電動馬達及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供電動馬達及其制造方法。將形成轉子鐵芯（22）的多張層疊鋼板旋轉層疊而形成多個空洞部（31a、31b），通過注塑成型而在該空洞部（31a、31b）成型并配置永久磁鐵（24）（磁鐵片24a、24b）。永久磁鐵（24）在軸線方向彎曲并具有板厚均勻的三角波狀或者S字狀的形狀，在配置到空洞部（31a、31b）內之后被磁化。在轉子（4）的周向，一對磁鐵片（24a、24b）具有相同的極性并相互對置，對于磁鐵片（24a、24b）的磁化方向而言，沿著磁鐵片（24a、24b）的剖面形狀為直線的表面在法線方向被磁化。
【專利說明】電動馬達及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電動馬達及其制造方法。
【背景技術】
[0002]本申請主張于2012年6月29日提出的日本專利申請2012-147208號的優(yōu)先權，并在此引用其全部內容。
[0003]以往，存在電動馬達具備將永久磁鐵埋入固定于轉子鐵芯的所謂的埋入磁鐵型的轉子的情況。在這樣具備埋入磁鐵型的轉子的電動馬達中，不僅會產生基于永久磁鐵的電磁轉矩，還會產生磁阻轉矩，所以與具備在轉子鐵芯的表面固定有永久磁鐵的所謂的表面磁鐵型的轉子相比，優(yōu)點是能夠獲得高轉矩。另外，作為埋入磁鐵型的轉子，公知有例如使用在轉子鐵芯的徑向形成為圓弧形狀且旋轉軸側為該圓弧的凸側(反圓弧形狀)的永久磁鐵。而且，在該轉子中，與將形成為平板狀的永久磁鐵配置成與徑向正交的情況相比，能夠增大永久磁鐵的表面積，所以即便使用最大磁能積小的永久磁鐵也能夠確保足夠的磁通數(例如，參照日本特開2002 — 136011號公報)。
[0004]然而，在上述的轉子中，永久磁鐵沿轉子鐵芯的軸向呈直線狀地延伸并埋入轉子鐵芯，具有以最短距離連結轉子的軸向兩端部而成的形狀，所以產生磁通的磁鐵的表面積不大。因此，如果使用最大磁能積小且磁通密度低的永久磁鐵，則存在無法從永久磁鐵獲取足夠的磁通數的情況。其結果是，與電動馬達的高輸出化要求相對，存在電動馬達大型、成本提聞的情況。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供能夠增大埋入于轉子鐵芯的永久磁鐵的表面積來確保永久磁鐵的磁通數、且能夠實現小型化的電動馬達及其制造方法。
[0006]根據本發(fā)明的一實施例，其特征在于具備:設置于旋轉軸的轉子、以及固定于上述轉子的外周面的外側的定子，上述轉子具備:能夠與上述旋轉軸一體旋轉地固定于該旋轉軸的轉子鐵芯、和多個以埋入于上述轉子鐵芯的方式固定的永久磁鐵，各上述永久磁鐵在上述轉子的徑向延伸且在周向隔開間隔而對置配置，并且，在上述轉子的旋轉軸方向以均勻的厚度從一端部朝另一端部折曲而形成為由多個直線部連續(xù)而成的三角波狀或者近似S字狀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是表示本發(fā)明的第一以及第二實施方式的電動馬達的簡要結構的剖視圖。
[0008]圖2是第一實施方式的轉子的結構簡圖。
[0009]圖3是表示從箭頭X方向觀察圖1的、第一實施方式的轉子的永久磁鐵的磁化狀態(tài)的簡圖。
[0010]圖4是表示從箭頭X方向觀察圖1的、第二實施方式的轉子的永久磁鐵的磁化狀 態(tài)的簡圖。
【具體實施方式】
[0011]通過以下實施例和參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述，本發(fā)明的上述和進一步的目的、特征和優(yōu)點會變得更加清楚，其中，對類似的元件標注相同的附圖標記。
[0012]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的第一以及第二實施方式的電動馬達的剖視圖。電動馬達I例如搭載于車輛，作為輔助轉向操作的電動轉向裝置、產生油壓的電動油泵裝置的驅動源用的電動馬達而被使用。如圖1所示，電動馬達I具備:被收納于圓筒狀的殼體2內的定子3、和被支承為能夠在定子3的徑向內側旋轉的轉子4。定子3具備定子鐵芯13，該定子鐵芯13包括固定于殼體2的內周的圓筒狀的圓筒部11、和多個從圓筒部11朝徑向內側呈放射狀地延伸的(在本實施方式中為12個)齒12。而且，在各齒12上卷繞有多個(在本實施方式中為12個)線圈15。
[0014]轉子4具備旋轉軸21和圓筒狀的轉子鐵芯22，該轉子鐵芯22以能夠與旋轉軸21一體旋轉的方式固定。在轉子鐵芯22,由一對磁鐵片24a、24b構成的多組(在本實施方式中為5組)永久磁鐵24分別埋設固定于轉子鐵芯22內。即，本實施方式的轉子4構成為所謂的埋入磁鐵型的轉子。
[0015]這樣構成的電動馬達I構成為:利用通過向各線圈15供給驅動電力而形成的磁場與永久磁鐵24的磁通之間所產生的磁性吸引力以及排斥力使轉子4旋轉。
[0016]轉子鐵芯22由鐵、電磁鋼板等軟磁性材料構成，形成為具有供旋轉軸21插入的插入孔22a的近似圓柱狀。在轉子鐵芯22形成有多個空洞部31a、31b，上述空洞部31a、31b分別在內部配置磁鐵片24a、24b。此外，本實施方式的空洞部31a、31b分別形成為具有與磁鐵片24a、24b的剖面形狀大致相同的剖面形狀的孔狀。另外，轉子鐵芯22的被磁鐵片24a、24b夾著的對置間隔部32經由作為連結部的第一連結部34而與轉子鐵芯22的嵌合于旋轉軸21的芯部33連結。并且，對置間隔部32經由第二連結部36與轉子鐵芯22的被相鄰的永久磁鐵24夾著的磁鐵間隔部35的徑向外側端部連結。此外，第一連結部34形成為沿徑向延伸的近似長方形板狀，第二連結部36形成為沿周向延伸的近似長方形板狀。
[0017]磁鐵片24a和磁鐵片24b形成為關于沿著轉子4的徑向的直線相互對稱的形狀。詳細地說，磁鐵片24a具有沿徑向延伸的平板狀的磁極對置部41a、以及從磁極對置部41a的徑向內側端部朝向磁鐵片24b側延伸的接近部42a。同樣，磁鐵片24b具有沿轉子4的徑向延伸的平板狀的磁極對置部41b、以及從磁極對置部41b的徑向內側端部朝向磁鐵片24a側延伸的接近部42b。此外，本實施方式的接近部42a、42b形成為彎曲成隨著朝向徑向內側而相互接近的圓弧狀的板狀。由此，永久磁鐵24形成為旋轉軸21側(徑向內側)凸出的近似圓弧狀。
[0018]將磁極對置部41a、41b以一種極性(在本實施方式中為N極)在周向對置的方式磁化，磁極對置部41a、41b與相鄰的永久磁鐵24的磁鐵片24a、24b形成為另一種極性(在本實施方式中為S極)在周向對置。而且，在轉子鐵芯22的外周面，在與對置間隔部32對應的位置形成有一種極性的磁極，并且在與磁鐵間隔部35對應的位置形成有另一種極性的磁極。換句話說，對置間隔部32以及磁鐵間隔部35分別成為通過轉子鐵芯22的外周面的、磁鐵片24a、24b的磁通的磁路。另外，將接近部42a、42b磁化為在轉子鐵芯22的對置間隔部32側表現出與磁極對置部41a、41b相同的極性。詳細地說，以磁極對置部41a、41b的磁化方向大致沿著轉子4的周向的方式進行磁化，以接近部42a、42b的磁化方向隨著靠近其前端(徑向內側端部)而從沿周向逐漸變?yōu)檠刂鴱较虻姆绞竭M行磁化。換言之，磁鐵片24a,24b在大致沿著各自的板厚方向的方向被磁化。此外，本實施方式的永久磁鐵24采用的是粘結磁鐵(例如塑料磁鐵、橡膠磁鐵等)，永久磁鐵24在配置到空洞部31a、31b內之后被磁化。
[0019]而且，磁極對置部41a、41b構成為:各自的磁化方向的磁阻在徑向外側部分比在徑向內側部分大。具體而言，磁鐵片24a、24b的沿磁化方向的長度(厚度)分別形成為:隨著從接近部42a、42b的前端部朝向磁極對置部41a、41b的徑向外側端部而逐漸增長。換句話說，磁極對置部41a、41b的沿磁化方向的長度形成為:在徑向外側部分比其徑向內側部分長。另外，用于永久磁鐵24 (磁鐵片24a、24b)的粘結磁鐵是以單位長度的磁阻保持恒定的方式在樹脂材料內均勻混合磁粉而構成的。由此，隨著從接近部42a、42b的前端部朝向磁極對置部41a、41b的徑向外側端部磁阻逐漸增大，磁極對置部41a、41b的磁化方向的磁阻在徑向外側部分比在徑向內側部分大。
[0020]另外，在各磁極對置部41a、41b的徑向外側端部形成有突出部43a、43b，上述突出部43a、43b朝向與各磁極對置部41a、41b的磁化方向正交的方向(徑向)突出。具體而言，突出部43a、43b形成為隨著朝向徑向外側沿周向的長度逐漸變短的錐狀。而且，突出部43a、43b沿著與磁極對置部41a、41b的磁化方向相同的方向、即轉子4的周向被磁化。
[0021]接下來，圖2是圖1所示的第一實施方式的轉子4的結構簡圖，圖3是表示從箭頭X方向觀察圖1的、第一實施方式的轉子4的永久磁鐵24的磁化狀態(tài)的簡圖。如圖2所示，永久磁鐵24在轉子4的軸線方向彎曲地形成。這里，轉子鐵芯22由軟磁性材料形成，例如是層積體，該層積體通過下述方式形成，即:通過對使用表面實施了絕緣處理的硅鋼板等的電磁鋼板進行沖切而形成為規(guī)定的形狀的多張薄板(層疊鋼板)在轉子4的軸線方向層疊固定而成。具體而言，將形成轉子鐵芯22的各層疊鋼板轉動層疊，即將層疊鋼板在旋轉方向錯開后在軸線方向層疊，并且形成多個空洞部31a、31b (層疊工序)。然后，通過注塑成型而在該空洞部31a、31b成型并配置永久磁鐵24 (磁鐵片24a、24b)(成型工序)。
[0022]另外，在圖3中用箭頭示意性地表示了永久磁鐵24的一對磁鐵片24a、24b的磁化方向。如圖3所示，各磁鐵片24a、24b沿磁化方向具有均勻的厚度，從軸線方向上表面到A點朝周向右側(例如相對于軸線方向呈45°的方向)彎曲、從A點到B點朝周向左側(相對于軸線方向朝相反的一側呈45°的方向)彎曲、從B點到下表面再次朝周向右側(例如相對于軸線方向呈45°的方向)彎曲而形成為三角波狀。而且，在轉子4的周向，一對磁鐵片24a、24b具有相同的極性并相互對置。對于磁鐵片24a、24b的沿轉子4的軸線方向的磁化方向而言，不是在與轉子4的軸線方向垂直的方向(周向)進行磁化，而是分別按照磁鐵片24a、24b的三角波狀沿剖面為直線的表面在垂直的方向(法線方向)被磁化。
[0023]接下來，圖4是從箭頭X方向觀察表示圖1的第二實施方式的電動馬達I的簡要結構的剖視圖的、表示轉子的永久磁鐵的磁化狀態(tài)的簡圖。在圖4中用箭頭示意性地表示了永久磁鐵24的一對磁鐵片24a、24b的磁化方向。如圖4所示，各磁鐵片24a、24b沿磁化方向具有均勻的厚度，從軸線方向上表面到C點朝周向右側彎曲、從C點到D點朝周向左側彎曲、從D點到下表面再次朝周向右側彎曲而形成近似S字狀。而且，在轉子4的周向，一對磁鐵片24a、24b具有相同的極性并相互對置。對于磁鐵片24a、24b的沿轉子4的軸線方向的磁化方向而言，不是在與轉子4的軸線方向垂直的方向(周向)進行磁化，而是分別按照磁鐵片24a、24b的近似S字狀沿剖面為曲線的表面在垂直的方向(法線方向)被磁化。
[0024]接下來，對如上述那樣構成的本發(fā)明的第一、第二實施方式的電動馬達I的作用以及效果進行說明。
[0025]根據上述第一實施方式，被埋入轉子鐵芯22的永久磁鐵24在轉子4的軸線方向上彎曲，具有板厚均勻的三角波狀的形狀而成型，所以能夠增大具有相同的極性并在周向相互對置的一對磁鐵片24a、24b的軸線方向的表面積。另外，同樣根據上述第二實施方式，永久磁鐵24在轉子4的軸線方向上蛇行，具有板厚均勻的近似S字狀的形狀而成型，所以能夠增大具有相同的極性并在周向相互對置的一對磁鐵片24a、24b的軸線方向的表面積。由此,能夠增加轉子鐵芯22內的永久磁鐵24的磁通數，所以相對于相同規(guī)格而能夠增加轉矩，能夠使電動馬達I小型化。
[0026]另外，根據第一、第二實施方式，永久磁鐵24在轉子4的周向將相同的極性相互對置，在軸線方向沿磁鐵片24a、24b的剖面形狀為三角波狀或近似S字狀的表面而在法線方向被磁化，所以與在垂直于軸線方向的方向(周向)進行磁化的情況相比，能夠增大轉子4的表面的磁通密度。由此，即使使用最大磁能積小的永久磁鐵24也能夠確保永久磁鐵24的磁通數。其結果是，對于相同的轉矩能夠實現電動馬達I小型化。
[0027]并且，轉動層疊(旋轉并層疊)多張層疊鋼板、并且設置空洞部31a、31b來形成轉子鐵芯22，能夠通過注塑成型而在空洞部3la、3Ib內將永久磁鐵24的一對磁鐵片24a、24b成型為在轉子4的軸線方向彎曲或蛇行的形狀，所以能夠容易地制作轉子4。
[0028]如上所述，根據本發(fā)明的第一、第二實施方式，可以提供能夠增大被埋入轉子鐵芯的永久磁鐵的表面積來確保永久磁鐵的磁通數、且能夠實現小型化的電動馬達及其制造方法。
[0029]以上，對本發(fā)明的第一、第二實施方式進行了說明，但本發(fā)明還能夠以其它的方式實施。
[0030]在上述第一、第二實施方式中,永久磁鐵24的軸線方向兩端面(圖2的上表面和下表面)的相位(位置關系)是相同的，但并不局限于此，也可以在轉子4的周向錯開地形成而配置。
[0031]在上述第一、第二實施方式中，永久磁鐵24的徑向剖面形狀是在各磁鐵片24a、24b設置有接近部42a、42b的近似反圓弧狀，但并不局限于此，也可以是僅由磁極對置部41a,41b構成各磁鐵片24a、24b的、從旋轉軸21中心朝徑向外側呈放射狀地延伸的平板狀的形狀。
[0032]在上述第一、第二實施方式中成型為:各磁極對置部41a、41b的沿磁化方向的長度(厚度)在徑向外側部分比在徑向內側部分長，但并不局限于此，也可以以均勻板厚的平板成型。
[0033]在上述第一、第二實施方式中，永久磁鐵24采用的是粘結磁鐵，但并不局限于此，例如也可以采用釹燒結磁鐵等。另外，轉子鐵芯22是配合永久磁鐵24的形狀將硅鋼板層疊而形成的，但并不局限于此，也可以使用壓粉磁芯。[0034]在上述第一、第二實施方式中，將本發(fā)明具體化為用于電動轉向裝置、電動油泵裝置等的驅動源的電動馬達，但并不局限于此，也可以用作其它裝置的驅動源，另外，也可以用作發(fā)電機。
【權利要求】
1.一種電動馬達，其特征在于，具備: 設置于旋轉軸的轉子；以及 固定于所述轉子的外周面的外側的定子， 所述轉子具備: 能夠與所述旋轉軸一體旋轉地固定于該旋轉軸的轉子鐵芯；以及 多個以埋入于所述轉子鐵芯的方式固定的永久磁鐵， 各所述永久磁鐵沿所述轉子的徑向延伸且在周向隔開間隔而對置配置，并且，在所述轉子的旋轉軸方向以均勻的厚度從一端部朝另一端部折曲而形成為由多個直線部連續(xù)而成的三角波狀。
2.一種電動馬達，其特征在于，具備: 設置于旋轉軸的轉子；以及 固定于所述轉子的外周面的外側的定子， 所述轉子具備: 能夠與所述旋轉軸一體旋轉地固定于該旋轉軸的轉子鐵芯；以及 多個以埋入于所述轉子鐵芯的方式固定的永久磁鐵， 各所述永久磁鐵沿所述轉子的徑向延伸且在周向隔開間隔而對置配置，并且在所述轉子的旋轉軸方向以均勻的厚度從一端部朝另一端部蛇行而形成為由多個曲線部連續(xù)而成的近似S字狀。
3.根據權利要求1或2所述的電動馬達，其特征在于， 所述各永久磁鐵以使相同的極性在所述周向相互對置的方式沿磁鐵表面在法線方向被磁化。
4.一種電動馬達的制造方法，其特征在于， 所述電動馬達具備: 設置于旋轉軸的轉子；以及 固定于所述轉子的外周面的外側的定子， 所述轉子具備: 能夠與所述旋轉軸一體旋轉地固定于該旋轉軸的轉子鐵芯；以及 多個以埋入于所述轉子鐵芯的方式固定的永久磁鐵， 所述電動馬達的制造方法包括: 層疊工序，在該工序中，將多張層疊鋼板旋轉層疊而設置在所述轉子的旋轉軸方向折曲的空洞部，從而形成所述轉子鐵芯；以及 成型工序，在該工序中，通過注塑成型而在所述空洞部內成型配置所述永久磁鐵。
【文檔編號】H02K1/27GK103516080SQ201310240750
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】柴田由之 申請人:株式會社捷太格特