转子和马达的制作方法

本发明涉及转子和马达。

背景技术：

通常，交替型的转子具有将实极部(由磁铁构成的磁极)与伪极部(由铁芯构成的磁极)之间连接的桥部。在专利文献1中公开了具有桥部的交替型的转子。但是，与没有桥部的情况相比，在具有桥部的情况下，漏磁通增多，有助于扭矩的磁通会减少。

例如，在由具有桥部的电磁钢板和不具有桥部的电磁钢板构成的转子铁芯的情况下，磁通的泄漏路径减少，但无法避免来自桥部的漏磁通的产生。另外，即使想要减少桥部的厚度，桥部的最小厚度取决于板厚，因此也难以降低一定以上的厚度。

另一方面，在ipm构造中，在没有桥部的情况下，需要对转子铁芯中的磁铁进行保持的构造。在专利文献2中公开了一种通过由非磁性金属材料构成的罩部件或树脂罩对磁铁进行保持的构造。

专利文献1：日本特开2012-29405号公报

专利文献2：日本特开2010-252554号公报

但是，在专利文献2的情况下，由于是通过非磁性部件的罩对磁铁进行保持的构造，因此会担心气隙变宽、产生扭矩的降低。

技术实现要素：

本发明的一个方式鉴于上述问题点，其目的之一在于提供能够抑制磁通特性的降低，并且能够提高扭矩的转子和马达。

本发明的转子的一个方式是交替型马达的转子，其中，所述转子具有：轴，其以沿着上下方向延伸的中心轴线为中心进行旋转；转子铁芯，其固定于所述轴；多个磁铁，它们配置于所述转子铁芯的表面，在绕所述中心轴线的周向上隔开间隔而设置；以及罩部件，其将所述磁铁保持于所述转子铁芯的所述表面，所述转子铁芯具有：多个突极部，它们被设置成在沿周向相邻的所述磁铁彼此之间向以所述中心轴线为中心的径向外侧突出；以及多个凹部，它们分别位于各突极部的周向两侧并且朝向径向内侧凹陷，所述罩部件由磁性材料构成，在沿所述转子铁芯的周向相邻的所述突极部彼此之间将各个所述磁铁朝向径向内侧按压至所述转子铁芯。

本发明的马达的一个方式具有上述转子以及与所述转子在径向上隔着间隔而对置的定子。

根据本发明的一个方式，能够提供在没有桥部的构造中能够防止磁通泄漏且提高扭矩的转子和马达。

附图说明

图1是一个实施方式的马达的剖视示意图，是沿着图2的a-a线的剖视图。

图2是一个实施方式的马达的与轴向交叉的剖视图。

图3是从轴向一侧观察一个实施方式的转子的图。

图4是一个实施方式的罩部件(凿紧之前的状态)的立体图。

图5是对转子铁芯的构造不同的马达的性能进行比较的曲线图。

标号说明

10：马达；10：马达(交替型马达)；12：定子；13：转子；19：罩部件；20：轴；21：主体部；22：保持片部；22b：保持片部的外周面(表面)；30：转子铁芯；30a：端面；37：铁芯部；37b：铁芯部的外周面(表面)；38：突极部；38a：突极部的外周面(表面)；39：凹部；50：磁铁；50b：磁铁的外表面(表面)；j：中心轴线；r1：从中心轴线至突极部的径向外侧的表面的最大尺寸；r2：从中心轴线至铁芯部的径向外侧的表面的最大尺寸；r3：从中心轴线至保持片部的径向外侧的表面的最大尺寸；t：保持片部的厚度。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的转子和马达进行说明。另外，本发明的范围不限于以下的实施方式，可以在本发明的技术思想的范围内任意进行变更。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时实际的构造与各构造中的比例尺或数量等不同。

另外，在附图中，适当地示出xyz坐标系作为三维直角坐标系。在xyz坐标系中，z轴方向是与图1所示的中心轴线j的轴向平行的方向。x轴方向是与z轴方向垂直的方向，是图1的左右方向。y轴方向是与x轴方向和z轴方向这两个方向垂直的方向。

另外，只要没有特别声明，将与中心轴线j平行的方向(z轴方向)简称为“轴向”，将以中心轴线j为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线j为中心的周向、即绕中心轴线j的方向简称为“周向”。

图1是本实施方式的马达10的剖视示意图，是沿着图2的a-a线的剖视图。图2是本实施方式的马达10的与轴向交叉的剖视图。图3是从轴向一侧(+z)观察本实施方式的转子13的图。

如图1所示，马达10是交替型马达。马达10具有：壳体11；定子12；转子13，其具有沿着在上下方向上延伸的中心轴线j配置的轴20；轴承保持架14；以及轴承15、16。轴20被轴承15、16支承为能够旋转。轴20是在沿着中心轴线j的方向上延伸的圆柱状。壳体11是筒状的部件。壳体11在内部对转子13、定子12、轴承保持架14以及轴承15、16进行收纳。轴承保持架14是板状的部件，直接或间接地固定于壳体11。轴承15、16例如是球轴承。轴承15保持于轴承保持架14。轴承15保持于壳体11的轴向下侧的部位。

如图2所示，定子12在转子13的径向外侧与转子13在径向上隔着间隙而对置。定子12具有在周向上隔开间隔而设置的多个齿17以及卷绕于各齿17的线圈18。齿17与转子13在径向上对置。线圈18产生施加至转子13的磁场。

在本实施方式中，例如分别设置12个齿17和线圈18。即，本实施方式的马达10的槽数为12。

如图2、图3所示，转子13具有轴20(参照图2)、转子铁芯30、多个磁铁50、多个铁芯部37以及罩部件19。

转子铁芯30是沿轴向延伸的柱状。虽省略了图示，但转子铁芯30例如是多个板部件在轴向上层叠而构成的。板部件例如是电磁钢板等。如图3所示，转子铁芯30具有固定孔部31、固定部32、多个磁铁收纳部35、多个突极部38以及多个凹部39。

固定部32如图3所示那样呈与中心轴线j同轴的圆筒形状，从转子铁芯30的轴向一侧的端面30a向轴向外侧突出(参照图1)。

固定孔部31位于转子铁芯30的大致中央，在轴向上贯通固定部32。固定孔部31的从轴向观察的形状是以中心轴线j为中心的大致圆形状。轴20穿过固定孔部31。固定孔部31的内周面31a固定于轴20的外周面20a。由此，转子铁芯30固定于轴20。

另外，轴20也可以隔着树脂或金属材料等而间接地固定于固定孔部31。

磁铁收纳部35对磁铁50进行收纳。磁铁收纳部35在转子铁芯30的外周面沿周向隔开间隔而设置多个。多个磁铁收纳部35在周向上等间隔地配置。另外，多个磁铁收纳部35设置于在径向上距离中心轴线j等距离的位置，配置成所谓的同心状。设置于转子铁芯30的磁铁收纳部35的数量例如为五个。

磁铁收纳部35沿轴向延伸。磁铁收纳部35由从转子铁芯30的外周面向径向内侧凹陷的凹部构成，具有内侧支承面35a和侧部支承面35c、35c。内侧支承面35a是与径向垂直并且沿着轴向的平坦的面，构成磁铁收纳部35的底部。侧部支承面35c、35c设置于内侧支承面35a的周向两侧，构成磁铁收纳部35的周向两侧的侧部。

突极部38位于在周向上相互相邻的磁铁收纳部35彼此之间。突极部38向径向外侧突出。突极部38的径向外侧的外周面38a是规定的曲率半径r1(未图示)的圆弧状。突极部38从转子铁芯30的轴向的一端部至转子铁芯30的轴向的另一端部以同样的剖面连续地延伸。

凹部39分别位于突极部38、磁铁收纳部35的周向两侧，在周向上设置于突极部38与磁铁收纳部35之间。凹部39是朝向径向内侧凹陷的部分。凹部39和在图1所示的定子12与转子13之间构成的气隙16连通。

转子铁芯30在固定孔部31的径向外侧且磁铁收纳部35的径向内侧具有多个孔40。多个孔40在周向上等间隔地排列。在转子铁芯30例如设置有10个孔40。各孔40沿轴向延伸，在轴向上贯通转子铁芯30。多个孔40有助于转子铁芯30的轻量化，并且还作为磁通的引导件发挥功能。

磁铁50的从轴向观察时的剖面是以周向为长度方向的大致长方形，是沿轴向延伸的大致四棱柱。多个磁铁50分别收纳于在周向上隔开间隔而设置的各磁铁收纳部35。由此，磁铁50被配置于在周向上相邻的突极部38彼此之间。

磁铁50的径向内侧的内表面50a与磁铁收纳部35的内侧支承面(转子铁芯30的表面)35a接触。磁铁50的周向两侧的端面50c、50c的一部分与磁铁收纳部35的侧部支承面35c、35c接触。磁铁50收纳于磁铁收纳部35，从而在周向和径向上被定位。另外，磁铁50的端面50c具有位于侧部支承面35c的径向外侧的外周侧端面50d。外周侧端面50d从磁铁收纳部35露出到凹部39。

铁芯部37由与转子铁芯30相同的材料构成，但不是与转子铁芯30一体的部件，而是分体的部件。在收纳于磁铁收纳部35内的磁铁50的径向外侧配置有多个铁芯部37。铁芯部37的内侧端面37a是与径向垂直的平坦的面，与磁铁50的外表面(表面)50b接触。

另外，在转子铁芯30由电磁钢板构成的情况下，期望铁芯部37和转子铁芯30由同一电磁钢板通过冲压加工等来形成。由此，能够使磁通在转子铁芯30与铁芯部37之间顺利地流通。

铁芯部37的径向外侧的外表面37b在从轴向观察时是规定的曲率半径r2(未图示)的圆弧状。外表面37b的曲率半径r2小于上述的突极部38的外周面38a的曲率半径r1(r2＜r1)。铁芯部37从轴向的一端侧至另一端侧以同样的剖面形状连续地延伸。

如图2所示，铁芯部37的径向上的尺寸(厚度)t1小于磁铁50的径向上的尺寸(厚度)t2。由此，能够使磁铁50靠近定子12。

本实施方式的转子13在以中心轴线j为中心的周向上交替存在作为实极部分的铁芯部37和磁铁50以及作为伪极部分的突极部38。铁芯部37与突极部38的磁极相互不同。在以下的说明中，有时将铁芯部37和磁铁50称作“实极部”，将突极部38称为“伪极部”。

在转子13中，期望作为伪极部分的突极部38位于作为实极部分的铁芯部37和磁铁50隔着中心轴线j相差180度的位置。即，期望“实极部”彼此以及“伪极部”彼此不隔着中心轴线j在径向上对置。在“实极部”彼此以及“伪极部”彼此处于隔着中心轴线j在径向上对置的位置(相差180度的位置)的情况下，担心相互对置的“实极部”彼此或“伪极部”彼此相互之间磁吸引而产生振动。但是，在本实施方式中，“实极部”彼此以及“伪极部”彼此不隔着中心轴线j在径向上对置。因此，能够抑制由于相同种类的极部彼此的磁作用而产生的振动。

图4是示出罩部件19的构造的立体图，示出安装于转子铁芯30和轴20之前的状态。

罩部件19直接或间接地固定于轴20，至少一部分配置于转子铁芯30的径向外侧。如图1、图3所示，本实施方式的罩部件19隔着转子铁芯30而固定于轴20。

另外，在本说明书中，“直接地固定”是指两个部件不隔着其他部件而相互固定。另外，“间接地固定”是指两个部件隔着其他部件而相互固定。

罩部件19由磁性材料构成。罩部件19例如是电磁钢板或钢等金属材料。但是，作为罩部件19的材料，只要是具有磁性的材料，则没有特别限定。

在罩部件19中，采用如下构造：在沿转子铁芯30的周向相邻的突极部38彼此之间将各铁芯部37和各磁铁50朝向径向内侧按压至转子铁芯30，该罩部件19具有将磁铁50和铁芯部37保持于转子铁芯30的外周面上的功能。

罩部件19具有多个保持片部22以及将多个保持片部22连结的主体部21。

如图1、图3所示，主体部21覆盖转子铁芯30的轴向一侧的端面30a的至少一部分。主体部21在中央具有以中心轴线j为中心的圆形状的固定孔23。转子铁芯30的固定部32和轴20(参照图2)穿过固定孔23。如图3、图4所示，固定孔23的内周面23a固定于转子铁芯30的固定部32的外周面32a。这样，罩部件19隔着转子铁芯30而固定于轴20。

如图4所示，主体部21由以下部分构成：构成固定孔23的环状部24；以及从环状部24的外周部向径向外侧延伸的多个伸出部25。多个伸出部25在环状部24的周向上隔着相等的间隔而存在。多个伸出部25的配置间隔与在转子铁芯30的周向上隔开间隔而配置的多个铁芯部37的配置间隔相等。

在本实施方式中，如图3所示，伸出部25具有从轴向观察时覆盖铁芯部37和磁铁50的轴向一侧的各端面37e、50e的大致整体的大小，但不限于此。

伸出部25形成为从轴向观察时周向两侧的侧部25c、25c沿着径向且随着朝向径向外侧而呈扇状扩展的形状。伸出部25的形状不限于此，例如只要能够对磁铁50和铁芯部37进行保持，则可以为其他形状。例如，为了减少磁通的泄漏路径，可以在伸出部25设置贯通其厚度方向的孔。

如图3、图4所示，多个保持片部22从上述的各伸出部25的径向外侧的端部沿轴向延伸。保持片部22从轴向的一端侧至另一端侧以同样的剖面形状连续地延伸。

保持片部22具有覆盖铁芯部37的外表面37b的大小。在本实施方式中，例如保持片部22的周向的宽度w2与上述的铁芯部37的周向的宽度w1是大致相同的宽度，但未必限于此。

各保持片部22分别与在周向上配置的多个铁芯部37对置。如图3所示，优选各保持片部22的内周面22a与铁芯部37的外表面37b的大致整体进行面接触。

如图4所示，各保持片部22的前端部22c(在轴向上与主体部21相反的一侧的端部)在轴向上的规定的位置(图4所示的单点划线的位置)分别向径向内侧弯曲，如图1所示，凿紧于转子铁芯30的端面30b。

通过这些保持片部22将各铁芯部37和各磁铁50朝向径向内侧按压，将多个铁芯部37和多个磁铁50保持于转子铁芯30的外周面上。

由此，能够防止多个铁芯部37和多个磁铁50在轴向上的位置偏移，能够将它们牢固地固定于转子铁芯30。另外，还得到对转子铁芯30的层叠钢板进行保持的效果。另外，也可以通过罩部件19进行层叠钢板彼此的凿紧。

在本实施方式中，从中心轴线j至突极部38的径向外侧的外周面(表面)38a的最大尺寸r1大于从中心轴线j至铁芯部37的径向外侧的外周面(表面)37b的最大尺寸r2。

在本说明书中，“最大尺寸”是指在径向上从中心轴线j至各部件的外周面中的最远的点的距离。

另外，上述最大尺寸r1与从中心轴线j至罩部件19的保持片部22的径向外侧的外周面(表面)22b的最大尺寸r3相等。即，在径向上，罩部件19的保持片部22的外周面22b的最外端存在于与突极部38的外周面38a的最外端相同的位置。因此，如图2所示，在径向上，齿17与突极部38之间的气隙s2和齿17与铁芯部37之间的气隙s1相同(s2＝s1)。

另外，如图1、图3所示，罩部件19的保持片部22的径向的尺寸、即保持片部22的厚度t和最大尺寸r3与最大尺寸r2的差分相等。

在本实施方式的转子13中，不存在将铁芯部37和突极部38连接的桥部。另外，对铁芯部37和磁铁50进行保持的罩部件19还在周向上隔开间隔而配置有将铁芯部37和磁铁50朝向径向内侧按压的保持片部22。

因此，能够抑制在转子铁芯30中流通的磁通泄漏到铁芯部37与齿17之间以外的位置。即，铁芯部37和突极部38以及保持片部22彼此在周向上分别分离，因此能够防止在转子铁芯30的铁芯部37与定子12之间所产生的磁通泄漏到突极部38侧。其结果是，与具有桥部的情况相比，能够提高马达10所产生的扭矩。

图5是对转子铁芯的构造不同(有无桥部)的马达的性能进行比较的曲线图。在图5中，将有桥部的情况下的扭矩值用虚线b表示，将无桥部的情况下的扭矩值用实线s表示。如图5所示，在转子铁芯具有桥部的构造的情况下，未得到4.5nm以上的扭矩值。与此相对，在具有没有桥部的转子铁芯30的构造的情况下，得到5.2nm以上的扭矩值。即，与具有桥部的情况相比，在没有桥部的结构中，扭矩值提高约16.9％。这样，通过没有桥部而降低由于桥部所导致的磁通泄漏，从而提高扭矩。

这样，在本实施方式中，没有桥部而抑制磁通泄漏，实现扭矩提高，并且通过罩部件19解决了由于没有桥部而产生的磁铁50和铁芯部37的保持构造。

根据本实施方式，罩部件19由磁性材料构成，与铁芯部37的外表面37b进行面接触。因此，罩部件19的保持片部22作为铁芯部37的一部分发挥功能，从磁铁50产生的磁通通过铁芯部37与保持片部22的整个边界部。结果是，能够从保持片部22的外周面22b朝向径向外侧稳定地产生磁通。另外，保持片部22作为铁芯部37的一部分发挥功能，因此实质上能够减小铁芯部与齿17的径向的距离(气隙)。

另外，在本实施方式中，在径向上，在罩部件19的保持片部22与磁铁50之间夹设有铁芯部37。但是，如上所述，保持片部22作为铁芯部发挥功能，因此使保持片部22的径向的厚度尺寸为足以作为铁芯部的大小，从而也可以省略铁芯部37。即，可以使罩部件19与磁铁50直接接触而对磁铁50进行直接按压。更详细而言，可以使罩部件19的保持片部22与磁铁50直接接触而将磁铁50向径向内侧直接按压。但是，具有径向的厚度尺寸足够大的保持片部22的罩部件19的成本较高。即，本实施方式的转子13具有在径向上夹设在保持片部22与磁铁50之间的铁芯部37，从而能够降低制造成本。

在本实施方式中，通过罩部件19的保持片部22将铁芯部37和磁铁50向径向内侧按压，从而将它们牢固地保持于转子铁芯30上。由此，不需要铁芯部37、磁铁50以及转子铁芯30之间的粘接剂，并且在转子13进行高速旋转时，能够防止磁铁50和铁芯部37由于离心力而偏离转子铁芯30。

另外，在本实施方式中，转子铁芯30的轴向一侧的端面从罩部件19的周向上相邻的伸出部25彼此之间露出，并且轴向另一端侧的端面从在周向上相邻的保持片部22的前端部22c彼此之间露出。因此，也能够抑制转子13的轴向两侧的漏磁通。

另外，在本实施方式中，转子铁芯30的突极部38的外周面38a与罩部件19的保持片部22的外周面22b在径向上存在于相同的位置。在突极部38与保持片部22之间未产生台阶，因此能够使转子13与定子12之间的径向的间隙一定，能够使转子13与定子12之间的径向的电磁力(径向力)在罩部件19的保持片部22(铁芯部37)的部分和转子铁芯30的突极部38的部分均匀地接近。其结果是，能够减小扭矩波动或齿槽扭矩，能够降低在马达10中所产生的振动、噪音。

另外，在本实施方式中，磁铁50的至少一部分露出到转子铁芯30的凹部39内，因此能够使铁芯部37与定子12之间的磁通的流动顺利，能够提高扭矩。

以上，对本发明的实施方式和变形例进行了说明，但实施方式中的各结构以及它们的组合等是一例，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换和其他变更。另外，本发明不受实施方式限定。

例如，具有上述的实施方式及其变形例的转子的马达的用途没有特别限定。具有上述的实施方式及其变形例的转子的马达例如搭载于电动泵和电动助力转向等。