专利名称：电机和使用该电机的风扇单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机和使用该电机的风扇单元。更具体地说，本发明涉及一种电机和使用该电机的风扇单元，该电机包括轴、灌注有润滑油并且以可旋转方式支承所述轴的套筒、以及具有容纳该套筒的圆柱形部分的壳体。
背景技术：
已经公知有多种用于使电风扇的叶轮或磁盘旋转的电机。一些电机使用滑动轴承，在该滑动轴承中通过灌注有润滑油的烧结材料形成的套筒以可围绕旋转轴线旋转的方式来支承轴。在这些电机中，必须防止油泄漏到容纳套筒的部分之外。日本特开2001-25200号公报公开了在轴周围设置呈衬垫(washer)形式的回油部。回油部面向套筒的表面弯曲并且凹离套筒。沿平行于旋转轴线的轴向从套筒泄漏的润滑油到达回油部，然后回到套筒。
对于电机，提出了多种防止连接到转子的轴在轴向上从滑动轴承脱开的结构。例如，日本特许3003763号公报和日本特开2000-102210号公报公开了使用轴保持环。轴保持环设在电机的壳体的一部分上，并且松配合在环形槽中，该环形槽在轴的整个周向长度上形成在轴的靠近其一端的周向表面上。
然而，在该结构中，在一些情况下，特别是在轴径较小的情况下，难以获得级别令人满意的轴保持力。这是因为轴保持环与形成在轴的整个周向长度上的环形槽相啮合。此外，与没有环形槽的轴相比，必须将所述轴制成为较长以确保在轴端部附近形成环形槽的区域。轴长度的这种增加增大了电机的轴向尺寸。此外，为了防止轴保持环与围绕轴形成的环形槽恒定接触，必须将电机的各个部件的尺寸精度和组装精度设置得很高。因此，增加了部件成本和装配成本。
此外，日本特开2000-102210号公报的由弹簧形成的轴保持环具有防止润滑油泄漏的功能。然而，该功能并不是设置在轴的连接到转子的一侧上，而是设置在轴的位于圆柱形部分深处的另一侧上。圆柱形部分的转子侧端通常是开口的，而另一端通常被从圆柱形部分的周壁延伸的底部或者装配在圆柱形部分的开口内的盖所封闭。因此，从套筒轴向泄漏的润滑油几乎不会从圆柱形部分的封闭端泄漏到圆柱形部分的外部。相反，必须有效地防止润滑油从圆柱形部分的开口端泄漏。
发明内容
根据本发明的优选实施例，电机包括轴，该轴可围绕旋转轴线旋转，并在其连接部分连接到转子；灌注有润滑油的套筒，该套筒包围所述轴的除了该轴的连接部分之外的部分，并且以可旋转的方式支承所述轴；中空圆柱形部分，该中空圆柱形部分具有开口端并容纳所述套筒；环形件，该环形件在所述轴的连接部分与所述套筒之间紧固在所述轴周围，并涂布有抗斥润滑油的抗斥剂(repellent agent)，所述环形件的外周面面对所述中空圆柱形部分，该环形件在其套筒侧具有第一外径并在其连接部分侧具有大于所述第一外径的第二外径；以及轴保持部，该轴保持部在其中限定有孔，按位于所述轴的连接部分与所述环形件之间的方式设置在所述中空圆柱形部分上，所述孔的直径大于所述环形件的所述第一外径但小于所述第二外径。在所述电机中，所述环形件和所述轴保持部中的至少一个是可以弹性形变的。
所述环形件可以按使得所述第一外径小于所述第二外径的方式朝着所述套筒逐渐变细。此外，所述环形件的外周面可以呈阶梯形。
所述电机还可以包括定子，所述定子包括芯部、卷绕所述芯部的绕组、以及使所述芯部与所述绕组绝缘的绝缘体，所述定子紧固于所述中空圆柱形部分的外周面。所述轴保持部由所述绝缘体的一部分形成。
所述环形件可以是压制金属件。
优选的是，通过将所述环形件浸入抗斥润滑油的抗斥剂来在所述环形件的表面上形成抗斥剂层。
所述环形件的套筒侧表面可以按使得该套筒侧表面径向向外地靠近所述套筒的方式凹入。
根据本发明的优选实施例，提供一种风扇单元。该风扇单元包括上述电机和通过其旋转产生气流的叶轮。所述叶轮直接或经由转子毂(hub)连接到所述电机的所述轴。
根据以下参照附图对本发明优选实施例的详细说明，本发明的其他特征、部件、优点以及特性将更加显而易见。
图1是根据本发明优选实施例的使用电机的风扇单元的分解立体图。
图2是图1的风扇单元的剖面图。
图3是在接合有电路板和定子的情况下图1的风扇单元的壳体的立体图。
图4是当旋转部和静止部彼此分离时图1的风扇单元的剖面图。
图5表示在从上方看去时图1的风扇单元的定子。
图6是图1的风扇单元中的环形件、轴保持部及其周围部件的局部放大剖面图。
图7A至7F是表示图1的风扇单元中的环形件的变型例的剖面图。
具体实施例方式
将参照图1至7F详细描述本发明的优选实施例。应注意，在对本发明的描述中，当将不同部件之间的位置关系和方向描述成上/下或左/右时，表示图中的最终位置关系和方向；不表示已经组装为实际装置的部件之间的位置关系和方向。同时，在以下描述中，轴向表示平行于旋转轴线的方向，径向表示垂直于旋转轴线的方向。
图1是根据本发明优选实施例的使用电机的风扇单元的分解立体图。图2是图1的风扇单元的剖面图。该风扇单元包括壳体11，其由树脂形成，在沿轴向看去时具有近似矩形的外形；电路板21，其紧固于壳体11的中央；定子(电枢(armature))31，其形成电机的一部分；转子毂37，其连接到可以围绕旋转轴线旋转的轴36；以及叶轮39，其紧固于转子毂37的外周表面上。转子毂37和叶轮39也总称为转子。
参照图1，壳体11包括外框12。在图1中，部分地略去了壳体11的外框12以增强可视性。外框12的外周和内周在沿轴向看去时分别为近似矩形和近似圆形。在壳体11中，电机支承部13位于外框12的中央并且沿轴向看去时具有近似圆形的形状。电机支承部13用四个肋条14连接到外框12。肋条14的数量不限于四个。可以设置少于四个或多于四个的肋条。
外框12的内周面与电机支承部13的外周面之间的空间形成由叶轮39的旋转产生的气流的通道。在气流通道中设置有叶轮39的多个叶片39a。
参照图1，电机支承部13包括呈近似圆板形的板状部分15和立于板状部分15的大致中央的圆柱形部分17。圆柱形部分17在其中限定有空间并在该空间中容纳有形成轴36的轴承的套筒35。圆柱形部分17还保持定子31。定子31接合于圆柱形部分17的外周面，如图2所示。
容纳在圆柱形部分17中的套筒35紧固于圆柱形部分17的内周面。套筒35由灌注有润滑油的烧结合金形成，并且形成在至少除了轴36的上部之外包围轴36的同时按可旋转方式支承轴36的滑动轴承。轴36的上部连接到转子毂37。更具体地说，转子毂37的中空、向下开口并由金属制成的中央圆柱形部分37a密接并紧固于轴36的上部的外周面，如图2所示。在下文中，将轴36的上部称为连接部分。
转子毂37包括连接到轴36的中央圆柱形部分37a、沿垂直于轴向的径向从中央圆柱形部分37a的上端向外延伸的中间部分37c、以及从中间部分37c的外周缘向下延伸的外周壁37b。将外周壁37b设置为环绕轴36、套筒35和圆柱形部分17。形成电机的一部分的中空圆柱形转子磁体38是中空的，并且按使得转子磁体38的内周面面对定子31的芯部32(稍后描述)的外周面并在它们之间插有间隙的方式密接并固定于外周壁37b的内表面。外周壁37的外表面接合有由树脂形成的叶轮39。更具体地说，叶轮39的其上设置有多个叶片39a的圆柱形部分39b密接并固定于外周壁37b的外表面。
参照图2，在轴36周围设置有环形件41。环形件41在轴36的与转子毂37的中央圆柱形部分37a相连接的连接部分的直接下方密接并固定于轴36的外周面。环形件41由金属通过压制形成，并涂布有抗斥润滑油的抗斥剂。在该优选实施例中，在组装之前将环形件41浸入抗斥剂中，从而环形件41涂布有一层抗斥剂。因此，环形件41具有使从套筒35向上泄漏的润滑油向套筒35返回的功能，从而防止润滑油泄漏到圆柱形部分17的外部。
可以用刷子等向环形件41上涂敷抗斥剂。然而，与用刷子进行涂敷相比，浸入抗斥剂是优选的。这是因为浸入抗斥剂可以可靠地向环形件的整个表面涂布抗斥剂。此外，与用施配器(dispenser)进行涂敷相比，浸入抗斥剂也是优选的。这是因为与施配器相比浸入抗斥剂可以一次在更大面积中涂敷抗斥剂。即，无论环形件41的尺寸如何，浸入抗斥剂都可以有效地形成抗斥剂涂层。此外，浸入抗斥剂可以缩短在环形件41上形成抗斥剂层所需要的时间。
此外，环形件41具有防止包括轴36的旋转部与包括套筒35的静止部分离的功能。稍后将详细描述环形件41的这些功能。
定子31包括具有四极齿(four-pole teeth)的芯部32。芯部32在轴向的两侧都涂覆有由树脂形成的绝缘体33。绕组34卷绕着各齿。绝缘体33使芯部32与绕组34彼此绝缘。绕组34的始端和末端分别连接到从绝缘体33向下伸出的端子销。端子销插穿设置在电路板21中的通孔21a(参见图1)。端子销通过焊接而电连接并固定于电路板21的下表面上(即与面对定子31的表面相对的表面上)的铜箔图案的焊接区(land)。这样，形成电机的一部分的定子31直接连接并固定于电路板21。
电路板21由单侧纸酚醛树脂包铜薄板形成。电路板21的下表面在其上形成有铜箔。该下表面可以称为图案面。在电路板21的下表面(图案面)上安装有形成电机(定子31)的驱动电路的表面安装电子部件，例如集成电路(芯片IC)、芯片电阻器和芯片电容器。这些电子部件通过形成在电路板21上的导电图案而彼此电连接。
在电路板21的中央形成有通孔21b，如图1所示。按照使壳体11的圆柱形部分17插过通孔21b的方式将电路板21接合于电机支承部分13。如上所述，因为定子31直接安装并固定于电路板21，所以当定子31固定于壳体11的圆柱形部分17的外周面时电路板21通过定子31固定于壳体11。图3是示出该优选实施例的风扇单元的壳体11在接合有电路板21和定子31的情况下的立体图。
通过焊接将用于电连接到外部电源等的束线(具有连接器的引线)22连接到电路板21。另选的是，可以将没有连接器的引线连接到电路板21。为了确保束线22的空间或者使得可以容易地将束线22焊接到电路板21上，在电机支承部分13的板状部分15的周缘形成切口部分18。
图1示出了将连接有束线22的电路板21接合于壳体11的电机支承部分13的方式。在图1的示例中，设置有切口部分18，以防止电机支承部分13干扰束线22(以及束线22在电路板21上的焊接部分)，即，以提供束线22和焊接部分的空隙。在另选的组装方法中，首先将没有连接束线22的电路板21接合于电机支承部分13，之后将束线22焊接到电路板21上的用于连接的焊接区。在后一方法中，使用切口部分18来使得能够通过焊接将束线22连接到电路板21。请注意，靠近切口部分18的一个支承肋条14包括从该支承肋条14伸出并保持束线22的引线的引线保持部20。
图4是该优选实施例的风扇单元的剖面图，其中旋转部和静止部彼此分离。图5示出了在从上方看去的定子31。现在参照图4和5描述该优选实施例的风扇单元的组装方法。
在图4的下部示出了电机的静止部。在静止部中，如上所述地安装在电路板21上的定子31紧固于壳体11的圆柱形部分17的外周面。形成滑动轴承的、由灌注有润滑油的烧结合金形成的套筒35紧固于圆柱形部分17的内部。使芯部32与绕组34绝缘的树脂绝缘体33具有朝向旋转轴线弯曲并延伸以覆盖圆柱形部分17的上端面的上端部(轴保持部)33b。轴保持部33b在其中央限定孔33a。孔33a的直径小于壳体11的圆柱形部分17的内径。轴保持部33b可以形成为与定子31分离的部件。然而，优选的是将轴保持部33b形成为定子31的一部分，因为这可以减小部件的数量并降低成本。
图4的上部示出了旋转部。在旋转部中，环形件41和转子毂37在轴36的上端附近接合于轴36。转子磁体38紧固于转子毂37的外周壁37b的内表面。叶轮39紧固于外周壁37b的外表面。如图2所示，在组装了风扇单元时，环形件41位于轴36的连接到转子毂37的连接部分与套筒35的连接部分侧端面(即上端面)之间。
环形件41的外径(最大直径)大于由定子31的绝缘体33的轴保持部33b形成的孔33a的直径。如图4中的虚线箭头所示，旋转部的轴36穿过孔33a插入静止部的套筒35。在到达孔33a时，环形件41使轴保持部33b发生弹性形变以加宽孔33a并穿过孔33a。然后，环形件41处于图2所示的状态。因此，至少将绝缘体33的轴保持部33b设置为可以弹性形变。
接着描述环形件41的形状。图6是环形件41、轴保持部33b和它们周围的部件的局部放大剖面图。从图6中清楚看到，环形件41朝向套筒35逐渐变细。即，环形件41的与壳体11的圆柱形部分17相面对的外周面41a相对于轴向按如下方式倾斜使得环形件41在套筒35侧的外径(这称为第一外径d1)小于另一侧(即连接部分侧)的外径(这称为第二外径d2)。并且，由绝缘体33的轴保持部33b形成的孔33a的直径d3大于第一外径d1但小于第二外径d2，如图6所示。即，满足尺寸关系d1＜d3＜d2。
由于该尺寸关系，当旋转部的轴36穿过静止部的绝缘体33的孔33a插入套筒35时，环形件41可以容易地穿过孔33a。在穿过孔33a时，环形件41与轴保持部33b的包围孔33a的区域相接触，并加宽孔33a(即，使轴保持部33b发生弹性形变)。因此，形成在环形件41的外周面41a上的抗斥剂层可能由于与轴保持部33b的接触而被部分去除。
然而，至少在外周面41a的下部中不会去除抗斥剂层，这是因为第一外径d1(即环形件41在套筒侧的外径)小于孔33a的直径d3。此外，不会在环形件41的面对套筒35的下表面41b上去除抗斥剂层。因此，可以通过抗斥剂层的作用将从套筒35轴向向上泄漏的润滑油朝着套筒35有效地抗斥回去，从而防止润滑油泄漏到圆柱形部分17的外部。
如图6所示，环形件41的套筒侧表面(下表面)41b按使得表面41b径向向外更靠近套筒35的上端面的方式凹入。通过该结构，即使从套筒35向上泄漏的润滑油粘附于环形件41的套筒侧表面41b，粘附的润滑油也在轴36(和环形件41)旋转时由于离心力而在套筒侧表面41b上径向向外移动。在离开环形件41的套筒侧表面41b的径向外缘41c之后，润滑油回到套筒35。这样，润滑油有效地聚集到套筒35中，因此不会泄漏到圆柱形部分17的外部。由外周面41a和套筒侧表面(下表面)41b形成的径向外缘41c也有助于抗斥润滑油的效果。
图7A至7F是可以在本优选实施例的风扇单元中使用的示例性变型环形件的剖面图。虽然图6的示例中的外周面41a在被包括轴向的平面切割时是平直的，但图7A至7F的示例中的外周面41a可以不是平直的而是弯曲的。在图7A的示例中，外周面41a在被包括轴向的平面切割时是弯曲的，并且朝向壳体11的圆柱形部分17凸起。在图7B的示例中，外周面41a在被包括轴向的平面切割时是弯曲的，在图7B的示例中是凹入的。
在图7C的示例中，环形件41的下部不是锥形而是圆柱形的。即，下部具有与旋转轴线平行的外周面41a。然而，环形件41的上部的外周面41a相对于旋转轴线按使得环形件41的外径朝着其下圆柱形部分减小的方式倾斜。在被包括轴向的平面切割时，环形件41的上部的外周面41a是平直的。环形件41在其下端的外径小于在其上端的外径。
在图7D的示例中，环形件41的下部与图7C的示例一样为圆柱形。然而，与图7C的示例不同，上部的外周面41a在被包括轴向的平面切割时不是平直的而是弯曲的。外周面41a朝壳体11的圆柱形部分17凸起。从图7D中明显看到，环形件41在其下端的外径小于在其上端的外径。
在图7E的示例中，环形件41具有阶梯形的外周面41a。即，环形件41由大直径部分和设置于大直径部分的套筒侧的小直径部分形成。在这些变型例中的任一个中，第一外径d1(即环形件41在套筒35侧的外径)小于第二外径d2(即连接部分侧的外径)。即，满足d1＜d2。
在图7A至7F的示例中，环形件41的套筒侧表面41b凹离套筒35的上端面。在被包括轴向的平面切割时，在图7A至7E的示例中由平直面的组合形成套筒侧表面41b。另一方面，在图7F的示例中，在被包括轴向的平面切割时套筒侧表面41b是弯曲的。在图7F的示例中，环形件41的外周面41a与图7E的外周面41a相同。因为套筒侧表面41b凹离套筒35的上端面，所以当环形件41b旋转时，粘附在套筒侧表面41b上的润滑油在套筒侧表面41b上远离旋转轴线地移动，并且在离开径向外缘41c时回到套筒35。
环形件41可以具有任何形状，只要满足d1＜d2。例如，可以使用通过组合以上变型例而得到的形状，或者与以上变型例中的形状不同的形状。
如上所述，本发明可以实施为多种形式。在上述优选实施例和变型例中所述的具体结构、形状和材料等仅仅是示例，可以按各种方式进行修改。例如，可以省去转子毂37而将叶轮39直接固定于轴36。
在上述优选实施例中，由绝缘体33的上端形成的轴保持部33b可以发生弹性形变以使得环形件41可以穿过孔33a。然而，本发明不限于此。可以由可弹性形变的材料(例如合成树脂)形成环形件41而不是轴保持部33b。静止部(在壳体11侧)的轴保持部33b和旋转部的环形件41中的至少一个可以弹性形变以使得环形件41可以穿过轴保持部33b中限定的孔33a就足够了。
在上述优选实施例中，由定子31的绝缘体33的一部分形成轴保持部33b。另选的是，可以形成与绝缘体33分离的轴保持部，其中形成有使得环形件41可以从其穿过的孔。在该情况下，分离的轴保持部紧固于壳体11的圆柱形部分17的上开口端。另选的是，可以通过使壳体11的圆柱形部分17的上开口端变窄来由圆柱形部分17的一部分形成轴保持部。
如上所述，根据本发明的优选实施例，环形件在轴的与转子相连接的连接部分与套筒的连接部分端之间紧固于轴周围。环形件具有防止从套筒轴向泄漏的润滑油泄漏到容纳套筒的圆柱形部分的外部的功能，以及防止轴从套筒脱开的功能。因此，可以获得在结构简单性和成本方面有利的电机和风扇单元。
环形件涂布有抗斥润滑油的抗斥剂。当将轴插入套筒中时，抗斥剂可能由于与轴保持部的包围孔的区域的接触而被去除。然而，因为孔的直径大于环形件的套筒侧外径并且小于连接部分侧外径，所以至少在环形件的外周面的套筒侧部分上留有抗斥剂。此外，在环形件的套筒侧表面上也留有抗斥剂。因此，可以有效地使得从套筒轴向泄漏的润滑油朝着套筒返回，并且防止润滑油泄漏到圆柱形部分的外部。
此外，环形件的套筒侧表面凹离套筒的连接部分侧端。通过该结构，即使从套筒轴向泄漏的润滑油粘附于环形件的套筒侧表面，该润滑油也由于离开旋转轴线的离心力而在套筒侧表面上移动，离开套筒侧表面的外缘，然后回到套筒。这样，润滑油聚集于套筒中。
虽然以上描述了本发明的优选实施例，但是应该理解，在不脱离本发明范围和精神的情况下，本领域技术人员可以显见变型和修改。因此本发明的范围仅由所附权利要求书确定。
权利要求
1.一种电机，该电机包括轴，该轴可围绕旋转轴线旋转，并在其连接部分连接到转子；灌注有润滑油的套筒，该套筒包围所述轴的除了该轴的连接部分之外的部分，并按可旋转的方式支承所述轴；中空圆柱形部分，该中空圆柱形部分具有开口端并容纳所述套筒；环形件，该环形件在所述轴的连接部分与所述套筒之间紧固于所述轴周围，并涂布有抗斥所述润滑油的抗斥剂，所述环形件的外周面面对所述中空圆柱形部分，所述环形件在其套筒侧具有第一外径并在其连接部分侧具有大于所述第一外径的第二外径；以及轴保持部，该轴保持部在其中限定有孔，按位于所述轴的连接部分与所述环形件之间的方式设置在所述中空圆柱形部分上，所述孔的直径大于所述环形件的所述第一外径并小于所述第二外径，其中所述环形件和所述轴保持部中的至少一个是可以弹性形变的。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述环形件按使得所述第一外径小于所述第二外径的方式朝着所述套筒逐渐变细。
3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述环形件的外周面呈阶梯形。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，该电机还包括定子，所述定子包括芯部、卷绕所述芯部的绕组、以及使所述芯部与所述绕组绝缘的绝缘体，所述定子紧固于所述中空圆柱形部分的外周面，其中所述轴保持部由所述绝缘体的一部分形成。
5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述环形件是压制金属件。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，通过将所述环形件浸入抗斥所述润滑油的所述抗斥剂，在所述环形件的表面上形成有抗斥剂层。
7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述环形件的套筒侧表面按使得该套筒侧表面径向向外地靠近所述套筒的方式凹入。
8.一种风扇单元，该风扇单元包括根据权利要求1所述的电机和通过其旋转产生气流的叶轮，其中，所述叶轮直接或经由转子毂连接到所述电机的轴。
全文摘要
本发明提供电机和使用该电机的风扇单元。环形件在电机的轴的连接到转子的部分与容纳该轴并灌注有润滑油的套筒之间紧固于所述轴。该环形件涂布有抗斥润滑油的抗斥剂。环形件在其套筒侧的外径即第一外径大于在相反侧的外径即第二外径。在轴的连接部分与环形件之间设置有轴保持部。孔的直径大于第一外径并小于第二外径。环形件和轴保持部中的至少一个可以弹性形变。
文档编号F04D25/08GK101026321SQ20071007917
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年2月16日
发明者吉田裕亮 申请人:日本电产株式会社