能旋转。转轴2的另一端突出到框架15外。框架15被划分为圆筒状部分15a和圆盘状部分15b这两个零件，其中，上述圆筒状部分15a与电枢铁心14相接，上述圆盘状部分15b供轴承16安装。
在半导体传感器5与电枢铁心14中的半导体传感器5一侧的端部之间设有强磁性体的板构件21。板构件21由与框架15的部分15b为不同构件的磁性体的薄板构成，从轴向观察时，上述框架15的部分15b位于角度检测器35与电枢铁心14之间。板构件21直接或隔着磁性体与电枢铁心14的端面相接。在图1的图示例中，板构件21直接与半导体传感器5一侧的端面中的径向最外侧部相接。
板构件21具有第一部分21a和第二部分21b，其中，上述第一部分21a沿轴向延伸，上述第二部分21b在以轴向为垂线的假想面内延伸。第一部分21a从电枢铁心14以沿轴向远离电枢铁心14的方式延伸。第二部分21b从第一部分21a中最远离电枢铁心14的部分向径向内侧延伸。从图1的截面观察时，板构件21呈L字状延伸。此外，换言之，板构件21从外径部直至内径部，将电枢铁心14中的半导体传感器5一侧的端面覆盖。
接着，对上述的本实施方式1的永磁体电动机的作用进行说明。在图2中示出了作为本发明的说明例的永磁体电动机。在上述图2的永磁体电动机中并未设置本实施方式1的板构件21。因而，如图2所示，存在如下技术问题，即电枢漏磁通C从电枢外周沿与转轴垂直的平面横穿半导体传感器，并流入相反侧的电枢外周，进而导致角度检测精度变差。与之相对的是，在本实施方式1中，通过将磁性体的板构件21配置成与电枢铁心14的轴端相接，且设为从电枢铁心14的外径侧至内径侧将电枢铁心14覆盖的形状，从而电枢漏磁通A不会从电枢31外周横穿半导体传感器5并流入相反侧的电枢31外周，而是从电枢31外周侧经由板构件21流向相反一侧的电枢31外周。即，电枢漏磁通A被引导以绕过半导体传感器5。也就是说，在永磁体电动机1中追加将电枢漏磁通主动地从电枢外周引导至相反侧的电枢外周的、由磁性体构成的磁路。
接着，对本实施方式1的绕组配置进行说明。图3是表示本实施方式1的六相驱动的十极十二切槽的绕组配置的示意图。以相同相位的电流对两相彼此进行驱动的U1、V1、W1、U2、V2、W2这六相绕组分别卷绕于电枢31的12个切槽中。U1+和U1－是指卷绕方向彼此相反。U1和U2、V1和V2、W1和W2各组的两相之间通有相同相位的电流。
图4是用电角度表示实施方式1的U1、U2形成的电枢漏磁通的图。在图4中，用电角度来表示相同通电相位的两相形成的、从电枢外周横穿转轴并流入相反侧的电枢外周的电枢漏磁通的定向。磁通是从U1+流至U2－的电枢漏磁通和从U2+流至U1－的电枢漏磁通。
图5是表示在图3的绕组配置上重叠有图4的两个电枢漏磁通的状态的图。在图5中示出了将两个电枢漏磁通合成后的成分B。即，合成成分B是U1和U2这两相产生的、用图1的A及图2的C表示的电枢漏磁通，上述电枢漏磁通的大小随着通电相位变化而在一个周期的电角度内变化，并旋转一周。当上述电枢漏磁通沿检测传感器磁体的磁场的方向横穿转轴上的半导体传感器时，传感器磁体的磁场与电枢漏磁通的角度差会成为检测角度的误差。
实施方式2
接着，对本发明实施方式2进行说明。另外，本实施方式2除了以下所说明的部分之外，与实施方式1相同。图6是本实施方式2的与图1相同形态的图。在本实施方式2中，框架的与电枢铁心相接的圆筒状的部分215a由磁性体构成。与实施方式1这样的铝制的圆筒框架相比，重量会增加，但能通过较薄的板厚获得强度，因此，尽管外径较小，但能降低电动机驱动时的噪声和振动。此外，在本实施方式2中存在如下优点：若将逆变器配置于框架背面，则供轴承安装的圆盘状的铝制的框架的部分215b能用作散热器。
未设置板构件21时的磁性体的圆筒状框架与电枢铁心相接，因此，电枢漏磁通如虚线所示从电枢外周经由框架内径，横穿转轴并进一步经由相反侧的框架内径流向相反侧的电枢外周，从而会使角度检测精度变差。但是，在本实施方式2中，由于设有板构件21，因此，通过将与供轴承安装的圆盘状的铝制的框架的部分不同的磁性体的板构件21配置成与圆筒框架相接，从而能将电枢漏磁通引导至磁性体，以绕过半导体传感器，藉此能获得提高角度检测精度的效果。
另外，上述实施方式1和实施方式2中以六相驱动的情况进行了说明，但即使采用将U1和U2、V1和V2、W1和W2分别设为并联电路的通常的三相驱动的十极十二切槽的永磁体电动机，也能获得提高角度检测精度的效果，这一点是不言自明的。
实施方式3
接着，对本发明实施方式3进行说明。另外，本实施方式3除了以下所说明的部分之外，与实施方式1或实施方式2相同。图7是表示本实施方式3的六相驱动的十极十二切槽的绕组配置的示意图。本实施方式3具有用30度相位的电流对上述实施方式1的两相彼此进行驱动的六相驱动的十极十二切槽的绕组配置。
U1、V1、W1、U2、V2、W2这六相绕组分别卷绕于十二切槽中。U1+和U1－是指卷绕方向彼此相反。是一种在U1和U2、V1和V2、W1和W2各组的两相之间分别通有电角度为30度的相位差的电流的通常的两重三相电动机，并构成为通过设置30度相位差从而能抵消6f的转矩波动。
图8是用电角度表示本实施方式的U1、U2形成的电枢漏磁通的图。在图8中，用电角度来表示通电相位错开30度的不同的两相形成的、从电枢外周横穿转轴并流入相反侧的电枢外周的电枢漏磁通的定向。即，磁通是从U1+流至U2－的电枢漏磁通和从U2+流至U1－的电枢漏磁通，这两个电枢漏磁通在电角度上的相位相同。
图9是在图7的绕组配置上表示图8的电枢漏磁通的图。U1+和U2－配置成机械角为30度，因此，电角度为150度的角度，此外，因电流的30度相位差而成为180度的角度，但由于U1+与U2－的绕组方向相反，因此，两个电枢漏磁通的相位差为0度的电角度，即U1+与U2－为同相。若在机械角中考虑了绕组方向，则如图9所示，漏磁通位于彼此抵消的定向。反过来说，这相当于说，因通电电流的角度为30度的相位差，使得U1与U2的角度相同，但从U1和U2的绕组配置来看，U1与U2的定向相反。因而，在通常的六相驱动时，电枢漏磁通彼此抵消而成为零。然而，本实施方式3是将U1、V1、W1的电流切断，而仅以U2、V2、W2这三相来驱动电动机的情况。这是在通过两个逆变器对各群组通电的情况下，因逆变器、绕组的异常，一个群组的通电被切断，但继续在另一群组中进行驱动的情况。此时，由于电枢漏磁通不会如图9所示那样相互抵消，因此，可知电枢漏磁通会横穿半导体传感器，使得角度检测误差增加。在这种情况下，通过配置实施方式1或实施方式2的磁性体的板构件21，能对横穿半导体传感器的电枢漏磁通进行引导，以使其绕过半导体传感器，因此，能获得提高角度检测误差的效果。
另外，在上述实施方式1至3的任一个中，本发明均能实现六相中的U1和U2、V1和V2、W1和W2各组的两相以相同匝数收纳在同一切槽中的十极十二切槽的永磁体电动机，在这种情况下也能获得提高角度检测精度的效果，这点是自不待言的。
以上，参照优选的实施方式对本发明的内容进行了具体说明，但对于本领域技术人员来说，能够基于本发明的基本技术思想及启示采用各种变形方式，这点是自不待言的。
本发明的永磁体电动机并不局限于十极十二切槽的类型，还能实现例如十四极十二切槽的类型或十四极十八切槽的类型。
关于上述各实施方式，本发明还包括将上述任一个以上的实施方式的结构的一部分或全部组合到其它实施方式中的情况。
(符号说明)
1 永磁体电动机；2 转轴；3 传感器磁体；5 半导体传感器；11 永磁体；12 转子铁心；13 电枢绕组；14 电枢铁心；21 板构件；31 电枢；33 转子；35 角度检测器35。