无刷电机的制作方法

本发明涉及无刷电机。

背景技术：

以往，电机被作为各种各样的装置、产品的驱动源来使用。例如，在包括打印机、复印机等办公设备、各种各样的家电产品、汽车及电动自行车等车辆的助力在内的动力源的用途中被采用。特别是作为动作频率高的可动部件的驱动源，基于耐久性和电噪声的考虑，有时会采用无刷电机。

作为无刷电机的一种，已知有在转子中内置了永久磁体的内置磁体型(interiorpermanentmagnet)。此外，已提出了为将永久磁体固定在转子芯的孔中而使用粘结剂的电机(例如参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2005-269804号公报

技术实现要素：

〔发明所要解决的课题〕

然而，在上述的电机中，为了转子芯内的永久磁体的固定、或为了防止其脱落，除粘结剂外还使用了多个盘(plate)，部件个数增多，制造工序也变得复杂。

本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种将转子内的磁体固定的简易且可靠性高的技术。

〔用于解决课题的手段〕

本发明一个方案的转子具有转子芯、多个磁体、以及将磁体固定于转子芯的粘结剂。转子芯具有被插入旋转轴的孔部周围的环状部、从环状部放射状地形成的多个磁极片、以及在相邻的磁极片彼此之间放射状地配置的多个磁体收容部。磁体被以与相邻的其它磁体的相同磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式收容在磁体收容部中。粘结剂包括：将磁体收容部的周向的2个内面与磁体之间粘结的、一直到达该磁体的轴向的一个端部的第1粘结部；在转子芯的轴向的一个端面侧、将该转子芯的端面与磁体的轴向的端面粘结，并且与第1粘结部相连的第2粘结部。

通过该方案，磁体的周向的2个面通过第1粘结部而与磁体收容部的内面粘结固定，并且通过第2粘结部，磁体的轴向的移动被进一步限制。因此，不使用粘结剂以外的其它部件就能将磁体牢靠地固定在磁体收容部的预定位置。

磁极片的外周部可以与相邻的其它磁极片的外周部相分离。此时，各磁极片仅在中心轴侧端部与环状部相连结，故磁极片容易变位。但通过该方案，磁极片和相邻的磁极片介由磁体地通过粘结剂固定为一体，故各磁极片的变位被抑制，能提高转子本身的刚性。

磁体的主面的磁力可以在8mgoe以上。这样的磁体若以与相邻的其它磁体的相同磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式收容在磁体收容部中，则因较大的排斥力，相互间会想要向转子的轴向移动。但通过第2粘结部能限制该移动，故与仅具有第1粘结部时相比，磁体被牢固地固定。

本发明的另一方案是一种无刷电机。该无刷电机具有转子、在中央部具有配置转子的空间的定子、收容转子及定子的收容部件、以及基于伴随于转子的旋转的磁场变动来检测与该转子的旋转位置相应的信号的检测部。检测部被配置在与第2粘结部所在的转子芯的一个端面的相反侧的另一端面相对的位置。

根据该方案，在磁体的轴向的端面和检测部之间不存在第2粘结部，故能防止第2粘结部与检测部相干扰、或第2粘结部对检测部的检测精度产生影响的情况。

在将磁体的轴向的全长记作l时，第1粘结部的轴向的涂覆范围可以是0.5～0.9l。由此，能抑制粘结剂从磁体的另一端面挤出，能防止粘结剂与检测部相干扰、或对检测精度产生影响这样的情况。

本发明的另一方案为一种转子。该转子具有转子芯、多个磁体、将磁体固定于转子芯的粘结剂。转子芯具有被插入旋转轴的孔部周围的环状部、从环状部放射状地形成的多个磁极片、以及在相邻的磁极片彼此之间放射状地配置的多个磁体收容部。磁极片的外周部与相邻的其它磁极片的外周部相分离，磁体被以与相邻的其它磁体的相同磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式收容在磁体收容部中，粘结剂具有将磁体收容部的周向的2个内面和磁体之间粘结的粘结部。

通过该方案，转子周向上交替配置的磁体和磁极片被遍及全周地相互粘结固定。因此，即使是磁极片的外周部相分离、强度的不足的转子芯，也能使转子整体的刚性提高。

此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在部件、制造方法、系统等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。

〔发明效果〕

通过本发明，能针对磁体的固定，实现简易且可靠性高的转子。

附图说明

图1是本实施方式的无刷电机的整体立体图。

图2是本实施方式的无刷电机的侧视图。

图3是本实施方式的无刷电机的分解立体图。

图4是本实施方式的无刷电机的侧方剖视图。

图5的(a)是本实施方式的转子芯的俯视图；图5的(b)是表示在图5的(a)所示的转子芯中嵌入磁体后的状态的俯视图。

图6是从图4所示的箭头x方向来看的转子的一部分的俯视图。

图7是看图6所示的转子的a-a剖面的图。

图8是图7所示的转子的b-b剖视图。

图9是用于说明本实施方式的转子的制造方法的一部分工序的示意图。

〔标号说明〕

10电机、12转子、12a端面、18外壳本体、20旋转轴、26转子芯、26a通孔、26b磁体收容部、26c环状部、26d磁极片、26e内面、26f,26g端面、28磁体、28a主面、28c,28d端面、30检测部、50粘结剂、50a第1粘结部、50b第2粘结部。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对相同要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，以下所述的构成只是例示，并非对本发明的范围进行任何限定。下面以内转子型的无刷电机为例进行说明。

(无刷电机)

图1是本实施方式的无刷电机的整体立体图。图2是本实施方式的无刷电机的侧视图。图3是本实施方式的无刷电机的分解立体图。图4是本实施方式的无刷电机的侧方剖视图。

本实施方式的无刷电机(以下有时也称作“电机”)10包括：具有磁体的圆柱状的转子12；在中央部具有配置转子12的空间的定子14；前盖16；外壳本体18；以及供电部19。

前盖16是板状的部件，在中央以能贯通旋转轴20的方式形成有孔16a，并且在孔16a附近形成有保持轴承22的凹部16b。并且，前盖16介由轴承22支承转子12的旋转轴20的一部分。此外，外壳本体18是圆筒状的部件，在基部18a的中央形成有孔18b，并且在孔18b的附近形成有保持轴承24的凹部18c。此外，外壳本体18介由轴承24支承转子12的旋转轴20的另一部分。在本实施方式中，前盖16及外壳本体18构成收容转子12及定子14的收容部件。

图4所示的检测部30基于伴随于转子12的旋转的磁场变动来检测与转子12的旋转位置相应的信号。具体来说，基板34上安装有霍尔元件、霍尔ic及mr(magneticresistance：磁电阻)元件等检测元件32。另外，本实施方式的检测部30具有三个检测元件32。

前盖16包括：基部16c；被形成在基部16c的中央，介由轴承22支承旋转轴20的支承部16d；以及被一体地形成在支承部16d的周围，被安装检测部30的承载部16e。承载部16e如图4所示那样，从基部16c起朝着转子12的端面12a突出到不干扰定子绕组43的位置。

(转子)

图5的(a)是表示本实施方式的转子芯的俯视图；图5的(b)是表示在图5的(a)所示的转子芯中嵌入磁体后的状态的俯视图。

转子12具有圆形的转子芯26和多个磁体28。在转子芯26的中心，形成有以插入的状态固定旋转轴20的通孔26a。另外，转子芯26具有被插入旋转轴20的通孔26a周围的环状部26c、从环状部26c起放射状地形成的多个扇形的磁极片26d、以及被插入并固定磁体28的多个磁体收容部26b。磁体28是与磁体收容部26b的形状对应的板状部件。另外，磁体收容部26b是被放射状地配置在相邻的2个磁极片26d之间的。

然后，将这些部件按顺序组装。具体来说，将多个(14个)磁体28分别利用后述的粘结剂嵌入对应的磁体收容部26b，并在该转子芯26的通孔26a中插入旋转轴20。然后，将轴承22及轴承24安装于旋转轴20。

(转子芯)

图5的(a)所示的转子芯26是将多个板状的部件层叠而成的。多个板状的部件分别是通过从无方向性电磁钢板(例如硅钢板)上利用压力加工、以图5的(a)所示那样的预定形状冲切而制作成的。此外，磁体收容部26b是以转子芯26的旋转轴为中心放射状地形成的。除上述以外，转子芯26还可以用压粉磁性体构成为任意的形状。

磁体28如图5的(b)所示那样，以与相邻磁体的相同磁极彼此在转子芯26的周向上相对的方式，被收容在磁体收容部26b中。即，磁体28被构成为：大致长方体的6个面中的表面积最大的2个主面28a、28b分别成为n极和s极。由此，从磁体28的主面28a出来的磁力线自2个磁体28之间的区域朝向转子芯26外。其结果，本实施方式的转子12作为在其外周部具有交替各7极的n极和s极、共计14极的磁体来发挥功能。

另外，磁体28例如是粘结磁体或烧结磁体。粘结磁体是在橡胶或树脂等中掺入磁性材料后注射成形或压缩成型的磁体。另一方面，烧结磁体是将粉末状的磁性材料高温烧固而成的磁体，与粘结磁体相比更容易提高剩余磁通密度。

(磁体的固定构造)

若如本实施方式的转子12那样，磁体28被以与相邻的其它磁体28的相同磁极彼此在转子芯26的周向上相对的方式收容在磁体收容部26b中，则会朝转子12的旋转轴方向产生相互分离那样的排斥力。特别是在磁体28的磁力较高时，排斥力也变大，故需要在磁体28的固定上下更多的工夫。

本实施方式的转子12实现了考虑到该点的基于粘结剂的固定构造。图6是从图4所示的箭头x的方向来看的转子12的一部分的俯视图。图7是看图6所示的转子12的a-a剖面的图。图8是图7所示的转子12的b-b剖视图。

如图6至图8所示，转子12具有将多个磁体28固定于转子芯26的粘结剂50。粘结剂50具有将磁体收容部26b的周向的2个内面26e与磁体28之间粘结的、一直到达磁体28的轴向ax的一个端面28c(参照图7)的第1粘结部50a。另外，粘结剂50具有在转子芯26的轴向ax的一个端面26f侧、将转子芯26的端面26f与磁体28的轴向ax的一个端面28c粘结的第2粘结部50b。第1粘结部50a与第2粘结部50b是相连的。

在这样构成的转子12中，磁体28的周向的2个主面28a、28b通过第1粘结部50a而被粘结于磁体收容部26b，并且通过第2粘结部50b，磁体28的轴向的移动被进一步限制。因此，不需要用粘结剂以外的其它部件，就能将磁体28牢靠地固定在磁体收容部26b的预定位置。

作为粘结剂50，可以适用丙烯酸类或环氧类等各种种类的粘结剂，可以优选具有丙烯酸类的材料。由此，能实现比较低温下的粘结，例如能减少因粘结剂的加热处理导致的磁体去磁的影响。

此外，本实施方式的磁极片26d的外周部与相邻的其它磁极片26d的外周部是分离的(参照图5的(a))。此时，各磁极片26d仅通过中心轴侧端部对环状部26c的连结而作为转子芯被固定，故磁极片26d容易发生变位。但本实施方式的转子12中，磁极片26d与相邻的磁极片26d是介由磁体28地通过粘结剂50固定为一体的，故各磁极片26d的变位被抑制。

另外，通过将转子周向上交替配置的磁体28与磁极片26d遍及全周地相互粘结，能使转子12整体的刚性提高，能减少电机的振动和噪声，并能实现电机的品质提高和性能稳定化。

另外，不论磁体28的磁力如何，都能适用本实施方式的转子中的磁体的固定方法，例如在采用了主面的磁力在8mgoe以上的磁体时，效果较为显著。如前所述，若磁力大的磁体28被收容在磁体收容部26b中，则因较大的排斥力，彼此想要分离。关于磁体28的移动，根据转子芯26的形状，由于是针对径向和周向被机械固定的，故结果上会想要向转子的轴向移动。但通过本实施方式的第2粘结部50b能限制该移动，故与仅有第1粘结部50a时相比，磁体28被牢固地固定。

具体来说，在磁体28被沿图7所示的箭头x1方向施加力时，转子芯26的一个端面26f和磁体28的一个端面28c介由第2粘结部50b而被相互连结，限制了磁体28相对于转子芯26的相对移动。另一方面，在磁体28被沿图7所示的箭头x2方向施加力时，第2粘结部50b成为卡止部，限制了磁体28相对于转子芯26的相对移动。这样，粘结剂50不仅通过第1粘结部50a，还通过第2粘结部50b防止磁体28沿轴向ax移动。

特别地，由于第2粘结部50b与第1粘结部50a连接为一体地构成，故在粘结剂硬化时，能特别牢靠地限制磁体28沿轴向ax的移动。

此外，在本实施方式的电机10中，检测部30被配置在与端面26g相对的位置，该端面26g是转子芯26的与第2粘结部50b所在的一个端面26f相反侧的另一端面。通过像这样配置检测部30，在磁体28的轴向ax的另一端面28d和检测部30之间不存在第2粘结部50b，故能防止第2粘结部50b与检测部30相干扰、或第2粘结部50b对检测部30的检测精度造成影响的情况。

另外，若将磁体的轴向全长记作l，则第1粘结部50a的轴向上的涂覆范围r优选在0.5l以上。由此，能基于第1粘结部50a的粘结力得到所希望的固定力。另一方面，只要涂覆范围r在0.9l以下，因制造时的偏差或粘结剂的溢出等第1粘结部50a从磁体28的检测部30侧的另一端面28d挤出粘结剂50的情况就会被抑制，能防止粘结剂50干扰检测部30或对检测精度产生影响的情况。

此外，由于第1粘结部50a存在于磁体28的主面28a、28b两方，故能防止磁体28在磁体收容部26b内部沿转子的周向变位。其结果，能减少电机的振动和噪音的发生。

此外，在本实施方式中，作为放射状地配置的多个磁体28，是以i字配置磁体28的结构来进行说明的，但除此之外，将磁体28进行v字配置的结构等也是一样。

(磁体的粘结方法)

图9是用于说明本实施方式的转子的制造方法的一部分工序的示意图。图9所示的工序是将磁体28用粘结剂50固定于转子芯26的磁体收容部26b的工序。首先，在磁体收容部26b的2个内面26e的预定位置灌注预定量的粘结剂50。这里，预定位置是所希望的涂覆范围r的端部。然后，将磁体28从与涂覆范围r相反侧插入，并一边在磁体28的一个端面28c涂覆粘结剂50，一边将其压入到一个端面28c与转子芯26的端面26f几乎一致的位置。由此，形成前述的第1粘结部50a及第2粘结部50b。

下面说明能优异地适用本发明的无刷电机的情况。本实施方式的无刷电机的外径为30～140mm左右，优选为35～80mm左右。另外，定子的槽(齿)数例如为12。磁体的数量优选10或14。另外，磁体的磁力(磁能积)在8mgoe以上、优选10mgoe以上、更优选30mgoe以上。转子的直径优选20～70mm左右。

以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述的实施方式，将实施方式的构成适当组合或置换后的方案，也包含在本发明范围内。另外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组实施方式中的组合和处理顺序，或者对实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围内。