马达的制作方法

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马达的制作方法

本实用新型涉及一种马达。



背景技术:

以往的内转子型无刷马达具有使构成转子的永久磁铁的轴向长度比定子的长度长来使永久磁铁的一部分从定子的作用部分朝向轴向延伸的磁先导。而且,霍尔元件等磁传感器与磁先导相邻配置。通过这样构成,抑制定子的磁力影响霍尔元件,能够准确地检测出转子的旋转。

然而,由于转子的磁中心在轴向上相对于定子的磁中心移动,因此磁中心想要一致而作用。该磁中心想要一致的力作为轴向的推力作用于转子。例如,在日本特开平6-38479号公报中记载有不会产生这样的因定子与转子的磁中心的偏离而形成的推力的电动机。日本特开平6-38479号公报的构成电动机的转子的永久磁铁上设置有磁切断部,该磁切断部是位于磁先导的周状的阶梯部。通过设置磁切断部,磁先导与定子之间的爬电距离变长。由此,能够在磁先导与定子之间切断磁力的影响,能够使在转子中产生的轴向的推力极小。由此,几乎不会朝向轴向按压对转子的轴进行支承的轴承,从而能够延长轴承的寿命。

电动机利用基于构成定子的永久磁铁与定子之间的磁力而产生的引力以及斥力产生旋转力。然而,在日本特开平6-38479号公报中记载的电动机中,利用磁切断部切断磁先导与定子之间的磁力。即,与使用了不具有磁切断部的永久磁铁的电动机相比,定子与永久磁铁之间的磁力的影响减少,导致从轴输出的力变小。



技术实现要素:

因此,本实用新型的目的在于提供一种既能抑制旋转轴的输出下降,又能够减小作用于包含旋转轴在内的转子的轴向的力的马达。

本实用新型的例示性的马达具有:转子;轴承,其将转子支承为能够旋转;定子,其具有定子铁芯,并且保持轴承;以及旋转检测部,其检测转子的旋转。转子具有:作为旋转轴的轴;圆筒状的转子保持架,其配置于轴的径向外侧,沿轴向延伸;以及磁铁。磁铁具有第一突出部,第一突出部包含比定子铁芯的轴向一侧的端部朝向轴向一侧突出的部分。旋转检测部在轴向上隔着间隙与第一突出部相对,第一突出部的内周面和外周面中的至少一方包含径向厚度朝向轴向末端逐渐变小的倾斜面。

第一突出部在径向上与定子铁芯相对的一侧具有倾斜面。

旋转检测部具有在轴向上与磁铁相对的相对面。相对面在轴向上与倾斜面相对。

相对面的中点在轴向上与倾斜面相对。

倾斜面的至少一部分在径向上与定子铁芯相对。

转子保持架的轴向一侧的端部比第一突出部的轴向一侧的端部朝向轴向一侧突出。

定子铁芯被具有绝缘性的绝缘件覆盖。绝缘件在轴向一侧的端部具有朝向轴向另一侧凹陷的凹部。旋转检测部的至少一部分容纳于凹部中。

磁铁的轴向另一侧的端部在径向上与定子铁芯相对。

磁铁的轴向另一侧的端部包含第二突出部,该第二突出部比定子铁芯的轴向另一侧的端部朝向轴向另一侧突出。第一突出部的比定子铁芯的轴向一侧的端部突出的长度长于第二突出部的比定子铁芯的轴向另一侧的端部突出的长度。

转子保持架具有从转子保持架的轴向另一侧的边缘部朝向径向外侧延伸的止挡部。磁铁的轴向另一侧的端部与止挡部接触。

磁铁配置于比定子铁芯靠径向内侧的位置处。

磁铁配置于比定子铁芯靠径向外侧的位置处。

根据本实用新型的例示性的马达,能够抑制旋转轴的输出下降,减小作用于包含旋转轴的转子的轴向的力。

参照附图,并通过以下对本实用新型的优选实施方式的详细说明,本实用新型的上述以及其他特征、要素、步骤、特点和优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是以与轴向平行的面剖切本实用新型的第一实施方式的马达的纵剖视图。

图2是放大了磁铁以及旋转检测部的剖视图。

图3是放大了用于本实用新型所涉及的马达的磁铁的第一突出部的放大剖视图。

图4是放大了比较例的磁铁的轴向的一个端部的放大剖视图。

图5是示出实施例以及比较例的轴向力的图表。

图6是示出实施例以及比较例的反电动势常数的图表。

图7是示出由实施例以及比较例的旋转检测部检测的磁通密度的图表。

图8是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。

图9是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。

图10是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。

图11是放大了本实用新型的第二实施方式的马达的磁铁和旋转检测部的纵剖视图。

图12是示出磁通密度根据旋转检测部的相对面的中心和磁铁的倾斜面在径向上的位置而发生的变化的图表。

图13是本实用新型的第三实施方式的转子的周围的纵剖视图。

图14是本实用新型的第四实施方式的马达的纵剖视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本实用新型的例示性的实施方式进行说明。在以下说明中,将马达的旋转轴延伸的方向设为“轴向”。将以马达的旋转轴为中心与旋转轴正交的方向设为“径向”。而且,将沿以马达的旋转轴为中心的圆弧的方向设为“周向”。并且,以图1的状态为基准,即,将轴向设为“左右方向”,将右向旋转方向设为“顺时针方向”,将左向旋转方向设为“逆时针方向”。在以下说明中,利用上述各方向对各部分的形状以及位置关系进行说明。另外,该左右方向的定义是为了便于说明而定义的,并不限定马达在使用时的朝向以及位置。

在以下说明中,将与轴向平行的剖视图称作“纵剖视图”。而且,在以下说明中,“平行”、“垂直”不仅表示严格意义上的平行、垂直,而且还包括大致平行以及大致垂直。并且,有时示出“筒形”和“筒形状”。“筒形”表示外径以及内径在轴向上不变的结构,“筒形状”表示与外径以及内径无关地呈中空的管体。

对本实用新型的例示性的第一实施方式所涉及的马达的概略结构进行说明。图1是以与轴向平行的面剖切本实用新型的第一实施方式的马达的纵剖视图。如图1所示,本实施方式所涉及的马达A具有马达外壳1、定子2、转子3、第一轴承41、第二轴承42、轴承外壳5、马达罩6以及驱动基板7。定子2的一部分配置于马达外壳1的内部。即,马达A具有转子3以及将转子3支承为能够旋转的轴承41、42。并且,马达A具有保持轴承41、42的轴承保持部52。

转子3具有作为旋转轴的轴31。而且,轴31借助第一轴承41以及第二轴承42能够旋转地支承于马达外壳1以及轴承外壳5。即,第一轴承41以及第二轴承42将轴31支承为能够旋转。马达A的转子3在径向上配置于定子2的内部。即,本实施方式所涉及的马达A是内转子型的直流无刷马达。

马达外壳1具有外壁部11、内壁部12以及凸缘部13。在本实施方式中,外壁部11是以轴31为中心沿轴向延伸的中空的圆筒形状。即,外壁部11配置于定子2的径向外侧,呈沿轴向延伸的筒状。另外,外壁部11也可以是在周向上外壁部11的一部分被切除而形成的形状。凸缘部13呈圆板状,在中央具有贯通孔。凸缘部13的外周缘部与外壁部11的图1中的左端部连接。即,凸缘部13从外壁部11的轴向的一个方向侧的外侧缘部朝向径向内侧延伸。

内壁部12是以轴31为中心沿轴向延伸的中空的圆筒形状。凸缘部13的贯通孔的边缘部与内壁部12的图1中的左端部连接。即,内壁部12呈从凸缘部的径向内侧的内侧缘部沿轴向延伸的筒状。另外,内壁部12也可以是在周向上内壁部12的一部分被切除而形成的形状。外壁部11以及内壁部12同轴地配置。内壁部12与外壁部11在径向上重叠配置。即,内壁部12的至少一部分在径向上与外壁部11重叠。凸缘部13连接外壁部11以及内壁部12各自的轴向的左端部。即,外壁部11以及内壁部12以凸缘部13为基准配置于轴向的相同侧。然而,并不限定于该结构。马达外壳1通过对板金等金属板进行冲压加工而成型。然而,并不限定于此。例如,也可以通过切削加工而成型。

马达外壳1的内壁部12在内表面上固定有第一轴承41。第一轴承41将轴31支承为能够旋转。因此,内壁部12的内周面的尺寸精度高,即,内壁部12的内周面的至少圆度高,表面圆滑。并且,在内壁部12的内侧,在轴向上与第一轴承41并排固定有轴承外壳5的后述固定部51。即,在内壁部12固定有沿轴向延伸的筒状的轴承外壳5。

定子2在径向上配置于马达外壳1的外壁部11与内壁部12之间。定子2具有定子铁芯21、绝缘件22以及线圈23。定子铁芯21是将多张磁性钢板在轴向(图1中为左右方向)上层叠并固定而成的层叠体。定子铁芯21具有圆环状的轭(未图示)和从轭朝向径向内侧延伸的多个齿(未图示)。绝缘件22配置于定子铁芯21与线圈23之间,例如由利用了合成树脂的电绝缘部件形成。另外,绝缘件22除了合成树脂以外,还由搪瓷、橡胶等具有电绝缘性的材料形成。线圈23是通过在包覆了定子铁芯21的外表面的绝缘件22的外周卷绕电线而形成的。定子2呈圆环状。即,定子铁芯21被具有绝缘性的绝缘件22覆盖。

转子3隔着规定的间隙而配置于定子2的径向内侧。转子3具有轴31、转子筒部32、凸台部33、顶面部34以及磁铁35。转子筒部32、凸台部33以及顶面部34例如通过对板金等金属板进行冲压加工而形成。另外,并不限定于冲压加工,也可以是切削加工等。转子筒部32、凸台部33以及顶面部34构成转子保持架30的一部分。即,转子3配置于轴31的径向外侧,具有沿轴向延伸的圆筒状的转子保持架30和磁铁35。

轴31是马达A的旋转轴。轴31是沿轴向(图1的左右方向)延伸的圆柱形状。轴31朝向马达A的图1中的左方突出,在其末端安装有从动部件(未图示)。另外,作为从动部件,能够列举通过旋转而产生空气的流动的叶轮、齿轮等,但是并不限定于此。轴31借助第一轴承41以及第二轴承42能够旋转地支承于马达外壳1以及固定于马达外壳1的轴承外壳5。

转子筒部32是以轴31为中心沿轴向延伸的中空的圆筒形状。顶面部34是以轴31为中心的圆板形状,在中央具有贯通孔。顶面部34从转子筒部32的右端部朝向径向内侧延伸。即,轴31贯通位于顶面部34的中央的贯通孔,贯通孔的边缘靠近轴31的外周面。凸台部33是从顶面部34的贯通孔的边缘朝向轴向左方向延伸的圆筒形状。在凸台部33的内周面配置有轴31。另外,作为凸台部33与轴31的固定,采用了压入,但是除此以外,例如还能够列举粘接、焊接、螺纹固定等。

磁铁35是以轴31为中心沿轴向延伸的圆筒形状。磁铁35是表面磁铁型(SPM:Surface Permanent Magnet),在周向上交替排列有N极和S极。磁铁35的内周面与转子筒部32的外周面接触。而且,磁铁35固定于转子筒部32的外周面。并且,磁铁35在径向上与定子铁芯21的内周面相对。即,磁铁35配置于比定子铁芯21靠径向内侧的位置处。

在本实施方式中,磁铁35被插入到转子筒部32中,通过粘接剂固定。然而,磁铁35的固定方法并不限定于此,例如能够采用压入、微压入、熔接等。在将磁铁35设为与转子筒部32分体的部件的情况下,容易改变磁铁35的规格,例如磁极数、磁力。并且,也可以在形成转子筒部32以及凸台部33之后,另外利用模具通过外部嵌件成型而制造转子3,该外嵌成型利用注射成型在转子筒部32的外侧成型磁铁35。在将转子筒部32和磁铁35作为成型体制造的情况下,能够抑制磁铁35因进行压入时的力或进行焊接时的热等而发生改性。关于磁铁35的详细内容在后面进行叙述。

如上所述,在转子3中,借助转子筒部32、凸台部33以及顶面部34固定了轴31与磁铁35。即,轴31和磁铁35不相对移动。由此,由于轴31能够旋转地支承于第一轴承41以及第二轴承42,因此磁铁35与轴31的旋转一起旋转。

在马达A中,轴31安装于第一轴承41以及第二轴承42。第一轴承41以及第二轴承42在轴向的不同位置处将轴31支承为能够旋转。第一轴承41具有外圈411、内圈412以及球413。外圈411和内圈412同轴地配置,在外圈411与内圈412之间的部分沿周向配置有多个球413。第一轴承41是所谓的滚动轴承(球轴承)。另外,第一轴承41也可以使用含油轴承。也可以是使用作为圆柱状的旋转体的滚子来代替球的结构。并且,第一轴承41也可以使用与第二轴承42不同的轴承。例如,也可以是第一轴承41为含油轴承,第二轴承为球轴承。

第一轴承41的外圈411与马达外壳1的内壁部12的内周面接触。而且,外圈411固定于内筒12的内周面。第一轴承41的内圈412在中央配置有轴31。内圈412固定于轴31的外周面。轴31通过压入而固定于内圈412,外圈411通过微压入而固定于内壁部12。即,第一轴承41的外圈411固定于内壁部12的内表面。

另外,轴31与内圈412的固定并不限定于压入,例如能够采用插入、微压入、粘接、焊接、螺纹固定等。并且,外圈411与内壁部12的固定也并不限定于微压入,例如能够采用压入、插入、粘接、焊接、螺纹固定等。在第一轴承41中,能够广泛采用通过内圈412与轴31的外周面的固定而产生的摩擦力大于通过外圈411与内壁部12的内周面的固定而产生的摩擦力的固定方法。

第一轴承41的一部分从马达外壳1的内壁部12的轴向的左端朝向左方突出。第一轴承41的从马达外壳1朝向轴向突出的部分用于将马达A与其他部件进行承插结合。另外,在不存在与马达A结合的部件的情况下,或者在通过承插结合以外的方法安装的情况下,第一轴承41也可以以在轴向上收纳于内壁部12中的方式配置。

第二轴承42具有外圈421、内圈422以及球423。第二轴承42是具有与第一轴承41相同的结构的所谓的球轴承。第二轴承42的外圈421与轴承外壳5的后述轴承保持部52的内周面接触。而且,外圈421固定于轴承保持部52的内周面。即,第二轴承42的外圈421固定于轴承外壳5的内表面。

内圈422固定于轴31的外周面。内圈422通过压入而固定于轴31。外圈421通过微压入而固定于轴承保持部52。另外,在第二轴承42中,也能够与第一轴承41同样地通过压入、微压入、粘接、焊接、螺纹固定等将外圈421以及内圈422分别固定于轴承保持部52以及轴31。另外,在第二轴承42中,能够广泛采用通过内圈422与轴31的外周面的固定而产生的摩擦力大于通过外圈421与轴承保持部52的内周面的固定而产生的摩擦力的固定方法。即,第一轴承41的内圈412以及第二轴承42的内圈422固定于轴31。

轴承外壳5是以轴31为中心沿轴向延伸的筒状。另外,轴承外壳5也可以是在周向上一部分被切除而形成的形状。轴承外壳5与马达外壳1的外壁部11以及内壁部12是同轴。轴承外壳5在图1中的左方的端部具有固定部51,在右方的端部具有轴承保持部52。即,轴承外壳5具有在轴向上的一个端部固定于内壁部12的固定部51和在轴向的另一端部保持第二轴承42的轴承保持部52。

固定部51是外周面的外径小于轴承外壳5的其他部分的外径的圆筒形状。即,固定部51的外周面的外径小于轴承外壳5的其他部分的外径。固定部51固定于马达外壳1的内壁部12的内周面。即,固定部51配置于内壁部12的内侧。另外,固定部51通过压入而固定于内壁部12,但是并不限定于此。例如,也可以采用微压入、粘接、熔接、螺纹固定等固定方法。并且,也可以是如下结构:在内壁部12的内周面形成内螺纹,在固定部51的外周面形成外螺纹,将固定部51拧入并固定于内壁部12。

在内壁部12的内周面固定有第一轴承41的外圈411。因此,内壁部12的内周面的尺寸精度高。通过提高轴承外壳5的固定部51的尺寸精度,能够将轴承外壳5压入到内壁部12的内周面中。

通过将固定部51固定于内壁部12,轴承外壳5在径向上与外壁部11重叠。即,轴承外壳5配置于马达外壳1的内部。另外,在图1所示的马达A中,轴承外壳5在径向以及轴向上容纳于马达外壳1的内部,但是并不限定于此。例如,也可以使轴承外壳5的右侧、即轴承保持部52侧在轴向上比马达外壳1突出。

固定部51的末端侧、即图1中的左端侧具有朝向内侧延伸的端面部511。换句话说,固定部51具有端面部511,该端面部511从固定部51的轴向末端朝向径向内侧延伸,且该端面部511具有以旋转轴为中心沿轴向贯通的贯通孔。端面部511呈圆板状,在中央具有贯通孔。轴31贯通贯通孔。另外,在贯通贯通孔的轴31不与端面部511接触,即,在贯通孔的边缘与轴31之间形成有间隙。并且,通过具有端面部511,固定部51的强度变高。因此,在将固定部51压入内壁部12中时,能够抑制固定部51变形而无法固定,或者摩擦力变弱。

在轴承外壳5中,固定部51的外径小于固定部51以外的部分的外径。轴承外壳5的外周面具有台阶,该台阶是固定部51的轴承保持部52侧的端部、即右端部朝向径向外侧弯曲而成的。在将固定部51压入到内壁部12中时,固定部51的台阶与内壁部12的轴向右端部接触。而且,通过内壁部12的右端部与台阶接触,阻止固定部51在轴向上朝向内壁部12的内周面移动。即,通过固定部51具有台阶,能够抑制轴承外壳5的固定部51过于进入内壁部12的内部。

固定部51从马达外壳1的内壁部12的内周面的右侧的贯通孔压入。而且,从内壁部12的内周面的左侧的贯通孔微压入第一轴承41。内壁部12的内周面在左方固定有第一轴承41。并且,内壁部12的内周面在右侧固定有轴承外壳5的固定部51。第一轴承41与端面部511隔着间隙而固定于内壁部12的内部。而且,在内壁部12的间隙中配置有第一弹性部件14。第一弹性部件14是圆环状的部件。第一弹性部件14是具有沿着周向起伏的形状的所谓的波形垫片。另外,第一弹性部件14并不限定于波形垫片,例如也可以是螺旋弹簧、盘簧等。并且,第一弹性部件14并不限定于圆环状。例如,也可以利用橡胶等不定形弹性体或利用了空气、油等流体的弹性体等。

也可以切开端面部411的一部分并拉起来作为第一弹性部件14。作为第一弹性部件14,能够广泛采用能够使轴向的力作用于第一轴承41的外圈411的结构。

第一弹性部件14以预先在轴向上弹性变形了的状态与第一轴承41的外圈411和固定部51的端面部511接触。即,第一弹性部件14配置于第一轴承41与固定部51之间。而且,第一弹性部件14与端面部511和第一轴承41的外圈411接触。第一弹性部件14预先弹性变形,并且与外圈411以及端面部511接触。因此,第一弹性部件14在轴向上欲恢复成原来状态的力作用于外圈411以及端面部511。

通过内壁部12和第一轴承41的外圈411的固定而产生的摩擦力小于通过内壁部12和固定部51的外周面的固定而产生的摩擦力。因此,外圈411通过第一弹性部件14的弹力朝向远离端面部511的方向、即左方移动。由此,能够抑制因外圈411与球413之间的间隙而产生的晃动以及因球413与内圈412之间的间隙而产生的晃动。通过抑制第一轴承41的晃动,第一轴承41的旋转变得稳定,能够延长第一轴承41的寿命。并且,通过抑制第一轴承41的晃动,能够抑制马达A驱动时的轴31的振动以及抖动。

轴承保持部52是内周面的内径大于轴承外壳5的其他部分的内径的圆筒形状。即,轴承保持部52的内周面的内径大于轴承外壳5的其他部分的内径。轴承保持部52在内周面上与第二轴承42的外圈421接触。而且,第二轴承42的外圈421固定于轴承保持部52的内周面。在轴承保持部52的末端、即图1的右端,轴承保持部52具有朝向外侧延伸的圆环部521。即,轴承保持部52的轴向末端具有从轴向末端朝向径向外侧延伸的圆环部521。通过圆环部521,轴承保持部52的强度变高,轴承保持部52不易变形。

在轴承外壳5中,轴承外壳5的除了固定部51以外的部分的直径大于固定部51的直径。因此,能够增大截面系数以及抗扭截面系数,能够抑制轴承外壳5的弯曲、扭转等变形。

通过使用本实施方式中示出的轴承外壳5,能够将第二轴承42设成与第一轴承41相同的结构。由此,能够减少构成部件的种类,从而能够降低制造成本。

马达罩6是覆盖马达A的右侧的封装部件。马达罩6是沿轴向延伸的筒形状,并且轴向的右方的端部被封闭。即,马达罩6是有底的筒形状。马达罩6在马达罩6的左侧具有贯通孔。马达罩6的左侧的贯通孔与包覆定子铁芯21的绝缘件22接触。另外,定子铁芯21固定于绝缘件22。马达罩6抑制尘土、灰尘、水分等异物进入马达A的内部,并且还起到作为电磁波的屏蔽件的作用。

驱动基板7配置于定子铁芯21以及磁铁35的右方。驱动基板7固定于绝缘件22。驱动基板7装配有逆变电路、控制电路等(均未图示)。驱动基板7分别向卷绕于定子铁芯21的齿的多个线圈23供给电流。如上所述,磁铁35在周向上交替配置有不同的磁极。通过向线圈23供给电流,根据磁铁35的磁极在周向上的位置产生磁力,使转子3旋转。即,通过在规定的时刻切换供给电流的线圈23,使转子3旋转。为了使转子3准确地旋转,要求磁铁35在周向上的准确的位置。

因此,在磁铁35的右方,在驱动基板7上装配有旋转检测部71。旋转检测部71具有在轴向上与磁铁35相对的相对面711。旋转检测部71具有将通过相对面711的磁的磁通密度转换为电压的霍尔元件。如上所述,磁铁35在周向上排列有不同的磁极。在磁铁35旋转时,通过上表面的磁的磁通密度发生变化。由此,通过霍尔元件转换的电压也发生变化。旋转检测部71将电压的变化发送至控制电路。控制电路根据电压的变化而检测磁铁35、即转子3在周向上的位置。另外,在本实施方式中,利用霍尔元件检测磁通密度,但是并不限定于此。能够广泛采用能够检测磁铁35的磁通密度的元件。即,马达A具有检测转子3的旋转的旋转检测部71。

另外,在本实施方式的马达A中,为了抑制朝向线圈23流动的电流流向轴31侧,在绝缘件22上设置有内壁部221。内壁部221设置于线圈23的径向内侧,并且比线圈23的轴向左侧的端部朝向轴向左侧突出。若绝缘件22的内壁部221的轴向长度长,则有时与旋转检测部71发生干涉。因此,在内壁部221的轴向左侧的端部且内壁部221与旋转检测部71干涉的部分设置有朝向轴向右侧凹陷的凹部222。如此,通过设置凹部222,能够防止绝缘件22与旋转检测部71之间的干涉。即,绝缘件22在轴向一侧的端部具有朝向轴向另一侧凹陷的凹部222,旋转检测部71的至少一部分容纳于凹部222中。

图2是放大磁铁以及旋转检测部的剖视图。在马达A中,旋转检测部71检测磁铁35的磁通密度,根据磁通密度的变化来检测转子3的旋转。在马达A中,磁铁35的轴向右侧的端部比定子铁芯21的右端突出。另外,将磁铁35的右侧端部的比定子铁芯21的右端突出的部分设为第一突出部351。磁铁35的第一突出部351的轴向右侧的端部、即末端在轴向上与旋转检测部71相对,并且靠近旋转检测部71。即,旋转检测部71在轴向上隔着间隙与第一突出部351相对。通过具有第一突出部351,磁铁的磁通密度的检测精度变高。

磁铁35在轴向右侧的端部具有第一突出部351。而且,第一突出部351比定子铁芯21的轴向右侧的端部朝向轴向右侧突出。并且,磁铁35的轴向左侧的端部在径向上与定子铁芯21相对。即,磁铁35具有第一突出部351,该第一突出部351包含比定子铁芯21的轴向一侧的端部朝向轴向一侧突出的部分。并且,磁铁35的轴向另一侧的端部在径向上与定子铁芯相对。

因此,定子铁芯21的磁中心、即定子2的磁中心与磁铁35的磁中心、即转子3的磁中心在轴向上偏离。若定子2的磁中心与转子3的磁中心偏离,则轴力(轴向力)作用于转子3。在马达A中,若作用于转子3的轴向力大,则成为转子3驱动时的振动、噪音等的原因。在马达A中,优选作用于转子3的轴向力较小。

因此,在本实施方式所涉及的马达A中,在磁铁35的第一突出部351具有倾斜面352。倾斜面352位于磁铁35的第一突出部351在径向上与定子铁芯21相对的面。即,第一突出部351的内周面和外周面中的至少一方具有径向厚度朝向轴向末端逐渐变小的倾斜面352。而且,第一突出部351在径向上与定子铁芯21相对的一侧具有倾斜面352。通过具有倾斜面352,第一突出部351的厚度朝向轴向末端、即朝向轴向右侧变小。通过设置倾斜面352,能够使磁铁35的磁中心、即转子3的磁中心朝向轴向左侧偏离。由此,能够使转子3的磁中心与定子2的磁中心靠近,减小作用于转子3的轴向力。另外,在本实施方式的马达A中,倾斜面352的轴向左侧的端部在径向上与定子铁芯21相对。即,倾斜面352的至少一部分在径向上与定子铁芯21相对。

接下来,示出通过在第一突出部351设置倾斜面352而进行的马达A的性能的评价。作为表示马达A的性能的常数,有反电动势常数。反电动势常数是表示马达中的电力与旋转的转换率的常数,反电动势常数越大,则越能产生较大的输出。并且,在马达A中,需要高精度地检测转子3的旋转。而且,通过旋转检测部71检测的磁通密度越大,则越能高精度地检测转子3的旋转。由以上可知,在马达的性能评价中,利用了轴向力、反电动势常数以及通过旋转检测部检测的磁通密度。另外,通过数值模拟进行了本评价。

为了对本实施方式所涉及的马达A的性能的优异性进行说明,对实施例与比较例进行比较。对实施例和比较例进行说明。图3是放大了用于本实用新型所涉及的马达的磁铁的第一突出部的放大剖视图。图4是放大了比较例的磁铁的轴向的一个端部的放大剖视图。另外,在图3以及图4中,设为图中上侧是在径向上与定子铁芯相对的面。

如图3所示,在实施例的模型中,磁铁35在第一突出部351的定子铁芯侧具有倾斜面352。在马达A的性能评价中,准备了从第一突出部351的轴向右侧的端部至倾斜面352的轴向左侧的端部的距离不同的多个模拟模型。然后,在各模型中分别获取轴向力、反电动势常数以及通过旋转检测部检测的磁通密度。

如图4所示,比较例的模型在磁铁M1的轴向右侧的端部的定子铁芯侧的面具有外径小于其他部分的外径的带台阶状部分M11。在马达的性能评价中,准备了从带台阶状部分M11的轴向右侧的端部至轴向左侧的端部的长度不同的多个模拟模型。然后,在各模型中分别获取轴向力、反电动势常数以及通过旋转检测部检测的最大磁通密度。另外,由于磁通密度根据磁铁35旋转而变化,因此示出检测出的磁通密度中最大的磁通密度。

另外,磁铁35的轴向右侧的端面的厚度t与磁铁M1的轴向右侧的厚度t相同。并且,在实施例以及比较例的马达中,除了磁铁3以及磁铁M1的轴向右侧的端部不同以外,具有共通的结构。

图5是示出实施例以及比较例的轴向力的图表。图6是示出实施例以及比较例的反电动势常数的图表。图7是示出实施例以及比较例的通过旋转检测部检测的磁通密度的图表。另外,在图5、图6以及图7中,用实线表示实施例,用虚线表示比较例。

首先,参照图5以及图6对轴向力和反电动势常数进行说明。在图5中,纵轴是轴向力。图5所示的轴向力以如下比率表示,该比率将使用不具有倾斜面、带台阶状部分的磁铁、即筒形的磁铁时的轴向力作为100%。另外,在以下说明中,将轴向力相对于使用筒形的磁铁时的轴向力为数%的情况简单表示成轴向力为数%。并且,横轴是从磁铁的轴向右侧的端部开始的轴向长度。

如图5所示,在实施例中,倾斜面352在轴向上越长,则轴向力越小。若倾斜面352的轴向长度比一定长度长,则轴向力减小的幅度变大。在实施例中可知,在倾斜面352的轴向长度为一定长度以上时,减小轴向力的效果会提高。

并且,在比较例中,带台阶状部分M11在轴向上越长,则轴向力越小。若带台阶状部分M11的轴向长度比一定长度变长,则轴向力减小的幅度变大。而且,在某长度以后,变得平稳。由此可知,在比较例中,带台阶状部分M11的长度越长,则减小轴向力的效果越大,但是若超过某长度,则减小轴向力的效果会变小。

另外,在倾斜面352的轴向长度与带台阶状部分M11的轴向长度相同的情况下,比较例的轴向力小于实施例的轴向力。

另一方面,在图6中,纵轴是反电动势常数。图6所示的反电动势常数以如下比率表示,该比率将使用不具有倾斜面、带台阶状部分的磁铁、即筒形的磁铁时的反电动势常数作为100%。在以下说明中,将反电动势常数相对于使用筒形的磁铁时的反电动势常数为数%的情况简单表示成反电动势常数为数%。并且,横轴是从磁铁的轴向右侧的端部开始的轴向长度。

如图6所示,在实施例中,倾斜面352在轴向上越长,则反电动势常数越小。即,若倾斜面352在轴向上变长,则反电动势常数减小的幅度变大。

并且,在比较例中,带台阶状部分M11在轴向上越长,则反电动势常数越小。在比较例中,若带台阶状部分M11在轴向上变长,则反电动势常数减小的幅度变大。而且,若带台阶状部分M11的轴向长度小于某值,则反电动势常数随着带台阶状部分M11的轴向长度的增加而减小的幅度急剧增大。

另外,在倾斜面352的轴向长度与带台阶状部分M11的轴向长度相同的情况下,比较例的反电动势常数小于实施例的反电动势常数。

接下来,参照图7对轴向力和通过旋转检测部检测的磁通密度进行说明。在图7中,纵轴是通过旋转检测部检测的磁通密度。图7所示的通过旋转检测部检测的磁通密度以如下比率表示,该比率将使用不具有倾斜面、带台阶状部分的磁铁、即筒形的磁铁时的通过旋转检测部检测的磁通密度作为100%。在以下说明中,将通过旋转检测部检测的磁通密度相对于使用筒形的磁铁时的通过旋转检测部检测的磁通密度为数%的情况简单表示成磁通密度为数%。并且,横轴是从磁铁的轴向右侧的端部开始的轴向长度。

在实施例中,倾斜面352在轴向上越长,则磁通密度越小。而且,倾斜面352的轴向长度越长,则磁通密度的减小幅度越小。在比较例中,若带台阶状部分M11在轴向上越长,则磁通密度越小。而且,带台阶状部分M11的轴向长度越长,则磁通密度的减小幅度越小。另外,在倾斜面352的轴向长度与带台阶状部分M11的轴向长度相同的情况下,比较例的磁通密度小于实施例的磁通密度。

在以下说明中,为了对比实施例与比较例,对轴向力为70%时的实施例以及比较例的反电动势常数以及磁通密度进行说明。

如图5所示,在实施例以及比较例中,轴向力为70%时的倾斜面352的轴向长度以及带台阶状部分M11的长度分别为L1以及L2。而且,在图6中,倾斜面352的长度为L1时的实施例的反电动势常数大于带台阶状部分M2的长度为L2时的反电动势常数。而且,与比较例的马达中的反电动势常数相比,实施例的马达中的反电动势常数增高约0.3%。

如此,在使用具有倾斜面352的实施例的磁铁35的马达中,与使用具有带台阶状部分M11的比较例的磁铁M1的马达之间的比较结果如下。在实施例以及比较例中,在将轴向力降低到70%的情况下,实施例相比于比较例抑制了反电动势常数的下降。而且,如图5所示,倾斜面352的轴向长度以及带台阶状部分M11的轴向长度越长,则反电动势常数之差越大。即,在使轴向力进一步低于70%的情况下,实施例的反电动势常数与比较例的反电动势常数之差变大。

另一方面,在图7中,倾斜面352的长度为L1时的实施例的磁通密度大于带台阶状部分M2的长度为L2时的磁通密度。而且,实施例的马达中的磁通密度相比于比较例的马达中的磁通密度高约6%。

由以上可知,通过在磁铁35的轴向右侧的端部、即旋转检测部71侧的端部设置倾斜面352,能够减小轴向力,并且能够抑制反电动势常数以及通过旋转检测部71检测的磁通密度的下降。而且,就减小轴向力时抑制反电动势常数以及磁通密度下降的效果而言,具有倾斜面352的磁铁35大于具有带台阶状部分M11的磁铁M1。即,在马达A中,通过在第一突出部35设置倾斜面352,能够抑制因轴向力产生的振动以及噪音等,并且能够抑制轴31的输出以及旋转的精度的下降。

另外,在本实施方式的马达A中,采用了第一突出部351的倾斜面352的轴向左侧的一部分与定子铁芯21相对的磁铁35。然而,并不限定于此。如上所述,轴向力、反电动势常数以及通过旋转检测部71检测的磁通密度根据倾斜面352的轴向长度而发生变化。因此,根据马达A中要求的性能来确定倾斜面的轴向长度。此时,也可以不使倾斜面352在径向上与定子铁芯21相对。

参照附图对第一实施方式所涉及的马达的变形例进行说明。图8是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。图8所示的马达A1具有磁铁35a。除此以外,具有与图1所示的马达A的相同的结构。因此,在马达A1中,对与马达A相同的部分标注相同的符号,并且省略相同部分的详细说明。

如图8所示,磁铁35a在轴向右侧的端部具有第一突出部353。第一突出部353具有位于内周面侧的倾斜面354。即,在磁铁35a中,倾斜面354在径向上设置于与定子铁芯21相反的一侧。即,倾斜面354与转子筒部32相对设置。

在采用了具有倾斜面354的磁铁35a的马达A1中,也能够减小作用于转子3的轴向力,并且能够抑制反电动势常数以及通过旋转检测部71检测的磁通密度的减小。另外,也可以在磁铁的轴向右侧的端部的内周面以及外周面这两者设置倾斜面。在该情况下,内表面的倾斜面的轴向长度和外表面的倾斜面的轴向长度可以相同,也可以不同。

参照附图对第一实施方式所涉及的马达的变形例进行说明。图9是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。在图9所示的马达A2中,在转子筒部32的轴向左侧的端部具有朝向径向外侧延伸的圆环形状的止挡部321。止挡部321也可以由与转子筒部32相同的部件形成。作为止挡部321的制造工序,能够列举冲压加工,但是并不限定于此。通过设置止挡部321,能够提高转子筒部32的轴向左侧的端部的强度。由此,能够抑制转子筒部32的变形。

而且,磁铁35a的轴向左侧的端部、即与第一突出部353相反的一侧的端部在轴向上与止挡部321接触。另外,磁铁35a的轴向左侧的端部只要靠近止挡部321即可,也可以不接触。即,转子保持架30具有从转子保持架30的轴向另一侧的边缘部朝向径向外侧延伸的止挡部321,磁铁35a的轴向另一侧的端部与止挡部321接触。

磁铁35a与止挡部321接触,防止了朝向轴向左侧的移动。如此,通过转子筒部32具有止挡部321,在将磁铁35a固定于转子筒部32时,容易进行轴向定位。并且,在将磁铁35a压入转子筒部32内的情况下,由于转子筒部32的强度变高,因此能够抑制压入时转子筒部32的变形。

另外,在本变形例中,止挡部321设置于转子筒部32的轴向左侧的端部,但是并不限定于此。例如,为了将磁铁35a的轴向左侧的端部的位置定位于规定的位置处,也可以是比转子筒部32的轴向的中间部分朝向径向外侧延伸的结构。在为比转子筒部32的轴向的中间部分朝向径向外侧延伸的结构的情况下,也可以是利用与转子筒部32不同的部件制造止挡部321并分别组合固定的方法。并且,也可以切开转子筒部32的周面的一部分并朝向径向外侧弯折而形成。

参照附图对第一实施方式所涉及的马达的变形例进行说明。图10是第一实施方式所涉及的马达的另一例的纵剖视图。在图10所示的马达A3中,磁铁35a3在轴向上与第一突出部351相反的一侧的端部具有第二突出部355。除了磁铁35a3具有第二突出部355这一点以外,与图1所示的马达A的结构相同。因此,对马达A3的实质上与马达A相同的部分标注相同的符号,并且省略相同部分的详细说明。

如图5所示,在轴向上加长倾斜面352,轴向力变小,但是若倾斜面352的轴向长度变长,则减小轴向力的效果变小。因此,如图10所示,在轴向上加长倾斜面352,并且在磁铁35a3的轴向左侧的端部具有比定子铁芯21的轴向左侧的端部朝向轴向左侧突出的第二突出部355。通过具有第二突出部355,能够进一步减小轴向力。

在本变形例的磁铁35a3中,在第一突出部351设置倾斜面352来减小轴向力。除此之外,使第二突出部355在定子铁芯21的轴向左侧的端部突出来减小轴向力。另外,将第一突出部351的比与定子铁芯21的轴向右侧的端部相对的位置突出的突出部分的轴向长度设为Ln1。将第二突出部355的比与定子铁芯21的轴向左侧的端部相对的位置突出的突出部分的轴向长度设为Ln2。此时,第一突出部351的突出部分的轴向长度Ln1比第二突出部355的突出部分的轴向长度Ln2长。即,磁铁35a3的轴向另一侧的端部包含比定子铁芯21的轴向另一侧的端部朝向轴向另一侧突出的第二突出部355,第一突出部351的比定子铁芯21的轴向一侧的端部突出的长度Ln1比第二突出部355的比定子铁芯32的轴向另一侧的端部突出的长度Ln2长。

另外,在筒形的磁铁中,能够通过使轴向左侧的端部从定子铁芯的轴向左侧的端部朝向轴向左侧突出来减小轴向力。即,在筒形的磁铁中,只通过轴向左侧的端部减小轴向力。因此,磁铁35a3的第二突出部355的突出部分的轴向长度也可以比筒形的磁铁的轴向左侧的突出部分的轴向长度短。因此,磁铁35a3也可以在轴向上短于在筒形的磁铁中减小轴向力的情况。由此,能够降低磁铁的成本,并且能够使磁铁轻量化,因此能够省电。

对本实用新型的例示性的第二实施方式所涉及的马达的概略结构进行说明。图11是放大了本实用新型的第二实施方式的马达的磁铁和旋转检测部的纵剖视图。在图11所示的马达B中,磁铁35与旋转检测部71的相对位置不同,除此以外具有与图1所示的马达A相同的结构。因此,在马达B中,标注与马达A相同的符号。

旋转检测部71具有与磁铁35的轴向右侧的端部相对的相对面711。如上所述,旋转检测部71具有将磁通密度转换为电压的霍尔元件。霍尔元件将通过相对面711的磁的磁通密度转换为电压。而且,根据磁通密度的变化而检测转子3的旋转。因此,若通过旋转检测部71检测的磁通密度大,则容易检测变化,转子3的旋转精度增高。

因此,改变旋转检测部71相对于磁铁35的位置,根据其改变后的位置处的磁通密度检测旋转检测部71的位置。图12是表示磁通密度根据旋转检测部的相对面的中心和磁铁的倾斜面在径向上的位置而产生的变化的图表。在图12中的磁通密度是在不改变磁铁35的位置而将旋转检测部71的相对面711的中心位置沿着径向移动时通过旋转检测部71检测出的磁通密度。另外,磁通密度根据磁铁35的旋转而发生变化。因此,图12所示的磁通密度是在磁铁35旋转时检测的磁通密度中最大的磁通密度。并且,在本实施方式中,通过数值模拟来计算磁通密度。

图12的纵轴是磁通密度。图12的纵轴以如下比率表示,该比率将使旋转检测部71沿着径向移动而获取的磁通密度中的最大点的磁通密度作为100%。横轴是旋转检测部71的相对面711的中心在径向上的位置。即,是从轴31的中心轴线至相对面711的中心轴线的径向距离。在图12中,还示出未形成有倾斜面的磁铁、即筒形的磁铁中的磁通密度的变化。另外,用实线表示具有倾斜面352的磁铁35的磁通密度的变化,用虚线表示筒形的磁铁的磁通密度的变化。

并且,在图12中,将倾斜面的轴向右端在径向上的位置设为La,将倾斜面的轴向左端在径向上的位置设为Lc,将磁通密度最大的位置设为Lb,并用虚线表示。并且,将使用筒形的磁铁时的磁通密度最大的位置设为Ld,用虚线表示。

如图12所示,使用磁铁35时的磁通密度最大的位置Lb位于位置La与位置Lc之间。即,在使相对面711的中心在轴向上与倾斜面352相对时,通过旋转检测部71检测的磁通密度最大。在本实施方式所涉及的马达B中,利用这一点在使相对面711的中心与倾斜面352在轴向上相对的位置处配置了旋转检测部71。即,相对面711在轴向上与倾斜面352相对。而且,相对面711的中点在轴向上与倾斜面352相对。通过如以上配置磁铁35和旋转检测部71,被检测出的磁通密度增大,因此能够高精度地检测转子3的旋转。

并且,将旋转检测部71安装于磁通密度最大的位置处。在使用具有倾斜面352的磁铁35的情况下,相对面711的中心、即旋转检测部71的径向位置比使用筒形的磁铁的情况靠近轴。由此,能够减小绝缘件22的内壁部221与旋转检测部71之间的干涉。而且,能够减小或消除设置于绝缘件22的凹部222。

对本实用新型的例示性的第三实施方式所涉及的马达的概略结构进行说明。图13是本实用新型的第三实施方式的转子的周围的纵剖视图。在图13所示的马达C中,转子3的转子筒部32c不同,除此以外的结构与图1所示的马达A相同。因此,对马达C的实质上与马达A相同的部分标注相同的符号,并且省略相同部分的详细说明。

如图13所示,在马达C中,转子筒部32c的轴向右侧的端部比磁铁35的轴向右侧的端部的第一突出部351朝向轴向右侧突出。即,转子保持架30c的轴向一侧的端部比第一突出部351的轴向一侧的端部朝向轴向一侧突出。在如上述那样构成转子保持架30c的情况下,通过金属板的冲压加工而制造包含转子筒部32c、凸台部33以及顶面部34的转子保持架30c。而且,通过成型来在转子筒部32c的外周面制造磁铁35。此时,通过转子筒部32c朝向轴向右侧突出,容易将成型模具安装于转子筒部32c,从而容易进行磁铁35的成型。

并且,转子筒部32c朝向轴向右侧突出,转子筒部32c作为背轭发挥作用。因此,即使将旋转检测部71与磁铁35分开配置,也能够检测转子3的旋转的检测中所需的磁通密度。因此,能够将在径向上与磁铁35相对的定子2配置于在轴向上远离旋转检测部71的位置处。由此,能够减小或消除设置于绝缘件22上的凹部222。

对本实用新型的例示性的第四实施方式所涉及的马达的概略结构进行说明。本实用新型中使用的磁铁还能够应用于将磁铁配置于定子的径向外侧的外转子型的磁铁。图14是本实用新型的第四实施方式的马达的纵剖视图。图14所示的马达D具有定子2d、转子3d、第一轴承41以及第二轴承42以及轴承外壳5d。

定子2d具有定子铁芯21d、绝缘件22d以及线圈23。定子铁芯21d、绝缘件22d以及线圈23的基本结构与定子2相同。

转子3d具有轴31、转子筒部32d、凸台部33d、顶面部34d以及磁铁35d。转子筒部32d、凸台部33d以及顶面部34d是转子保持架30d的一部分。凸台部33d固定于轴31,凸台部33d与转子筒部32d是同轴,利用顶面部34d连接转子筒部32d与凸台部33d的轴向左侧的端部。转子筒部32d在内周面固定有筒形状的磁铁35d。磁铁35d在径向上与定子铁芯21d的外周面相对。即,磁铁配置于比定子铁芯靠径向外侧的位置处。

在轴承外壳5d的轴向右侧的端部设置有第二轴承42,在轴向左侧的端部设置有第一轴承41。并且,轴31借助第一轴承41以及第二轴承42能够旋转地支承于轴承外壳5d。而且,定子铁芯21d固定于轴承外壳5d的径向外侧。通过借助第一轴承41以及第二轴承42将轴31安装于轴承外壳5d,磁铁35d隔着间隙而配置于定子铁芯21d的径向外侧。

并且,在绝缘件22d上安装有驱动基板7,在驱动基板7上装配有旋转检测部71。

在磁铁35d的轴向右侧的端部具有突出部351d,该突出部351d比定子铁芯21d的轴向右侧的端部朝向轴向右侧突出。而且,在突出部351d在径向上与定子铁芯21d相对的面、即图14中的磁铁35d的内周面上设置有倾斜面352d。

通过在磁铁35d的突出部351d具有倾斜面352d,减小辊子2d的轴向力,并且能够抑制反电动势常数以及通过旋转检测部71检测的磁通密度的下降。

以上,对本实用新型的实施方式进行了说明,但是只要在本实用新型的主旨范围内,则能够对实施方式进行各种变形。

本实用新型例如能够用于马达。

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