转子单元、马达以及转子单元的制造方法与流程

本发明涉及转子单元、马达以及转子单元的制造方法。

背景技术：

以往，存在一种电动马达，其具有配置了永久磁铁的转子和定子。在专利文献1中，公开了以下结构：在这样的电动马达的转子中包含转子罩和端部帽部，该转子罩覆盖磁铁的外表面并与其嵌合，该端部帽部决定旋转防止机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015-511110号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述现有结构的转子中以独立部件的形式包含有端部帽部。通过连结端部帽部，防止了转子罩相对于转子空转。然而，在这样的现有结构中，需要端部帽部，因此部件增加。

本发明的目的在于，采用减少部件的简单结构，并且防止在马达旋转时转子罩相对于保持架空转。

用于解决课题的手段

本发明的例示的第一发明是在马达中使用的转子单元，其具有：环状的转子铁芯，其包围沿上下方向延伸的中心轴线；多个磁铁，它们在所述转子铁芯的外周沿周向排列；保持架，其相对于所述转子铁芯对多个所述磁铁进行保持；以及转子罩，其收纳所述转子铁芯、所述保持架和多个所述磁铁。所述保持架具有：上表面部，其对所述磁铁的上端进行保持；以及凹部，其位于所述上表面部的外周。所述转子罩具有：筒部，其包围多个所述磁铁的外周；底面部，其对多个所述磁铁的下端进行保持；以及环状部，其覆盖所述上表面部的上端的至少一部分。所述环状部具有与所述凹部在轴向上重叠的凹陷部。

发明效果

根据上述本发明的例示的第一发明的转子单元，能够通过减少了部件的简单结构来防止在马达旋转时转子罩相对于保持架空转。

附图说明

图1是马达的剖视图。

图2是转子单元的分解立体图。

图3是在转子铁芯、磁铁以及保持架组合起来的状态下从底面侧观察时的立体图。

图4是在转子铁芯、磁铁以及保持架组合起来的状态下从上表面侧观察时的立体图。

图5是从底面侧观察转子单元时的立体图。

图6是从上表面侧观察转子单元时的立体图。

图7是从上表面侧观察制造工序中的转子单元时的立体图。

图8是从上表面侧观察制造工序中的转子单元时的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，以下所说明的实施方式仅是本发明的一例，并不对本发明的技术范围进行限定性解释。另外，在各附图中，有时对相同结构要素标注相同标号而省略其说明。

本发明的实施方式的特征在于，在马达(也称作“旋转电机”)中使用的转子单元(也简称为“转子”或“旋转子”)的结构。在实施方式中，以作为特征部分的转子单元为中心进行说明。

在本说明书中，相对于马达的旋转的中心轴线j适当地定义“上方向”或“上侧”以及“下方向”或“下侧”而进行说明。但是，并不一定是“下方向”或“下侧”相对于“上方向”或“上侧”位于重力方向的下侧，能够按照任意的朝向来配置。此外，有时将转子单元等各结构的上侧的面称作“上表面”，将下侧的面称作“底面”。此外，在本说明书中，将在转子单元中保持架与转子罩没有沿周向同步旋转、而是相对旋转的情况称作“空转”。

＜1.实施方式＞

图1是本实施方式的马达1的剖视图。如图1所示，马达1包含轴101、转子单元10、定子102、壳体103、轴承保持架104、第一轴承105、第二轴承106、绝缘件107以及线圈108等。轴101和转子单元10为一体结构。

轴101呈圆柱状，以沿一个方向延伸的中心轴线j为中心。转子单元10位于轴101的中途位置。转子单元10能够相对于定子102旋转。

定子102配置为在轴向上包围转子单元10。定子102具有将导线卷绕于绝缘件107而构成的线圈108。

壳体103配置为与定子102的外周面嵌合，收纳构成马达1的包含轴101、转子单元10、定子102、轴承保持架104、第一轴承105、第二轴承106、绝缘件107以及线圈108在内的各结构。壳体103呈大致圆筒状。

轴承保持架104对配置于转子单元10和定子102的上侧的第二轴承106进行支承。轴承保持架104配置于转子单元10和定子102的上侧，与壳体103嵌合。轴承保持架104在包含中心轴线j的位置具有贯通孔。在轴承保持架104的贯通孔中配置有轴101。

第一轴承105配置于壳体103的底部，对轴101的一侧进行支承。第二轴承106配置于转子单元10的上侧，对轴101的另一侧进行支承。第一轴承105和第二轴承106按照转子单元10能够相对于定子102旋转的方式对轴101进行支承。第一轴承105和第二轴承106是经由球体而使外圈与内圈相对旋转的球轴承。但是，也可以使用滑动轴承或流体轴承等其他方式的轴承来代替球轴承作为第一轴承105和第二轴承106。另外，举出了马达1具有第一轴承105和第二轴承106的例子，但也可以采用具有一个轴承的结构等、至少具有一个轴承的结构。

绝缘件107配置于定子102与构成线圈108的导线之间，使定子102与线圈108的导线绝缘。

图2是本实施方式的转子单元10的分解立体图。图3是在转子单元10中在转子铁芯12、磁铁13以及保持架11组合起来的状态下从底面侧观察时的立体图。图4是在转子单元10中在转子铁芯12、磁铁13以及保持架11组合起来的状态下从上表面侧观察时的立体图。图5是从底面侧观察转子单元10时的立体图。图6是从上表面侧观察转子单元10时的立体图。

如图2所示，转子单元10构成为包含保持架11、转子铁芯12、磁铁13以及转子罩14。在图2中，保持架11相对于转子罩14配置于上侧。

保持架11构成为包含连结部111和分隔部112。保持架11是树脂制的部件。保持架11对磁铁13的上端进行保持，使得多个磁铁13不会从转子铁芯12脱落。另外，连结部111是本发明中的“上表面部”的一例。

连结部111呈圆环状，将多个分隔部112的上端连结起来而进行保持。连结部111在包含中心轴线j的部分具有保持架开口部111a。连结部111的上表面侧的外周的角部111c呈外侧面带有弧度的圆角形状。

如图4所示，在连结部111的外周侧的角处、在周向上均等的位置具有四个凹部111b。凹部111b是从连结部111的外周面中的上表面侧的角部分朝向径向内侧呈矩形形状切开的切口。另外，凹部111b的数量能够任意变更。

分隔部112从连结部111大致垂直地朝向下方向延伸有多个，在作为转子单元10而组装起来的状态下，分隔部112分别配置于在周向上相邻的多个磁铁13之间。分隔部112的与中心轴线j垂直的面的截面从径向外侧朝向径向内侧延伸，其中途部分的周向长度比径向外侧的端部和径向内侧的端部的周向长度短。根据该构造，防止了保持架11从转子铁芯12向周向外侧脱落。由于在组装工序中要插入磁铁13，因此保持架11的底面侧开放。

转子铁芯12是配置于转子单元10的中心部的呈包围中心轴线j的八边形等大致正多边形棱柱状并且呈环状的部分，是由电磁钢板沿轴向层叠的层叠钢板构成的金属制的部件。转子铁芯12在包含中心轴线j的部分具有供轴101插入的第二贯通孔122。在转子铁芯12的比第二贯通孔122靠径向外侧的位置具有沿与中心轴线j平行的上下方向呈圆筒状延伸的多个第一贯通孔121。在转子铁芯12的外周侧的各面上，分别配置为磁铁13与转子铁芯12接触。

磁铁13具有：内周侧的平面，其与转子铁芯12接触；以及外周侧的弯曲面，其形成为与中心轴线j垂直的截面呈圆弧状弯曲的形状。磁铁13是永久磁铁。磁铁13的径向外侧的弯曲面与马达1的定子102对置。多个磁铁13以n极的磁极面与s极的磁极面在周向上交替地排列的方式在转子铁芯12的外周上沿周向排列。磁铁13通过被压入彼此相邻的一对分隔部112之间而组装起来。

转子罩14在组装前的状态下具有筒部141和底面部142(参照图5)，转子罩14呈圆筒状，具有向上表面侧开放的开放部14a(参照图6)。转子罩14是铁、铝等非磁性体的金属制的。转子罩14例如是通过冲压加工等而形成的。转子罩14收纳转子铁芯12、保持架11以及多个磁铁13。筒部141呈以中心轴线j为中心的圆筒状，在转子单元10组装起来的状态下，包围多个磁铁13的外周整体，一部分与保持架11的连结部111重叠。底面部142呈环状，配置于筒部141的下端。在转子单元10组装起来的状态下，底面部142覆盖保持架11的底面侧的为了在组装工序中插入磁铁13而开放的部分，由此对磁铁13的底面侧的下端进行保持。转子罩14在底面部142具有开口部142a。转子铁芯12的第二贯通孔122和第一贯通孔121从开口部142a的开口露出。另外，转子罩14也可以由非磁性体的树脂等形成以代替由非磁性体的金属制造。

如图5和图6所示，在组装起来的状态下，转子罩14的筒部141的上表面侧的端部成为沿着连结部111的圆角形状的角部111c向径向内侧屈曲的环状的环状部141a。环状部141a覆盖保持架11的上表面的连结部111的至少一部分。而且，转子罩14的环状部141a具有在轴向上与保持架11的凹部111b重叠并且凹陷的凹陷部141b。凹陷部141b在转子罩14的包含环状部141a与筒部141之间的角在内的位置配置有多个。与保持架11的凹部111b同样地，凹陷部141b配置在周向上的均等的位置。多个凹部111b与多个凹陷部141b彼此在周向上无错位地嵌合。由此，能够防止转子罩14相对于保持架11、转子铁芯12以及磁铁13沿周向空转。此外，能够防止转子罩14从保持架11沿轴向脱落。

另外，在本实施方式的转子单元10中，举出具有四对保持架11的凹部111b和转子罩14的凹陷部141b的结构为例，但保持架11的凹部111b与转子罩14的凹陷部141b的对数能够变更为一对以上的任意数。但是，通过采用具有多对凹部111b和凹陷部141b的结构，能够有效地防止转子罩14相对于保持架11、转子铁芯12以及磁铁13沿周向空转。另外，在具有多对凹部111b和凹陷部141b的结构中，优选为，凹部111b和凹陷部141b分别在周向上均等地配置。通过采用这样的结构，能够使由于重量而施加于凹部111b和凹陷部141b的力均等。

＜转子单元10的制造方法＞

在制造转子单元10时，首先，将转子铁芯12配置于模具的内部。然后，向配置有转子铁芯12的模具的内部注射树脂。由此，将保持架11嵌件成型为具有多个分隔部112的形状。这里，以使分隔部112的轴向的尺寸大于磁铁13的轴向的尺寸的方式来成型保持架11。在嵌件成型的制造工序中，进行保持架11的成型以及转子铁芯12与保持架11的固定这双方。因此，相比于通过单独的工序来进行保持架11的成型以及转子铁芯12与保持架11的固定的情况，缩短了转子铁芯12和保持架11的制造工序。但是，保持架11不是必须通过嵌件成型来制作，也可以与转子铁芯12分开地单独成型，然后将保持架11安装于转子铁芯12。另外，使用采用了上述嵌件成型的方法的工序和使用分别单独地成型出保持架11和转子铁芯12再进行安装的方法的工序是本发明中的“保持架安装工序”的例子。

接着，从底面侧将磁铁13插入配置于彼此相邻的一对分隔部112之间。由此，通过保持架11对磁铁13进行保持。假设包含着磁铁13进行嵌件成型的话，需要在嵌件成型之前通过将磁铁13粘接于转子铁芯12等的方法而将转子铁芯12和磁铁13至少暂时固定起来。与此相对，在本实施方式中，利用成型完成而硬化后的保持架11来进行磁铁13的定位。因此，相比于包含着磁铁13进行嵌件成型的情况，能够比较容易且精度良好地对多个磁铁13进行定位。这样，向转子铁芯12安装多个磁铁13的工序是本发明中的“磁铁安装工序”的一例。

接着，将组装起来的保持架11、转子铁芯12以及磁铁13从转子罩14的开放的上表面侧插入。转子罩14的底面部142与转子铁芯12和磁铁13的底面侧接触而对磁铁进行保持。该工序是本发明中的“转子罩安装工序”的一例。图7是示出此时的转子单元10的状态的图。

然后，使转子罩14的筒部141的上表面侧向径向内侧屈曲，成为转子罩14的环状部141a的外侧的面与保持架11的连结部111的角部111c的内侧的面接触的状态。由此，环状部141a成为沿着保持架11的连结部111的角部111c的形状的形状。该工序是本发明中的“转子罩弯折工序”的一例。图8是示出此时的转子单元10的状态的图。

最后，按压与连结部111的凹部111b重叠的环状部141a而形成与凹部111b重叠的凹陷部141b。具体而言，进行凿紧，使得环状部141a的凹陷部141b进入凹部111b，成为凹部111b与凹陷部141b嵌合的状态。这样，制造出了图5所示的具有凹陷部141b的转子单元10。该工序是本发明中的“转子罩加工工序”的一例。

另外，也可以将转子罩弯折工序和转子罩加工工序作为一个工序而同时进行。在该情况下，一边使转子罩14的筒部141向径向内侧屈曲一边按压筒部141的与凹部111b重叠的部分。由此，能够简化转子单元10的制造工序。

＜2.变形例＞

本发明的转子单元不限于上述的实施方式，也包含基于上述实施方式进行考虑而取得的各种方式。例如，本发明的转子单元也可以是以下这样的变形例的结构。

连结部111的凹部111b并不必须所有都是相同的形状。如图4等所示，转子单元10的凹部111b是从连结部111的外周面中的上表面侧的角部分朝向径向内侧呈矩形形状切开的切口，但也可以不是矩形形状而替代为圆弧状等具有圆角的形状或其他形状。此外，作为凹部111b，也可以是，矩形形状和圆弧状等多个不同的形状在周向上交替地配置。当像这样凹部111b的形状采用不同的形状时，在安装了转子罩14之后，也能够视觉确认凹部111b的形状。因此，能够根据凹部111b的形状而从外部确认转子单元10中的磁铁13的n极和s极的位置。

转子铁芯12的外周可以是上述实施方式那样的多边形状，但也可以是圆筒状。

磁铁13的数量能够任意变更。在该情况下，分隔部112的数量也根据磁铁13的数量而适当地变更。

＜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，应被广泛解释为本领域技术人员可掌握的范围。例如，上述实施方式和各变形例能够彼此组合而实施。

本发明的马达主要被用作汽车用的马达。例如，用于制动用的马达或助力转向用的马达等。此外，也能够用于汽车用以外的各种用途。例如，也可以用于电动助力自行车、电动摩托车、家电产品、oa设备以及医疗设备等。

此外，本发明的转子单元和马达也能够以同样的构造构成发电机。本发明的马达也能够被用作在汽车、电动助力自行车、风力发电等中使用的发电机。

产业上的可利用性

本发明能够用作例如马达或马达用的转子单元。

标号说明

1：马达；101：轴；102：定子；103：壳体；104：轴承保持架；105：第一轴承；106：第二轴承；107：绝缘件；108：线圈；10：转子单元；11：保持架；111：连结部；111a：保持架开口部；111b：凹部；111c：角部；112：分隔部；12：转子铁芯；121：第一贯通孔；122：第二贯通孔；13：磁铁；14：转子罩；14a：开放部；141：筒部；141a：环状部；141b凹陷部；142：底面部；142a：开口部。