本發(fā)明涉及一種同步電動(dòng)機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子(以下簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)子。)。

背景技術(shù)：

作為同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，一般使用徑向型轉(zhuǎn)子和表面磁體型轉(zhuǎn)子中的某一個(gè)。徑向型轉(zhuǎn)子是將形成軛的轉(zhuǎn)子芯和永磁體沿圓周方向交替地依次配置而成的。另一方面，表面磁體型轉(zhuǎn)子是將多個(gè)永磁體沿圓周方向依次粘貼于圓筒形的轉(zhuǎn)子芯的外周面而成的。

伴隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的離心力以及配置于轉(zhuǎn)子周圍的定子的磁場(chǎng)所引起的磁吸引力向轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)作用于如前所述的轉(zhuǎn)子的永磁體。因而，特別是在表面磁體型轉(zhuǎn)子中，需要將永磁體固定，使得即使如前所述的離心力和磁吸引力長(zhǎng)時(shí)間地作用于永磁體，永磁體也不會(huì)從轉(zhuǎn)子芯的外周面剝落。

因此，在表面磁體型轉(zhuǎn)子中，以往以來(lái)提出了如圖6～圖8所示的永磁體的固定方法。圖6～圖8是分別放大表示以往的方法1～3所涉及的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。特別是，這些圖是從沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的方向觀察永磁體相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的固定構(gòu)造的圖。

在圖6所示的以往的方法1中，利用樹(shù)脂或粘接劑102將多個(gè)永磁體101分別粘接和固定于轉(zhuǎn)子芯103的外周面。

在圖7所示的以往的方法2中，將多個(gè)永磁體101分別依次配置于轉(zhuǎn)子芯103的外周面，并且將玻璃布等絕緣帶104卷繞在轉(zhuǎn)子芯103的外周。由此，將各永磁體101夾在轉(zhuǎn)子芯103與絕緣帶104之間來(lái)進(jìn)行固定。

在圖8所示的以往的方法3中，將永磁體101的兩側(cè)面形成為錐狀，在轉(zhuǎn)子芯103的外周面依次設(shè)置與永磁體101的兩側(cè)面緊密接合地卡合的倒錐狀的多個(gè)卡合部105，由此使用楔效果來(lái)固定各永磁體101。

另外，具備如前所述的轉(zhuǎn)子的同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常用于機(jī)床的進(jìn)給軸等。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的順暢度對(duì)機(jī)床的加工精度影響大，因此要求以使電動(dòng)機(jī)的齒槽力更小的方式設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子。

為了在表面磁體型轉(zhuǎn)子中降低前述的齒槽力，需要使與定子的內(nèi)周面相向的永磁體的表面形成適當(dāng)?shù)那妗?/p>

一般來(lái)說(shuō)，在如前所述那樣設(shè)計(jì)的永磁體的情況下，如日本特開(kāi)平09-205747號(hào)公報(bào)、日本再公表2006-008964號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2015-122842號(hào)公報(bào)等所公開(kāi)的那樣，永磁體的厚度尺寸隨著從永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的中央部去向永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的端部而變小(圖6～圖8中未示出。)。

并且，在日本特開(kāi)平09-205747號(hào)公報(bào)、日本再公表2006-008964號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2015-122842號(hào)公報(bào)等中，公開(kāi)了多個(gè)突出部，所述多個(gè)突出部以將各永磁體夾在中間的方式進(jìn)行配置，從轉(zhuǎn)子芯向轉(zhuǎn)子芯的徑向外側(cè)突出(圖6～圖8中未示出。)。而且，該突出部具有與永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的端部緊密卡合的形狀，以避免永磁體從轉(zhuǎn)子芯剝落。

然而，在如前所述那樣使永磁體的厚度尺寸隨著從永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的中央部去向永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的端部而變小的情況下，越接近永磁體的端部，則磁導(dǎo)系數(shù)和減磁耐受量越小。其結(jié)果，產(chǎn)生以下問(wèn)題：即使在同一減磁場(chǎng)沿轉(zhuǎn)子芯的周向加載于永磁體的情況下，永磁體的端部也比永磁體的中央部更容易減磁。

另外，當(dāng)如前所述那樣使突出部為與永磁體的端部緊密卡合的形狀時(shí)，該永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)和減磁耐受量會(huì)極端增大，因此難以降低齒槽力。

根據(jù)以上，關(guān)于表面磁體型轉(zhuǎn)子，期望的是均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部的減磁耐受量的減少的抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能夠均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部處的減磁耐受量的減少的抑制的電動(dòng)機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種電動(dòng)機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子，該電動(dòng)機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子具備圓筒狀的芯、沿著芯的周向依次配置于芯的外周面的多個(gè)磁體、以及分別配置于相鄰的磁體之間的多個(gè)突出部，

其中，磁體在芯的徑向上的厚度隨著從磁體在芯的周向上的中央部去向磁體在芯的周向上的端部而變小，

突出部具有基部和覆蓋部，該基部從芯的外周面向芯的徑向的外側(cè)突出，該覆蓋部從基部沿芯的周向延伸，隔著空間來(lái)覆蓋磁體的端部，

覆蓋部是以使空間在芯的徑向上的高度隨著從基部去向覆蓋部的頂端而縮小的方式形成的。

根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供上述的第一方式的永磁體轉(zhuǎn)子，其中，

突出部具備向芯的外周面按壓磁體的按壓部。

附圖說(shuō)明

根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的典型實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步明確。

圖1是放大表示一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。

圖2是示意性地表示一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的整體的截面構(gòu)造的圖。

圖3是放大表示構(gòu)成一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的芯的一部分的立體圖。

圖4是表示一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子中的一個(gè)永磁體的磁導(dǎo)系數(shù)的分析值的圖。

圖5是表示圖1所示的轉(zhuǎn)子的截面構(gòu)造的變形例的圖。

圖6是放大表示以往的方法1所涉及的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。

圖7是放大表示以往的方法2所涉及的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。

圖8是放大表示以往的方法3所涉及的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。

具體實(shí)施方式

接著，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的附圖中，對(duì)同樣的構(gòu)件標(biāo)注同樣的參照標(biāo)記。而且，設(shè)在不同的附圖中標(biāo)注同樣的參照標(biāo)記的結(jié)構(gòu)要素是具有相同功能的結(jié)構(gòu)要素。對(duì)于這些附圖適當(dāng)變更了比例尺以易于理解。

圖1是放大表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的一部分的截面構(gòu)造的圖。并且圖2是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的整體的截面構(gòu)造的圖。特別是，這些圖是從沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的方向觀察永磁體相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的固定構(gòu)造的圖。

參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10具備固定于軸11的芯(鐵芯)12以及沿著芯12的周向以規(guī)定間隔依次配置于芯12的外周面的多個(gè)永磁體13。此外，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10是被用作同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的表面磁體型轉(zhuǎn)子(所謂的SPM轉(zhuǎn)子)。

芯12具有圓筒形狀。而且，多個(gè)永磁體13以N極與S極交替的方式沿著芯12的周向依次進(jìn)行配置。并且，如圖2所示，軸11被壓入到圓筒狀的芯12的中央的孔部。

另外，如圖1和圖2所示，前述的轉(zhuǎn)子10具備分別配置于相鄰的永磁體13之間的多個(gè)突出部14。

更具體地說(shuō)，各突出部14具有基部14a和兩個(gè)覆蓋部14b，所述基部14a從芯12的外周面向芯12的徑向外側(cè)突出，所述兩個(gè)覆蓋部14b從基部14a向芯12的周向的兩側(cè)分別延伸。此外，如圖1和圖2所示，從沿著轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)軸的方向來(lái)看，本實(shí)施方式的突出部14大致呈T字形狀。

并且，如圖1所示，各覆蓋部14b隔著間隙、即空間S來(lái)覆蓋永磁體13在芯12的周向上的各端部13a。關(guān)于空間S，請(qǐng)參照?qǐng)D1中的虛線所圍住的區(qū)域P。

觀察區(qū)域P則可知，覆蓋部14b以如下方式形成：空間S在芯12的徑向上的高度隨著從突出部14的基部14a去向覆蓋部14b的頂端而縮小。

通過(guò)使永磁體13的表面13b為凸曲面來(lái)形成如前所述的空間S。特別是，關(guān)于本實(shí)施方式的永磁體13，永磁體13在芯12的徑向上的厚度尺寸隨著從永磁體13在芯12的周向上的中央部去向永磁體13在芯12的周向上的端部13a而變小。作為永磁體13的表面13b的形狀，例如能夠列舉出偏心圓弧形狀、以三角函數(shù)定義的曲線形狀等。

并且，永磁體13的底面13c形成為沿著芯12的外周面，并且被樹(shù)脂、例如環(huán)氧類的粘接劑粘接在芯12的外周面上。各永磁體13由一個(gè)磁體構(gòu)成，但是也可以由多個(gè)磁體片構(gòu)成。

此外，如前所述的芯12是將多個(gè)電磁鋼板(未圖示)依次層疊而制成的。各電磁鋼板包括環(huán)狀部和多個(gè)突出片，所述多個(gè)突出片沿著周向以規(guī)定間隔依次設(shè)置于該環(huán)狀部的外周部，向環(huán)狀部的徑向外側(cè)突出。各突出片通過(guò)鋼板的沖壓加工來(lái)與環(huán)狀部形成為一體。并且，通過(guò)將這種電磁鋼板依次層疊并使多個(gè)突出片重疊，來(lái)將突出部14與前述的芯12一起一體地形成。另外，前述的電磁鋼板例如是硅鋼板。

圖3是放大表示如上所述的芯12的一部分的立體圖，是用于說(shuō)明突出部14在芯12的外周面上的配置例的圖。此外，圖3未圖示前述的軸11、永磁體13，僅示出了芯12的一部分。

在上述的實(shí)施方式中，也可以是，不僅在芯12的周向上以規(guī)定間隔依次配置多個(gè)突出部14，還在沿著芯12的中心軸方向的方向上的與突出部14分別對(duì)應(yīng)的位置配置追加的突出部14’。例如也可以是，如圖3所示，某個(gè)突出部14位于芯12在芯12的中心軸方向上的一端側(cè)，追加的突出部14’與突出部14對(duì)應(yīng)地位于芯12的另一端側(cè)。

但是，在本發(fā)明中，要在沿著芯12的中心軸方向的方向上配置的突出部14和追加的突出部14’各自的位置、數(shù)量不限于圖3所示的方式的位置、數(shù)量。例如，也可以不設(shè)置追加的突出部14’，而是利用在沿著芯12的中心軸方向的方向上具有足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)度的一個(gè)構(gòu)件來(lái)構(gòu)成各個(gè)突出部14。

接著，說(shuō)明基于本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)的效果。

如前所述，關(guān)于在本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10中使用的永磁體13，永磁體13在芯12的徑向上的厚度尺寸隨著從永磁體13在芯12的周向上的中央部去向永磁體13在芯12的周向上的端部13a而變小。并且，在從芯12的外周面突出的突出部14中設(shè)置有隔著空間S來(lái)覆蓋永磁體13的端部13a的覆蓋部14b。而且，覆蓋部14b被形成為離突出部14的基部14a越遠(yuǎn)則空間S在芯12的徑向上的高度越小。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠得到以下效果：能夠均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部的減磁耐受量的減少的抑制。

在此，說(shuō)明起到前述的效果的理由。

圖4是表示本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10中的一個(gè)永磁體13的磁導(dǎo)系數(shù)的分析值的圖。圖4的橫軸的中央與前述的永磁體13在芯12的周向上的中央部對(duì)應(yīng)，圖4的橫軸的兩端分別與前述的永磁體13在芯12的周向上的兩端對(duì)應(yīng)。另外，圖4的縱軸與磁導(dǎo)系數(shù)的數(shù)值對(duì)應(yīng)。

在圖4中，曲線C表示本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的情況，曲線A和曲線B分別表示以往的轉(zhuǎn)子構(gòu)造的情況。

相對(duì)于本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10，由曲線A示出的以往的轉(zhuǎn)子構(gòu)造(以下稱為以往例1。)是不具備突出部14的轉(zhuǎn)子構(gòu)造。另外，相對(duì)于本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10，由曲線B示出的以往的轉(zhuǎn)子構(gòu)造(以下稱為以往例2。)是在永磁體13的端部13a與突出部14的覆蓋部14b之間不存在如空間S那樣的間隙的轉(zhuǎn)子構(gòu)造。也就是說(shuō)，以往例2是如前述的日本特開(kāi)平09-205747號(hào)公報(bào)、再公表2006-008964號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2015-122842號(hào)公報(bào)所示那樣的轉(zhuǎn)子構(gòu)造，是突出部14與永磁體13在芯12的周向上的端部13a緊密卡合的轉(zhuǎn)子構(gòu)造。此外，設(shè)在以往例1、以往例2的永磁體的形狀中也與本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10同樣地，永磁體的厚度隨著從永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的中央部去向永磁體在轉(zhuǎn)子芯的周向上的端部而變薄。

基于以上的情況，首先敘述與減磁耐受量有關(guān)的效果。

磁導(dǎo)系數(shù)是磁阻的倒數(shù)，永磁體的減磁耐受量與磁導(dǎo)系數(shù)具有正相關(guān)性。

在前述的以往例1的情況下，根據(jù)圖4中的曲線A可知，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)比永磁體的中央部的磁導(dǎo)系數(shù)低。也就是說(shuō)，越接近永磁體的端部，減磁耐受量越少。

在前述的以往例2的情況下，根據(jù)圖4中的曲線B可知，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)極端地增大。在該情況下，雖然抑制了永磁體的端部處的減磁耐受量的減少，但是如后所述那樣難以降低齒槽力。

在本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的情況下，越接近突出部14的基部14a，永磁體13的端部13a與突出部14的覆蓋部14b之間的空間S越大，因此與以往例2相比，永磁體的端部的磁阻增加。也就是說(shuō)，與以往例2的情況下的曲線B相比，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)減少。據(jù)此，根據(jù)圖4中的曲線C可知，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)不會(huì)極端地增大，能夠抑制永磁體的端部處的減磁耐受量的減少。

接著，敘述與齒槽有關(guān)的效果。

若針對(duì)沿芯12的周向以規(guī)定間隔進(jìn)行配置的多個(gè)永磁體13來(lái)綜合判斷磁導(dǎo)系數(shù)的變動(dòng)，以往例1的曲線A、以往例2的曲線B以及本實(shí)施方式的曲線C中的、磁導(dǎo)系數(shù)的變動(dòng)最緩和的曲線是以往例1的曲線A。也就是說(shuō)，與以往例2、本實(shí)施方式相比，在以往例1的情況下，在芯12的周向上磁阻的變動(dòng)變得緩和。一般來(lái)說(shuō)，磁阻在芯12的周向上的極端的變動(dòng)越少，則齒槽力越低。因此，就對(duì)齒槽力的降低效果而言，以往例1比以往例2、本實(shí)施方式高。但是，在以往例1的情況下，根據(jù)圖4中的曲線A可知，無(wú)法抑制永磁體的端部處的磁導(dǎo)系數(shù)和減磁耐受量的減少。

另一方面，在前述的以往例2的情況下，根據(jù)圖4中的曲線B可知，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)極端地增大。據(jù)此，永磁體的端部的磁阻極端地變動(dòng)，因此就對(duì)齒槽力的降低效果而言，以往例2比前述的以往例1差。

與此相對(duì)，在本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的情況下，根據(jù)圖4中的曲線C可知，與以往例2的情況下的曲線B相比，永磁體的端部的磁導(dǎo)系數(shù)減少。也就是說(shuō)，永磁體的端部的磁阻變動(dòng)被緩和。因而，就對(duì)齒槽力的降低效果而言，本實(shí)施方式雖然低于以往例1，但是比以往例2高。

根據(jù)以上的情況可知，如果是本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)，則能夠均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部處的減磁耐受量的減少的抑制。

此外，也提及與磁力有關(guān)的效果。

在前述的以往例2的情況下，作為電磁材料的芯12的一部分的突出部14與永磁體的端部緊密卡合，因此永磁體的端部的磁通不去向電動(dòng)機(jī)的定子而泄漏到突出部14。其結(jié)果，永磁體的磁力下降。與此相對(duì)，在前述的以往例1的情況下，不具有突出部14，因此永磁體的磁通不會(huì)向芯12泄漏。另外，在本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10的情況下，也在永磁體13的端部13a與突出部14的覆蓋部14b之間形成有前述的空間S，因此與前述的以往例2相比能夠抑制永磁體的端部的磁通泄漏。由此，與前述的以往例2相比，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10能夠抑制永磁體的磁力的下降。

接著，參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明其它實(shí)施方式。

圖5是表示圖1所示的轉(zhuǎn)子的截面構(gòu)造的變形例的圖。此外，在圖5中，對(duì)與上述的實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu)要素使用同樣的標(biāo)記。

在圖5所示的轉(zhuǎn)子中，各個(gè)突出部14的覆蓋部14b具有向芯12的徑向內(nèi)側(cè)延伸的部位14c。根據(jù)圖5可知，該部位14c與永磁體13接觸，將永磁體13壓向芯12?；蛘咭部梢允?，與永磁體13接觸的覆蓋部14b的頂端是部位14c。

即，圖5所示的各突出部14具備如前述的部位14c那樣向芯12按壓永磁體13的按壓部。

這種按壓部能夠以如下方式保持永磁體13：即使伴隨轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)的離心力以及配置于轉(zhuǎn)子10的周圍的定子(未圖示)所引起的磁吸引力長(zhǎng)時(shí)間地作用于永磁體13，永磁體13也不會(huì)從芯12的外周面剝落。此外，其它結(jié)構(gòu)要素以及效果與上述的實(shí)施方式相同。也就是說(shuō)，即使具備前述的按壓部，也能夠均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部的減磁耐受量的減少的抑制。

此外，以上示出了典型的實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)能夠?qū)⑸鲜龅膶?shí)施方式變更為各種形狀、構(gòu)造、材料等。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的第一方式，磁體在芯的徑向上的厚度隨著從磁體在芯的周向上的中央部去向磁體在芯的周向上的端部而變小，由此能夠降低齒槽力。當(dāng)像這樣改變磁體的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低時(shí)，磁體的端部處的減磁耐受量減少。因此，在第一方式中，在芯的外周面設(shè)置突出部，在突出部中設(shè)置隔著空間來(lái)覆蓋磁體的端部的覆蓋部，將覆蓋部形成為離突出部的基部越遠(yuǎn)則空間在芯的徑向上的高度越小。據(jù)此，能夠均衡地實(shí)現(xiàn)齒槽力的降低以及磁體端部的減磁耐受量的減少的抑制。

根據(jù)本發(fā)明的第二方式，在突出部中設(shè)置向芯的外周面按壓磁體的按壓部。據(jù)此，能夠以如下方式保持永磁體：即使伴隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的離心力以及配置于轉(zhuǎn)子周圍的定子所引起的磁吸引力長(zhǎng)時(shí)間地作用磁體，永磁體也不會(huì)從芯的外周面剝落。