旋转电动机的制作方法

专利名称：旋转电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及定子磁极压入固定于圆筒状的框架的内周面的旋转电动机。
背景技术：
作为这种旋转电动机，例如专利文献1所示，有一种框架利用铸造用铝材料铸造而成的结构，在铸入该框架内的钢管的内径侧压入固定有定子铁心。该结构中，钢管的线膨胀率近似于定子铁心的线膨胀率，故钢管能对定子铁心进行固定保持直到高温区域。
另外，专利文献2所示的旋转电动机，将定子铁心压入支承架的筒部内，将环状构件嵌入与定子铁心的压入部相对的筒部的外周部。因此，能强化支承架的刚性，防止电动机的振动、噪声。
专利文献1日本专利特开2001-169500号公报专利文献2日本专利特开2002-34202号公报在将定子铁心的外周面如此压入固定于由钢管等铁材构成的圆筒状的框架的内周面的旋转电动机中，该内周面及该外周面的尺寸管理非常重要。因两者的尺寸偏差导致压入余量发生偏差，压入负荷发生变动。为了可靠地固定定子铁心，若要进一步增加压入余量的话，有时会导致压入负荷过大，定子铁心的内周面的圆度因其应力而变坏等，使旋转电动机的性能发生偏差，有时还会引起齿槽效应扭矩增加等问题。
在成为旋转电动机外壳的框架由铁材构成的结构中，一般为了提高耐腐蚀性，例如大多镀锌5μm程度。如需进一步提高耐腐蚀性，也有实施阳离子涂装等。所述专利文献1及2中尽管没有记载镀锌或阳离子涂装等，但如果是进行镀锌等的情况，存在进一步导致压入负荷偏差的问题，而进行阳离子涂装等的情况下，存在为了不使涂装粘在压入定子铁心的内周面而需进行掩蔽等的问题。
另外，尽管上述专利文献1及2中没有记载防水密封等，但存在旋转电动机的框架与外壳(托架)的接合部处的密封剂与框架的粘结力容易产生偏差的问题，存在需要确保框架的表面处理面与密封剂的粘结力等的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种定子磁极对框架的压入负荷稳定、能使旋转电动机的性能稳定、同时耐腐蚀性和防锈密封性能好且廉价的旋转电动机、尤其是适合电动动力转向装置用电动机的旋转电动机。
本发明的旋转电动机，定子磁极压入固定于圆筒状的钢板制框架的内周面，将转子与该定子磁极的内周侧留有间隙地配设，所述框架，将表面处理钢板通过冲压加工形成为圆筒状，该表面处理钢板是在钢板的表面形成由铝、镁、硅、其余为锌构成的镀层。
采用本发明能得到如下的旋转电动机，即，作为框架使用的表面处理钢板的电镀层的耐腐蚀性好，硬度也高，能将电镀层做成薄膜，同时能得到稳定的摩擦系数，使定子磁极的压入负荷稳定，且可减轻框架的变形以及对定子磁极的应力，因而性能的偏差减小，还可抑制齿槽效应扭矩增加，耐腐蚀性好且廉价。
尤其是将本发明的旋转电动机作为电动动力转向装置用电动机使用时，可抑制齿槽效应扭矩和扭矩波动的增加，操纵感好，是适合的。
附图的简单说明

图1是表示构成本发明的实施形态1的无刷电动机的剖视图。
图2是表示实施形态1的框架的侧视图及剖视图。
图3是表示实施形态1的定子磁极的侧视图及剖视图。
图4是表示实施形态1的定子磁极的其他例子的绕线后(修整之前)的主视图。
图5是表示图4的定子磁极的完成状态(修整之后)的侧视图及剖视图。
图6是表示构成本发明的实施形态2的无刷电动机的剖视图。
图7是表示实施形态2的定子磁极的侧视图及剖视图。
图8是表示实施形态2的定子磁极压入框架后的侧视图及剖视图。
图9是表示用于框架的各种表面处理钢板的比较数据的图。
具体实施例方式
实施形态1图1是表示构成本发明的实施形态1的无刷电动机的剖视图。无刷电动机10，在呈有底圆筒状的钢板制的框架11的内周上，通过压入方式插着定子铁心13上卷装有定子线圈14的定子磁极12，同时在框架11的开放端侧安装有由铝材构成的壳体15。在壳体15的中心部设有前轴承16，在框架11的有底侧保持有后轴承17。转子18与粘结固定于钢制的轴上的永磁铁19为一体结构，由该外圈固定于壳体15的前轴承16和该外圈支承于框架11的后轴承17进行支承并可旋转。
图2是表示将定子铁心13上卷装有定子线圈14的定子磁极12压入后的框架11的侧视图(从壳体一侧看到的图)及剖视图，框架11是将表面处理钢板通过冲压加工形成为有底的圆筒状，该表面处理钢板，在钢板的表面形成由铝、镁、硅、其余为锌构成的镀层。该底部具有收纳后轴承17的外圈的形状。
图3是定子磁极12的侧视图及剖视图，在铁心片层叠形成的圆环状的定子铁心13上卷绕定子线圈14，从而构成定子磁极12，定子铁心13的外周面压入固定于框架11的内周面。
如图4所示，也可将定子线圈14A安装在由电磁钢板构成的铁心片大量层叠构成板状的定子铁心13A上，然后将其弯曲成图5所示的圆环状，从而构成定子磁极12。该场合，定子铁心13A的卷绕容易，能与图3的情况相同地将定子铁心13A压入固定在框架11内，降低制造成本。
如此构成的无刷电动机10中，框架11具有表面处理钢板的防锈性能，将定子磁极12固定在框架11上，该固定是通过将定子磁极12的定子铁心外周部压入嵌合在框架11的内周部来进行的。因此，不需要粘结剂、固定器具等，可降低制造成本。
但是，对于钢铁材料的防腐蚀，一般是进行熔融锌电镀，本实施形态1中，作为框架11，使用了新日本制钢株式会社生产的钢板商品名称ス一パダイマ(Super Dyma，以下称为SD)。该SD，电镀层成分以锌为主，添加了2～19质量％的铝、1～10质量％的镁、0.01～2质量％的硅，是一种通过这些添加元素的复合效果使耐腐蚀性得到提高的耐腐蚀性好的电镀钢板。尤其是硅，不仅可提高含有铝的电镀层的加工性，而且因与镁的复合作用而进一步提高腐蚀抑制效果。SD因其耐腐蚀性好，故主要用于建筑构件或土木物资。作为SD，一般是以锌为主，添加11质量％的铝、3质量％的镁、0.2质量％的硅。
图9(a)是在将实施了各种表面处理的表面处理钢板用作框架11时、对因连续盐水喷雾而直至产生红锈为止的时间进行比较所得到的数据图，A是实施了通常的锌电镀5μm的情况；B是实施了通常的锌电镀8μm的情况；C是对阳离子涂装件实施了通常的锌电镀5μm的情况；D是实施了电镀层的质量百分比为铝11质量％、镁3质量％、硅0.2质量％、其余为锌构成的处理(以下称为SD处理)的情况；E是在SD处理的基础上进一步实施了化学转换处理的情况。作为化学转换处理，可采用在SD处理表面上涂敷1μm程度的、例如由氨基甲酸乙脂树脂、蜡、添加物构成的混合物的方法。
从该比较数据可见，在实施了SD处理的D、E的情况下，防锈性优越。其理由可以认为，SD处理件因能减少含有的铝内所存在的锌的溶出量，故防锈效果延长。另外，在SD处理时实施了化学转换处理的情况下，其防锈效果还会有稍有提高，可以认为，主要的效果是基于SD处理的结果。
接着，图9(b)是在将实施了各种表面处理的表面处理钢板用作框架11时、对与定子磁极12压入框架11时的摩擦力的大小相关的、框架11与定子磁极12的摩擦系数进行比较所得到的数据图，F是仅实施了通常的后电镀(镀锌)的情况；G是在通常的后电镀(镀锌)的基础上进一步实施了蜡处理的情况；H是实施了SD处理的情况；I是在SD处理的基础上进一步实施了蜡处理的情况；J是在SD处理的基础上进一步实施了化学转换处理的情况。
即，象F那样仅在框架11的表面实施了后电镀的情况下，摩擦大，故需要相当大的压入力，因而框架11及定子磁极12有时会产生变形、损伤。G表示以防止该变形等而减小压入力为目的、在后电镀表面上涂敷了蜡的情况。而对于H的SD处理，因电镀层与后电镀相比硬度高，即使不涂敷蜡也可一定程度减小摩擦系数。另外，当象I那样在SD处理的基础上实施蜡处理，则能进一步减小摩擦系数。而且，象J那样在SD处理的基础上实施化学转换处理，则能得到比蜡处理的摩擦系数更小的摩擦系数。该场合的化学转换处理，因为是牢固地结合在SD表面上的润滑皮膜，因而比蜡处理的皮膜能得到更稳定的摩擦。
另外，图9(c)是在为了对框架11与壳体15之间防水而涂敷液体密封剂的情况下、在将与图9(b)相同的各种表面处理钢板F-J用作框架11时对液体密封剂与框架11的粘结力进行比较所得到的数据图，该场合，为了使液体密封的密封效果可靠，必需确保液体密封剂与特地实施了涂层表面处理的框架11的粘结力。该场合，作为液体密封剂，采用以硅(厂家株式会社スリ一ボンド)为主要成分的密封剂是有效的。
从该比较数据可见，对于F的后电镀、H的SD处理、J的SD处理加上化学转换处理，可望得到大致相同的粘结力，密封效果好。但是，对于G的后电镀加上蜡处理以及I的SD处理加上蜡处理，因蜡的影响阻碍了粘结性，密封效果差，无法期待防水性能。
尤其是，对于J的SD处理加上化学转换处理，在确保粘结性的同时能使上述摩擦系数稳定，通过对框架11的表面实施皮膜处理，能使定子磁极12在无变形、损伤的情况下稳定地压入，可望得到稳定的防水性能，因而能降低制造成本，且可得到良好的防锈性能。
如上所述，采用本实施形态，由于框架是将表面处理钢板通过冲压加工形成为圆筒状，该表面处理钢板，在钢板的表面形成由铝、镁、硅、其余为锌构成的镀层，因而能得到如下的旋转电动机，即，电镀层的耐腐蚀性好，硬度也高，能将电镀层做成薄膜，同时能得到稳定的摩擦系数，使定子磁极的压入负荷稳定。又，由于可减轻框架的变形以及对定子铁心的应力，因而性能的偏差减小，可抑制齿槽效应扭矩增加，耐腐蚀性好且廉价。尤其是作为电动动力转向装置用电动机使用时，可抑制齿槽效应扭矩和扭矩波动的增加，操纵感好，是适合的。
尤其是，电镀层使用实施了由铝11质量％、镁3质量％、硅0.2质量％、其余为锌构成的SD处理的材料时，能有效地稳定定子磁极的压入负荷，钢板容易得到，能得到廉价的旋转电动机。
另外，在使用了在SD处理的上层进一步通过化学转换处理而设置有润滑皮膜的表面处理钢板的情况下，摩擦系数减小，能更有效地使定子磁极的压入负荷稳定。另外，因是预先设置了润滑皮膜的表面处理钢板，故生产效率高，能容易地将含有铝、镁、硅的熔融锌电镀钢板，应用于压入固定有定子磁极的旋转电动机的框架。
而且，在框架与由铝材构成的、与该框架抵接的壳体的抵接面上涂敷液体密封剂时，气密性得到提高，防水性好，能防止框架与壳体的电腐蚀，提高耐久性。
实施形态2图6是表示本发明的实施形态的旋转电动机(有刷电动机)的构成的剖视图。20是旋转电动机即有刷电动机，21是形成磁轭的框架，22是定子磁极、由永磁铁23和保持它的磁铁座24构成。25是壳体，26是前轴承，27是后轴承，28是电枢，29是刷握。电枢28是将电磁钢板层叠后的铁心固定在轴上，安装有线圈，并由前轴承26及后轴承27旋转自如地支承。
图7是表示定子磁极22的侧视图及剖视图。永磁铁23通过与磁铁座24的支承框嵌合而得到支承。
图8是表示将由永磁铁23及磁铁座24构成的定子磁极22安装在框架21上的结构的剖视图及侧视图。
在该实施形态2中，框架21也是将与实施形态1相同的表面处理钢板冲压成形而成，由永磁铁23及磁铁座24构成的定子磁极22压入嵌合在框架21的内周部而得到固定支承。另外，框架21具有收纳后轴承27的形状。
实施形态2的旋转电动机如此构成，故与实施形态1相同，具有好的防锈性能，不需要粘结剂和固定器具，可固定由永磁铁23及磁铁座24构成的定子磁极22，故制造成本低。
另外，定子磁极22被压入固定于使用表面处理钢板的框架21的内周面，故与实施形态1相同，能得到使定子磁极22的压入负荷稳定且性能稳定、还能抑制齿槽效应扭矩增加的旋转电动机。
权利要求
1.一种旋转电动机，定子磁极压入固定于圆筒状的钢板制框架的内周面，将转子与该定子磁极的内周侧留有间隙地配设，其特征在于，所述框架结构是，将表面处理钢板通过冲压加工形成为圆筒状，该表面处理钢板是在钢板的表面形成由铝、镁、硅、其余为锌构成的镀层。
2.如权利要求1所述的旋转电动机，其特征在于，所述表面处理钢板的电镀层由铝11质量％、镁3质量％、硅0.2质量％、其余为锌构成。
3.如权利要求1或2所述的旋转电动机，其特征在于，所述表面处理钢板是在电镀层的上层进一步设有润滑皮膜的表面处理钢板。
4.如权利要求1或2所述的旋转电动机，其特征在于，在所述框架与由铝材构成的、与该框架抵接的壳体的抵接面上涂敷液体密封剂。
5.如权利要求1或2所述的旋转电动机，其特征在于，所述定子磁极，是在铁心片层叠形成的圆环状的定子铁心上卷绕定子线圈而成，该定子铁心的外周面压入固定于所述框架的内周面。
6.如权利要求5所述的旋转电动机，其特征在于，将定子线圈安装在由铁心片层叠构成的板状的定子铁心上，然后将该定子铁心弯曲成圆环状，从而构成所述定子磁极。
7.如权利要求1或2所述的旋转电动机，其特征在于，所述定子磁极由永磁铁及保持该永磁铁的磁铁座构成，压入固定于所述框架的内周面。
8.如权利要求1或2所述的旋转电动机，其特征在于，是电动动力转向装置用电动机。
全文摘要
本发明的旋转电动机，定子磁极压入固定于圆筒状的钢板制框架的内周面，将转子与该定子磁极的内周侧留有间隙地配设，框架是将表面处理钢板通过冲压加工形成为圆筒状，该表面处理钢板，在钢板的表面形成由铝、镁、硅、其余为锌构成的镀层。本发明能得到一种定子磁极对框架的压入负荷稳定、使旋转电动机的性能稳定、同时耐腐蚀性和防锈密封性能好且廉价的旋转电动机、尤其是适合电动动力转向装置用电动机的旋转电动机。
文档编号H02K3/04GK1770591SQ20051006572
公开日2006年5月10日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年10月26日
发明者田中俊则, 深沢启一, 山本京平, 增田佳尚, 藤本宪悟, 作田宽和, 宫岛正泰, 松井佑介 申请人:三菱电机株式会社