專利名稱：轉(zhuǎn)子、電動機(jī)及轉(zhuǎn)子的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子。而且，本發(fā)明涉及具備該轉(zhuǎn)子的電動機(jī)及該轉(zhuǎn)子的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為在永磁式同步電動機(jī)或無刷電動機(jī)等中使用的轉(zhuǎn)子(永磁旋轉(zhuǎn)體)，已知的有具備旋轉(zhuǎn)軸和固定在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上的環(huán)狀的永磁鐵的轉(zhuǎn)子(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在專利文獻(xiàn)I所記載的轉(zhuǎn)子中，在永磁鐵的內(nèi)周面上形成有朝向徑向的外側(cè)凹陷的多個凹部。專利文獻(xiàn)I日本公報(bào)、實(shí)開平7-16558號通常，在轉(zhuǎn)子中使用的永磁鐵由釹等高價(jià)的原料形成以獲得高的磁力，因此價(jià)格高。在專利文獻(xiàn)I所記載的永磁鐵中，在其內(nèi)周面上形成有多個凹部，因此減少了形成永磁鐵所需要的原料的量，從而能夠降低成本。因而，本申請發(fā)明人進(jìn)行了通過在永磁鐵的內(nèi)周面形成凹部來降低永磁鐵的成本的嘗試。另外，本申請發(fā)明人進(jìn)行了如下嘗試在能夠確保使用了具有永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，通過加深形成在永磁鐵的內(nèi)周面上的凹部的深度(即，通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄)，由此進(jìn)一步減少形成永磁鐵所需要的原料的量，從而進(jìn)一步降低永磁鐵的成本。然而，本申請發(fā)明人研究后發(fā)現(xiàn)，若使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，則會因形成在永磁鐵的內(nèi)周面上的凹部數(shù)目的不同而導(dǎo)致使用具有該永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動增加。具體而言，本申請發(fā)明人研究后發(fā)現(xiàn)，若使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，則因形成在永磁鐵的內(nèi)周面上的凹部數(shù)目的不同，使用具有該永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動比使用具有未在內(nèi)周面上形成凹部的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種轉(zhuǎn)子，從而在電動機(jī)所使用的轉(zhuǎn)子中，能夠通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄來比現(xiàn)有技術(shù)更加降低成本，且即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，也能夠降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動。另外，本發(fā)明的課題在于提供一種具備上述轉(zhuǎn)子的電動機(jī)及上述轉(zhuǎn)子的制造方法。為了解決上述的課題，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子使用于電動機(jī)中，該轉(zhuǎn)子的特征在于，具備旋轉(zhuǎn)軸；形成為筒狀且固定在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上的永磁鐵，朝向轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)凹陷的多個凹部沿著轉(zhuǎn)子的圓周方向以一定間隔形成在永磁鐵的內(nèi)周面上，將形成在永磁鐵的外周面上的磁極的數(shù)目設(shè)為m極,凹部的數(shù)目設(shè)為M個時(shí),滿足M為3以上且M = m/n,并且η為使M成為整數(shù)的2以上的整數(shù)。在本發(fā)明的轉(zhuǎn)子中，在永磁鐵的內(nèi)周面上形成有多個凹部。因此，在本發(fā)明中，能夠減少形成永磁鐵所需要的原料的量，從而能夠降低永磁鐵的成本，其結(jié)果是，能夠降低轉(zhuǎn)子的成本。另外，在本發(fā)明中，將形成在永磁鐵的外周面上的磁極數(shù)目設(shè)為m極，形成在永磁鐵的內(nèi)周面上的凹部的數(shù)目設(shè)為M個時(shí)，M滿足M = m/n (η為使M成為整數(shù)的2以上的整數(shù))的關(guān)系。根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知，若凹部的數(shù)目為永磁鐵的磁極的數(shù)目除以I以上的整數(shù)而得到的數(shù)目，則即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，使用具有該永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動也會與使用具有在內(nèi)周面上沒有形成凹部的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動的程度相同。因此，在本發(fā)明中，即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄來進(jìn)一步減少形成永磁鐵所需要的原料的量，也能夠降低使用具有該永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī) 的轉(zhuǎn)矩波動。即，在本發(fā)明中，通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，由此能夠比現(xiàn)有技術(shù)更加降低成本，且即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，也能夠降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動。另外，在本發(fā)明中，關(guān)系式M = m/n中的η為2以上的整數(shù)，由此能夠減少形成在永磁鐵的內(nèi)周面上的凹部的數(shù)目。即，在本發(fā)明中，能夠減少形成在凹部之間的凸部的數(shù)目。由此，即使形成為筒狀的永磁鐵的內(nèi)徑小，也能夠確保轉(zhuǎn)子的圓周方向上的凸部的寬度，從而能夠確保凸部的強(qiáng)度。其結(jié)果是，在本發(fā)明中，即使為永磁鐵的內(nèi)徑小的小型的轉(zhuǎn)子，也容易在永磁鐵的內(nèi)周側(cè)形成凸部。另外，在本發(fā)明中，由于能夠減少凹部的數(shù)目，因此即使永磁鐵的內(nèi)徑小，也能夠擴(kuò)寬轉(zhuǎn)子的圓周方向上的凹部的寬度。由此，例如在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上涂敷有粘接劑的狀態(tài)下，使旋轉(zhuǎn)軸穿過永磁鐵的內(nèi)周側(cè)，從而在旋轉(zhuǎn)軸上固定永磁鐵的情況下，在使旋轉(zhuǎn)軸穿過永磁鐵的內(nèi)周側(cè)時(shí)，粘接劑容易進(jìn)入凹部中。其結(jié)果是，在本發(fā)明中，即使為永磁鐵的內(nèi)徑小的小型的轉(zhuǎn)子，也能夠抑制用于固定旋轉(zhuǎn)軸與永磁鐵的粘接劑溢出，且能夠提高旋轉(zhuǎn)軸與永磁鐵的固定強(qiáng)度。另外，在本發(fā)明中，由于凹部的數(shù)目為三個以上，因此形成在凹部間的凸部的數(shù)目也為三個以上。從而，在本發(fā)明中，能夠利用凸部在徑向上對旋轉(zhuǎn)軸與永磁鐵進(jìn)行定位。在本發(fā)明中，例如磁極的數(shù)目為十極且凹部的數(shù)目為五個。另外，在本發(fā)明中，例如磁極的數(shù)目為八極且凹部的數(shù)目為四個。在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，凸部在圓周方向上的端面的延長線通過永磁鐵的徑向上的中心。另外，在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，凸部形成為隨著朝向徑向的內(nèi)側(cè)而圓周方向上的寬度變窄的等腰梯形形狀。在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，凸部的前端面構(gòu)成永磁鐵的內(nèi)周面，且從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)形成為圓弧狀，并且構(gòu)成固定旋轉(zhuǎn)軸的外周面的固定面。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選在永磁鐵的轉(zhuǎn)子軸向上的兩端面上形成朝向軸向的內(nèi)側(cè)凹陷的第二凹部，第二凹部形成為包圍旋轉(zhuǎn)軸的圓環(huán)狀，凹部在軸向上形成于第二凹部間的整個區(qū)域。若這樣構(gòu)成，則例如通過在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上涂敷有粘接劑的狀態(tài)下，使旋轉(zhuǎn)軸穿過永磁鐵的內(nèi)周側(cè)，從而在旋轉(zhuǎn)軸上固定永磁鐵的情況下，使旋轉(zhuǎn)軸穿過永磁鐵的內(nèi)周側(cè)時(shí)，粘接劑容易進(jìn)入凹部中。在本發(fā)明中，例如,沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，在永磁鐵的外周面上沿著圓周方向交替地形成有N極和S極，在凹部或凸部中任一方的徑向的外側(cè)僅配置有一極N極或一極S極。另外，在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，在永磁鐵的外周面上沿著圓周方向交替地形成有N極和S極，圓周方向上的凹部的中心或凸部的中 心與形成在永磁鐵的外周面上的各磁極的圓周方向上的中心在圓周方向上一致。這種情況下，例如從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，凸部在圓周方向上的端面的延長線通過形成在永磁鐵的外周面上的磁極的邊界。在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，在永磁鐵的外周面上沿著圓周方向交替地形成有N極和S極，滿足m/M = 2，且從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，凸部在圓周方向上的端面的延長線與形成在永磁鐵的外周面上的磁極的邊界錯開。在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，凸部在圓周方向上的兩個端面的延長線所形成的角度為25° 44°。另外，在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度為永磁鐵的形成有凸部的部分在徑向上的厚度的1/3以上且1/2以下。在本發(fā)明中，例如，凹部的徑向上的深度為永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度以上。另外，在本發(fā)明中，例如，沿著圓周方向以一定間隔形成的多個凹部彼此之間的部分構(gòu)成從凹部的徑向上的外側(cè)端面向徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，凸部的前端面構(gòu)成永磁鐵的內(nèi)周面，且從轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)形成為圓弧狀，凸部的前端面的曲率半徑為永磁鐵的形成有凸部的部分在徑向上的厚度以下。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子可以用于具備如下定子的電動機(jī)中，該定子具有隔開規(guī)定間隙與永磁鐵的外周面對置配置的多個極齒。在該電動機(jī)中，通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更加降低成本，即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，也能夠降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子由如下制造方法制造，該制造方法例如為具備對構(gòu)成永磁鐵的原料的磁粉進(jìn)行沖壓成形后加熱來制造永磁鐵的磁鐵制造工序的制造方法，且在磁鐵制造工序中，使用被加熱了的沖模和/或沖頭來進(jìn)行沖壓成形。這種情況下，能夠提高形成為筒狀的永磁鐵的徑向壓潰強(qiáng)度。而且，這種情況下，能夠提高永磁鐵的密度。從而，能夠提高永磁鐵的磁特性。或者，即使使用不易顯現(xiàn)磁特性的廉價(jià)的磁粉來制造永磁鐵，也能夠確保永磁鐵的磁特性。(發(fā)明效果)
如上所述，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)子及電動機(jī)中，通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更加降低成本，并且，即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，也能夠降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動。另外，若采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的制造方法，則能夠提高永磁鐵的徑向壓潰強(qiáng)度，且能夠提高永磁鐵的密度。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電動機(jī)的剖視圖。圖2是表示圖I所示的永磁鐵的圖，(A)是側(cè)視圖，(B)是表示從(A)的E-E方向觀察永磁鐵的圖。圖3是圖2所示的永磁鐵的制造中使用的沖頭及沖模的示意圖。圖4(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的永磁鐵的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表，圖4(B)是表示比較例I涉及的永磁鐵的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表，圖4(C)是表示比較例2涉及的永磁鐵的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表。圖5是用于說明利用本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的制造方法制造永磁鐵時(shí)的效果的圖表，圖5㈧是表示沖模的溫度與永磁鐵的徑向壓潰強(qiáng)度之間的關(guān)系的圖表，圖5(B)是表示沖模的溫度與永磁鐵的密度之間的關(guān)系的圖表。(符號說明)I 電動機(jī)2 旋轉(zhuǎn)軸3 永磁鐵3a 凹部(第二凹部)3b 凹部3c 底面(凹部的徑向上的外側(cè)端面)3d 凸部3e 端面4 轉(zhuǎn)子6 定子16b、17b 極齒30 沖頭31 沖模C 永磁鐵的徑向上的中心tl 永磁鐵的形成有凸部的部分在徑向上的厚度t2 永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度Θ 凸部在圓周方向上的兩個端面的延長線所形成的角度
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。(電動機(jī)的簡要結(jié)構(gòu))
圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電動機(jī)I的剖視圖。本方式的電動機(jī)I是所謂的PM (permanent magnet)型的步進(jìn)電動機(jī)。如圖I所示，該電動機(jī)I具備具有旋轉(zhuǎn)軸2和永磁鐵3的轉(zhuǎn)子4 ;配置在永磁鐵3的外周側(cè)的具有兩個驅(qū)動用線圈5的定子6 ;在旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)安裝于定子6的框架7。另外，電動機(jī)I具備對旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)的端部進(jìn)行支承的軸承8 ;對旋轉(zhuǎn)軸2的反輸出側(cè)(輸出側(cè)的相反側(cè))的端部進(jìn)行支承的軸承9 ;對旋轉(zhuǎn)軸2及軸承9向輸出側(cè)施力的施力部件10。另外，在以下的說明中，將成為旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)的圖I的Xl方向側(cè)設(shè)為“輸出側(cè)”，將成為旋轉(zhuǎn)軸2的反輸出側(cè)的圖I的X2方向側(cè)設(shè)為“反輸出側(cè)”。另外，將轉(zhuǎn)子4的軸向設(shè)為“軸向”，將轉(zhuǎn)子4的徑向設(shè)為“徑向”，將轉(zhuǎn)子4的圓周方向設(shè)為“圓周方向”。旋轉(zhuǎn)軸2由不銹鋼、鋁或黃銅等金屬形成。旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)從定子6突出。在旋轉(zhuǎn)軸2的外周面上形成有絲杠。在本方式中，在沿軸向的旋轉(zhuǎn)軸2的整個區(qū)域形成有絲
杠。旋轉(zhuǎn)軸2的從定子6突出的部分與例如光拾取裝置等被移動體螺合，當(dāng)轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)，被移動體向軸向移動。永磁鐵3例如為釹磁鐵等稀土類磁鐵。該永磁鐵3形成為筒狀。具體而言,永磁鐵3形成為大致圓筒狀。另外，永磁鐵3通過粘接而固定在旋轉(zhuǎn)軸2的反輸出側(cè)的外周面上。在本方式中，在旋轉(zhuǎn)軸2的外周面上涂敷有粘接劑的狀態(tài)下，使旋轉(zhuǎn)軸2穿過永磁鐵3的內(nèi)周側(cè)，由此將永磁鐵3固定在旋轉(zhuǎn)軸2上。對永磁鐵3的具體結(jié)構(gòu)在后敘述。定子6具備第一定子部組12和第二定子部組13。第一定子部組12與第二定子部組13在軸向上重疊配置。第一定子部組12具備外磁軛14 ;繞線管15，其卷繞有驅(qū)動用線圈5 ;內(nèi)磁軛16，其配置成將繞線管15夾在該內(nèi)磁軛16與外磁軛14之間。外磁軛14具備沿圓周方向以規(guī)定的間距配置的多個極齒(省略圖示)，內(nèi)磁軛16具備沿圓周方向以規(guī)定的間距配置的多個極齒16b。外磁軛14的極齒及極齒16b配置成隔開規(guī)定間隙與永磁鐵3的外周面對置。另外，外磁軛14的極齒與極齒16b以沿圓周方向相鄰的方式交替配置。第二定子部組13具備外磁軛17 ;繞線管18，其卷繞有驅(qū)動用線圈5 ;內(nèi)磁軛19，其配置成將繞線管18夾在該內(nèi)磁軛19與外磁軛17之間。外磁軛17具備沿圓周方向以規(guī)定的間距配置的多個極齒17b，內(nèi)磁軛19具備沿圓周方向以規(guī)定的間距配置的多個極齒(省略圖示)。極齒17b及內(nèi)磁軛19的極齒配置成隔開規(guī)定間隙與永磁鐵3的外周面對置。另夕卜，極齒17b與內(nèi)磁軛19的極齒以沿圓周方向相鄰的方式交替配置。另外,外磁軛17具備覆蓋兩個驅(qū)動用線圈5的外周側(cè)的作為殼體而發(fā)揮作用的殼體部17c?？蚣?具備底面部7a、從底面部7a以立起方式形成且相互對置配置的兩片側(cè)面部7b、7c。側(cè)面部7b配置在反輸出側(cè)且固定在定子6上。在側(cè)面部7b形成有供旋轉(zhuǎn)軸2穿過的插通孔7d。側(cè)面部7c配置在輸出側(cè)。在側(cè)面部7c固定有軸承8。在軸承8的反輸出側(cè)的端面上，以朝向輸出側(cè)凹陷的方式形成有供球狀的鋼球22配置的凹部8a。在旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)的端面上，也以朝向反輸出側(cè)凹陷的方式形成有供鋼球22配置的凹部2a。在本方式中，通過軸承8和鋼球22在軸向及徑向上對旋轉(zhuǎn)軸2的輸出側(cè)的端部進(jìn)行支承。在軸承9的輸出側(cè)的端面上，以朝向反輸出側(cè)凹陷的方式形成有供球狀的鋼球23配置的凹部9a。在旋轉(zhuǎn)軸2的反輸出側(cè)的端面上，也以朝向輸出側(cè)凹陷的方式形成有供鋼球23配置的凹部(省略圖示)。在本方式中，通過軸承9和鋼球23在軸向及徑向上對旋轉(zhuǎn)軸2的反輸出側(cè)的端部進(jìn)行支承。另外，軸承9保持在帶凸緣的形成為圓筒狀的軸承保持架24的內(nèi)周側(cè)，軸承9能夠向軸向移動。軸承保持架24固定在定子6的反輸出側(cè)的端面上。施力部件10為板簧。該施力部件10固定在定子6的反輸出側(cè)。在施力部件10的中心部形成有與軸承9抵接的彈簧部10a。彈簧部IOa對軸承9向輸出側(cè)施力。(永磁鐵的結(jié)構(gòu)及制造方法)圖2是表不圖I所不的永磁鐵3的圖，(A)是側(cè)視圖、⑶是表不從(A)的E-E方向觀察永磁鐵3的圖。圖3是圖2所示的永磁鐵3的制造中使用的沖頭30及沖模31的示意圖。
·0070]如上所述，永磁鐵3形成為大致圓筒狀。如圖2(A)所示，在永磁鐵3的軸向上的兩端面上形成有朝向軸向內(nèi)側(cè)凹陷的作為第二凹部的凹部3a。凹部3a形成為包圍旋轉(zhuǎn)軸2的圓環(huán)狀。該凹部3a作為供用于在旋轉(zhuǎn)軸2上固定永磁鐵3的粘接劑積存的粘接劑積存部而發(fā)揮作用。另外，凹部3a的內(nèi)徑比永磁鐵3的內(nèi)周面的凹部3a以外的部分的內(nèi)徑大。在永磁鐵3的外周面上沿圓周方向交替地形成有N極和S極。圓周方向上的N極的寬度與S極的寬度相等。在本方式中，形成有五個N極和五個S極，在永磁鐵3的外周面上形成的磁極的數(shù)目為十極。在永磁鐵3的內(nèi)周面形成有朝向徑向外側(cè)凹陷的多個凹部3b。具體而言，在永磁鐵3的內(nèi)周面的形成在軸向的兩端側(cè)的凹部3a之間的部分形成有多個凹部3b。即，在軸向上，凹部3b形成在兩個凹部3a之間的整個區(qū)域。多個凹部3b沿著圓周方向以一定間隔形成。在本方式中，五個凹部3b形成在永磁鐵3的內(nèi)周面上。五個凹部3b沿著圓周方向以72°間距形成。凹部3b與凹部3b之間的部分構(gòu)成從凹部3b的底面(徑向外側(cè)端面)3c向徑向內(nèi)側(cè)突出的凸部3d。如上所述，在永磁鐵3的內(nèi)周面上形成有五個凹部3b，因此在永磁鐵3的內(nèi)周側(cè)沿著圓周方向以72°間距形成有五個凸部3d。另外，如上所述，在軸向上，凹部3b形成在兩個凹部3a之間的整個區(qū)域，因此凸部3d也在軸向上形成于兩個凹部3a之間的整個區(qū)域。從軸向觀察時(shí)，凸部3d在圓周方向上的端面3e的延長線通過了永磁鐵3的中心(更具體而言，永磁鐵3的徑向上的中心)C。在本方式中，從軸向觀察時(shí)，一個凸部3d的兩個端面3e的延長線所形成的角度Θ為25° 44°，凸部3d形成為隨著朝向徑向的內(nèi)側(cè)而圓周方向的寬度變窄的大致等腰梯形形狀。凸部3d的前端面(徑向的內(nèi)側(cè)端面)構(gòu)成永磁鐵3的內(nèi)周面，從軸向觀察時(shí)形成為以中心C為曲率半徑的中心的圓弧狀。另外，凸部3d的前端面構(gòu)成粘接固定在旋轉(zhuǎn)軸2的外周面上的固定面。另外，在本方式中，永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度tl為永磁鐵3的形成有凸部3d的部分在徑向上的厚度t2的1/3以上且1/2以下。例如，永磁鐵3的形成有凸部3d的部分在徑向上的厚度tl為I. 5mm左右，永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2為O. 7mm左右。另外，凹部3b的深度(即，凸部3d的高度(tl_t2))為永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2以上。進(jìn)而，凸部3d的前端面的曲率半徑為永磁鐵3的形成有凸部3d的部分在徑向上的厚度tl以下。另外，在本方式中，在圓周方向上的凹部3b的中心或凸部3d的中心與形成在永磁鐵3的外周面上的各磁極的圓周方向上的中心在圓周方向上大致一致。因此，若角度Θ為36° (即，圓周方向上的凹部3b的寬度與凸部3d的寬度相等)，則凸部3d在圓周方向上的端面3e的延長線通過形成在永磁鐵3的外周面上的磁極的邊界。即，在凹部3b或凸部3d中任一方的徑向外側(cè)僅配置有N極或S極中任一方的一極，在凹部3b或凸部3d中任另一方的徑向外側(cè)僅配置有N極或S極中任另一方的一極。在圖2所示的例子中，在凹部3b的徑向外側(cè)僅配置有S極的一極,在凸部3d的徑向外側(cè)僅配置有N極的一極。另外，若角度Θ為25°以上且小于36°，則在凸部3d的徑向外側(cè)配置有三極的磁極，在凹部3b的徑向外側(cè)僅配置有一極的磁極。進(jìn)而，若角度Θ大于36°且為44°以下，則在凸部3d的徑向外側(cè)僅配置有一極的磁極，在凹部3b的徑向外側(cè)配置有三極的磁極。另外，圓周方向上的凹部3b的中心或凸部3d的中心與形成在永磁鐵3 的外周面上的各磁極的圓周方向上的中心也可以在圓周方向上錯開。這種情況下，例如，若角度Θ為36°，則從軸向觀察時(shí)，凸部3d在圓周方向上的端面3e的延長線與形成在永磁鐵3的外周面上的磁極的邊界錯開，在凸部3d及凹部3b各自的徑向外側(cè)配置有兩極的磁極。永磁鐵3是在構(gòu)成原料的磁粉中混入粘接劑樹脂并進(jìn)行沖壓成形后，以規(guī)定溫度加熱而形成的燒結(jié)永磁鐵。在將永磁鐵3沖壓成形時(shí)，如圖3所示，使用沖頭30和沖模31。沖頭30形成為大致圓柱狀。另外，在沖頭30上，以從沖頭30的外周面朝向徑向內(nèi)側(cè)凹陷的方式形成有用于形成永磁鐵3的凸部3d的凹部，該凹部之間的部分構(gòu)成用于形成永磁鐵3的凹部3b的凸部。沖模31形成為筒狀。永磁鐵3通過在將混合有粘接劑樹脂的磁粉填充到?jīng)_模31后，使沖頭30下降而對填充在沖模31中的磁粉進(jìn)行壓縮而被沖壓成形。在本方式中，沖壓成形時(shí)的沖模31由省略圖示的加熱器加熱。例如，沖模31被加熱至40°C 60°C左右。另外，在沖壓成形時(shí)，沖模31的熱量也向沖頭30傳遞，從而沖頭30的溫度也會上升。(表面磁通密度的仿真)圖4(A)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的永磁鐵3的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表，圖4(B)是表示比較例I涉及的永磁鐵的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表，圖4(C)是表示比較例2涉及的永磁鐵的表面磁通密度的仿真結(jié)果的圖表。進(jìn)行以下永磁鐵在圓周方向上的表面磁通密度的仿真(simulation),所述永磁鐵為外周面的磁極的數(shù)目為十極且在內(nèi)周面上形成有五個凹部3b的本方式的永磁鐵3 (以下稱作“實(shí)施例的永磁鐵3”)、外周面的磁極的數(shù)目為十極且在內(nèi)周面上沒有形成凹部的永磁鐵(以下稱作“比較例I的永磁鐵”)、外周面的磁極的數(shù)目為十極且與凹部3b相當(dāng)?shù)陌疾吭趦?nèi)周面上形成有三個的永磁鐵(以下稱作“比較例2的永磁鐵”)。在仿真中，將實(shí)施例的永磁鐵3、比較例I的永磁鐵及比較例2的永磁鐵的外徑及內(nèi)徑設(shè)為相同。另外，在仿真中，將實(shí)施例的永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2與比較例2的永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度設(shè)為相同。實(shí)施例的永磁鐵3的仿真結(jié)果如圖4 (A)所示，比較例I的永磁鐵的仿真結(jié)果如圖4⑶所示，比較例2的永磁鐵的仿真結(jié)果如圖4(C)所示。如圖4(A)、4(B)所示，實(shí)施例的永磁鐵3的圓周方向上的表面磁通密度的變動量與比較例I的永磁鐵的圓周方向上的表面磁通密度的變動量的程度相同，相對于此，如圖4(C)所示，比較例2的永磁鐵的圓周方向上的表面磁通密度的變動量比實(shí)施例的永磁鐵3的圓周方向上的表面磁通密度的變動量及比較例I的永磁鐵的圓周方向上的表面磁通密度的變動量大。由此可知，使用具有實(shí)施例的永磁鐵3的轉(zhuǎn)子4的電動機(jī)I的轉(zhuǎn)矩波動與使用具有比較例I的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動的程度相同，但使用具有比較例2的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動比使用具有比較例I的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動大。(本方式的主要效果)如以上所說明的那樣，在本 方式中，在永磁鐵3的內(nèi)周面上形成有向徑向外側(cè)凹陷的五個凹部3b。因此，在本方式中，能夠減少形成永磁鐵3所需要的原料的量，從而能夠降低永磁鐵3的成本。在本方式中，永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目為十極且形成在永磁鐵3的內(nèi)周面上的凹部3b的數(shù)目為五個。因此，即使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2例如薄到O. 7mm左右的情況下,如上述的仿真結(jié)果所示,也能夠使使用具有永磁鐵3的轉(zhuǎn)子4的電動機(jī)I的轉(zhuǎn)矩波動比使用具有在內(nèi)周面上形成有三個凹部的比較例2的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動低，并且，與使用具有在內(nèi)周面上沒有形成凹部的比較例I的永磁鐵的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動的程度相同。從而，在本方式中，即使使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2變薄來進(jìn)一步減少形成永磁鐵3所需要的原料的量，也能夠降低電動機(jī)I的轉(zhuǎn)矩波動。即，在本方式中，通過使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2變薄，由此能夠比現(xiàn)有技術(shù)更加降低成本，而且即使使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2變薄，也能夠降低電動機(jī)I的轉(zhuǎn)矩波動。在此，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知即使永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目為十極且凹部3b的數(shù)目為十個的情況下，也能夠降低使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2變薄時(shí)的電動機(jī)I的轉(zhuǎn)矩波動。然而，在本方式中，凹部3b的數(shù)目為五個，因此能夠?qū)⑼共?d的數(shù)目設(shè)為五個。從而，即使永磁鐵3的內(nèi)徑變小(例如，永磁鐵3的內(nèi)徑為3mm左右),也能夠確保圓周方向上的凸部3d的寬度,從而能夠確保凸部3d的強(qiáng)度。其結(jié)果是，在本方式中，即使為永磁鐵3的內(nèi)徑小的小型的轉(zhuǎn)子4，也容易在永磁鐵3的內(nèi)周側(cè)形成凸部3d。另外，在本方式中，即使永磁鐵3的內(nèi)徑小，也能夠確保圓周方向上的凹部3b的寬度，因此能夠確保用于形成凹部3b的沖頭30的凸部的強(qiáng)度。其結(jié)果是，在本方式中，即使為永磁鐵3的內(nèi)徑小的小型的轉(zhuǎn)子4，也容易在永磁鐵3的內(nèi)周面上形成凹部3b。另外，在本方式中，由于凹部3b的數(shù)目為五個，因此與凹部3b的數(shù)目為十個的情況相比，即使永磁鐵3的內(nèi)徑小，也能夠擴(kuò)寬圓周方向上的凹部3b的寬度。從而，在旋轉(zhuǎn)軸2上粘接固定永磁鐵3時(shí)，在使旋轉(zhuǎn)軸2穿過永磁鐵3的內(nèi)周側(cè)時(shí)，涂敷在旋轉(zhuǎn)軸2的外周面上的粘接劑容易進(jìn)入凹部3b中。其結(jié)果是，在本方式中，即使為永磁鐵3的內(nèi)徑小的小型的轉(zhuǎn)子4，也能夠防止用于固定旋轉(zhuǎn)軸2與永磁鐵3的粘接劑從作為粘接劑積存部而發(fā)揮作用的凹部3a溢出的情況。另外，能夠使凹部3b作為粘接劑積存部而有效地發(fā)揮作用，因此能夠提高旋轉(zhuǎn)軸2與永磁鐵3的固定強(qiáng)度。另外，由于能夠使凹部3b作為粘接劑積存部而有效地發(fā)揮作用，因此能夠減少積存在凹部3a中的粘接劑的量。因此，能夠使軸承9接近永磁鐵3的反輸出側(cè)的端面或使軸承9的一部分進(jìn)入形成在永磁鐵3的反輸出側(cè)的端面上的凹部3a中。其結(jié)果是，能夠使電動機(jī)I在軸向上小型化。
在本方式中，由于凸部3d的數(shù)目為五個，因此能夠使用五個凸部3d中的三個凸部3d在徑向上對旋轉(zhuǎn)軸2與永磁鐵3進(jìn)行定位。在本方式中，在制造永磁鐵3時(shí)的沖壓成形時(shí)，沖模31被加熱器加熱。因此，在本方式中，如圖5(A)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示,能夠提高永磁鐵3的徑向壓潰強(qiáng)度(radial crushingstrength)。另外，在本方式中，如圖5 (B)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，能夠提高永磁鐵3的密度。因此，在本方式中，能夠提高永磁鐵3的磁特性?；蛘?，即使使用不易顯現(xiàn)磁特性的廉價(jià)的磁粉來制造永磁鐵3，也能夠確保永磁鐵3的磁特性。另外，由于能夠提高永磁鐵3的密度，因此即使使永磁鐵3的形成有凹部3b的部分在徑向上的厚度t2變薄，也能夠確保永磁鐵3的強(qiáng)度。(其它實(shí)施方式)上述方式是本發(fā)明的優(yōu)選方式的一例，但并不局限于此，在不改變本發(fā)明的主旨
的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種變形。在上述方式中，永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目為十極且在永磁鐵3的內(nèi)周面形成有五個凹部3b。此外，例如也可以是永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目為八極且在永磁鐵3的內(nèi)周面形成有四個凹部3b。這種情況下，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知，也能夠獲得與上述的方式同樣的效果。另外，例如也可以是永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目為16極且在永磁鐵3的內(nèi)周面形成有八個或四個凹部3b。這種情況下，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知，也能夠獲得與上述的方式同樣的效果。即，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知，當(dāng)將永磁鐵3的外周面的磁極的數(shù)目設(shè)為m極，形成在永磁鐵3的內(nèi)周面上的凹部3b的數(shù)目設(shè)為M個時(shí)，只要滿足M為3以上且M = m/n (η為使M成為整數(shù)的2以上的整數(shù))的關(guān)系，則能夠獲得與上述方式同樣的效果。在上述方式中，定子6由第一定子部組12和第二定子部組13構(gòu)成。此外，例如定子6也可以僅由第一定子部組12構(gòu)成。另外，定子6也可以由三個以上的定子部組構(gòu)成。另外，在上述方式中，永磁鐵3使用在作為步進(jìn)電動機(jī)的電動機(jī)I的轉(zhuǎn)子4中，但永磁鐵3也可以使用在步進(jìn)電動機(jī)以外的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子中。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子，其使用于電動機(jī)中，所述轉(zhuǎn)子的特征在于，具備 旋轉(zhuǎn)軸； 形成為筒狀且固定在所述旋轉(zhuǎn)軸的外周面上的永磁鐵， 朝向所述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)凹陷的多個凹部沿著所述轉(zhuǎn)子的圓周方向以一定間隔形成在所述永磁鐵的內(nèi)周面上， 將形成在所述永磁鐵的外周面上的磁極的數(shù)目設(shè)為m極，所述凹部的數(shù)目設(shè)為M個時(shí)， 滿足M為3以上且M = m/n,并且η為使M成為整數(shù)的2以上的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述磁極的數(shù)目為十極，所述凹部的數(shù)目為五個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述磁極的數(shù)目為八極，所述凹部的數(shù)目為四個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，所述凸部在所述圓周方向上的端面的延長線通過所述永磁鐵的所述徑向上的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，所述凸部形成為隨著朝向所述徑向的內(nèi)側(cè)而所述圓周方向上的寬度變窄的等腰梯形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 所述凸部的前端面構(gòu)成所述永磁鐵的所述內(nèi)周面，且從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)形成為圓弧狀，并且構(gòu)成固定所述旋轉(zhuǎn)軸的所述外周面的固定面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 在所述永磁鐵的所述轉(zhuǎn)子軸向上的兩端面上，形成有朝向所述軸向的內(nèi)側(cè)凹陷的第二凹部， 所述第二凹部形成為包圍所述旋轉(zhuǎn)軸的圓環(huán)狀， 所述凹部在所述軸向上形成于所述第二凹部間的整個區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 在所述永磁鐵的外周面上沿著所述圓周方向交替地形成有N極和S極， 在所述凹部或所述凸部中任一方的所述徑向的外側(cè)僅配置有一極N極或一極S極。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部，在所述永磁鐵的外周面上沿著所述圓周方向交替地形成有N極和S極， 所述圓周方向上的所述凹部的中心或所述凸部的中心與形成在所述永磁鐵的所述外周面上的各磁極的所述圓周方向上的中心在所述圓周方向上一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，所述凸部在所述圓周方向上的端面的延長線通過形成在所述永磁鐵的所述外周面上的磁極的邊界。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 在所述永磁鐵的外周面上沿著所述圓周方向交替地形成有N極和S極， 滿足m/M = 2，且從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，所述凸部在所述圓周方向上的端面的延長線與形成在所述永磁鐵的所述外周面上的磁極的邊界錯開。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)，所述凸部在所述圓周方向上的兩個端面的延長線所形成的角度為25° 44°。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 所述永磁鐵的形成有所述凹部的部分在所述徑向上的厚度為所述永磁鐵的形成有所述凸部的部分在所述徑向上的厚度的1/3以上且1/2以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述凹部的所述徑向上的深度為所述永磁鐵的形成有所述凹部的部分在所述徑向上的厚度以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 沿著所述圓周方向以一定間隔形成的多個所述凹部彼此之間的部分構(gòu)成從所述凹部的所述徑向上的外側(cè)端面向所述徑向的內(nèi)側(cè)突出的凸部， 所述凸部的前端面構(gòu)成所述永磁鐵的所述內(nèi)周面，且從所述轉(zhuǎn)子的軸向觀察時(shí)形成為圓弧狀， 所述凸部的前端面的曲率半徑為所述永磁鐵的形成有所述凸部的部分在所述徑向上的厚度以下。
16.—種電動機(jī),其特征在于,具備 權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子； 定子，其具有隔開規(guī)定間隙與所述永磁鐵的外周面對置配置的多個極齒。
17.—種轉(zhuǎn)子的制造方法,其是權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子的制造方法,其特征在于，包括 對構(gòu)成所述永磁鐵的原料的磁粉進(jìn)行沖壓成形后加熱來制造所述永磁鐵的磁鐵制造工序，在所述磁鐵制造工序中，使用被加熱了的沖模和/或 沖頭來進(jìn)行沖壓成形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)子、電動機(jī)及轉(zhuǎn)子的制造方法，在該轉(zhuǎn)子中，通過使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄來比現(xiàn)有技術(shù)更加減低成本，并且，即使使永磁鐵的形成有凹部的部分在徑向上的厚度變薄，也能夠降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動；使用于電動機(jī)的轉(zhuǎn)子具備旋轉(zhuǎn)軸、形成為筒狀且固定在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上的永磁鐵(3)；朝向轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)凹陷的多個凹部(3b)沿著轉(zhuǎn)子的圓周方向以一定間隔形成在永磁鐵(3)的內(nèi)周面上；當(dāng)將形成在永磁鐵(3)的外周面上的磁極的數(shù)目設(shè)為m極，凹部(3b)的數(shù)目設(shè)為M個時(shí)，滿足M為3以上且M＝m/n(n為使M成為整數(shù)的2以上的整數(shù))的關(guān)系。
文檔編號H02K1/27GK102882295SQ20121023785
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者矢龜真 申請人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會社