转子和马达的制作方法

本发明涉及转子和马达。

背景技术：

在现有的马达所使用的转子中，有时采用减小马达驱动时的脉动扭矩以使旋转稳定的结构。例如在专利文献1中公开了以下结构：将永久磁铁配置于转子铁芯的外周表面并且采用永久磁铁的厚度在周向上不等的形状，由此减小了负载时的脉动扭矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-208341号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在上述结构的转子中，由于配置于转子铁芯的外周面上的永久磁铁的厚度在周向上不等，因此所产生的磁通的方向产生偏差等，因此包含转子的马达在旋转时产生的扭矩有时产生偏差。

用于解决课题的手段

本发明的例示的第1发明是一种转子，其具有沿着中心轴线排列的旋转体。构成为，所述旋转体具有：转子铁芯，其呈以所述中心轴线为中心的筒状；以及多个磁铁，它们沿所述周向排列。所述转子铁芯具有：内铁芯部，其位于比所述磁铁靠径向内侧的位置；第1外铁芯部，其位于比所述磁铁靠径向外侧的位置，配置于轴向一侧；以及第2外铁芯部，其位于比所述磁铁靠径向外侧的位置，配置于轴向另一侧。所述中心轴线与所述第1外铁芯部的外侧面之间的距离在周向上发生变化，所述中心轴线与所述第2外铁芯部的外侧面之间的距离在周向上发生变化。在俯视时，所述第1外铁芯部的位于最靠径向外侧的位置的第1顶部的周向位置与所述第2外铁芯部的位于最靠径向外侧的位置的第2顶部的周向位置不同。

发明效果

根据上述本发明的例示的第1发明，采用了将磁铁配置于内铁芯部与外铁芯部之间的结构，因此磁铁的形状能够采用长方体等所产生的磁通不容易产生偏差的形状。此外，由于第1外铁芯部的顶部与第2外铁芯部的顶部的周向位置不同，因此能够抑制包含转子的马达在旋转时产生的齿槽。

附图说明

图1是马达的外观立体图。

图2是马达的剖视图。

图3是实施方式的转子和定子的外观立体图。

图4是实施方式的转子和定子的俯视图。

图5是实施方式的转子的外观立体图。

图6是实施方式的外铁芯部的俯视图。

图7是变形例1的转子铁芯的俯视图。

图8是变形例2的转子铁芯的上侧的外观立体图。

图9是变形例2的转子铁芯的下侧的外观立体图。

图10是变形例2的转子铁芯的俯视图。

图11是变形例的外铁芯部的俯视图的一例。

图12是变形例的外铁芯部的俯视图的一例。

图13是变形例的外铁芯部的俯视图的一例。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式和变形例进行说明。但是，以下说明的实施方式和变形例仅是本发明的一例，并不限定性地解释本发明的技术范围。另外，在各附图中，对相同的结构要素标注相同的标号，有时省略其说明。

在以下的说明中，将马达中的转子进行旋转的中心轴线设为c。将中心轴线c所延伸的方向设为上下方向。但是，本说明书中的上下方向仅是为了说明而使用的用语，并不限定实际的位置关系和方向。即，重力方向不必一定是下方向。另外，在本说明书中，将与马达的旋转轴线平行的方向称为“轴向”，将与马达的旋转轴线垂直的方向称为“径向”，将沿着以马达的旋转轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。

另外，在本说明书中，“沿轴向延伸”除了包含严格地沿轴向延伸的状态之外，也包含沿在相对于轴向不到45度的范围内倾斜的方向延伸的状态。同样地，在本说明书中，“沿径向延伸”除了包含严格地沿径向延伸的状态之外，也包含沿在相对于径向不到45度的范围内倾斜的方向延伸的状态。另外，“直线”除了包含没有凹凸的笔直的线段之外，也包含具有一些凹凸或弯曲的线段。另外，“相同”或“同一”不仅包含完全相同的情况，也包含足以达成本发明主旨的程度的具有一些差异的情况。

<1.实施方式>

本实施方式的马达例如被用作电动助力转向用的马达等。图1是本实施方式的马达1的外观立体图。图2是马达1的剖视图。如图1和图2所示，马达1具有壳体2、转子3、定子4、轴5、上侧轴承61、下侧轴承62以及轴承保持架7。如图1所示，能够从外侧视觉确认壳体筒部21、壳体底部22以及轴5。

如图2所示，壳体2具有壳体筒部21和壳体底部22。壳体2由金属等导电性的材料构成。壳体2收纳转子3、定子4、轴5、上侧轴承61、下侧轴承62以及轴承保持架7。另外，“收纳”包含被收纳物整体位于收纳物的内侧的情况和被收纳物的一部分位于收纳物的内侧的情况这两种情况。壳体2在上侧开放。

壳体筒部21呈以中心轴线c为中心的圆筒状。在壳体筒部21内配置有大致圆板状的轴承保持架7。壳体筒部21的内周面与轴承保持架7的外周面和定子4的外周面接触。壳体筒部21与轴承保持架7和定子4被固定起来。

另外，壳体筒部21形状可以不必是圆筒状，只要是能够将定子4和轴承保持架7固定于其内周面的形状，也可以是箱形等任意的形状。另外，壳体筒部21也可以是将圆筒形和箱形等其他形状组合而成的形状。壳体筒部21的内周面可以不是在整周范围内与定子4和轴承保持架7接触，可以是内周面的一部分与定子4和轴承保持架7接触。另外，也可以是壳体筒部21与轴承保持架7不必接触的结构，例如，也可以采用轴承保持架7配置于壳体筒部21的上侧的结构。换句话说，壳体2也可以不必收纳轴承保持架7。

壳体底部22配置于定子4的下侧。壳体底部22支承下侧轴承62。壳体底部22具有沿轴向贯通壳体底部22而供轴5贯穿插入的输出轴孔23。

另外，在本实施方式中，壳体2与轴承保持架7是不同的部件。也可以是，壳体筒部21和轴承保持架7是一个部件，壳体底部22是不同的部件。另外，也可以是，壳体筒部21、壳体底部22以及轴承保持架7分别是不同的部件。

轴承保持架7呈圆板状。轴承保持架7配置于定子4的上侧。轴承保持架7在中心轴线c的周围具有开口部71。开口部71是沿轴向贯通轴承保持架7的贯通孔。轴5的至少一部分位于开口部71的内侧。轴承保持架7支承上侧轴承61。轴承保持架7的外周面与壳体筒部21的内周面接触，轴承保持架7固定于壳体筒部21。在本实施方式中，轴承保持架7通过热压配合而固定于壳体筒部21。另外，轴承保持架7也可以通过压入等其他方法而固定于壳体筒部21。

定子4配置为在壳体2的内侧并且转子3的径向外侧与转子3对置。即，定子4在周向上包围转子3。定子4具有定子铁芯(省略图示)、绝缘件41以及线圈42。定子铁芯是由将电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠钢板形成的。在本实施方式中，定子铁芯呈以中心轴线c为中心的圆环状。绝缘件41由树脂等绝缘体形成，安装于定子铁芯。线圈42由隔着绝缘件41卷绕于定子铁芯的导线构成。定子4的外周面固定于壳体2的内周面。

马达1的上侧轴承61和下侧轴承62是球轴承。上侧轴承61和下侧轴承62将轴5支承为能够以中心轴线c为中心沿周向旋转。上侧轴承61被轴承保持架7支承。下侧轴承62被壳体底部22支承。另外，上侧轴承61和下侧轴承62也可以是球轴承以外的种类的轴承。

在本说明书中，将上侧轴承61和下侧轴承62统称为轴承。即，包含有上侧轴承61和下侧轴承62的轴承将轴5和转子3支承为能够旋转。

转子3沿着在上下方向上延伸的中心轴线c排列，安装于轴5的外周。图3是本实施方式的转子3和定子4的外观立体图。图4是本实施方式的转子3和定子4的俯视图。如图3和图4所示，转子3的外侧面与定子4的内侧面对置。

图5是转子3的外观立体图。如图所示，转子3具有沿着中心轴线c排列的旋转体。旋转体具有转子铁芯31和磁铁32。

转子铁芯31在包含中心轴线c的位置具有截面为圆形的轴贯通孔31a。轴5插入于轴贯通孔31a中。

转子铁芯31具有内铁芯部31b、第1外铁芯部311以及第2外铁芯部312。轴贯通孔31a位于内铁芯部31b。内铁芯部31b呈筒状，例如呈多棱柱形状。内铁芯部31b在与轴向垂直的平面上的截面为例如正八边形等多边形。但是，内铁芯部31b不必限于多棱柱形状，也可以是圆柱状或其他形状。但是，为了使磁铁32的形状采用长方体等弯曲部分少的形状以使得从磁铁32产生的磁通稳定，内铁芯部31b优选采用多棱柱形状。内铁芯部31b的外侧面与磁铁32的内侧面接触。

在与轴向垂直的平面的俯视图中，磁铁32具有径向内侧的内侧面和径向外侧的外侧面。磁铁32具有第1周侧面32a和第2周侧面32b作为周向的侧面。磁铁32的外侧面与第1外铁芯部311的内侧面311c和第2外铁芯部312的内侧面312c接触。磁铁32的内侧面粘接于内铁芯部31b的外侧面。此外，磁铁32的外侧面与第1外铁芯部311的内侧面311c和第2外铁芯部312的内侧面312c粘接起来。另外，也可以代替粘接而借助保持转子铁芯31和磁铁32的保持架等连结器具进行连结。此外，也可以代替保持架等连结器具而采用通过树脂模制等来密封转子铁芯31和磁铁32的结构。

磁铁32是长方体形状的永久磁铁，在磁铁32的外侧面上配置有第1外铁芯部311和第2外铁芯部312。与此相对，在使排列于转子铁芯的表面上的磁铁的位置在周向上错开的结构中，在轴向的上下配置有分体的磁铁。在转子3中，在轴向的上下配置有一体的磁铁32，因此与在轴向的上下配置有分体的磁铁的结构相比，能够抑制磁通的偏差。因此，能够使包含转子3的马达1在驱动时产生的扭矩所包含的齿槽降低，使旋转动作稳定。此外，通过磁铁采用长方体等加工容易的形状，能够削减磁铁的加工费。

此外，由于长方体的磁铁无需对表面进行加工，因此与将平面加工为曲面的情况相比，能够以更高的尺寸精度进行制造。因此，能够更准确地调整转子3与定子4之间的分开距离。由此，能够抑制在包含转子3的马达1中产生的扭矩的偏差等。

第1外铁芯部311相对于第2外铁芯部312位于轴向上侧，第2外铁芯部312相对于第1外铁芯部311位于轴向下侧。第1外铁芯部311与第2外铁芯部312可以在轴向上接触，也可以分开。磁铁32的数量、第1外铁芯部311的数量以及第2外铁芯部312的数量分别为相同的数量。但是，在采用位于相邻的磁铁之间的转子铁芯构成磁极的所谓的伪突极的结构的情况下等，只要第1外铁芯部311和第2外铁芯部312的特性相同，则第1外铁芯部311与第2外铁芯部312也可以不必是相同的数量。

图6是沿轴向观察第1外铁芯部311的俯视图。由于第2外铁芯部312的形状与第1外铁芯部311的形状相同，因此将第1外铁芯部311的说明作为第2外铁芯部312的说明而省略第2外铁芯部312的单独的具体说明。

第1外铁芯部311以图6所示的形状沿轴向延伸。即，在与轴向垂直的面上，第1外铁芯部311具有相同的形状。如图6所示，第1外铁芯部311具有外侧面311a、内侧面311c、第1周侧面311d以及第2周侧面311e。第1顶部311b位于第1外铁芯部311的外侧面311a中的最靠径向外侧的位置。如图5所示，第1顶部311b沿轴向延伸。在俯视时，第1外铁芯部311相对于包含第1顶部311b的周向的直线呈线对称。第1周侧面311d和第2周侧面311e分别呈直线状。第1周侧面311d与相邻配置的第1外铁芯部311的第2周侧面311e在周向上分开地对置。但是，第1外铁芯部311也可以不必相对于包含第1顶部311b的周向的直线呈线对称。此外，第1周侧面311d和第2周侧面311e也可以不必呈直线状。

在与轴向垂直的平面的俯视图中，第1外铁芯部311的外侧面311a弯曲为圆弧状。即，外侧面311a是截面为圆弧状的弯曲面。外侧面312a具有规定的曲率半径r1。曲率半径r1与从中心轴线c到转子铁芯31的最外周位置为止的距离r不同。此外，在与轴向垂直的平面的俯视图中，外侧面312a的曲率中心位于与中心轴线c不同的位置。换言之，第1外铁芯部311的外侧面311a与中心轴线c的距离在周向上发生变化。

如图5所示，第2外铁芯部312与第1外铁芯部311同样地具有外侧面312a、第2顶部312b、第1周侧面312d以及第2周侧面312e。在与轴向垂直的平面的俯视图中，第2外铁芯部312的外侧面312a弯曲为圆弧状。即，外侧面312a是截面为圆弧状的弯曲面。外侧面312a与第1外铁芯部311的外侧面311a同样地具有规定的曲率半径r1。

在俯视时，第1外铁芯部311的第1顶部311b与第2外铁芯部312的第2顶部312b的周向位置不同。即，如图5所示，在沿轴向延伸的第1顶部311b和沿轴向延伸的第2顶部312b中，周向位置彼此不同。此外，第2外铁芯部312的外侧面312a与中心轴线的距离在周向上发生变化。

通过上述结构，能够使包含转子3的马达1在驱动时产生的磁通在轴向上错开，由此能够抑制旋转时的齿槽。

第1外铁芯部311的第1顶部311b相对于与该第1外铁芯部311接触的磁铁32的周向的中心部配置于周向的一侧。与此相对，第2外铁芯部312的第2顶部312b相对于与该第2外铁芯部312接触的磁铁32的周向的中心部配置于周向的另一侧。即，以磁铁32为基准，第1顶部311b位于周向的一侧，第2顶部312b位于另一侧。

如图5所示，第1外铁芯部311的内侧面311c的周向长度短于与内侧面311c接触的磁铁32的外侧面的周向长度。第1外铁芯部311与磁铁32的一侧的周侧面32a在径向上重叠。另一方面，第1外铁芯部311的第2周侧面311e在周向上位于比磁铁32的另一侧的周侧面32b靠磁铁32的中心部的位置。

同样地，如图5所示，第2外铁芯部312的内侧面312c的周向长度短于与内侧面312c接触的磁铁32的外侧面的周向长度。第2外铁芯部312的第1周侧面312d在周向上位于比磁铁32的一侧的周侧面32a靠磁铁32的中心部的位置。另一方面，第2外铁芯部312与磁铁32的另一侧的周侧面32b在径向上重叠。

即，在第1外铁芯部311与第2外铁芯部312中，与磁铁32的周侧面在径向上重叠的周侧面不同。

第1外铁芯部311相对于磁铁32向周向一侧突出的距离与第2外铁芯部312相对于磁铁32向周向另一侧突出的距离大致相同。因此，从轴向一侧观察到的转子3的俯视图与从轴向另一侧观察到的转子3的俯视图相同。此时，从轴向一侧观察到的第1外铁芯部311的形状与从轴向另一侧观察到的第2外铁芯部312的形状相同。

＜2.变形例＞

马达1不限于上述那样的实施方式，也包含能够从上述实施方式考虑得到的各种方式。例如，在马达1中包含的转子也可以是以下那样的变形例的结构。在以下的变形例中，省略对与实施方式相同的结构和功能的说明，以与实施方式的不同点为中心进行说明。

＜2-1.变形例1＞

与实施方式的转子铁芯31相比，本变形例的转子的转子铁芯33的主要不同点在于，外铁芯部在周向的一侧与内铁芯部连结。

图7是本发明的一个变形例的转子的转子铁芯33的俯视图。这里，对从轴向上侧观察到的转子铁芯33进行说明，但在从轴向下侧观察的情况下也是相同的形状。即，与实施方式同样地，在轴向的上侧和下侧，外铁芯部33c的顶部的周向位置错开。在以下的说明中，将从轴向上侧观察到的第1外铁芯部和从轴向下侧观察到的第2外铁芯部统称为外铁芯部33c。此外，将从轴向上侧观察到的第1连结部和从轴向下侧观察到的第2连结部统称为连结部33d。

如图7所示，转子铁芯33在以中心轴线c为中心的中心部具有截面为圆形的轴贯通孔33a。转子铁芯33具有内铁芯部33b、外铁芯部33c、以及连结部33d。

内铁芯部33b具有径向外侧的外侧面33g。外侧面33g与磁铁32(省略图示)的内侧面接触。磁铁32(省略图示)的外侧面与外铁芯部33c的内侧面33f接触。

外铁芯部33c在周向的一侧或另一侧与内铁芯部33b连结。更具体而言，第1外铁芯部33c的周向的一侧与内铁芯部33b通过第1连结部33d而相连。第2外铁芯部33c的周向的另一侧与内铁芯部33b通过第2连结部33d而相连。通过采用具有第1连结部和第2连结部33d的结构，无需将内铁芯部33b与外铁芯部33c粘接起来。此外，即使在转子3高速旋转的情况下也能够抑制磁铁32和外铁芯部33c飞散。

此外，在转子铁芯33中，在周向的一侧，外铁芯部33c与内铁芯部33b不连结，是开放的，因此能够有效地灵活运用来自磁铁32的磁通。

＜2-2.变形例2＞

与实施方式的转子铁芯31相比，本变形例的转子的转子铁芯34的主要不同点在于，外铁芯部在周向的一侧和另一侧双方与内铁芯部连结。

图8和图9是本发明的一个变形例的转子的转子铁芯34的立体图。图8是从轴向上侧观察时的图，图9是从轴向下侧观察时的图。图10是本变形例的转子铁芯34的俯视图。

如图8至图10所示，转子铁芯34在以中心轴线c为中心的中心部具有轴贯通孔34a。此外，转子铁芯34具有供磁铁32(省略图示)插入的磁铁贯通孔34b。转子铁芯34具有内铁芯部34c。如图8所示，转子铁芯34具有第1外铁芯部341和第1连结部341a。第1外铁芯部341在与定子4对置的外侧面上具有第1外侧面341b。如图9所示，转子铁芯34具有第2外铁芯部342和第2连结部342a。第2外铁芯部342在与定子4对置的外侧面上具有第2外侧面342b。

在具有上述结构的转子铁芯34的转子中，即使在具有该转子的马达旋转时也能够更可靠地防止磁铁32、第1外铁芯部341以及第2外侧面342b飞散。

＜2-3.其他变形例＞

在实施方式的转子3中，能够采用以下结构：成为第1外铁芯部311的外侧面311a与第2外铁芯部312的外侧面312a的曲率半径不同的形状。在该结构中，能够进行以下设计：使在包含转子3的马达1旋转时由第1外铁芯部311产生的扭矩波动与由第2外铁芯部312产生的扭矩波动彼此为相反的相位。通过该结构，使在包含转子3的马达1旋转时产生的扭矩波动在第1外铁芯部311与第2外铁芯部312之间彼此抵消。因此，能够成为可构成使扭矩波动减少的马达1的转子3。

另外，关于外侧面的曲率半径较小的旋转体，齿槽扭矩小，鲁棒性优异。因此，通过在旋转方向上的周向一侧配置外侧面的曲率半径较小的旋转体，能够成为齿槽扭矩小、鲁棒性优异的结构。

因此，在第1外铁芯部311的外侧面311a与第2外铁芯部312的外侧面312a的曲率半径不同的形状的上述结构中，更优选为，在旋转方向上位于周向一侧的第1外铁芯部311的外侧面311a的曲率半径r1小于位于周向另一侧的第2外铁芯部312的外侧面312a的曲率半径r2。在该情况下，外侧面312a比外侧面311a更平缓地弯曲。通过这样的结构，成为能够构成齿槽扭矩小的马达1的转子3。

另外，将在转子3旋转时先到达周向的规定的位置的第1外铁芯部311或第2外铁芯部312称为周向一侧，将后到达周向的规定的位置的第1外铁芯部311或第2外铁芯部312称为周向另一侧。另外，在本说明书中，为了方便，将第2外铁芯部312相对于第1外铁芯部311向周向一侧偏移的规定的角度称为提前角侧，将向周向另一侧偏移的规定的角度称为滞后角侧。

此外，实施方式中的第1外铁芯部311的外侧面311a和第2外铁芯部312的外侧面312a并不必须是圆弧状的弯曲面，也可以采用其他的任意形状。图11、图12以及图13所示的外铁芯部313、314以及315分别是第1外铁芯部和第2外铁芯部的俯视图的一例。

此外，也可以采用除了第1外铁芯部311和第2外铁芯部312之外还具有第3外铁芯部的结构。即，不限于具有两个外铁芯部的结构，也可以采用具有三个以上的外铁芯部的结构。在该情况下，多个外铁芯部优选采用各自的周向位置错开的结构。

<3.其他>

以上，对本发明的实施方式和变形例进行了具体说明。在上述说明中，仅是作为一个实施方式的说明，本发明的范围不限于该一个实施方式，能够在本领域技术人员可掌握的范围内被广泛解释。例如，上述实施方式和各变形例能够彼此组合来实施。

产业上的可利用性

本发明例如能够应用于电动助力转向用等的搭载于车的马达、泵、压缩机等。

标号说明

1：马达；2：壳体；21：壳体筒部；22：壳体底部；23：输出轴孔；4：定子；41：绝缘件；42：线圈；5：轴；61：上侧轴承；62：下侧轴承；7：轴承保持架；71：开口部；3：转子；31：转子铁芯；31a：轴贯通孔；31b：内铁芯部；311：第1外铁芯部；311a：外侧面；311b：第1顶部；311c：内侧面；311d：第1周侧面；311e：第2周侧面；312：第2外铁芯部；312a：外侧面；312b：第2顶部；312c：内侧面；312d：第1周侧面；312e：第2周侧面；32：磁铁；32a：第1周侧面；32b：第2周侧面；33：转子铁芯；33a：轴贯通孔；33b：内铁芯部；33c：外铁芯部；33d：连结部；33f：内侧面；33g：外侧面；34：转子铁芯；34a：轴贯通孔；34b：磁铁贯通孔；34c：内铁芯部；341：第1外铁芯部；341a：第1连结部；341b：第1外侧面；342：第2外铁芯部；342a：第2连结部；342b：第2外侧面；313、314、315：外铁芯部；c：中心轴线。