外转子型电动机中的转子结构的制作方法

本发明涉及一种外转子型电动机，特别是涉及转子结构的改良，所述外转子型电动机中，转子具有：转子壳，其形成为盘状，具有圆形的端壁和与该端壁的外周相连的圆筒状的侧壁；磁性金属制的环状的轭，其紧固于所述侧壁的内周；以及树脂粘结永久磁铁：其通过注塑成型而与所述轭的内周面模制结合，所述转子配置成覆盖了固定于壳体的定子，旋转自如地支承于所述壳体的旋转轴被固定于所述端壁的中央部。

背景技术：

这样的外转子型电动机通过专利文献1等已知。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-118789号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述专利文献1所公开的外转子型电动机中，由树脂材料构成的转子磁铁以一部分与形成于环状的轭的内周上的环状的固定槽嵌合的方式安装于轭，为了可靠地阻止转子旋转时转子磁铁相对于转子壳的相对旋转，而要求进一步研究。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种外转子型电动机中的转子结构，能够可靠地阻止转子旋转时的树脂粘结永久磁铁相对于转子壳的相对旋转。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明在外转子型电动机中，转子具有：转子壳，其形成为盘状，具有圆形的端壁和与该端壁的外周相连的圆筒状的侧壁；磁性金属制的环状的轭，其紧固于所述侧壁的内周；以及树脂粘结永久磁铁，其通过注塑成型而与所述轭的内周面模制结合，所述转子被配置成覆盖了固定于壳体的定子，旋转自如地支承于所述壳体的旋转轴被固定于所述端壁的中央部，其第1特征在于，卡合部突入所述转子壳中并与之卡合，该卡合部形成为与所述树脂粘结永久磁铁一体地相连。

此外，本发明在第1特征结构的基础上，第2特征在于，在所述转子壳设置有在该转子壳的轴线方向上延伸的透孔，通过在进行所述树脂粘结永久磁铁的注塑成型时在所述透孔内充满成型用材料而形成了所述卡合部。

本发明在第2特征结构的基础上，第3特征在于，所述透孔在进行所述树脂粘结永久磁铁的注塑成型时与注塑成型装置的浇口连接，通过在注塑成型完成状态下残留于该透孔中的所述成型用材料而形成了所述卡合部。

并且，本发明在第2或者第3特征结构的基础上，第4特征在于，在所述轭的周向1个部位设置有缝隙，通过使所述成型用材料充满该缝隙而形成了第2卡合部。

发明效果

根据本发明的第1特征，与树脂粘结永久磁铁一体地相连的卡合部突入转子壳中并与之卡合，因此，能够将树脂粘结永久磁铁可靠地固定于转子壳，以便可靠地阻止转子的旋转时树脂粘结永久磁铁相对于转子壳进行相对旋转。

此外，根据本发明的第2特征，在设置于转子壳并在该转子壳的轴线方向上延伸的透孔内，在进行树脂粘结永久磁铁的注塑成型时充满成型用材料而形成了卡合部，因此，能够在不使转子壳侧的结构复杂化的情况下使树脂粘结永久磁铁与转子壳容易地卡合。

根据本发明的第3特征，在进行树脂粘结永久磁铁的注塑成型时成型用材料在透孔中流通，由此，能够使注塑成型装置的结构简化，能够降低注塑成型装置的制造成本。

并且，根据本发明的第4特征，在设置于轭的周向1个部位的缝隙中充满成型用材料而形成了第2卡合部，因此，能够将树脂粘结永久磁铁更可靠地固定于转子壳。

附图说明

图1是第1实施方式的外转子型电动机的侧视图。(第1实施方式)

图2是图1的箭头2方向的俯视图。(第1实施方式)

图3是沿图2中的3-3线的剖视图。(第1实施方式)

图4是从下方观察转子壳的立体图。(第1实施方式)

图5是从上方观察转子壳以及轭的分解立体图。(第1实施方式)

图6是永久磁铁的注塑成型所使用的注塑成型装置的纵剖视图。(第1实施方式)

图7是表示第2实施方式的图，(a)是转子壳以及轭的纵剖视图，(b)是轭的立体图。(第2实施方式)

图8是表示第3实施方式的图，(a)是转子壳以及轭的纵剖视图，(b)是轭的立体图。(第3实施方式)

图9是表示第4实施方式的图，(a)是转子壳以及轭的纵剖视图，(b)是轭的立体图。(第4实施方式)

图10是表示第5实施方式的图，(a)是转子壳以及轭的纵剖视图，(b)是轭的立体图。(第5实施方式)

图11是表示第6实施方式的图，是与外转子型电动机的图2对应的俯视图。(第6实施方式)

标号说明

11：壳体

12：定子

13：转子

14：旋转轴

23a、23b：转子壳

24a、24b、24c、24d、24e：轭

25：树脂粘结永久磁铁

25a：卡合部(第1卡合部)

25b：第2卡合部

31a、31b：端壁

32：侧壁

50：缝隙

58：透孔

61：浇口

63：成型用材料

64：注塑成型装置。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

第1实施方式

参照图1～图6对本发明的第1实施方式进行说明，首先，在图1～图3中，该外转子型电动机例如用于无人机，具有：定子12，其固定于壳体11；以及转子13，其覆盖该定子12，旋转轴14配置成上下延伸并与所述定子12同轴，并且该旋转轴14通过所述壳体11而被旋转自如地支承，所述转子13紧固于所述旋转轴14的上端部。此外，在所述壳体11安装有从下方覆盖该壳体11的罩15，在该罩15上形成有用于使冷却风流通的多个冷却风导入孔16。

所述定子12具有：环状的定子铁芯17，其由多张磁性钢板层叠、结合而形成；合成树脂制的绕线架18，其装配于该定子铁芯17；以及线圈19，其卷绕于该绕线架18，通过将第1螺栓21与所述壳体11螺合紧固而使得所述定子12固定于所述壳体11，其中，所述第1螺栓21被贯插到在所述定子铁芯17的周向上隔开间隔的多个部位处设置的贯插孔20中。

所述转子13由以下部分构成：轻金属或者合成树脂制的转子壳23a，其与所述旋转轴14紧固连接；磁性金属制的环状的轭24a，其例如通过压入而固定于该转子壳23a的内周面；以及树脂粘结永久磁铁25，其设置于该轭24a的内周面，所述轻金属例如是铝、镁或者钛等。

在所述壳体11的中央部设置有具有上下延伸的轴线的支承孔26，贯插到该支承孔26中的所述旋转轴14的下端部借助于第1滚珠轴承27旋转自如地支承于所述壳体11。即，所述第1滚珠轴承27的内圈27b被压入到所述旋转轴14的下端部，所述第1滚珠轴承27的外圈27a的上表面以面向下方的方式与形成于所述支承孔26的下部的第1环状阶梯部26a抵接，通过多个第2螺栓29与所述旋转轴14的下端部紧固连接的圆板状的板30的外周部与所述第1滚珠轴承27的内圈27b的下表面抵接。

此外，所述旋转轴14的中间部借助于第2滚珠轴承28旋转自如地支承于所述壳体11。即，所述第2滚珠轴承28的内圈28b被压入到所述旋转轴14，使得该内圈28b的上端与形成于所述旋转轴14中间部且面向下方的第3环状阶梯部14a抵接，所述第2滚珠轴承28的外圈28a的下表面与以面向上方的方式形成于所述支承孔26的上部的第2环状阶梯部26b接近、对置或者抵接。

一并参照图4以及图5，所述转子壳23a一体地具有：圆形的端壁31a，其从上方覆盖所述定子12；以及圆筒状的侧壁32，其从外侧方覆盖所述定子12并与所述端壁31a的外周相连，所述转子壳23a形成为向下方开放的盘形。

关于所述侧壁32，圆筒状的第1圆筒部32a与所述端壁31a的外周相连，第2圆筒部32c在与所述第1圆筒部32a的下端之间形成面向上方的第4环状阶梯部32b，且形成为直径比所述第1圆筒部32a大，第3圆筒部32e在与所述第2圆筒部32c的下端之间形成面向上方的第5环状阶梯部32d，且形成为直径比所述第2圆筒部32c大，所述侧壁32的第1圆筒部32a、第2圆筒部32c以及第3圆筒部32e同轴相连而形成为带有阶梯的圆筒状，在所述第2圆筒部32c以及所述第5环状阶梯部32d的沿周向隔开等间隔的多个部位(在该第1实施方式中是10个部位)，一体地形成有上下延伸的加强肋32f。

在所述端壁31a一体地设置有多个(在该第1实施方式中是10个)冷却叶片33，多个冷却叶片33从所述定子12的下方即形成于所述罩15的所述冷却风导入孔16吸引对所述定子12进行冷却的冷却风，冷却叶片33从所述端壁31a的下表面向下方突出并且呈放射状延伸，所述冷却叶片33的外端部在与所述加强肋32f对应的部分处连接设置在所述侧壁32的所述第1圆筒部32a。此外，将来自所述冷却叶片33的风向外部排出的多个(该第1实施方式中是10个)冷却风排出孔35以配置于所述加强肋32f之间的方式形成于所述侧壁32的所述第1圆筒部32a。

在所述端壁31a的上表面的中央部形成有凹部38。该凹部38通过锥状的倾斜壁39(在该实施方式中随着朝向所述端壁31a的中央部而形成为小径)和与该倾斜壁39的下端相连的底壁40例如形成为研钵状，但是也可以形成为呈阶梯状地产生阶差。在所述底壁40的中央部形成有掏挖孔41、以及与该掏挖孔41的下端同轴相连而且形成为直径比所述掏挖孔41小的嵌合孔42。

此外，为了将水从该端壁31a的上表面的中央部排出，在所述端壁31a的上表面形成有槽34a，所述槽34a从所述凹部38呈放射状延伸至所述端壁31a的外周，所述槽34a与所述冷却叶片33分别对应。

所述槽34a形成为其底部以随着靠向所述端壁31a的半径方向外侧而处于下方位置的方式倾斜，所述槽34a的沿着所述端壁31a的半径方向的内端部34a形成为比所述凹部38深。即，所述槽34a的所述内端部34a的底位于比所述凹部38的底壁40的上表面靠下方的位置，所述槽34a的底以随着靠向所述端壁31a的半径方向外侧而远离通过所述内端部34a的底的假想水平面vh的方式倾斜。

所述旋转轴14的上端部与所述端壁31a的上表面的中央部的所述凹部38处的所述底壁40的下表面紧固连接，在所述旋转轴14的上端部一体地形成有凸缘43，所述旋转轴14的上端部中的从所述凸缘43突出的突出部与所述端壁31a的所述嵌合孔42嵌合。此外，在所述旋转轴14上同轴地形成有上端向所述掏挖孔41开放的有底的掏挖孔51。

在所述底壁40的下表面，突出设置有形成所述嵌合孔42的一部分的环状的支承抵接突部44，并且在沿所述掏挖孔41的周向隔开等间隔的多个部位(例如4个部位)一体地突出设置有第1安装凸台46，所述第1安装凸台46形成配置于所述掏挖孔41的周围的第1安装孔45的一部分并向下方突出。

另一方面，所述凸缘43形成为一体地具有：环状的凸缘基部43a，其从下方与所述支承抵接突部44抵接；以及多个(例如4个)安装臂部43b，其以从下方与所述第1安装凸台46抵接的方式从所述凸缘基部43a向外侧方伸出，第3螺栓47具有从下方与所述安装臂部43b抵接、卡合的扩径头部47a，第3螺栓47贯插所述安装臂部43b而拧入到所述第1安装孔45中，由此，所述旋转轴14的上端部与所述端壁31a上的所述底壁40的下表面紧固连接。而且，第1安装孔45的上端在所述底壁40的上表面开放，所述第3螺栓47的一部分(该实施方式中是上端部)为从端壁31a向外部露出的状态。

此外，在所述底壁40的上表面一体地突出设置有第2安装凸台48，第2安装凸台48在所述掏挖孔41的周围配置于所述第1安装孔45彼此之间，所述第2安装凸台48具有第2安装孔49并且向上方突出，这些第2安装凸台48与无人机的螺旋桨(未图示)紧固连接。

着眼于图5，所述轭24a在周向1个部位具有缝隙50而形成为环状，所述轭24a例如通过压入而固定于所述转子壳23a中的所述第3圆筒部32e的内周。

所述树脂粘结永久磁铁25通过注塑成型而与所述轭24a的内周面模制结合，在该树脂粘结永久磁铁25的外周侧以及内周侧各分极出多个n极以及s极，并且以分极出的极的极性在所述轭24a的周向上在相邻的极之间在所述外周侧与所述内周侧不同、且作为整体而构成为环状的方式，与所述轭24a的内周面模制结合。此外，为了防止性能的降低，希望所述树脂粘结永久磁铁25n极以及s极以所述轭24a的所述缝隙50位于n极或者s极的周向中央部的方式被磁化。

在所述树脂粘结永久磁铁25上，突入所述转子壳23a中并与之卡合的第1卡合部25a形成为与该树脂粘结永久磁铁25一体地相连，在该实施方式中，在所述树脂粘结永久磁铁25的周向上在隔开等间隔的10个部位形成有所述第1卡合部25a。

在所述转子壳23a具有的多个(该实施方式中是10个)所述加强肋32f，分别预先设置有在该转子壳23a的轴线方向上延伸且上下两端开放的透孔58，在进行所述树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时在所述透孔58内充满成型用材料63，由此，形成所述第1卡合部25a。

进行所述树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时，使用图6所示的注塑成型装置64，该注塑成型装置64由模具装置52和注塑机53构成。

所述模具装置52具有：第1模具54；第2模具55，其以与所述旋转轴14紧固连接并且在与第1模具54之间夹持压入了所述轭24a的状态下的所述转子壳23a的方式配置于第1模具54的上方；以及环状的磁化用磁铁56，其安装于第1模具54，通过第1模具54、第2模具55、所述磁化用磁铁56、所述转子壳23a以及所述轭24a的协作而形成腔57。即，当进行所述树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时，在所述模具装置52设置与所述旋转轴14紧固连接并且压入了所述轭24a的状态下的所述转子壳23a。

在第2模具55上形成有：直浇道60，其与所述注塑机53的末端的嘴部59连接；多个浇口61，其与所述透孔58连接；以及流道62，其对这些浇口61以及所述直浇道60之间进行连接。由涂布的树脂覆盖磁粉而形成的粉末状的成型用材料63被加热熔融而被从所述注塑机53的所述嘴部59射出，从所述嘴部59经由所述直浇道60、所述流道62、所述浇口61以及所述透孔58而注入到所述腔57中。加热熔融的所述成型用材料63在所述腔57中成型并同时通过所述磁化用磁铁56而被磁化，呈环状地形成一体的树脂粘结永久磁铁25与所述轭24a的内周面模制结合，与所述轭24a的内周面模制结合(利用基于模具成型的树脂的紧固以及树脂粘结永久磁铁25与轭24a之间的磁吸引力)。

通过注塑成型完成状态下残留于该透孔58中的所述成型用材料63形成所述第1卡合部25a，此外，在所述轭24a的所述缝隙50中充满所述成型用材料63，由此，突入所述轭24a中并与之卡合的第2卡合部25b(参照图3以及图6)形成为与所述树脂粘结永久磁铁25一体地相连。

接下来，对该第1实施方式的作用进行说明，外转子型电动机的转子13具有：转子壳23a，其具有圆形的端壁31a和与该端壁31a的外周相连的圆筒状的侧壁32，形成为盘状；以及多个树脂粘结永久磁铁25，其固定于侧壁32的内周，具有上下延伸的轴线的旋转轴14的上端部通过第3螺栓47(一部分从所述端壁31a的上表面向外部露出)而与所述端壁31a的中央部紧固连接，而从该定子12的下方吸引对定子12进行冷却的冷却风的多个冷却叶片33从所述端壁31a的下表面向下方突出并且呈放射状地延伸地一体设置于所述端壁31a，用于将水从所述端壁31a的上表面的中央部排出的呈放射状延伸的槽34a与所述冷却叶片33分别对应地形成于所述端壁31a的上表面，将来自所述冷却叶片33的风向外部排出的多个冷却风排出孔35形成于所述侧壁32，因此，通过转子壳23a的旋转由冷却叶片33从定子12的下方吸引的空气从定子12通过从而能够对定子12进行冷却。而且，用于将滞留于端壁31a的上表面的水排出的呈放射状延伸的槽34a与冷却叶片33分别对应地形成于端壁31a的上表面，因此，能够抑制部件个数的增加以及转子壳23a的重量增加，并且能够同时形成冷却叶片33以及槽34a，能够简化制造工序而实现成本降低，并且在转子壳23a的端壁31a设置了冷却叶片33的基础上，能够在端壁31a的上表面避免蓄积雨水等从而防止螺栓生锈。

此外，在所述端壁31a的上表面的中央部形成有凹部38，所述旋转轴14的上端部与该凹部38的底壁40的下表面紧固连接，因此，能够极力缩短旋转轴14而实现轻量化，并且能够抑制转子壳23a的轴向长度并确保配置冷却叶片33的空间。

此外，所述槽34a的沿着所述端壁31a的半径方向的内端部34a形成为比所述凹部38深，因此，即使在转子13不旋转的状态下，也能够将水从端壁31a的中央部排出。而且槽34a形成为其底部以随着靠向所述端壁31a的半径方向外侧而处于下方位置的方式倾斜，因此，能够更有效地将水从所述端壁31a的中央部排出。

此外，突入所述转子壳23a中并与之卡合的第1卡合部25a形成为与所述树脂粘结永久磁铁25一体地相连，因此，能够将树脂粘结永久磁铁25可靠地固定于转子壳23a，以便在转子13的旋转时可靠地阻止树脂粘结永久磁铁25相对于转子壳23a的相对旋转。

此外，在所述转子壳23a上设置有在该转子壳23a的轴线方向上延伸的透孔58，在进行所述树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时在所述透孔58内充满成型用材料63而形成了所述第1卡合部25a，因此，能够在不使转子壳23a侧的结构复杂化的情况下使树脂粘结永久磁铁25与转子壳23a容易地卡合。

此外，所述透孔58在进行所述树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时与注塑成型装置64的浇口61连接，通过在注塑成型完成状态下残留于该透孔58中的所述成型用材料63而形成了所述第1卡合部25a，因此，能够在进行树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时使成型用材料63在透孔58中流通而使得注塑成型装置64的结构简化，能够降低注塑成型装置64的制造成本。

此外，在所述轭24a的周向1个部位设置有缝隙50，因此轭24a相对转子壳23a的压入时尺寸调整变得容易，在所述缝隙50中充满所述成型用材料63而形成了第2卡合部25b，因此，能够将树脂粘结永久磁铁25更可靠地固定于转子壳23a。

并且，在进行树脂粘结永久磁铁25的注塑成型时，与所述旋转轴14紧固连接并且压入有所述轭24a的状态下的所述转子壳23a被设置于模具装置52，因此，能够通过一个工序来进行树脂粘结永久磁铁25的成型以及树脂粘结永久磁铁25相对所述转子壳23a的安装，从而实现工序削减带来的成本降低。此外，使转子壳23a的中心轴线、旋转轴14的中心轴线以及所述树脂粘结永久磁铁25的内周面的中心轴线一致变得容易，能够以旋转轴14的中心轴线基准确保所述树脂粘结永久磁铁25的内径尺寸精度，能够减小所述树脂粘结永久磁铁25以及定子12之间的气隙，能够实现输出性能的提升，并且能够有助于外转子型电动机的小型、轻量化。

第2实施方式

作为本发明的第2实施方式，如图7所示，轭24b构成为由磁性金属制的带板67卷绕多圈或者只卷绕一圈(在该实施方式中是2圈)而形成。

第3实施方式

作为本发明的第3实施方式，如图8所示，轭24c可以构成为由磁性金属制的带板68呈螺旋状卷绕而形成，该情况下，从带板68呈螺旋状卷绕而较长的延伸的圆筒部如图8(b)的点划线所示切断为所需长度，由此，形成轭24c即可。

第4实施方式

作为本发明的第4实施方式，如图9所示，轭24d可以构成为由线材69(由磁性金属形成并且将横截面形状为矩形)呈螺旋状卷绕而形成，该情况下，从线材69呈螺旋状卷绕而较长地延伸的圆筒部如图9(b)的点划线所示切断为所需长度，由此，形成轭24d即可。

第5实施方式

作为本发明的第5实施方式，如图10所示，轭24e可以构成为线材70(由磁性金属形成并且横截面形状为圆形)呈螺旋状卷绕而形成，该情况下，从线材70呈螺旋状卷绕而较长地延伸的圆筒部如图10(b)的点划线所示切断为所需长度，由此，形成轭24e即可。而且，所述轭24e通过拧入到所述转子壳23a中的所述第3圆筒部32e内而紧固于该第3圆筒部32e的内周面，但是当进行该拧入时，也可以在所述第3圆筒部32e的内周面预先形成内螺纹，这样的话，通过提高该内螺纹的精度能够使轭24e的中心轴线与转子壳23a的中心轴线高精度地一致。此外，希望所述轭24e向所述第3圆筒部32e的拧入方向为与所述转子壳23a的旋转方向即所述旋转轴14(参照第1实施方式)的旋转方向相反的方向，这样的话，能够获得与所述旋转轴14的旋转对应地使所述轭24e进一步拧入到所述第3圆筒部32e的效果，所述轭24e被更可靠地紧固于所述第3圆筒部32e的内周面。

第6实施方式

参照图11对本发明的第6实施方式进行说明，转子壳23b一体地具有圆形的端壁31b以及与该端壁31b的外周相连的圆筒状的侧壁32，形成为向下方开放的盘形。在所述端壁31b的上表面的中央部形成有凹部38。

此外，在所述端壁31b的上表面形成有多个槽34b，槽34b用于将水从该端壁31b的上表面的中央部排出，槽34b具有以随着朝向所述转子壳23b的旋转方向71而处于所述端壁31b的半径方向外侧的方式弯曲的涡旋状形状，并且所述槽34b形成为从所述凹部38延伸至所述端壁31b的外周。而且，涡旋状的冷却叶片(未图示)与这些槽34b分别对应地形成于所述端壁31b的下表面。

根据该第6实施方式，冷却叶片以及槽34b是涡旋状，由此促进了转子内部的风的流通，能够更有效地对定子12(参照第1实施方式)进行冷却。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。