马达的制作方法

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术：

在过去，已知一种内转子式马达，该马达使转子单元旋转，所述转子单元在比线圈更向内的区域中具有磁体。例如，在国际专利申请公报WO2006/008964A中，描述了一种包括定子和设置在该定子内的转子的无刷马达。

国际专利申请公报WO2006/008964A中描述的转子具有转子轴、转子铁芯、磁体保持件以及6个转子磁体(第0026和0027段)。此外，该公报中描述的磁体保持件具有保持件基部和保持件臂。该保持件基部固定至转子轴。保持件臂形成为从保持件基部轴向突出(第0027段)。此外，该公报中描述的转子磁体被压装到磁体容纳部中(第0028段)。该磁体容纳部由保持件臂的磁体保持片和转子铁芯的外周面来限定。

[专利文献]

[PTL1]：国际专利申请公报WO2006/008964A

技术实现要素：

然而，在国际专利申请公报WO2006/008964A描述的结构中，沿转子磁体的周向方向的两个端部与磁体保持件的主体部接触(第0030段，图6)。为此，在其中转子磁体中的一些磁体形成为大于设计尺寸的情况下，磁体保持件被转子磁体推动，从而变形。结果，变得难以将另一转子磁体压装到磁体容纳部中。此外，即使所有的转子磁体都能被压装到磁体容纳部中，相邻转子磁体也变得彼此推动，其中磁体保持件的主体部夹设在相邻转子磁体之间。这样，存在每个转子磁体的位置可以沿周向方向偏移的问题。

本发明的目的在于提供这样的结构，其中，在内转子式马达中，即使磁体中的一些磁体形成为大于设计尺寸，也不容易出现在设置另一磁体中的障碍。

根据本申请的发明的示例性第一方面的马达包括静止部和旋转部，该旋转部绕竖直延伸的中心轴线旋转。所述静止部包括定子铁芯和线圈。所述定子铁芯具有多个齿。所述线圈由绕每个齿缠绕的导线构成。所述旋转部包括多个磁体、转子铁芯和磁体保持件。所述多个磁体在比所述线圈更径向向内的区域中沿周向方向布置。所述转子铁芯的外周面与所述磁体的径向内表面接触。所述磁体保持件将所述磁体保持在所述磁体保持件和所述转子铁芯之间。所述磁体具有位于沿所述周向方向的两个端部中的每个端部处的周向端面。所述磁体保持件具有位于所述多个磁体之中的相邻磁体之间的柱形部以及壁表面。所述柱形部沿轴向延伸。所述壁表面沿所述周向方向从所述柱形部伸展。所述壁表面与所述磁体的布置成比所述周向端面更径向向外的表面接触。位于所述磁体的至少一侧的所述周向端面面向所述柱形部，在所述周向端面和所述柱形部之间沿所述周向方向夹设有间隙。

根据本申请的发明的示例性第一方面，即使磁体中的一些磁体形成为大于设计尺寸，也不容易发生由磁体造成的柱形部的变形。因此，也不容易发生在设置另一磁体中的障碍。

附图说明

图1是根据第一实施方式的马达的横向剖视图。

图2是根据第二实施方式的马达的纵向剖视图。

图3是根据第二实施方式的转子单元的纵向剖视图。

图4是根据第二实施方式的转子单元的立体图。

图5是根据第二实施方式的转子单元的俯视图。

图6是根据第二实施方式的转子单元的局部俯视图。

图7是根据第二实施方式的转子铁芯和磁体保持件的局部俯视图。

图8是在制造根据第二实施方式的转子单元时的纵向剖视图。

图9是在制造根据第二实施方式的转子单元时的纵向剖视图。

图10是根据第二实施方式的转子单元的局部纵向剖视图。

图11是根据修改例的转子单元的局部俯视图。

图12是根据修改例的转子铁芯和磁体保持件的局部俯视图。

标号说明

1、1A:马达

2、2A:静止部

3、3A:旋转部

9、9A:中心轴线

21:壳体

22:盖

23:定子单元

24:下轴承部

25:上轴承部

31:轴

32、32B:转子单元

41、41A:定子铁芯

42:绝缘体

43、43A:线圈

51、51A、51C:转子铁芯

52、52A、52B:磁体

53、53A、53B、53C:磁体保持件

54:环形板

71、71A、71B:柱形部

72、72B、72C:壁部

73、73C:底部

74:凸起部

75:空隙

75C:凹部

411:铁芯衬背

412、412A:齿

510、510A:外周面

511:切口

512:突起

522:凸曲面

523、523A:周向端面

524:倾斜表面

525:倒角部

711:凹槽

721、721A、721C:壁表面

722:凸部

741:凸起部顶部

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。另外，在本申请的说明书中，沿着马达的中心轴线的方向将被称为“轴向方向”。此外，与马达的中心轴线正交的方向将被称为“径向方向”。此外，沿着对中在马达的中心轴线上的圆弧的方向将被称为“周向方向”。此外，在本申请的说明书中，每个部分的形状或位置关系将被描述为沿轴向方向的一侧被设定为“顶部”并且另一侧被设定为“底部”。然而，这仅是为了便于说明而定义该顶部和底部并且并不旨在限制根据本发明的马达在使用中的方向。

<1.第一实施方式>

图1是根据本发明的第一实施方式的马达1A的横向剖视图。如图1所示，马达1A包括静止部2A和旋转部3A。该旋转部3A绕中心轴线9A旋转。

静止部2A包括定子铁芯41A和线圈43A。该定子铁芯41A具有多个齿412A。线圈43A由绕每个齿412A缠绕的导线构成。

旋转部3A包括转子铁芯51A、多个磁体52A以及磁体保持件53A。这多个磁体52A在比线圈43A更向内的区域中沿周向方向布置。转子铁芯51A具有外周面510A，该外周面与每个磁体52A的径向内表面521A接触。磁体52A被保持在转子铁芯51A和磁体保持件53A之间。

每个磁体52A均具有沿周向方向位于两个端部处的周向端面523A。磁体保持件53A具有柱形部71A和壁表面721A。柱形部71A在多个磁体52A之中的相邻磁体52A之间轴向延伸。壁表面721A沿周向方向从柱形部71A伸展。

壁表面721A与磁体52A的布置成比周向端面523A径向更向外的表面接触。此外，位于磁体52A的至少一侧的周向端面523A面向柱形部71A，在该周向端面523A和柱形部71A之间沿周向方向夹设有间隙。为此，即使磁体52A中的一些磁体形成为大于设计尺寸，也不容易发生由磁体52A造成的柱形部71A的变形。

<2.第二实施方式>

<2-1.马达的整体结构>

接着，将描述本发明的第二实施方式。

图2是根据第二实施方式的马达1的纵向剖视图。根据该实施方式的马达1安装在汽车上并且用于产生转向齿轮的驱动力。如图2所示，马达1包括静止部2和旋转部3。旋转部3相对于静止部2被可旋转地支撑。

在该实施方式中静止部2包括壳体21、盖22、定子单元23、下轴承部24和上轴承部25。

壳体21具有大体上圆筒形状的侧壁211以及阻塞该侧壁的下部的底部212。盖22覆盖壳体21的上部的开口。定子单元23和(稍后描述的)转子单元32被容纳在由壳体21和盖22包围的内部空间中。用于在其中布置下轴承部24的凹部213设置在壳体21的底部212的中心处。此外，用于在其中布置上轴承部25的圆孔221设置在盖22的中心处。

定子单元23是电枢，该电枢响应于驱动电流产生磁通量。定子单元23包括定子铁芯41、绝缘体42和线圈43。定子铁芯41例如由层压钢板形成，该层压钢板通过沿轴向方向层压多个电磁钢板而形成。定子铁芯41包括环形铁芯衬背411以及多个齿412。所述多个齿412中的每个齿均从铁芯衬背411径向向内突出。铁芯衬背411固定至壳体21的侧壁211的内周面。相应的齿412沿周向方向以基本上规则的间隔布置。

绝缘体42由作为绝缘材料的树脂制成。此外，绝缘体42安装在每个齿412上。每个齿412的上表面、下表面和沿周向方向的两个端面由绝缘体42覆盖。构成线圈43的导线绕每个齿412缠绕，而将绝缘体42夹设在线圈和每个齿之间。绝缘体42夹设在每个齿412和线圈43之间。通过该结构，防止了每个齿412和线圈43的电短路。另外，代替绝缘体42，也可以在每个齿412的表面上执行绝缘喷涂。

下轴承部24布置在壳体21和旋转部3的轴31之间。此外，上轴承部25布置在盖22和旋转部3的轴31之间。在该实施方式中，在下轴承部24和上轴承部25中的每一者中，使用滚珠轴承，在该滚珠轴承中，外座圈和内座圈借助球形体而相对旋转。然而，代替滚珠轴承，也可以使用另一类型的轴承，诸如滑动轴承和液压轴承。

下轴承部24的外座圈241布置在壳体21的凹部213中，从而被固定至壳体21。此外，上轴承部25的外座圈251布置在盖22的圆孔221中，从而被固定至盖22。另一方面，下轴承部24的内座圈242和上轴承部25的内座圈252固定至轴31。这样，轴31相对于壳体21和盖22被可旋转地支撑。

在该实施方式中，旋转部3包括轴31和转子单元32。

轴31是沿着中心轴线9延伸的柱形构件。轴31在被支撑在上述的下轴承部24和上轴承部25上的情况下绕中心轴线9旋转。此外，如图2所示，轴31具有比盖2更加向上突出的头部311。该头部311通过诸如齿轮的动力传递机构接至汽车的转向齿轮。

转子单元32布置成比定子单元23更径向向内并且随轴31一起旋转。在该实施方式中转子单元32包括转子铁芯51、多个磁体52、磁体保持件53以及环形板54。稍后将描述转子单元32的每个部分的详细结构。

在马达1中，当驱动电流被施加至静止部2的线圈43时，在定子铁芯41的多个齿412中产生径向磁通量。因此，通过齿412和磁体52之间的磁通量的作用而产生周向转矩。结果，旋转部3绕中心轴线9相对于静止部2旋转。当旋转部3旋转时，驱动力被传递到与轴31连接的转向齿轮。

<2-2.转子单元的结构>

随后，将描述转子单元32的更详细的结构。图3是转子单元32的纵向剖视图。图4是转子单元32的立体图。图5是转子单元32的俯视图。图6是转子单元32的局部俯视图。图7是转子铁芯51和磁体保持件53的局部俯视图。另外，图3对应于图5的A-A剖面。此外，在图4至图6中，示出了安装环形板54之前的状态。

转子铁芯51是围绕中心轴线9的管状构件。在该实施方式中转子铁芯51由层压钢板形成，该层压钢板通过沿轴向方向层压多个电磁钢板而形成。转子铁芯51具有大体上正多边形柱形形状的外周面510。此外，在转子铁芯51的外周面510中设置有径向向内凹进的多个切口511。每个切口511在每个边界部处均在构成转子铁芯51的外周面510的多个平坦表面之间轴向延伸。

供轴31插入的第一通孔61设置在转子铁芯51的中心处。此外，绕第一通孔61设置有多个第二通孔62，在所述多个第二通孔中的每个通孔内均形成有凸起部74(稍后描述)。第一通孔61以及多个第二通孔62轴向贯穿转子铁芯51。

多个磁体52在比定子单元23更径向向内的区域中沿周向方向布置。每个磁体52的径向内表面521均与转子铁芯51的外周面510接触。此外，每个磁体52的径向外表面522变成径向面向定子单元23的磁极面。多个磁体52沿周向方向以大体上规则的定间隔设置，使得N极磁极面和S极磁极面交替地布置。

此外，磁体52在其下表面的周缘部处具有倒角部525。具体地，在磁体52由烧结材料制成的情况下，优选的是提供该倒角部525以防止磁体52碎裂。如图3所示，在该实施方式中，倒角部525定位得比转子铁芯51的下表面低。因此，外周面510在转子铁芯51的下端部的附近与磁体52的径向内表面521几乎没有间隙地接触。这样，抑制了由倒角部525造成的磁特性的减小。

另外，在磁体52的上端部侧，类似地，也可以设置倒角部，该倒角部比转子铁芯51的上表面更向上突出。通过这么做，能进一步抑制由倒角部造成的磁特性的减小。

磁体保持件53是由树脂制成的构件，其保持磁体52。在该实施方式中磁体保持件53具有多个柱形部71、多个壁部72、底部73以及多个凸起部74。当制造转子单元32时，在转子铁芯51预先插入模子的内部中的状态下，将熔融树脂注入模子的内部。也就是说，执行嵌入成型。这样，磁体保持件53被成型并且转子铁芯51和磁体保持件53也彼此固定。

多个柱形部71沿周向方向以大体上规则的间隔布置。每个柱形部71均在多个磁体52之中的相邻磁体52之间轴向延伸。柱形部71的径向内端边缘部被保持在转子铁芯51的切口511中。此外，柱形部71的下端部连接至底部73。

壁部72从柱形部71的径向外端边缘部沿周向方向向两侧伸展。磁体52被压装在转子铁芯51的外周面510和壁部72的在径向内侧的壁表面721之间。结果，磁体52的径向内表面521与转子铁芯51的外周面510接触。此外，磁体52的径向外表面522与壁部72的在径向内侧的壁表面721接触。这样，磁体52被保持。

在该实施方式中，越接近柱形部71，壁部72的径向厚度越大。通过这样的形状，在嵌入成型期间，熔融树脂易于从柱形部71流动到壁部72。因此，壁部72的前端部附近被精确地成型。结果，磁体52借助壁表面721的保持更稳定。

如图5和图6所示，磁体52的径向内表面521形成为与径向方向正交的大体平坦表面。此外，磁体52的径向外表面形成为在俯视观察时具有大体上圆弧形状的凸曲面。此外，磁体52在沿周向方向的两个端部中的每个端部处均具有周向端面523。另外，磁体52具有倾斜表面524，该倾斜表面连接凸曲面522的周向端侧和周向端面523的径向外端侧。倾斜表面524伸展从而当从周向端面523的径向外端径向向外延伸(heading)时接近磁体52的沿周向方向的中心。

在该实施方式中，磁体保持件53的壁表面721与磁体52的凸曲面522和倾斜表面524两者连续接触。也就是说，磁体保持件53的壁表面721与磁体52的布置成比周向端面523径向更向外的表面接触。当驱动马达1时，离心力被施加至磁体52。然而，壁表面721防止磁体52径向向外脱出。

此外，如图6所示，凸曲面522的曲率半径r1小于该凸曲面522和中心轴线9之间的距离r2。此外，倾斜表面524相对于周向方向倾斜。为此，如果凸曲面522和倾斜表面524与壁表面721接触，则在这些表面的接触部中产生沿周向方向的拖曳分量。结果，还抑制了磁体52沿周向方向的位置偏移。

此外，在磁体52的沿周向方向的两个端部中的每个端部处，周向端面523和磁体保持件53的柱形部71以在该周向端面523和该柱形部71之间沿周向方向夹设有间隙的状态相互面对。为此，即使磁体52中的一些磁体形成为大于设计尺寸，也不容易发生由磁体52造成的柱形部71的变形。因此，也不容易发生在另一磁体52的压装中的障碍。此外，能防止其间夹设有柱形部71的相邻磁体52相互推动。结果，还抑制了每个磁体52的沿周向方向的位置偏移。也就是说，根据该实施方式中的结构，多个磁体52能沿周向方向被精确地布置。

底部73是环形部，该环形部位于转子铁芯51和磁体52的下方。柱形部71借助底部73相互连接。转子铁芯51的下表面与底部73的上表面接触。此外，磁体52的下表面与底部73的上表面接触，或者轴向面向底部73的上表面并且在该磁体52的下表面和该底部73的上表面之间夹设有小间隙。

此外，如图7所示，在底部73和壁部72的下端部之间的边界部中设置有朝着柱形部71切出的空隙75。空隙75轴向贯穿壁表面721的下侧的供压装磁体52的底部73。即使壁表面721在压装磁体52时接触地面并且因此产生灰尘时，灰尘也会通过空隙75向下排出底部73。这样，能抑制灰尘被捕获在磁体52的下表面和底部73的上表面之间。因此，能抑制由于灰尘造成的磁体52沿轴向方向的位置偏移。

此外，在该实施方式中，由于空隙75的形成，而提高了壁部72的柔性。也就是说，与没有空隙75的情况相比，磁体保持件53的壁部72易于被径向向外弯曲。这样，它变得易于压装磁体52直到该磁体与底部73接触为止。结果，磁体52能被更稳定地保持在转子铁芯51和壁部72之间。此外，通过形成空隙75，能减少磁体保持件53所使用的树脂的量，并且因此还能进一步降低马达1的制造成本。

此外，在该实施方式中，在磁体保持件53的柱形部71的径向外表面上设置有沿轴向方向延伸的凹槽711。这样，进一步提高了壁部72的柔性。如果壁部72的柔性被提高，则它变得更易于压装磁体52直到该磁体与底部73接触为止。此外，因为施加至壁部72的应力被分散，因此还抑制了由于磁体52的压装而造成的壁部72中裂纹的出现。

图8是示出了在压装磁体52时的状态的纵向剖视图。如图7和图8所示，壁表面721具有朝着磁体52部分地突出的凸部722。被压装的磁体52经受来自壁表面721的凸部722的特别强烈的压力并且经受来自的另一部分的压力，该来自另一部分的压力弱于来自凸部722的压力。这样，由于压装而经受强烈压力的部分限于凸部722的附近。结果，抑制了由于老化降解或温度变化而对壁部造成的损坏。此外，磁体52被更稳定地保持在转子铁芯51和壁部72之间。

在该实施方式中，凸部722位于壁表面721的下端部的附近。然而，凸部722还可以设置在壁表面721的另一位置处。例如，凸部722也可以设置在壁表面721的沿轴向方向的中心的附近。

多个凸起部74穿过转子铁芯51的第二通孔62从底部73的上表面向上延伸。每个凸起部74均具有比转子铁芯51的上表面更向上突出的凸起部顶部741。此外，环形板54是大体上盘状的构件，其中心处具有孔。转子铁芯51的上表面与环形板54的下表面接触。此外，磁体52的上表面与环形板54的下表面接触，或者轴向面向环形板54的下表面并且在该磁体52的上表面和该环形板54的下表面之间夹设有小间隙。通过环形板54防止了多个磁体52的向上位置偏移。作为环形板54的材料，例如，使用树脂或非磁性金属。

图9是示出了在安装环形板54时的状态的纵向剖视图。环形板54具有绕设置在中心处的孔的多个圆孔541。如由图9中的轮廓箭头所示，凸起部顶部741分别插入这些圆孔541中。此外，比环形板54更向上突出的凸起部顶部741借助热或超声波被焊接到环形板54的上表面。结果，如图3所示，环形板54被固定至转子铁芯51和磁体保持件53。

图10是凸起部顶部741的附近的放大纵向剖视图。如图10所示，转子铁芯51有时具有位于第二通孔62的上端部的附近的突起512。该突起512在冲压钢板期间形成。如果环形板54的下表面与突起512接触，则容易发生环形板54的倾斜或位置偏移。在这点上，在本实施方式中，使凸起部顶部741的外径大于转子铁芯51的第二通孔62的内径。为此，转子铁芯51的突起512被成型到凸起部顶部741中。这样，环形板54的下表面不会与突起512接触。因此，环形板54能被更精确地被布置在转子铁芯51的上表面上。

<3.修改例>

上面已经描述了本发明的示例性实施方式。然而，本发明不限于上述实施方式。

图11是根据修改例的转子单元32B的局部俯视图。然而，在图11中，省略了环形板的图示。在该示例中，在从柱形部71B的附近到壁部72B的前端部的范围内使磁体保持件53B的壁部72B的径向厚度大体上恒定。这样，壁部72B的基端部的附近的柔性与上述第二实施方式相比被进一步提高。如果壁部72B的柔性被提高，则磁体52B能被更容易且更稳定地压装。此外，因为施加至壁部72B的应力被分散，因此还抑制了由于磁体52B的压装而对对壁部72B造成的损坏。

图12是根据另一修改例的转子铁芯51C和磁体保持件53C的局部俯视图。在图12所示的示例中，在磁体保持件53C的底部73C的上表面中形成有凹部75C。该凹部75C位于底部73C和壁表面721C的下端部之间的边界部处。即使壁表面721C在压装磁体时接触地面并且因此产生灰尘时，灰尘也被容纳在凹部75C中。因此，能抑制由于灰尘而造成的磁体的沿轴向方向的位置偏移。

此外，在图12所示的示例中，磁体保持件53C的壁部72C和底部73C连接，在该壁部和该底部之间夹设有凹部75C。为此，抑制了壁部72C的径向向外弯曲。因此，能提高磁体在壁部72C的下端部的附近的压装强度。

磁体在沿周向方向的两个端部处可以不与柱形部分开。例如，磁体的一对周向端面中的一个端面也可以与磁体保持件的柱形部接触。如果与每个柱形部接触的磁体的数量小于或等于1，则能避免其间插夹有柱形部的相邻磁体的相互推动。因此，位于磁体的至少一侧的周向端面可以面向柱形部，在该周向端面和柱形部之间沿周向方向夹设有间隙。

磁体还可以是铁氧体磁体并且还可以是钕磁体。然而，近年来，包括稀土的钕磁体的价格已经高涨，因此，使用钕磁体已变得困难。另一方面，在利用烧结铁氧体磁体的情况下，难以制造环形磁体。为此，对使用铁氧体磁体并且沿周向方向精确地布置多个铁氧体磁体的技术要求是高的。在这点上，本发明特别有用。

磁体保持件还可以通过嵌入成型(如上所述)来制造，并且还可以与转子铁芯分开地单独地成型。此外，柱形部的数量或磁体的数量也可不同于上述实施方式中的那些数量。此外，也可以在马达的轴上安装多个转子单元。

此外，根据本发明的马达也可以是如上所述的用于转向齿轮的马达，并且也可以是用于汽车的另一部分的马达。例如，根据本发明的马达也可以是用于产生电动汽车的驱动力的马达。此外，根据本发明的马达也可以是用于电动助力自行车、电动摩托车、家用电器产品、办公自动化设备、医疗设备等的马达。

另外，每个构件的细节的形状也可以是不同于该申请的每个附图中所示的形状。此外，上述实施方式或修改例中出现的相应元件也可以在不会发生矛盾的范围内适当地结合。

<4.从上述实施方式提取的另一发明>

另外，如果“防止磁体的向上位置偏移”被设定为第一问题，则基本上不需要“柱形部”或“壁部”。此外，另选地，能从上述实施方式提取出基本上需要“环形板”的发明。根据本发明，例如提供有“一种马达，该马达包括：静止部；以及旋转部，该旋转部绕竖直延伸的中心轴线旋转，其中，所述静止部包括具有多个齿的定子铁芯、以及由绕每个齿缠绕的导线构成的线圈，所述旋转部包括多个磁体、转子铁芯、磁体保持件以及环形板，这多个磁体在比所述线圈更径向向内的区域中沿周向方向布置，所述转子铁芯布置得比所述磁体更径向向内，所述磁体保持件将所述磁体保持在该磁体保持件和所述转子铁芯之间，所述环形板具有面向所述磁体的上表面的下表面，所述磁体保持件具有比所述环形板更向上突出的顶部，并且所述顶部被焊接到所述环形板的所述上表面”。

根据本发明，借助所述环形板能防止磁体的向上位置偏移。此外，所述环形板刚性地固定到所述磁体保持件。另外，还可以将在上述实施方式或修改例中出现的每个元件与本发明结合。

工业应用的领域

本发明能用于马达。