转子和马达的制作方法

1.本发明涉及转子和马达。


背景技术：

2.已知将永久磁铁内置于转子的ipm(interior permanent magnetic：内置永磁铁)马达。ipm马达与感应马达相比，不会产生二次电流导致的损耗，因此能够高效地进行驱动。
3.在ipm马达中，正在研究稳定地固定永久磁铁(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中记载了如下马达装置：为了防止将轴心孔收纳于沿中心延伸的磁铁收纳孔的永久磁铁脱落，在磁铁收纳孔和永久磁铁的轴向两侧安装由非磁性体构成的两个磁铁止挡部件。
4.专利文献1：日本特开2009
‑
177944号公报
5.在专利文献1的马达装置中，磁铁止挡部件与永久磁铁一起也与贯穿插入轴心孔的旋转轴连接。因此，在磁铁收纳孔产生的振动经由磁铁止挡部件传播到旋转轴，从而转子可能较大地振动。


技术实现要素：

6.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够抑制振动向轴的传播的转子和马达。
7.本发明的例示的转子具有轴、磁极部以及弹性体。所述轴沿轴向延伸。所述弹性体位于所述磁极部与所述轴之间。所述磁极部具有多个磁极铁芯、多个永久磁铁以及树脂部。所述多个永久磁铁沿周向位于所述多个磁极铁芯之间。所述树脂部覆盖所述多个磁极铁芯的至少一部分和所述多个永久磁铁的至少一部分。所述弹性体覆盖所述树脂部的至少一部分，直接或间接地覆盖所述轴，连结所述磁极部与所述轴。
8.本发明的例示的马达具有所述转子和与所述转子对置的定子。
9.根据例示的本发明，能够抑制振动向轴的传播。
附图说明
10.图1是例示的第一实施方式的马达的立体图。
11.图2是例示的第一实施方式的定子和转子的立体图。
12.图3是例示的第一实施方式的转子的立体图。
13.图4是例示的第一实施方式的卸下了轴和弹性体的转子的立体图。
14.图5是例示的第一实施方式的卸下了轴、弹性体以及树脂的转子的立体图。
15.图6是例示的第一实施方式的转子的磁极铁芯和永久磁铁的分解图。
16.图7是例示的第一实施方式的磁极部的局部放大图。
17.图8是图7的卸下了弹性体的磁极部的示意图。
18.图9是图8的局部放大图。
19.图10是卸下了轴和弹性体的例示的第二实施方式的转子的剖视图。
20.图11是对弹性体进行透视的例示的第三实施方式的转子的局部放大图。
21.图12是对弹性体进行透视的例示的第四实施方式的转子的局部放大图。
22.图13是例示的第五实施方式的转子的局部放大图。
23.图14是例示的第五实施方式的转子的磁极铁芯和永久磁铁的立体图。
24.图15是例示的第六实施方式的转子的局部放大图。
25.图16是卸下了弹性体的例示的第六实施方式的转子的局部放大图。
26.图17是对弹性体进行透视的例示的第七实施方式的转子的局部放大图。
具体实施方式
27.以下，参照附图对本发明的例示的实施方式进行说明。另外，在图中，对相同或者相当部分标注相同的参照标号，并不再重复说明。
28.另外，在本说明书中，为了方便，以马达的中心轴线a(参照图1)的方向作为上下方向来进行说明。在本说明书中，上下方向是为了便于说明而确定的，并不意味着与铅直方向一致。而且，将与马达的中心轴线a的方向平行的方向简称为“轴向”，将以马达的中心轴线a为中心的径向和周向简称为“径向”和“周向”。同样地，关于转子，也将在组装于马达的状态下与马达的轴向、径向以及周向一致的方向简称为“轴向”、“径向”以及“周向”。但是，这只是为了方便说明，并不限定本发明的实施方式的转子和马达在使用时的方向。而且，“俯视”表示从轴向观察马达。另外，在本说明书中，“平行的方向”也包含大致平行的方向。
29.首先，参照图1和图2对具有例示的第一实施方式的转子100的马达200进行说明。图1是例示的第一马达200的立体图，图2是示出例示的第一转子100和定子210的立体图。
30.＜马达200的概略结构＞
31.例示的第一实施方式的马达200具有箱体202、定子210以及转子100。定子210与转子100对置。转子100的具体的结构在后面叙述。例示的第一实施方式的转子100能够适当地应用于马达200。
32.＜箱体202＞
33.如图1所示，箱体202为大致圆柱形状。箱体202收纳定子210和转子100的大部分。其中，转子100的轴110从箱体202的上表面的中心突出。另外，轴110也可以从箱体202的下表面(底面)的中心突出。
34.＜转子100＞
35.如图2所示，转子100以沿轴向ad延伸的中心轴线a为中心旋转。转子100配置于定子210的径向内侧。中心轴线a是转子100的旋转中心。
36.转子100具有轴110。通过转子100的旋转，轴110以中心轴线a为中心旋转。
37.＜轴110＞
38.轴110沿轴向ad延伸。轴110是在转子100的径向内侧沿轴向ad延伸的柱状的部件。轴110的材料例如使用不锈钢等金属。
39.＜定子210＞
40.定子210是根据驱动电流产生磁通的电枢。定子210为以中心轴线a为中心的大致圆环状结构。
41.马达200安装于家用电器等装置。马达200与装置内部的外部电源(未图示)连接，
在驱动时，从外部电源经由驱动电路(未图示)向定子210供给驱动电流。根据驱动电流的供给，在定子210产生磁通，并通过定子210与转子100之间的磁排斥和吸引的作用，产生周向的扭矩。由此，转子100开始以中心轴线a为中心旋转。
42.接着，参照图3和图4对例示的第一实施方式的转子100进行说明。图3是例示的第一实施方式的转子100的立体图，图4是例示的第一实施方式的卸下了轴110和弹性体160的转子100的立体图。图4相当于配置图3的轴110而形成弹性体160之前的转子100。
43.如图3和图4所示，转子100具有轴110、磁极部120以及弹性体160。
44.＜磁极部120＞
45.磁极部120具有多个磁极铁芯130、多个永久磁铁140以及树脂部150。磁极部120相对于轴110向周向外侧隔开间隔地呈环状配置。
46.＜磁极铁芯130＞
47.多个磁极铁芯130沿周向cd分别隔开相等间隔地排列。磁极铁芯130分别具有相同的形状。磁极铁芯130例如由作为磁性体的电磁钢板沿轴向ad层叠而得到的层叠钢板形成。磁极铁芯130为大致扇形形状。这样磁极铁芯130为扇形形状的转子100也称为辐条转子。
48.＜永久磁铁140＞
49.永久磁铁140为大致长方体形状。在永久磁铁140为大致长方体形状的情况下，能够较容易地制作永久磁铁140。永久磁铁140存在有多个，它们位于沿周向cd相邻的磁极铁芯130彼此之间。更详细而言，永久磁铁140的周向侧端面与磁极铁芯130的周向侧端面彼此接触，或者以具有微小的距离的状态配置。各永久磁铁140的周向cd的两端面为磁极面(n极或s极)。由此，磁极铁芯130被永久磁铁140磁化成某个磁极(例如n极)，相邻的磁极铁芯130被磁化为不同的磁极(s极)。
50.＜树脂部150＞
51.树脂部150例如由绝缘性的树脂形成。树脂部150优选由在如后述那样对弹性体160进行成型时，难以因熔融的弹性体材料的热而变形的树脂材料形成。树脂部150覆盖多个磁极铁芯130的至少一部分和多个永久磁铁140的至少一部分。多个磁极铁芯130和多个永久磁铁140通过被树脂部150连续地覆盖而形成有磁极部120。
52.另外，磁极铁芯130的一部分从树脂部150露出。详细而言，磁极铁芯130的径向外侧端面的一部分从树脂部150露出。
53.＜弹性体160＞
54.弹性体160位于磁极部120与轴110之间。例如，弹性体160由橡胶构成。或者，弹性体160也可以由弹性件构成。
55.弹性体160覆盖树脂部150的至少一部分。更详细而言，弹性体160从树脂部150的轴向两侧端部覆盖树脂部150。
56.弹性体160直接或间接地覆盖轴110。弹性体160也可以与轴110接触并覆盖轴110。或者，弹性体160也可以经由其他部件与轴110接触并覆盖轴110。
57.进而，弹性体160连结磁极部120与轴110。通过弹性体160，伴随着磁极部120的旋转，轴110也联动地旋转。
58.在第一实施方式的转子100中，多个磁极铁芯130和多个永久磁铁140被树脂部150连续地覆盖，由此与磁极铁芯130和永久磁铁140的相对的位置被固定，从而防止各个部件
的位置发生偏移。
59.在第一实施方式的转子100中，弹性体160位于轴110与磁极部120之间，因此能够抑制在转子100的旋转时在磁极部120产生的齿槽扭矩等的振动向轴110传播。而且，弹性体160覆盖树脂部150的一部分，并连结磁极部120与轴110，由此能够抑制磁极铁芯130相对于轴110的位置偏移。进而，相邻的磁极铁芯130与轴110通过树脂部150或具有橡胶等的弹性体160等磁阻较大的材料连结，因此能够抑制来自磁极铁芯130的磁通向径向内侧泄漏。
60.另外，弹性体160位于沿周向cd相邻的永久磁铁140之间。因此，能够抑制在转子100旋转时在永久磁铁140产生的振动传播。
61.接着，参照图1至图6对例示的第一实施方式的转子100进行说明。图5是例示的第一实施方式的卸下了轴110、树脂部150以及弹性体160的转子100的立体图。在图5中，从图4的转子100去除了树脂部150，从而图5对应于形成树脂部150之前的转子100。而且，图6是例示的第一实施方式的转子100的磁极铁芯130和永久磁铁140的分解图。
62.如图5所示，多个磁极铁芯130沿周向cd分别隔开相等间隔地排列。相邻的磁极铁芯130彼此之间配置有各个永久磁铁140。永久磁铁140的位置被磁极铁芯130规定。在这里，永久磁铁140的沿轴向ad的长度比磁极铁芯130的沿轴向ad的长度大。这样永久磁铁140比磁极铁芯130大的结构也称为悬挑结构。
63.永久磁铁140的轴向ad的长度比磁极铁芯130的轴向的长度大。因此，能够增大永久磁铁140的体积，从而能够增加磁通量。
64.多个永久磁铁140分别具有相对于磁极铁芯130沿轴向突出的磁铁突出部142。弹性体160沿周向cd位于磁铁突出部142之间。在该情况下，能够使永久磁铁140的体积较大，因此能够增加磁通量。而且，弹性体160位于磁铁突出部142之间，因此能够抑制磁极部120的周向位置相对于轴110扭转。
65.进而，检测从永久磁铁140产生的磁通的磁传感器(未图示)与转子100对置配置。通过相对于磁极铁芯130沿轴向ad突出的磁铁突出部142，与磁传感器的距离变近，从而能够高精度地检测永久磁铁140的磁通。
66.磁极铁芯130具有主体部132、突出部134以及外缘部136。主体部132为随着从径向内侧朝向径向外侧而周向宽度变大的大致扇形形状。主体部132的沿径向rd的长度与永久磁铁140的沿径向rd的长度大致相等。
67.突出部134位于主体部132的径向内侧。更详细而言，突出部134比主体部132中的永久磁铁140的径向内侧端部向径向内侧突出。突出部134的沿周向cd的长度比主体部132与突出部134的边界部的沿周向cd的长度大。
68.外缘部136位于主体部132的径向外侧。更详细而言，外缘部136比主体部132中的永久磁铁140的径向外侧端部向径向外侧突出。外缘部136的沿周向cd的长度比主体部132与外缘部136的边界部的沿周向cd的长度大。
69.外缘部136具有中央部136a、端部136b以及端部136c。中央部136a位于比主体部132的径向外侧端部靠径向外侧的位置。端部136b相对于中央部136a位于周向一侧，端部136c相对于中央部136a位于周向另一侧。
70.中央部136a的径向外侧端部具有一定的曲率半径。中央部136a的曲率半径大致等于中心轴线a与中央部136a的径向外侧端部之间的长度。端部136b和端部136c的径向外侧
端部随着从中央部136a侧朝向周向外侧而向径向内侧倾斜。因此，在接近磁极的切换位置的端部136b和端部136c，与沿径向对置的定子210的距离逐渐变远，因此在与定子210之间产生的磁排斥和吸引的作用变弱。因此，在转子100旋转从而磁极切换时产生的齿槽扭矩降低，从而能够使转子100顺畅地旋转。
71.另外，如参照图4在上面叙述的那样，磁极铁芯130的一部分从树脂部150露出。磁极铁芯130中的至少主体部132的轴向端部被树脂覆盖。另一方面，磁极铁芯130的中央部136a的径向外侧端部从树脂部150露出。在磁极铁芯130的外缘部136，中央部136a从树脂部150露出，另一方面，端部136b和端部136c的径向外侧端部被树脂部150覆盖。因此，能够使转子100的产生旋转扭矩的中央部136a与定子210(图2)的距离接近，从而能够提高转子100的旋转扭矩。而且，端部136b和端部136c的径向外侧端部被树脂部150覆盖，因此在转子100旋转时，相对于磁极铁芯130要向径向外侧移动的惯性力，能够限制移动。
72.另外，如上所述，图3相当于制作好的转子100，图4相当于形成弹性体160之前的转子100。而且，图5和图6相当于形成树脂部150之前的转子100。
73.接着，参照图3～图6对例示的第一实施方式的转子100的制作方法进行说明。首先，如图5和图6所示，沿周向cd排列多个磁极铁芯130，并在相邻的磁极铁芯130之间配置永久磁铁140。
74.接着，如图4所示，用树脂覆盖磁极铁芯130和永久磁铁140，由此形成树脂部150。例如，如图5所示，多个磁极铁芯130和多个永久磁铁140以沿周向cd配置的状态收纳于树脂成型模具内。然后，通过向树脂成型模具内注入树脂材料，形成覆盖多个磁极铁芯130的至少一部分和多个永久磁铁140的至少一部分的树脂部150。在这里，磁极铁芯130的径向外侧面，更详细而言，中央部136a的径向外侧端部不被树脂部150覆盖而露出。而且，磁极铁芯130的径向内侧面不被树脂部150覆盖而露出。而且，永久磁铁140的径向内侧面不被树脂部150覆盖而露出。如上所述，形成磁极部120。
75.然后，如图3所示，将轴110沿中心轴线a配置于树脂部150的中心并形成弹性体160。例如，图4的磁极部120配置于弹性体成型模具。在该情况下，磁极部120与弹性体成型模具之间设置有空间。然后，通过向弹性体成型模具内注入弹性体材料，形成覆盖磁极部120的至少一部分的弹性体160。弹性体160位于轴110与磁极部120之间。
76.接着，参照图1～图8对例示的第一实施方式的转子100的树脂部150和弹性体160进行说明。图7是例示的第一实施方式的磁极部120的局部放大图，图8是图7的卸下了弹性体160的磁极部120的示意图。
77.如图8所示，树脂部150覆盖磁极铁芯130的至少一部分，并且覆盖永久磁铁140的至少一部分。而且，树脂部150沿周向cd连接。
78.树脂部150具有铁芯覆盖部152、磁铁覆盖部154以及环状部156。铁芯覆盖部152覆盖磁极铁芯130的至少一部分。详细而言，铁芯覆盖部152覆盖磁极铁芯130的轴向端面。另外，在这里，铁芯覆盖部152覆盖磁极铁芯130的主体部132的轴向端面。而且，铁芯覆盖部152的轴向端面为大致平坦状。
79.磁铁覆盖部154覆盖永久磁铁140的至少一部分。详细而言，磁铁覆盖部154覆盖永久磁铁140的周向端面的至少一部分和永久磁铁140的轴向端面的至少一部分。
80.环状部156在磁铁覆盖部154的径向外侧连接相邻的磁铁覆盖部154彼此。环状部
156在磁铁覆盖部154的径向外侧进行连接，因此弹性体160能够以较大的面积覆盖位于相邻的永久磁铁140之间的铁芯覆盖部152。因此，能够抑制弹性体160沿周向cd和径向rd移动(偏移)。
81.如图7和图8所示，弹性体160覆盖树脂部150的至少一部分。弹性体160覆盖铁芯覆盖部152。而且，弹性体160位于相邻的磁铁覆盖部154之间。
82.弹性体160位于被磁铁覆盖部154和环状部156包围的空间。这样，通过树脂部150的磁铁覆盖部154和环状部156，能够抑制弹性体160沿周向cd和径向rd移动。而且，通过环状部156，能够抑制在形成弹性体160时熔融的弹性体材料向外部流出。
83.接着，参照图9说明例示的第一实施方式的转子100的树脂部150对永久磁铁140的覆盖。图9是图8的局部放大图。
84.如图9所示，磁铁覆盖部154具有直线状覆盖部154a和角部覆盖部154b。直线状覆盖部154a沿永久磁铁140的周向端面呈直线状覆盖永久磁铁140。因此，相邻的磁铁覆盖部154之间的距离在径向外侧较长，在径向内侧较短。
85.角部覆盖部154b位于直线状覆盖部154a的径向内侧，并相对于直线状覆盖部154a向永久磁铁140侧弯曲。磁铁覆盖部154具有相对于直线状覆盖部154a向永久磁铁140侧弯曲的角部覆盖部154b，因此能够使相邻的永久磁铁140的径向内侧的间隔较长。因此，在形成弹性体160时弹性体材料顺畅地流动，并且弹性体160与磁铁覆盖部154的接触面积增大，因此能够增加转子100旋转时的相对于弹性体160的扭转的强度。
86.另外，在图6中，磁极部120的多个磁极铁芯130彼此分离，但并不限定于此。多个磁极铁芯130也可以连结。
87.接着，参照图10对例示的第二实施方式的转子100b进行说明。图10是例示的第二实施方式的卸下了树脂部150和弹性体160的转子100b的剖视图。另外，磁极部120除了多个磁极铁芯130，还具有连结部130a，除此之外图10的转子100具有与图5所示的转子100相同的结构。因此，为了避免冗长，省略重复的记载。
88.如图10所示，磁极部120除了多个磁极铁芯130还具有连结部130a。连结部130a连结相邻的磁极铁芯130。连结部130a连结一个磁极铁芯130的径向外侧与另一个磁极铁芯130的径向外侧。
89.连结部130a也可以在将多个磁极铁芯130沿周向cd排列之前，预先与磁极铁芯130连结。或者，连结部130a也可以在将多个磁极铁芯130沿周向cd大致等间隔地排列之后，以连结相邻的磁极铁芯130的方式安装。
90.另外，在图2～图10所示的转子100中，树脂部150的铁芯覆盖部152的轴向端面为平坦状，但并不限定于此。铁芯覆盖部152的轴向端部也可以设置有凹部。
91.接着，参照图11对例示的第三实施方式的转子100c进行说明。图11是对弹性体160进行了透视的例示的第三实施方式的转子100c的局部放大图。另外，在这里，为了容易辨识磁极部120的外观，用点状阴影示出透视的弹性体160。
92.如图11所示，树脂部150的铁芯覆盖部152覆盖磁极铁芯130的轴向端面。铁芯覆盖部152设置有沿轴向ad凹陷的凹部153。在图11中，凹部153位于铁芯覆盖部152的径向外侧，磁极铁芯130的主体部132的径向外侧部分不被树脂部150覆盖而露出。
93.弹性体160位于铁芯覆盖部152的凹部153内。通过弹性体160位于铁芯覆盖部152
的凹部153内，树脂部150与弹性体160的接触面积增大。因此，能够抑制弹性体160沿周向cd和径向rd移动。
94.另外，在图11所示的转子100c中，位于相邻的永久磁铁140之间的铁芯覆盖部152设置有一个凹部153，但并不限定于此。铁芯覆盖部152也可以设置有多个凹部153。
95.接着，参照图12对例示的第四实施方式的转子100d进行说明。图12是对弹性体160进行透视的例示的第四实施方式的转子100d的局部放大图。在铁芯覆盖部152设置有外缘凹部153a和覆盖凹部153b作为多个凹部153，除此之外，图12所示的转子100d具有与图11所示的转子100c相同的结构，因此，为了避免冗长，省略重复的记载。
96.铁芯覆盖部152的凹部153具有外缘凹部153a和覆盖凹部153b。外缘凹部153a由铁芯覆盖部152、磁铁覆盖部154以及环状部156形成。外缘凹部153a位于径向外侧，因此能够增大外缘凹部153a的面积，从而能够抑制弹性体160沿周向和径向移动。覆盖凹部153b位于铁芯覆盖部152内。通过具有多个凹部153，能够抑制弹性体160沿周向移动。
97.另外，在例示的第四实施方式的转子100d中，树脂部150也可以在轴向一侧和轴向另一侧具有不同的形状。也可以是覆盖凹部153b设置于转子100d的轴向一侧而不设置于轴向另一侧的结构。
98.这样，铁芯覆盖部152的覆盖凹部153b仅设置于树脂部150的轴向的一侧。也可以将在树脂部150的形成时用于对磁极铁芯130定位的凹部作为覆盖凹部153b进行转用。
99.另外，在图2～图12所示的转子100中，磁极铁芯130的轴向端面是平坦的，但并不限定于此。也可以与铁芯覆盖部152的凹部对应地在磁极铁芯130的轴向端面设置有贯通孔。
100.接着，参照图13和图14对例示的第五实施方式的转子100e进行说明。图13是例示的第五实施方式的转子100e的局部放大图，图14是例示的第五实施方式的转子100e中的磁极铁芯130和永久磁铁140的立体图。
101.如图13所示，树脂部150具有覆盖磁极铁芯130的平面的铁芯覆盖部152，铁芯覆盖部152设置有外缘凹部153a和覆盖凹部153b。而且，磁极铁芯130与铁芯覆盖部152的覆盖凹部153b对应地设置有贯通孔130h。贯通孔130h贯通磁极铁芯130的轴向ad的一侧与另一侧之间的范围。轴向ad的一侧的覆盖凹部153b与磁极铁芯130的贯通孔130h的一侧连接。同样地，轴向ad的另一侧的覆盖凹部153b与磁极铁芯130的贯通孔130h的另一侧连接。弹性体160覆盖贯通孔130h和覆盖凹部153b。沿轴向ad从一侧到另一侧贯通磁极铁芯130和树脂部150的铁芯覆盖部152，并覆盖有弹性体160，因此能够抑制弹性体160沿周向或径向扭转。
102.另外，在图11～图14所示的转子100中，铁芯覆盖部152设置有凹部153，但并不限定于此。磁铁覆盖部154也可以设置有凹部。
103.接着，参照图15和图16对例示的第六实施方式的转子100f进行说明。图15是例示的第六实施方式的转子100f的局部放大图，图16是卸下了弹性体160的例示的第六实施方式的转子100f的局部放大图。
104.如图15所示，树脂部150的磁铁覆盖部154设置有磁铁凹部155。在对树脂部150进行成型时，永久磁铁140配置于树脂成型模具内。这时，销形状等的定位用模具配置于永久磁铁140的轴向端面，从而进行永久磁铁140的定位。在将树脂注入树脂成型模具内而形成树脂部150时，作为定位用模具痕迹设置有磁铁凹部155。
105.另外，在参照图1～图16进行的上述说明中，轴110直接安装于弹性体160，但并不限定于此。也可以是轴110安装于其他部件，该部件固定于弹性体。
106.接着，参照图17对例示的第七实施方式的转子100g进行说明。图17是对弹性体160进行透视的例示的第七实施方式的转子100g的局部放大图。
107.如图17所示，转子100g还具有轴110的轴安装铁芯170。轴安装铁芯170位于远离磁极铁芯130的位置。而且，弹性体160位于磁极铁芯130与轴安装铁芯170之间。弹性体160覆盖轴安装铁芯170的至少一部分。通过轴安装铁芯170，能够抑制轴110的空转。而且，轴110与磁极部120分离并经由弹性体160连接，由此能够抑制来自磁极铁芯130的磁通向径向内侧泄漏。
108.以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内在各种方式中进行实施。而且，上述实施方式中公开的多个构成要素可以适当改变。例如，可以将某个实施方式所示的全部构成要素中的某个构成要素追加到另一实施方式的构成要素中，或者，也可以将某个实施方式所示的全部构成要素中的一些构成要素从实施方式中删除。
109.此外，附图是为了易于理解发明，以各个构成要素为主体而示意性地示出的，为了制作附图的便利性，图示的各构成要素的厚度、长度、数量、间隔等也有时与实际不同。而且，上述的实施方式中所示的各构成要素的结构是一个例子,没有特别限定,当然，在实质上不脱离本发明的效果的范围内可以进行各种变更。
110.产业上的可利用性
111.本发明适合用于马达和转子。