专利名称：无刷直流电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动工具或玩具所使用的无刷直流(DC)电动机。
背景技术：
现有技术中，使用电动机(例如，参照专利文献1)作为电动工具等的驱动源。
成为该驱动源的电动机，常使用低电压驱动及高输出的无刷直流电动机(以下，简称电动机)，该电动机，若输入电流流入不多的话则没有输出，所以必须使用由大直径的铜线构成的线圈。因此，增大用于将该线圈缠绕到定子上的空间，将转子的直径减小，成为通过低转矩的高速使用而获得输出的电动机。即，该电动机，虽有转矩产生但效率低，在高转矩区域中无刷直流电动机的指标变低。
专利文献1日本特开2002-18747公报如上述那样，在现有的电动机中，为了获得高转矩而尽量加大转子的直径这种方式是有效的，但是由于也必须增大用于进行定子线圈的卷绕的空间，所以难以兼顾该两者，特别是，在内转子型的电动机中，存在不能对大直径的线圈进行定向缠卷的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，为提供一种即使对粗线圈也能进行定向缠卷的、且能够尽量加大转子的直径地获得高转矩的无刷直流电动机。
技术方案1的发明，为一种无刷直流电动机，所述无刷直流电动机具有定子和转子，所述定子，其n个齿部件从筒形的铁心背部件向内周突出、并在所述各齿部件上分别卷绕着线圈，所述转子，可自由转动地配置于所述定子内周侧，其中，所述n个齿部件与所述铁心背部件是分体形成的(分开的)，所述各齿部件的基部和从该基部的内周端向周向的一对励磁部呈突出的大致T字形，且所述邻接的齿部件的励磁部的一部分相互连结地构成齿部件组件，在所述齿部件组件的各齿部件的基部，分别从外周侧嵌入有卷绕在绝缘性的线圈骨架上的所述线圈，在所述筒形的铁心背部件的轴向上设置n个固定槽，这些固定槽的一端在所述铁心背部件的一端部开口，从所述筒形的铁心背部件的各固定槽的开口部分别插入所述各齿部件的基部的外端部，将所述齿部件组件配置于所述铁心背部件的内周。
技术方案2的发明，为如权利要求1所述的无刷直流电动机，其中，所述齿部件组件，由分割成为n个的大致T字形的钢板和环形的钢板层叠而成，所述环形的钢板，其与所述大致T字形的齿部件的所述励磁部对应的部分相互连结着。
技术方案3的发明，为如权利要求1所述的无刷直流电动机，其中，所述n个齿部件中的至少2个齿部件的基部比所述铁心背部件还要突出，所述突出的基部与电动工具的框架配合。
技术方案4的发明，为如权利要求1所述的无刷直流电动机，其中，所述线圈被定向缠卷到所述线圈骨架上。
技术方案5的发明，为一种无刷直流电动机，所述无刷直流电动机具有定子和转子，所述定子，其n个齿部件从筒形的铁心背部件向内周突出、线圈分别卷绕在所述各齿部件上，所述转子，可自由转动地配置于所述定子内周侧，其中，转动轴的轴孔在所述转子的转子铁心的中心的轴向上贯通，所述轴孔的断面的至少一部分为大致D字形，对应于所述D字形轴孔的所述转动轴的断面形状为大致D字形。
技术方案6的发明，为如权利要求4所述的无刷直流电动机，其中，在所述转子铁心的轴向上设置多个磁铁插入孔，转动用磁铁分别插在所述各磁铁插入孔中，在所述转子的两端部配置有一对冷却风扇，以所述一对冷却风扇夹持所述各磁铁插入孔内部的转动用磁铁。
技术方案7的发明，为如权利要求4所述的无刷直流电动机，其中，在所述一对冷却风扇的一方设置环形的位置检测用磁铁，在所述位置检测用磁铁的附近设置用于检测所述转子的转动位置的磁检测元件。
技术方案8的发明，为如权利要求1所述的无刷直流电动机，其中所述筒形的铁心背部件，通过将环形钢板铆接而层叠，形成为筒形。
技术方案9的发明，为如权利要求1所述的无刷直流电动机，其中，所述筒形的铁心背部件，将铁进行铸造、或冲压而形成为一体。
对技术方案1的发明的无刷直流电动机进行说明。
该无刷直流电动机定子的铁心背部件与齿部件是分开形成的，另外，各齿部件为大致T字形，且所述邻接的齿部件的励磁部的一部分相互连结地构成筒形的齿部件组件。
并且，在绝缘性的线圈骨架上卷绕线圈，将卷绕有该线圈的线圈骨架分别从外周侧嵌入在各T字形钢的基部。在筒形的铁心背部件的轴向上，设置n个固定槽，从该固定槽的开口部分别插入所述多个齿部件的基部的外端部，将具有线圈的齿部件配置于所述铁心背部件的内周。
由此，无刷直流电动机的定子的组装变得简单，可将线圈的绕线空间限制在最小限度，能够加大转子的直径，所以可实现产生转矩的增大。
在技术方案2的发明的无刷直流电动机中，字钢安装部件，由分割成为n个的大致T字形的钢板、和励磁部的一部分相互连结而成为一体的n个大致T字形的钢板层叠而成，所以能够容易地构成齿部件组件。
在技术方案3的发明的无刷直流电动机中，由于n个齿部件中的至少2个齿部件的基部比所述铁心背部件还要突出，所以通过该突出的基部与电动工具的框架配合，能够将无刷直流电动机固定到电动工具的框架上。
在技术方案4的发明的无刷直流电动机中，线圈被定向缠卷到所述线圈骨架上，由于只要将线圈卷绕到线圈骨架上即可，所以能够容易地进行定向缠卷。
在技术方案5的发明的无刷直流电动机中，由于将对应于D字形轴孔的断面形状为大致D字形的转动轴压入转子铁心，所以能够容易进行该压入操作，也能够防止转动轴发生弯曲。另外，关于电动机的产生的转矩，能够确实地进行转子的止动功能。
在技术方案6的发明的无刷直流电动机中，由于为以一对冷却风扇夹持转子的结构，所以夹持着各磁铁插入孔内部的转动用磁铁。
在技术方案7的发明的无刷直流电动机中，由于将冷却风扇与位置检测用磁铁设置成为一体，所以能够减小转子的尺寸，另外，组装也变得容易。
在技术方案8的发明的无刷直流电动机中，由于所述筒形的铁心背部件，通过将环形钢板铆接而层叠，形成为筒形。所以易于进行制造，另外，电动机效率高。
在技术方案9的发明的无刷直流电动机中，由于将铁进行铸造、或冲压而一体形成所述筒形的铁心背部件，所以易于进行制造。
图1为实施例1的电动机的纵断面图。
图2为同电动机的侧面图。
图3为电动机的正面图。
图4为电动机的背面体。
图5为图2的A-A线断面图。
图6为图2的B-B线断面图。
图7为图2的C-C线断面图。
图8为类型1的钢板的正面图。
图9为类型2的钢板的正面图。
图10为类型3的钢板的正面图。
图11为类型4的钢板的说明图。
图12为齿部件组件的纵断面图。
图13为冷却风扇的纵断面图。
图14为冷却风扇的正面图。
图15为冷却风扇的背面图。
图16为说明卷线方法的图。
图17为实施例2的电动机的纵断面图。
图18为图17的D-D线断面图。
图19为图17的E-E线断面图。
图20为图17的F-F线断面图。
图21为图17中G-G线断面图。
具体实施例方式
(实施例1)下面，根据图1～图16对本发明的实施例1进行说明。
本实施例的三相无刷直流电动机(下面，简称为电动机)10，为电动工具用电动机，收容在电动工具的框架内部进行使用。
下面，关于电动机10的结构，分定子12与转子14进行说明。
(1)定子12对定子12的结构与制造方法一同进行说明。
定子12由筒形的铁心背部件16、和从铁心背部件16的内周侧突出的6个齿部件18构成，6个齿部件成为一体地构成齿部件组件20。
(1-1)齿部件组件20首先，根据图8～图12对齿部件组件20进行说明。
齿部件组件20，由多张(例如，85张)钢板层叠而成，如图8至图11所示，该钢板由4种类型的钢板22、24、26、28形成。
如图8所示，类型1的钢板22，是6个大致T字形的钢板部22a连结成的。以从齿部件18的基部的内周端向周向突出的励磁部22b的两端相互连接着，形成为环形。在齿部件18的6个基部之中，4个基部22c的长度与铁心背部件16的外径相同，其余的2个基部22d比铁心背部件16的外径长，从铁心背部件16突出。该基部22d、22d设置在相对置的位置上。
如图9所示，类型2的钢板24，由6个钢板部24a构成，各钢板部24a独立。该钢板部24a为大致T字形，励磁部24b从基部24c的内周端的两侧突出。基部24c的长度为与铁心背部件16的外径相同的长度。
如图10所示，类型3的钢板26，由6个钢板部26a构成，各钢板部26a独立。该钢板部26a为大致T字形，励磁部26b从基部26c的内周端的两侧突出。基部26c的长度为与铁心背部件16的内径相同的长度。
如图11所示，类型4的钢板28，连结6个钢板部28a地形成为环形。钢板部28a为大致T字形，励磁部28b从基部28c的内周端的两侧突出，通过该励磁部28b与邻接的钢板部28a连结。基部28c的长度，为与铁心背部件16的内径相同的长度。
对上述那样冲裁得到的各类型的钢板24～28进行铆接层叠，形成齿部件组件20。在层叠15张类型1的钢板22后，层叠28张类型2的钢板24，然后层叠27张类型3的钢板26，最后层叠15张类型4的钢板28。
通过上述这样，如图12所示，构成齿部件组件20。齿部件组件20，成为通过这些钢板22～28的层叠使6个齿部件18成为一体的结构，该T字形的各齿部件18，由放射状延伸的基部34、和从其内周端的两侧突出的励磁部36形成。
(1-2)线圈30的卷绕接着，将线圈30卷绕在该齿部件组件20上。该卷绕的方法为，将由铜线构成的线圈30定向缠卷到6个绝缘性的线圈骨架32上。之后，将卷绕有该线圈30的线圈骨架32分别从齿部件组件20的6个基部34的外周侧插入。
(1-3)齿部件组件20与筒形的铁心背部件16的组装下面，如图2～4所示，将安装有6个线圈30的齿部件组件20插入在筒形的铁心背部件16的内周。
筒形的铁心背部件16，通过铆接环形的钢板进行层叠，形成为筒形。在筒形的铁心背部件16的轴向上，设置6个固定槽38。该固定槽38分别在铁心背部件16的一端部开口。
将齿部件组件20的6个基部34从固定槽38的开口部插入。这时，固定槽38的轴向的长度，成为与将类型1的钢板22和类型2的钢板24层叠得到的尺寸相同的长度。即，当将齿部件组件20插入铁心背部件16的内周侧时，类型1的钢板22的基部22c与类型2的钢板24的基部24c从固定槽38突出，类型3的钢板26的基部26c与类型4的钢板28的基部28c装配在铁心背部件16的内周侧。
(1-4)过渡配线与公共配线如上述那样将齿部件组件20装配到铁心背部件16内部之后，接着进行过渡配线与公共配线。根据图16对该配线进行说明。
由于电动机10的线圈30为Y连接线，所以要进行成为其中心接续的公共配线与各相的过渡配线。
对于U相，将逆时针卷绕到1号齿部件18上的线圈30、与逆时针卷绕到4号齿部件18上的线圈30连接。
对于V相，将逆时针卷绕到6号齿部件18上的线圈30、与逆时针卷绕到3号齿部件18上的线圈30连接。
对于W相，将逆时针卷绕到5号齿部件18上的线圈30、与逆时针卷绕到2号齿部件18上的线圈30连接。
然后，将三相的线圈30、30、30的一端连接，进行公共配线。
这样，组装成定子12。类型1的钢板22的2个基部22d从铁心背部件16突出。该突出的基部22d如后所述那样，插入在电动工具的框架的槽中，可将定子12固定于电动工具的框架。
(2)转子14对转子14的结构与制造方法一同进行说明。转子14的前端为输出侧，后端为输出的相反侧。
(2-1)转子铁心40的形成如图5～7所示，层叠多张圆形的钢板形成转子铁心40。在该转子铁心40的中心部贯通有轴孔42，在该轴孔42的外方向贯通有8个用于插入S极与N极的棒形转动用磁铁74、76的磁铁插入孔44。另外，在轴孔42与8个磁铁插入孔44之间，贯通有固定孔48。
轴孔42的形状，转子铁心40轴向的大约一半长度的部分的断面形状为圆形(参照图5、7)，其余一半的断面形状为D字形(参照图6)。
(2-2)转动轴50与转动用磁铁74、76的安装将转动轴50压入该转子铁心40的轴孔42。转动轴50具有断面圆形的部分和断面D字形的部分，D字形的转动轴50与断面D字形的轴孔42配合(参照图6)。通过该配合，能够进行转子铁心40与转动轴50的止动，防止转动轴50发生弯曲。
然后，分别将S极转动用磁铁74和N极转动用磁铁76交互地插入到8个磁铁插入孔44中。
(2-3)冷却风扇52、54的安装根据图1～4及图13～15对向转子铁心40两端的合成树脂制冷却风扇52、54的安装进行说明。
安装于转子14前端的冷却风扇52，如图1所示，在其中心具有贯通转动轴50的贯通孔56，如图3所示在其周围设有8个叶片58。另外，在冷却风扇54的转子14侧，设有4个固定突部70，插入于在定子铁心40上开口的4个固定孔48，能够将冷却风扇54相对转子铁心40固定在规定的位置上。
安装在转子14的后端部上的冷却风扇54，如图1及图2所示，在冷却风扇54的中心设有贯通转动轴50的贯通孔60，在其周围设有8个叶片62。
在该8个叶片62的中央部分形成有凹部64，如图4所示，嵌入环形的位置检测用磁铁64。如图13及图15所示，在该凹部64设有卡合孔66，与从位置检测用磁铁64突出的突部68配合，能够将位置检测用磁铁64相对凹部64定位。并且，位置检测用磁铁64的固定，在凹部64的缘部设有突部65，通过热将该突部65熔化，覆盖位置检测用磁铁64的缘部地进行固定。
另外，在冷却风扇52的转子14侧也突出4个固定突部72，插入定子铁心40的固定孔48中。
通过一对冷却风扇54、56夹持8个转动用磁铁74、76，使其不脱离转子铁心40。
最后将轴承78、80分别安装到转动轴50的前端部和后端部。
(3)电动机10的最终组装将转子14装配在上述那样制得的定子12的内周侧，之后将电动机10插入电动工具的框架内部。
这时，如上述那样使类型1的钢板22的基部22d与电动工具框架的槽相配合地，将电动机10固定到电动工具框架的内侧。
当将电动机10配置在电动工具的框架内部时，在位置检测用磁铁64的附近配置霍尔集成电路(ホ一ルIC)，由该霍尔集成电路检测转子14的转动状态。
(5)本实施例的效果上述那样构成的电动机10具有如下的效果。
由于将用于缠卷线圈30的线圈空间限制为最小限度，所以能够加大转子14的直径，使产生的转矩增大。因此，可改善高转矩化的电动机效率，还能够对应大的负荷。另外，由于可降低转速而获得相同的转矩，所以可抑制噪音振动。
将线圈30以定向缠卷方式卷绕到线圈骨架32上，嵌入到齿部件组件20上，所以卷线操作变得简单。另外，能够形成同等输出且外径比现有技术小的电动机10。
转动轴为D字形，定子铁心40的轴孔42为D字形，所以能够确实地发挥转子14的止动功能。另外，转子14的组装也可容易地进行。另外，能够防止转动轴50的弯曲。
(实施例2)根据图17～21对实施例2的电动机10进行说明。
本实施例的电动机10为与比实施例1的电动工具细小的框架对应的细型类型的电动机10，其转子14及定子12的直径设置得小。
即使为本实施例的电动机10，也可容易地进行组装，卷线操作简单。
另外，即使电动机10的直径小，也能够获得比现有技术高的转矩。
(变型例)
在上述实施例中，筒形的铁心背部件16通过铆接环形钢板进行层叠而形成为筒形，但也可不这样形成，筒形的铁心背部件16可通过对铁进行铸造、或压制而一体地形成。
工业实用性本发明的无刷直流电动机，适用于电动工具或玩具用的电动机，特别适用于以电池驱动方式转动的电动机。
权利要求
1.一种无刷直流电动机，所述无刷直流电动机具有定子和转子，所述定子的n个齿部件从筒形的铁心背部件向内周突出、并在所述各齿部件上分别卷绕着线圈，所述转子可自由转动地配置于所述定子内周侧，其特征在于，所述n个齿部件与所述铁心背部件是分开的，所述各齿部件的基部和从该基部的内周端向周向的一对励磁部呈突出的大致T字形，且所述邻接的齿部件的励磁部的一部分相互连结地构成齿部件组件，在所述齿部件组件的各齿部件的基部，分别从外周侧嵌入了卷绕在绝缘性的线圈骨架上的所述线圈，在所述筒形的铁心背部件的轴向上设置n个固定槽，这些固定槽的一端在所述铁心背部件的一端部开口，从所述筒形的铁心背部件的各固定槽的开口部分别插入所述各齿部件的基部的外端部，将所述齿部件组件配置于所述铁心背部件的内周。
2.如权利要求1所述的无刷直流电动机，其特征在于，所述齿部件组件，由分割成为n个的大致T字形的钢板和环形的钢板层叠而成，所述环形的钢板，其对应于所述大致T字形齿部件的所述励磁部的部分相互连结着。
3.如权利要求1所述的无刷直流电动机，其特征在于，所述n个齿部件中的至少2个齿部件的基部比所述铁心背部件还要突出，所述突出的基部与电动工具的框架配合。
4.如权利要求1所述的无刷直流电动机，其特征在于，所述线圈被定向缠卷到所述线圈骨架上。
5.一种无刷直流电动机，所述无刷直流电动机具有定子和转子，所述定子，其n个齿部件从筒形的铁心背部件向内周突出、并在所述各齿部件上分别卷绕着线圈，所述转子，可自由转动地配置于所述定子内周侧，其特征在于，转动轴的轴孔在所述转子的转子铁心的中心的轴向上贯通，所述轴孔的断面的至少一部分为大致D字形，对应于所述D字形轴孔的所述转动轴的断面形状为大致D字形。
6.如权利要求4所述的无刷直流电动机，其特征在于，在所述转子铁心的轴向上设置多个磁铁插入孔，转动用磁铁分别插在所述各磁铁插入孔中，在所述转子的两端部配置有一对冷却风扇，以所述一对冷却风扇夹持所述各磁铁插入孔内部的转动用磁铁。
7.如权利要求4所述的无刷直流电动机，其特征在于，在所述一对冷却风扇的一方设置环形的位置检测用磁铁，在所述位置检测用磁铁的附近设置用于检测所述转子的转动位置的磁检测元件。
8.如权利要求1所述的无刷直流电动机，其特征在于，所述筒形的铁心背部件，通过将环形钢板铆接而层叠，形成为筒形。
9.如权利要求1所述的无刷直流电动机，其特征在于，所述筒形的铁心背部件，将铁进行铸造、或冲压而形成为一体。
全文摘要
本发明提供一种即使为粗线圈也能进行定向缠卷的、且可尽量加大转子直径地获得高转矩的无刷直流电动机。各齿部件(18)为由基部(34)和励磁部(36)构成的大致T字形，且相邻的齿部件(18)的励磁部(36)的一部分相互连结地构成齿部件组件(20)，在齿部件组件(20)的各齿部件(18)的基部(34)、分别从外周侧嵌入卷绕在绝缘性的线圈骨架(32)上的线圈(30)，在筒形的铁心背部件(16)的轴向上设置n个固定槽(38)，从筒形的铁心背部件(16)的各固定槽(38)的开口部分别插入多个齿部件(18)的基部(34)的外端部，将齿部件组件(20)配置于铁心背部件(16)的内周。
文档编号H02K3/18GK1671029SQ200510056348
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月18日 优先权日2004年3月19日
发明者泽田知良 申请人:日本电产芝浦株式会社