转子和马达转让专利
申请号 : CN201780080418.X
文献号 : CN110100376B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : 一圆明 , 北垣宏 , 斋藤裕也 , 小林千春
申请人 : 日本电产株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种转子,其具有沿着在上下方向上延伸的中心轴线排列的第1旋转体和第2旋转体,其中,
所述第1旋转体具有:
第1转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第1磁铁,它们沿周向排列,所述第1旋转体的外侧面具有在俯视时弯曲为圆弧状并且沿周向排列的多个第1外侧面,
所述第1外侧面是所述第1磁铁的外侧面或所述第1转子铁芯的外侧面,所述第2旋转体位于比所述第1旋转体靠轴向下侧的位置,所述第2旋转体具有:
第2转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第2磁铁,它们沿周向排列,所述第2旋转体的外侧面具有在俯视时弯曲为圆弧状并且沿周向排列的多个第2外侧面,
所述第2外侧面是所述第2磁铁的外侧面或所述第2转子铁芯的外侧面,所述第1外侧面的曲率半径小于所述第2外侧面的曲率半径,所述第1旋转体在轴向上比所述第2旋转体长。
2.根据权利要求1所述的转子,其中,所述第1旋转体与所述第2旋转体的周向位置错开。
3.根据权利要求1所述的转子,其中,所述转子还具有沿着所述中心轴线排列的第3旋转体,所述第3旋转体位于比所述第2旋转体靠轴向下侧的位置,所述第3旋转体具有:
第3转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第3磁铁,它们沿周向排列,所述第3旋转体的外侧面具有在俯视时弯曲为圆弧状并且沿周向排列的多个第3外侧面,
所述第3外侧面是所述第3磁铁的外侧面或所述第3转子铁芯的外侧面。
4.根据权利要求3所述的转子,其中,所述第1旋转体、所述第2旋转体以及所述第3旋转体的周向位置分别错开。
5.根据权利要求3所述的转子,其中,所述第3旋转体的轴向长度与所述第2旋转体的轴向长度不同。
6.根据权利要求5所述的转子,其中,所述第1旋转体与所述第3旋转体的轴向长度相同。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的转子,其中,在俯视时,所述第1外侧面的曲率中心、所述第2外侧面的曲率中心以及所述中心轴线分别位于不同的位置。
8.一种马达,其具有:
轴,其沿着所述中心轴线在上下方向上延伸,安装有权利要求1至7中的任意一项所述的转子;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
定子,其与所述转子的径向外侧对置;以及壳体,其收纳所述转子和所述定子。
9.根据权利要求8所述的马达,其中,所述转子的旋转方向上的所述第1旋转体相对于所述第2旋转体的周向的位置偏移小于与所述转子的旋转方向相反的方向上的所述第1旋转体相对于所述第2旋转体的周向的位置偏移。
10.根据权利要求8所述的马达,其中,在俯视时,所述第1外侧面的曲率中心、所述第2外侧面的曲率中心以及所述中心轴线分别位于不同的位置。
11.一种马达,其具有:轴,其沿着所述中心轴线在上下方向上延伸,安装有权利要求3至7中的任意一项所述的转子;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
定子,其与所述转子的径向外侧对置;以及壳体,其收纳所述转子和所述定子。
12.根据权利要求11所述的马达,其中,规定的旋转方向上的所述第1旋转体相对于所述第2旋转体的周向的位置偏移小于与所述规定的旋转方向相反的方向上的所述第1旋转体相对于所述第2旋转体的周向的位置偏移,
所述规定的旋转方向上的所述第2旋转体相对于所述第3旋转体的周向的位置偏移小于与所述规定的旋转方向相反的方向上的所述第2旋转体相对于所述第3旋转体的周向的位置偏移。
13.根据权利要求12所述的马达,其中,所述第3外侧面的曲率半径小于所述第2外侧面的曲率半径。
14.根据权利要求13所述的马达,其中,在所述规定的旋转方向上,所述第2旋转体相对于所述第1旋转体的周向的位置偏移与所述第3旋转体相对于所述第2旋转体的周向的位置偏移相同,所述第3旋转体的表面的曲率半径与所述第1旋转体的表面的曲率半径相同。
15.一种转子,其包含沿着在上下方向上延伸的中心轴线排列的第1旋转体和第2旋转体,其中,
所述第1旋转体具有:
第1转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第1磁铁,它们沿周向排列,所述第1旋转体的外侧面具有:多个第1外侧面,它们沿周向排列;以及多个第2外侧面,它们沿周向排列,位于比所述第1外侧面靠轴向下侧的位置,所述第1外侧面和所述第2外侧面是所述第1磁铁的外侧面或所述第1转子铁芯的外侧面,
所述第2旋转体位于比所述第1旋转体靠轴向下侧的位置,所述第2旋转体具有:
第2转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第2磁铁,它们沿周向排列,所述第2旋转体的外侧面具有:多个第3外侧面,它们沿周向排列;以及多个第4外侧面,它们沿周向排列,位于比所述第3外侧面靠轴向下侧的位置,所述第3外侧面和所述第4外侧面是所述第2磁铁的外侧面或所述第2转子铁芯的外侧面,
所述第1外侧面的曲率半径小于所述第2外侧面的曲率半径,所述第3外侧面的曲率半径与所述第4外侧面的曲率半径不同,所述第1外侧面在轴向上比所述第2外侧面长。
16.根据权利要求15所述的转子,其中,所述第1外侧面的曲率半径与所述第3外侧面的曲率半径相同,所述第2外侧面的曲率半径与所述第4外侧面的曲率半径相同。
17.根据权利要求15所述的转子,其中,所述第1旋转体与所述第2旋转体的周向位置错开。
18.根据权利要求15至17中的任意一项所述的转子,其中,在俯视时,所述中心轴线、所述第1外侧面的曲率中心以及所述第2外侧面的曲率中心排列在同一条线上,
在俯视时,所述中心轴线、所述第3外侧面的曲率中心以及所述第4外侧面的曲率中心排列在同一条线上。
19.根据权利要求15至17中的任意一项所述的转子,其中,在俯视时,所述第1外侧面的曲率中心、所述第2外侧面的曲率中心以及所述中心轴线分别位于不同的位置,
在俯视时,所述第3外侧面的曲率中心、所述第4外侧面的曲率中心以及所述中心轴线分别位于不同的位置。
说明书 :
转子和马达
技术领域
背景技术
向上错开。例如在专利文献1中,存在以下结构:在长度方向上被分割为第1分割体和第2分
割体这两部分,将多条永久磁铁在长度方向上按照彼此左右相反的朝向配置。在使用这种
结构的内转子的马达中,通过使永久磁铁的磁极的边界伪倾斜而抑制了马达的齿槽效应。
发明内容
心轴线为中心的筒状;以及多个第1磁铁,它们沿周向排列。所述第1旋转体的外侧面具有在
俯视时弯曲为圆弧状并且沿周向排列的多个第1外侧面。所述第1外侧面是所述第1磁铁的
外侧面或所述第1转子铁芯的外侧面。所述第2旋转体位于比所述第1旋转体靠轴向下侧的
位置,所述第2旋转体具有:第2转子铁芯,其呈以所述中心轴线为中心的筒状;以及多个第2
磁铁,它们沿周向排列。所述第2旋转体的外侧面具有在俯视时弯曲为圆弧状并且沿周向排
列的多个第2外侧面。所述第2外侧面是所述第2磁铁的外侧面或所述第2转子铁芯的外侧
面,所述第1外侧面的曲率半径与所述第2外侧面的曲率半径不同。
和第2外侧面为磁铁的外周面的情况下,磁铁的形状比较简单,因此能够抑制磁通的流动复
杂化,能够成为易于得到适当的磁特性的结构。另一方面,在第1外侧面和第2外侧面为转子
铁芯的外周面的情况下,能够使磁铁的形状为长方体等简单的形状,因此能够成为易于得
到适当的磁特性的结构。
附图说明
具体实施方式
对相同的结构要素标注相同的标号,有时省略其说明。
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”。
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。
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。
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。
筒部21与轴承保持架7和定子4被固定起来。
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。
体底部22以及轴承保持架7分别是不同的部件。
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。
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。
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。
1旋转体31与第2旋转体32可以接触,也可以稍微分开。但是,在保持架分别保持第1旋转体
31和第2旋转体32的情况下,有时由于保持架而导致第1旋转体31与第2旋转体32必然分开。
保持架是树脂制的。另外,也可以采用以下结构:通过使用了树脂的模制来代替保持架以对
第1旋转体31和第2旋转体32进行保持。
32在轴向上对置。第1磁铁312和第2磁铁322分别是永久磁铁。另外,在本实施方式中,第1转
子铁芯与第2转子铁芯的形状相同,因此省略了图示。
进行具体说明,省略另外一方的具体说明。
在轴贯通孔311a的径向外侧具有多个贯通孔311b。多个贯通孔311b为八个,与第1转子铁芯
311的周围的面的数量相同。第1转子铁芯311呈筒状,例如呈多棱柱形状。第1转子铁芯311
在与轴向垂直的平面上的截面例如为正八边形等多边形。但是,第1转子铁芯311不必限于
多棱柱形状,也可以是圆柱状或其他形状。在本实施方式中,由于第1转子铁芯与第2转子铁
芯的形状相同,因此省略了图示。
第1旋转体31和第2旋转体31中不一定连通。另外,第1旋转体31的第1磁铁312的顶点与第2
旋转体32的第2磁铁322的顶点在周向上处于不同的位置。具体而言,第1旋转体31的第1磁
铁312和第1转子铁芯311相对于第2旋转体32的第2磁铁322和第2转子铁芯在周向上错开了
相位角θ。另外,有时将第1旋转体31与第2旋转体32的周向位置错开的情况称为“具有偏
斜”。通过该结构,能够抑制在具有转子3的马达1进行驱动时产生的齿槽扭矩。另外,能够成
为容易使从第1旋转体31和第2旋转体32产生扭矩中包含的扭矩波动的相位彼此抵消的结
构,能够更有效地降低扭矩波动。
称为周向另一侧。另外,在本说明书中,为了方便,将第2旋转体相对于第1旋转体向周向一
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。
即,第1旋转体31的第1磁铁312相对于第2旋转体32的第2磁铁322位于周向一侧。换言之,第
2旋转体32的第2磁铁322相对于第1旋转体31的第1磁铁312位于周向另一侧。
3的转子3中,第1磁铁312的数量为八个。同样地,在第2旋转体32中,在第2转子铁芯的外周
面上配置有沿周向排列的多个第2磁铁322。第1磁铁312与第2磁铁322的数量相同。即,第2
磁铁322数量为八个。
子铁芯311的外周面接触。第1连结面312c呈直线状,位于第1外侧面312a的周向之间。第1连
结面312c位于相邻排列的第1磁铁312彼此之间。在相邻排列的第1磁铁312中,第1连结面
312c彼此分开。
铁芯的外周面接触。第2连结面322c呈直线状,位于第2外侧面322a的周向之间。在相邻排列
的第2磁铁322中,第2连结面322c位于彼此对置的位置。在相邻排列的第2磁铁322中,第2连
结面322c彼此分开。
流动变得复杂。因此,成为在马达1旋转时容易得到适当的磁特性的结构。
即,第2外侧面322a比第1外侧面312a平缓地弯曲。另外,由于使第1外侧面312a和第2外侧面
322a各自的最外周位置距中心轴线C的距离相等,因此第2连结面322c比第1连结面312c长。
转子铁芯311的最外周位置的距离R、第1外侧面312a的曲率半径R1、以及第2外周面322a的
曲率半径R2彼此不同。在本实施方式中,从中心轴线C到第1转子铁芯311的最外周位置的距
离R大于第1外侧面312a的曲率半径R1并且小于第2外周面322a的曲率半径R2。通过采用这
样的结构,易于使在第2旋转体32中产生的扭矩波动的相位与在第1旋转体31中产生的扭矩
波动的相位相反。因此,易于成为使扭矩波动降低的结构。另外,距离R、曲率半径R1以及曲
率半径R2的大小关系不限于此。
之间,沿第1转子铁芯311所层叠的轴向延伸。第1旋转体31和第2旋转体32被插入于该槽部
中的保持架(省略图示)保持。例如,第1旋转体31的第1转子铁芯311和第1磁铁312在旋转时
也被该保持架稳定地保持。
具有第2连结面322c的形状。
等的形状。另外,第1内侧面312b也可以是具有直线部分和弯曲部分的形状。
旋转。当转子3相对于定子4旋转时,安装有转子3的轴5旋转,从轴5的输出端输出驱动力。
31中产生的扭矩波动与在第2旋转体32中产生的扭矩波动彼此为相反的相位。通过使在第1
旋转体31和第2旋转体32中产生的扭矩波动为相反的相位,彼此的扭矩波动抵消。即,能够
使在包含转子3的马达1进行驱动时产生的扭矩波动减少。另外,只要能够使在第1旋转体31
中产生的扭矩波动与在第2旋转体32中产生的扭矩波动抵消,则也可以不必使在第1旋转体
31和第2旋转体32中产生的扭矩波动为相反的相位。
生的扭矩波动与在第2旋转体32中产生的扭矩波动彼此为相反的相位的设计,能够更有效
地减少扭矩波动。
棒性优异的结构。
这样的配置,能够成为齿槽扭矩较小的结构。另外,能够有效地减少扭矩波动。
的马达。
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。另外,在具有多个旋
转体的结构中,对于在旋转体彼此中共同的特征部分,有时对一个旋转体进行说明,省略对
其他旋转体的说明。
于第2旋转体132位于轴向上侧,第2旋转体132相对于第1旋转体131位于轴向下侧。
1312靠径向外侧的位置。第1外铁芯部1313具有与定子4对置的第1外侧面1313a。第1转子铁
芯311在第1内铁芯部311d与第1外铁芯部1313之间具有将第1内铁芯部311d和第1外铁芯部
1313连起来的第1连结部311e。第1连接部311e位于沿周向相邻排列的第1磁铁312之间。
311所具有的沿轴向延伸的贯通孔中,成为图6的状态。
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130与定子4的分开距离。由此,能够抑制在包含转子130的马达1
中产生的扭矩的偏差等。
R1。
R2。
产生的扭矩波动与在第2旋转体132中产生的扭矩波动为相反的相位。由此,能够降低扭矩
波动。
本发明的转子。但是,无论是在哪个马达中使用的转子,都是,在各自的旋转体中,磁铁的磁
极部的数量与外侧面的数量都相同。另外,磁极部的数量与定子4所包含的齿的数量相同。
另外,在各个磁铁具有一个磁极部情况下,磁铁的数量与外侧面的数量相同,但在磁铁构成
多个磁极部的情况下,外侧面数量比磁铁的数量多。另外,在由多个磁铁构成一个磁极部的
情况下,外侧面的数量比磁铁的数量少。另外,这里所说的磁极部包含由位于相邻的磁铁之
间的转子铁芯构成磁极的所谓的伪突极构成磁极部的情况。另外,磁极部包含由磁铁组构
成一个磁极部的情况,该磁铁组由一个磁铁或由多个磁铁构成。
子。
于第2旋转体232位于轴向上侧,第2旋转体232相对于第1旋转体231位于轴向下侧。
4外侧面2323b分别具有规定的曲率半径R2和R1。
径R2。即,第2外侧面2313b和第3外侧面2323a比第1外侧面2313a和第4外侧面2323b平缓地
弯曲。
于稳定地抑制扭矩波动的结构。
面2323a的曲率中心以及第4外侧面2323b的曲率中心排列在与中心轴线C垂直的同一条线
上。这样,通过采用曲率中心排列在同一条线上的结构,能够抑制磁通的流动在周向上不均
匀。由此,即使是第1外侧面2313a的形状与第2外侧面2313b的外侧面的形状不同的结构,也
能够得到稳定的磁特性。
的设计自由度,而且能够成为易于抑制扭矩波动的结构。在采用使马达1在正向和反向上产
生不同的扭矩的情况下,特别有用。
外侧面的结构。
1旋转体331位于比第2旋转体332和第3旋转体333靠轴向上侧的位置。第2旋转体332位于比
第1旋转体331靠轴向下侧并且比第3旋转体333靠轴向上侧的位置。第3旋转体333位于比第
1旋转体331和第2旋转体332靠轴向下侧的位置。即,第2旋转体332配置于在轴向上被第1旋
转体331和第3旋转体333夹着的位置。
状。第1外侧面3312a具有规定的曲率半径R1。
外侧面3322a具有规定的曲率半径R2。
外侧面3332a具有规定的曲率半径R3。
转方向上的第1旋转体331相对于第2旋转体332的周向的位置偏移。另外,在一个旋转方向
上的第2旋转体332相对于第3旋转体333的周向的位置偏移小于在其他旋转方向上的第2旋
转体332相对于第3旋转体333的周向的位置偏移。更具体地说,第2旋转体332相对于第1旋
转体331的周向的偏移与第3旋转体333相对于第2旋转体332的周向的位置偏移大致相同。
这样,通过使三个旋转体的周向位置彼此错开,能够更有效地抑制在包含转子330的马达1
进行驱动时产生的扭矩波动。
槽扭矩。即,通过使第1外侧面3312a和第3外侧面3332a的曲率半径R1小于第2外侧面3322a
的曲率半径R2,能够更有效地降低齿槽扭矩。
于第2旋转体432配置于轴向上侧,第2旋转体432相对于第1旋转体431位于轴向下侧。
半径R1。第2圆弧面4312b具有曲率半径R2。
半径R3。第4圆弧面4322b具有曲率半径R4。
圆弧面4322a的曲率半径大致相同。
槽扭矩。即,将第1圆弧面4312a和第4圆弧面4322b的曲率半径设为R1,将第2圆弧面4312b和
第3圆弧面4322a的曲率半径设为R2,并且使曲率半径R1小于曲率半径R2,由此能够更有效
地降低齿槽扭矩。
体。第1旋转体531位于比第2旋转体532和第3旋转体533靠轴向上侧的位置。第2旋转体532
位于比第1旋转体531靠轴向下侧并且比第3旋转体533靠轴向上侧的位置。第3旋转体533位
于比第1旋转体531和第2旋转体532靠轴向下侧的位置。即,第2旋转体532配置于在轴向上
被第1旋转体531和第3旋转体533夹着的位置。
防止在马达1的组装工序中错误地安装多个旋转体。另外,也能够防止在向各旋转体安装磁
铁时安装错误的磁铁。
体531、第2旋转体532以及第3旋转体533中,各自的转子铁芯与配置在转子铁芯的外周面上
的多个磁铁的轴向长度大致相同。
5312、第2磁铁5322以及第3磁铁5332分别具有在与轴向垂直的平面的俯视图中弯曲为圆弧
状的第1外侧面5312a、第2外侧面5322a以及第3外侧面5332a。第1外侧面5312a、第2外侧面
5322a以及第3外侧面5332a分别具有曲率半径R1、R2以及R3。
种情况下,成为由于外侧面的曲率半径小因此齿槽扭矩较小并且鲁棒性优异的第1旋转体
531和第3旋转体533在轴向上比第2旋转体532长的结构,因此是齿槽扭矩更小并且具有优
异的磁特性的结构。
方面得到一定的效果。
特性优异的转子等。
扭矩波动的结构。
5312a和第3外侧面5332a的曲率半径R1小于第2外侧面5322a的曲率半径R2,能够更有效地
降低齿槽扭矩。
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。
磁铁的外侧面,而是转子铁芯的外侧面。
得到与具有多个旋转体的结构类似的效果。
子铁芯;311a:轴贯通孔;311b:贯通孔;311c:槽部;31:第1旋转体;312:第1磁铁;312a:第1
外侧面;312b:第1内侧面;312c:第1连结面;32:第2旋转体;322:第2磁铁;322a:第2外侧面;
322b:第2内侧面;322c:第2连结面;130:转子;131:第1旋转体;311d:第1内铁芯部;311e:第
1连结部;1312:第1磁铁;1313:第1外铁芯部;1313a:第1外侧面;132:第2旋转体;1323:第2
外铁芯部;1323a:第2外侧面;230:转子;231:第1旋转体;2312:第1磁铁;2313:第1外铁芯
部;2313a:第1外侧面;2313b:第2外侧面;232:第2旋转体;2323:第2外铁芯部;2323a:第3外
侧面;2323b:第4外侧面;330:转子;331:第1旋转体;3312:第1磁铁;3312a:第1外侧面;332:
第2旋转体;3322:第2磁铁;3322a:第2外侧面;333:第3旋转体;3332:第3磁铁;3332a:第3外
侧面;430:转子;431:第1旋转体;4312:第1磁铁;4312a:第1圆弧面;4312b:第2圆弧面;432:
第2旋转体;4322:第2磁铁;4322a:第3圆弧面;4322b:第4圆弧面;530:转子;531:第1旋转
体;5312:第1磁铁;5312a:第1外侧面;532:第2旋转体;5322:第2磁铁;5322a:第2外侧面;
533:第3旋转体;5332:第3磁铁;5332a:第3外侧面;630:转子;631:第1旋转体;632:第2旋转
体;633:第3旋转体。