埋入磁铁型转子单元的制作方法

本发明涉及具备层叠有由磁性体构成的薄板部件的铁心和埋入于该铁心的永久磁铁且单个或者多个上述铁心在上述铁心的轴向上连结来构成转子的埋入磁铁型转子单元。

背景技术：

例如日本特开2015-133839号公报中记载有填充了如下永久磁铁的转子，该永久磁铁在与铁心的轴向正交的剖面，呈向铁心的径向外侧敞开的u字状。该永久磁铁中铁心的径向外侧的部分由烧结磁铁构成。另一方面，永久磁铁中，铁心的径向内侧的部分由粘结磁铁构成。这是鉴于，在u字状的磁铁中，在径向外侧的部分容易集中来自定子的反磁场，因此在由粘结磁铁构成该部分的情况下，容易产生减磁。

因此，在上述那样的转子的情况下，需要将永久磁铁的径向外侧的部分区别于其他部分，使用不易减磁的磁铁。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供无论位于铁心的径向外侧的永久磁铁的部分的材质如何都能抑制减磁的埋入磁铁型转子单元。

本发明的一个方式的埋入磁铁型转子单元具备:

单个铁心或者在上述铁心的轴向上相互连结的多个上述铁心；以及

埋入于上述铁心的永久磁铁，

上述铁心层叠由磁性体构成的薄板部件而形成，

在上述铁心形成有第一插入孔和第二插入孔，其中，第一插入孔和第二插入孔均在同与上述轴向正交的平面交叉的方向上贯通该铁心，并且填充有构成特定磁极的永久磁铁，

填充于上述第一插入孔的上述永久磁铁和填充于上述第二插入孔的上述永久磁铁在上述铁心的周向上相互对置，该相互对置的部分构成上述特定磁极，

上述薄板部件包含第一薄板部件和第二薄板部件，其中，第一薄板部件具备上述第一插入孔的分离部，上述第一插入孔的分离部用于在填充于上述第一插入孔的上述永久磁铁中的、上述铁心的径向外侧的端部形成狭缝，第二薄板部件不具备这样的分离部，

上述狭缝在越趋向上述径向外侧越远离上述特定磁极的中央部的方向上延伸，上述分离部的透磁率高于上述永久磁铁的透磁率。

在上述方式中，填充于第一插入孔的永久磁铁和填充于第二插入孔的永久磁铁在铁心的周向上相互对置的部分构成特定磁极，因此填充于第一插入孔的永久磁铁的取向方向接近铁心的周向。另一方面，由定子对铁心外加的磁场的方向接近与周向正交的方向。这里，因从定子外加磁场而进入永久磁铁的磁通的磁通密度、从永久磁铁出来的磁通的磁通密度，与铁心的径向内侧相比，外侧容易变高。因此，在从定子外加强大的磁场的情况下，在填充于第一插入孔的永久磁铁的铁心的径向外侧的端部，可能会在与取向方向交叉的方向上外加强大的磁场，而在该端部产生减磁。

有关这一点，在上述方式中，在填充于第一插入孔的永久磁铁的铁心的径向外侧的端部设置有狭缝。该狭缝在与周向交叉的方向上延伸，因此在接近定子的磁场的外加方向的方向上延伸。而且，构成狭缝的分离部的透磁率高于永久磁铁，因此因从定子外加磁场而产生的磁通直至分离部磁饱和为止，都比永久磁铁更容易通过分离部。因此，能够抑制在填充于第一插入孔的永久磁铁的铁心的径向外侧的端部外加与取向方向不同的方向的磁场。因此，无论位于铁心的径向外侧的永久磁铁的部分的材质如何，都能抑制减磁。

有关本发明的其他方式，在上述方式的埋入磁铁型转子单元中，a)上述薄板部件具备第三薄板部件和第四薄板部件，其中，第三薄板部件具备用于在填充于上述第二插入孔的上述永久磁铁中的上述径向外侧的端部形成狭缝的上述第二插入孔的分离部，第四薄板部件不具备该分离部，b)由上述第三薄板部件形成的上述狭缝在越趋向上述径向外侧越远离上述特定磁极的中央部的方向上延伸，形成该狭缝的分离部的透磁率高于上述永久磁铁的透磁率，上述第三薄板部件构成为在上述第一薄板部件或者上述第二薄板部件上追加上述的构成a)、b)，上述第四薄板部件构成为在上述第一薄板部件或者上述第二薄板部件上追加上述的构成a)。

在上述方式中，能够抑制在填充于第二插入孔的永久磁铁的铁心的径向外侧的端部外加与取向方向不同的方向的磁场，因此能够进一步抑制特定磁极的减磁。

有关本发明的进一步其他方式，在上述方式的埋入磁铁型转子单元中，上述第一插入孔在上述铁心的径向外侧的端部，具备向上述铁心的周向上的上述特定的磁极的中央部一侧突出的突出部，上述第二插入孔在上述铁心的径向外侧的端部，具备向上述铁心的周向上的上述特定的磁极的中央部一侧突出的突出部。

在上述方式中，在第二薄板部件的第一插入孔填充的永久磁铁、在第四薄板部件的第二插入孔填充的永久磁铁的径向外侧的端部的取向方向的长度，与不具备突出部的情况相比变长，因此能够抑制产生减磁。

有关本发明的进一步其他方式，在上述方式的埋入磁铁型转子单元中，上述突出部的前端部带圆度。在上述方式中，突出部的前端部带圆度，因此与为尖锐形状的情况相比，能够缓和对前端部的应力集中。另外，在将磁粉和树脂的混合物作为磁铁材料填充于第一插入孔、第二插入孔的情况下，容易使磁铁材料遍布于前端部。

有关本发明的进一步其他方式，在上述方式的埋入磁铁型转子单元中，上述永久磁铁是对树脂和磁粉的混合物进行了磁化的物质。在上述方式中，将树脂和磁粉的混合物作为磁铁材料，因此通过利用注塑成形、压缩成型，即使在第一插入孔、第二插入孔被分离部断开的情况下，也能够容易地填充永久磁铁。

附图说明

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记：

图1是示出第一实施方式所涉及的埋入磁铁型转子单元的构成的立体图。

图2a是第一实施方式所涉及的第一薄板部件的转子单元的剖视图。

图2b是第一实施方式所涉及的第二薄板部件的转子单元的剖视图。

图3a是示出第一实施方式所涉及的转子单元的制造工序的图。

图3b是示出第一实施方式所涉及的转子单元的制造工序的图。

图4是示意性地示出第一实施方式所涉及的定子的磁通的剖视图。

图5a是第二实施方式所涉及的第一薄板部件的转子单元的剖视图。

图5b是第二实施方式所涉及的第二薄板部件的转子单元的剖视图。

图6a是上述实施方式的变形例所涉及的第一薄板部件的转子单元的剖视图。

图6b是上述实施方式的变形例所涉及的第二薄板部件的转子单元的剖视图。

图7a是上述实施方式的变形例所涉及的第一薄板部件的转子单元的剖视图。

图7b是上述实施方式的变形例所涉及的第二薄板部件的转子单元的剖视图。

图8a是上述实施方式的变形例所涉及的第一薄板部件的转子单元的剖视图。

图8b是上述实施方式的变形例所涉及的第二薄板部件的转子单元的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的埋入磁铁型转子单元所涉及的第一实施方式。

图1所示的转子10构成埋入磁铁同步马达(ipmsm)。该ipmsm内置于电动动力转向装置(eps)。转子10呈圆筒状。本实施方式所涉及的转子10通过将3个埋入磁铁型转子单元(转子单元20)连结于旋转轴的方向(轴向da)而构成。

转子单元20具备铁心30和永久磁铁40。铁心30层叠多个硅钢板等电磁钢板而形成。铁心30具备各10个在其轴向da上贯通的第一插入孔36和第二插入孔38。邻接的一对第一插入孔36和第二插入孔38由合流部cmp连接，与轴向da正交的剖面上的一对第一插入孔36和第二插入孔38的形状是大致u字状的形状。邻接的一对第一插入孔36和第二插入孔38的组在铁心30的周向dc上均衡地配置。在邻接的一对第一插入孔36和第二插入孔38埋入有永久磁铁40。永久磁铁40是将磁粉和树脂的混合物作为磁铁材料并对其实施注塑成形而制造的。

图2a示出构成铁心30的第一薄板部件32的转子单元20的剖视图，图2b示出构成铁心30的第二薄板部件34的转子单元20的剖视图。铁心30是第一薄板部件32和第二薄板部件34的层叠体。具体而言，例如是由第一薄板部件32的一个或者多个层叠体和第二薄板部件34的一个或者多个层叠体交替层叠。但是，第一薄板部件32连续层叠的片数(含1片)、第二薄板部件34连续层叠的片数(含1片)在轴向da的任何位置都无需恒定。此外，第一薄板部件32和第二薄板部件34都是电磁钢板。

如图2a、图2b所示，填充有构成各个单个磁极mp1、mp2、…的永久磁铁40的一对插入孔亦即第一插入孔36和第二插入孔38以越趋向于径向dr内侧越相互接近的方式形成。这里，径向dr是指从铁心30的中心轴o放射状地延伸的方向，会因旋转角度而变化，但在图2中，作为一个例子，作为径向dr图示了从中心轴o向图的上侧放射状地延伸的方向。此外，对于磁极mp1而言，径向dr外侧意思是图2a所示的径向dr，径向dr内侧意思是与图2a所示的径向dr相反的一侧。

转子10的各磁极由在越趋向于径向dr内侧越相互接近的一对第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40在铁心30的周向dc上相互对置的部分构成。在图2a、图2b中记载了磁极mp1是n极，磁极mp2是s极。此外，周向dc是与转子10的旋转角度的变化速度平行的方向，是因旋转角度而变化的方向。顺便说一下，图2a示意性地示出了磁极mp8的周向dc。在磁极mp8，由在周向dc上相互对置的部分构成s极。

如图2b所示，第二薄板部件34的第一插入孔36和第二插入孔38在铁心30的径向dr外侧的端部，具备向铁心30的周向dc上的磁极的中央部(合流部cmp)侧突出的突出部42。

同样，如图2a所示，第一薄板部件32的第一插入孔36和第二插入孔38也在铁心30的径向dr外侧的端部具备向铁心30的周向dc上的磁极的中央部一侧突出的突出部42。但是，第一薄板部件32的第一插入孔36和第二插入孔38在径向dr外侧的端部，被用于在永久磁铁40形成狭缝的分离部39断开为多个。即，在第一薄板部件32的第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40在径向dr外侧的端部，被分离部39分割为多个。

这里，分离部39在与周向dc交叉的方向上延伸。具体而言，在越趋向于径向dr的外侧越远离周向dc上的磁极的中央部的方向上延伸。图3a、图3b示出转子单元20的制造工序。

图3a示出为了构成铁心30而层叠第一薄板部件32和第二薄板部件34的层叠工序。此外，在图3a中，没有记载第一薄板部件32的分离部39，但不是由此规定仅第二薄板部件34连续地层叠的轴向da的长度，图3a只不过示意性地示出层叠工序。

图3b示出在第一插入孔36和第二插入孔38分别填充磁铁材料40a的填充工序和对磁铁材料40a进行磁化的磁化工序。此外，图3b示出转子单元20中的第一薄板部件32的剖面。如图3b所示，在本实施方式中，因为在将磁化装置50与铁心30的径向dr外侧对置地配置的状态下填充磁铁材料40a，所以在填充工序中磁铁材料40a被磁化。因此，填充工序和磁化工序重叠。此外，在本实施方式中，假定从径向dr外侧的端部填充磁铁材料40a，因此在图3b中记载了，还未在径向dr内侧填充磁铁材料40a的状态。

这里，磁化装置50分别具备各10个在转子单元20的周向dc上交替配置的永久磁铁52和磁轭54，这些由未图示的非磁性部件一体组装为圆环状。永久磁铁52被配置为相对于在铁心30的第一插入孔36和第二插入孔38填充的磁铁材料40a位于铁心30的径向dr外侧。各永久磁铁52的周向dc的两侧部成为不同的磁极。另外，各永久磁铁52被配置为在周向dc上相邻的永久磁铁彼此以相同的磁极对置。而且以被各永久磁铁52以相同的磁极彼此对置的部分夹住的方式配置有磁轭54。

在上述填充工序中，磁铁材料40a被设定为高温，被赋予流动性，而且在高压下被填充于第一插入孔36和第二插入孔38。由此，磁铁材料40a被注塑成形。在填充工序中，磁铁材料40a也被填充于第一薄板部件32的第一插入孔36和第二插入孔38中被分离部39分割的前端部。

此外，在图3b示意性地记载有磁力线。经由磁化工序制造的永久磁铁40的取向方向成为图3b所示的磁力线横切磁铁材料40a的方向。这里，取向方向是指与永久磁铁40的磁力矩的方向平行的方向。如图3b所示，在本实施方式中，取向方向是与周向dc平行或者接近轴向dc的方向，与周向dc所成的角度变为规定值(例如20°)以下。

这里，对本实施方式的作用进行说明。在图4中，示意性地示出在使转子10与定子对置、作为同步电动机使用时由定子60外加的磁场所产生的磁通。此外，图4示出了第一薄板部件32的转子10的剖面。

如图4所示，在定子60，从成为n极的部分出来的磁通在磁极mp10的径向dr外侧的部分，因构成分离部39的电磁钢板的透磁率高于永久磁铁40的透磁率，所以容易避开永久磁铁40而通过分离部39。而且，在通过分离部39之后通过永久磁铁40的磁通的方向接近铁心30的周向dc。换言之，因由定子60外加的磁场而通过永久磁铁40的磁通的方向接近永久磁铁40的取向方向。

另外，在定子60进入成为s极的部分的磁通在磁极mp1的径向dr外侧的部分，因构成分离部39的电磁钢板的透磁率高于永久磁铁40的透磁率，所以与沿永久磁铁40的内部向径向dr的外侧延伸相比，更容易经由分离部39。因此，进入定子60中成为s极的部分的磁通在永久磁铁40内接近取向方向。

此外，图4示出了第一薄板部件32的转子10的剖面，但在第二薄板部件34的转子10的剖面，因由定子60外加的磁场而通过永久磁铁40的磁通的方向接近永久磁铁40的取向方向。这是因为，分离部39的透磁率高于永久磁铁40的透磁率，因此通过在第二薄板部件34的第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40的磁通容易经过第一薄板部件32的分离部39。

采用以上说明的本实施方式，能够获得下述效果。

(1)第一薄板部件32具备分离部39，因此能够抑制在铁心30的径向外侧的永久磁铁40的端部外加与取向方向不同的方向的磁场。因此，无论位于铁心30的径向外侧的永久磁铁40的部分的材质如何，都能抑制减磁。

顺便说一下，上述永久磁铁40在径向dr的内侧具有凸的形状，由定子60产生的磁通在铁心30的径向dr的内侧分散，因此其磁通密度低于径向dr的外侧。因此，在内侧，即使不具备分离部39，也不易产生减磁。

(2)在第一插入孔36和第二插入孔38，在铁心30的径向dr外侧的端部，具备向铁心30的周向dc上的磁极的中央部一侧突出的突出部42。由此，在第二薄板部件34的第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40的径向dr外侧的端部的取向方向的长度与不具备突出部42的情况相比变长，因此能够抑制产生减磁。

(3)将树脂和磁粉的混合物作为树脂材料，通过注塑成形形成永久磁铁40。由此，即使在第一插入孔36、第二插入孔38被分离部39断开的情况下，也能够在第一插入孔36、第二插入孔38容易地填充永久磁铁40。

另外，是通过注塑成形形成永久磁铁40，因此在第一薄板部件32的第一插入孔36填充的永久磁铁40和在第二薄板部件34的第一插入孔36填充的永久磁铁40结合，在第一薄板部件32的第二插入孔38填充的永久磁铁40和在第二薄板部件34的第二插入孔38填充的永久磁铁40也结合。因此，对在第二薄板部件34的第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40施加的离心力传递给在第一薄板部件32的第一插入孔36和第二插入孔38填充的永久磁铁40，该离心力被第一薄板部件32中比永久磁铁40靠径向dr外侧的部分接住。这里，第一薄板部件32具备分离部39，因此与第二薄板部件34相比，铁心30中比永久磁铁40靠径向dr外侧的部分和靠内侧的部分的结合力强。因此，与不具备第一薄板部件32而仅由第二薄板部件34构成铁心30的情况相比，能够提高针对离心力的强度。

以下，参考附图以与第二实施方式、第一实施方式的不同点为中心进行说明。

图5a和图5b示出本实施方式所涉及的转子单元20的第一薄板部件32的剖面和第二薄板部件34的剖面。如图5a、图5b所示，在本实施方式中，对突出部42的前端部c赋予圆度。由此，与为尖锐的形状的情况相比，能够缓和对前端部c的应力集中。另外，在将磁铁材料填充于第一插入孔36、第二插入孔38的情况下，容易使磁铁材料遍布前端部c。

此外，可以如下变更上述实施方式的各事项的至少一个。以下有以附图标记等例示了发明摘要栏所述事项和上述实施方式的事项的对应关系的部分，但这并不意味着对所例示的对应关系限定上述事项。

有关构成特定磁极的永久磁铁，在上述实施方式中，示出了在第二薄板部件34部分的剖面，一个永久磁铁构成转子10的一个磁极的例子，但并不局限于此。

图6a、图6b示出一个永久磁铁构成转子的邻接的2个磁极的一部分的例子。图6a和图6b与图2a和图2b相对应。如图6a、图6b所示，第一插入孔36和第二插入孔38被由第一薄板部件32、第二薄板部件形成的磁极的中央部的中央断开部37断开。另一方面，填充于第一插入孔36的永久磁铁40例如构成磁极mp1的n极的一部分和磁极mp2的s极的一部分等，构成邻接的2个磁极的一部分。如图6a、图6b所示，在本实施方式中，在第一插入孔36和第二插入孔38，分别在周向dc的两侧形成有突出部42。而且，如图6a所示，第一薄板部件32在周向dc的两侧的各自的突出部42具有分离部39。这里，填充有构成磁极mp1的永久磁铁40的第一插入孔36中在磁极mp1侧形成的分离部39在越趋向于径向dr的外侧越远离周向dc上的磁极mp1的中央部的方向上延伸。与此相对地，在磁极mp两侧形成的分离部39在越趋向于径向dr的外侧越远离周向dc上的磁极mp2的中央部的方向上延伸。

图7a、图7b示出一个永久磁铁构成转子的邻接的2个磁极的一部分的其它例子。图7a和图7b与图6a和图6b相对应。图7a、图7b所示的例子是永久磁铁40中构成n极的部分和构成s极的部分的形状不具有对称性的例子。

有关第三薄板部件和第四薄板部件，在上述实施方式中，除了填充于第一插入孔36的永久磁铁40形成狭缝的薄板部件(第一薄板部件)，将在填充于第二插入孔38的永久磁铁40形成狭缝的薄板部件(第三薄板部件)作为第一薄板部件32的特征，除了填充于第一插入孔36的永久磁铁40不形成狭缝的薄板部件(第二薄板部件)，将在填充于第二插入孔38的永久磁铁40不形成狭缝的薄板部件(第四薄板部件)作为第二薄板部件34的特征，但并不局限于此。

图8a、图8b示出将上述第三薄板部件的特征应用于上述第二薄板部件的特征而形成的第二薄板部件34的例子和将上述第四薄板部件的特征应用于上述第一薄板部件而形成的第一薄板部件32的例子。此外，图8a和图8b与图2a和图2b相对应。

构成铁心30的薄板部件也不必是两种。例如，可以将铁心30设为图8a和图8b所示的板状部件与图2a和图2b所示的板状部件的层叠体。

薄板部件并不局限于电磁钢板。例如，可以是fcd(球墨铸铁)、软铁等。有关第一插入孔、第二插入孔，在上述实施方式中，以在轴向da上延伸的方式形成第一插入孔36和第二插入孔38，但并不局限于此。例如，还可以在同与轴向da正交的平面(例如图1的铁心30的表面)和轴向da双方交叉的方向上延伸并贯通铁心30。

永久磁铁的成形方法并不局限于注塑成形。例如，也可以是压缩成型。这例如能够如下实施。即，首先，使图2b的形成有与第一插入孔36和第二插入孔38相同形状的孔的成型用导向装置与铁心30接触、配置，在成型用导向装置的孔、第一插入孔36和第二插入孔38填充磁铁材料。接下来，外加压力以使成形用导向装置的孔内的磁铁材料被填充于第一插入孔36和第二插入孔38。

作为磁极的数量，并不局限于上述实施方式中所例示的内容。在上述实施方式中，通过具备3个转子单元20来构成转子10，但并不局限于此，也可以是2个或者4个以上，还可以由单个转子单元20构成转子10。此外，将构成转子10的转子单元20的数量设定为多个，例如像日本特开2014-121116号公报所记载的那样，对不仅是转子单元20的径向还从轴向外加磁场的情况特别有效。

作为ipmsm，并不局限于内置于eps。例如，还可以内置于可变齿轮转向系统。当然也并不局限于内置于用于对转向轮进行转向的促动器。

还能将转子单元20设置为轴向da的全部剖面为图2b的单元、为图5b的单元、为图6b的单元、为图7b的单元等。即使在该情况下，因为径向端部的永久磁铁的取向方向的长度变长，也能够抑制减磁。

本申请主张于2015年12月25日提出的日本专利申请第2015-255199号的优先权，并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。