电机的制作方法

1.本发明涉及电机。


背景技术：

2.在电机的定子材料中，使用有磁化容易改变的硅钢板等软磁性材料。由于软磁性材料表现出导电性并且有可能产生涡电流，因此通过将厚度约0.5～0.1mm的片材层叠来抑制涡电流。但是，若在利用多个片材形成层叠体时，在片材之间设置粘合剂，则磁性材料的占积率可能因粘合剂的体积而减小，并导致电机效率降低。
3.作为该问题的解决方案，提出了一种在层叠有软磁性薄带的层叠体的开口处设置金属紧固机构的电机。在这种电机中，通过金属紧固机构来定位多个薄带以便可以同时处理多个薄带，并且抑制磁性材料的占积率减小。
4.如上所述，构成层叠体的片材优选形成得较薄，因此强度易降低。此外，若为了提高片材的磁特性而调整构成片材的铁等中的添加物的量或者由非晶合金构成片材，则片材的强度、弹性会降低。若片材的强度、弹性低，则在紧固金属紧固机构时，片材可能由于施加到层叠体的载荷而产生破裂等损坏之类的不良状况。(现有技术文献)(专利文献)
5.专利文献1：jp特开2009
‑
240135号公报。


技术实现要素：

(发明要解决的问题)
6.因此，本发明是鉴于以上背景研究而成的，并且，作为课题之一例，提供能够在提高磁性体的占积率的同时抑制磁性体损坏的电机。(用于解决问题的方案)
7.上述课题通过以下的本发明解决。即，本发明的电机包括：多个磁性体，其在轴向上堆叠；壳体，其用于保持所述多个磁性体；盖，其用于覆盖所述壳体；及柱，其具有在所述轴向上引导所述多个磁性体的引导部，所述多个磁性体包括被所述柱引导的被引导部，所述柱包括具有定位部的外周面，通过所述定位部来确定所述壳体与所述盖在所述轴向上的相对位置。
8.在本发明中，优选所述定位部对所述壳体及所述盖进行定位。
9.在本发明中，优选在所述轴向上，包括配置在所述壳体与所述盖之间的绝缘体，所述绝缘体包括用于保持所述多个磁性体的保持体及盖体，在径向上，所述多个磁性体的外周部从所述保持体露出。
10.在本发明中，优选所述保持体包括位于所述壳体侧的底部、及设置于该底部的壁部，所述盖体被所述壁部的位于所述盖侧的端部支撑。
11.在本发明中，优选包括固定在所述壳体或所述盖上的外壳。
附图说明
12.图1是作为本发明一例的实施方式涉及的电机的剖视图。图2是表示制造作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的状况的立体图。图3是表示制造作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的状况的剖视图。图4是作为本发明一例的实施方式涉及的电机中使用的定子铁芯及线圈的平面图。图5是作为本发明一例的实施方式涉及的电机中使用的柱的侧视图。图6是作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的剖视图。图7是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。图8是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。图9是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。图10是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。图11是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。图12是表示作为本发明一例的实施方式涉及的电机的定子的制造工序的立体图。
具体实施方式
13.以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。图1是作为本发明一例的实施方式涉及的电机1的剖视图，图2是表示制造电机1的定子10的状况的立体图，图3是表示制造定子10的状况的立体图。图4是用于电机1的定子铁芯2及线圈7的平面图。
14.本实施方式涉及的电机1包括定子10、转子20及外壳30，定子10包括由多个磁性体2a的层叠体形成的定子铁芯2、用于保持定子铁芯2的壳体3、覆盖壳体3的盖4、在中心轴x方向引导多个磁性体2a的柱5、配置在壳体3与盖4之间的绝缘体6、及线圈7。柱5在外周面50上具有用于定位壳体3与盖4在中心轴x方向上的相对位置的定位部511、531。如图1、2所示，构成定子10的定子铁芯2、壳体3、盖4及绝缘体6以转子20的旋转轴(中心轴x)为中心整体呈圆环状形成。
15.在以下说明中，为了方便起见将图1～3中的上侧(盖4侧)表述为上侧或上方向、将下侧(壳体3侧)表述为下侧或下方向，但这些表述当然并非表示重力方向的上下关系。此外，在以下说明中，有时将沿着以中心轴x为中心的圆周的方向简称为“周向”，将以中心轴x为中心的圆的直径方向简称为“径向”，将与中心轴x大体正交的平面简称为“正交面”。
16.构成定子铁芯2的磁性体2a是由非晶合金构成的片材构件(例如厚度25μm的超薄带)。通过堆叠例如400个这种片材构件而构成定子铁芯2。作为磁性体2a的材料，可以直接利用常用作定子构件的磁性体，但优选使用电磁特性优异的硅钢板等电磁钢板、非晶合金、纳米晶体合金等。磁性体2a的厚度优选为几乎不产生涡电流的厚度，具体来说，优选为100μm以下，更优选为25μm以下。若考虑到可操作性及电磁特性，则最优选为本实施方式的25μm。另外，磁性体2a的材料、厚度、层叠个数并不限于上述，可根据电机的用途等适当地设置。构成定子铁芯2的多个磁性体2a相互具有相同形状，以下主要对处于层叠状态的定子铁芯2的形状进行说明。
17.如图4所示，定子铁芯2具有形成在中心处的开口部21、在中心轴x方向贯穿的通孔即六个槽(电线通过部)22、形成在外周面的切口状(凹状)的六个被引导部23、以及在相邻
的电线通过部22之间沿着径向延伸的合计六个齿24。构成定子铁芯2的磁性体2a沿着正交面配置。电线通过部22在内周侧形成为与开口部21连续的扇形状。以通过相邻的两个电线通过部22的方式在齿24及后述绝缘体6的各部分的周围缠绕电线，从而形成合计六个线圈7。在图4中，为了便于说明，仅图示了定子铁芯2及线圈7，但实际上并非直接在齿24上缠绕电线，它们之间配置有绝缘体6。
18.从中心轴x方向观察，被引导部23具有半圆状的曲面部231及与曲面部231的两端部连接的一对平面部232，并且从中心轴x方向观察形成为“u”字状。即，通过使定子铁芯2的外周面的一部分变成凹状而形成被引导部23。相对于各齿24，被引导部23配置在外周侧。如下所述，柱5穿过六个被引导部23中的三个，但是优选形成三个以上被引导部23，以使磁性体2a在正交面内不偏离规定位置且沿着中心轴x方向被引导，这些被引导部23可以全部被使用，也可以存在没有被使用的被引导部。
19.如图7所示，壳体3一体地具有以中心轴x为中心的圆环部31、从圆环部31的外周缘向上侧延伸并以中心轴x为中心的圆筒部32，并且例如由非磁性金属材料形成。在圆环部31形成有可供柱5压入的多个压入部311。在本实施方式中，压入部311形成为通孔状，但也可以形成非贯穿的凹状的压入部。此外，在圆环部31形成有六个压入部311，并如下所述将柱5压入到其中的三个。在圆环部31，压入部311的数量大于等于柱5即可，这些压入部311可以全部被使用，也可以存在没有被使用的压入部。此外，在圆环部31的上侧表面形成有用于定位下述底部611的凹部312。
20.如图12所示，盖4一体地具有以中心轴x为中心的圆环部41、从圆环部41的外周缘向下侧延伸并以中心轴x为中心的圆筒部42，并且例如由非磁性金属材料形成。在圆环部41形成有可供柱5压入的多个压入部411。在本实施方式中，压入部411形成为通孔状，但也可以形成非贯穿的凹状的压入部。此外，在圆环部41形成有六个压入部411，并如下所述将柱5压入到其中的三个。在圆环部41，压入部411的数量大于等于柱5即可，这些压入部411可以全部被使用，也可以存在没有被使用的压入部。
21.盖4相对于壳体3隔开间隔并配置在上侧，从而从上侧覆盖壳体3(从上侧观察，壳体3被盖4挡住)。即，壳体3与盖4以在中心轴x方向上对置的方式配置。圆环部31与圆环部41的间隔大体等于定子铁芯2的厚度(中心轴x方向的尺寸)、或者略大于定子铁芯2的厚度(中心轴x方向的尺寸)。壳体3的压入部311与盖4的压入部411以从中心轴x方向观察时重叠的方式在周向上配置在大体相同的位置。圆筒部32的上端部与圆筒部42的下端部隔开配置，使得定子铁芯2的外周部2b的一部分露出。
22.柱5是沿着中心轴x方向延伸的圆柱状的构件，在本实施方式中使用三个柱5。如图5所示，柱5从下侧开始依次具有被压入到压入部311的第1压入部分51、配置在圆环部31与圆环部41之间的非压入部分52、以及被压入到压入部411的第2压入部分53。进而，柱5具有从第2压入部分53向上方延伸的引导部54。在柱5的外周面50上的引导部54的前端部分形成有外螺纹部541。柱5例如由非磁性金属材料形成即可，也可以由能够获得足够强度的树脂形成。
23.第1压入部分51的外径形成得略大于压入部311的内径，第2压入部分53的外径形成得略大于压入部411的内径。非压入部分52的外径大于第1压入部分51的外径及第2压入部分53的外径中的任一者，并且不能通过压入部311、411。由于这种外径的差异，在柱5的外
周面50上，在第1压入部分51与非压入部分52之间形成第1台阶部511，在第2压入部分53与非压入部分52之间形成第2台阶部531。引导部54的外径小于第2压入部分53的外径，并且引导部54可以穿过压入部411。
24.当将第1压入部分51压入到压入部311时，第1台阶部511接触圆环部31(压入部311的周边部分)，从而限制其超过规定位置。即，第1台阶部511在中心轴x方向上定位柱5与壳体3。当将第2压入部分53压入到压入部411时，第2台阶部531接触圆环部41(压入部411的周边部分)，从而限制其超过规定位置。即，第2台阶部531在中心轴x方向上定位柱5与盖4。通过相对于柱5定位壳体3及盖4这两者，从而能够在中心轴x方向上，确定壳体3与盖4的相对位置。即，两个台阶部511、531通过定位壳体3及盖4这两者而确定壳体3与盖4在中心轴x方向上的相对位置，从而作为定位部发挥作用。如上所述，圆环部31、41彼此在中心轴x方向上的间隔被确定，使得圆环部31、41彼此不会靠近。
25.如图8～11所示，绝缘体6具有配置在壳体3侧用于保持定子铁芯2的保持体61、及配置在盖4侧的盖体62作为单独组件。在本实施方式中，保持体61由独立的六个零件构成，但在以下的说明中，以定子10的组装完成状态为基准，将六个零件作为整体对各部分的形状及配置进行说明。保持体61包括配置在壳体3侧并且载置于圆环部31上的底部611、及设置在底部611并向上侧延伸的壁部612。保持体61及盖体62只要是具有绝缘性的构件就能够没有问题地被使用，并且优选直接使用常用作绝缘体的周知树脂材料(包括块状、板状、膜状)。
26.底部611在与定子铁芯2的开口部21及电线通过部22重叠的位置处具有通孔，并以圆弧状的外形形成为板状，且配置在凹部312内。壁部612具有插入于开口部21的第1壁部612a、及插入于电线通过部22的第2壁部612b。第1壁部612a整体形成为圆筒状，并且形成有沿着中心轴x方向延伸的多个狭缝613。第2壁部612b以将定子铁芯2的各齿24夹持在两个板状部分24a中的方式配置。即，第2壁部612b具有合计六对(12个)板状部分。构成第2壁部612b的板状部分在径向上沿着电线通过部22的内周缘延伸，并且径向的两端部朝周向弯曲。第1壁部612a的壁高(中心轴x方向的尺寸)形成得高于第2壁部612b。
27.第2壁部612b中的插入于同一电线通过部22的两个板状部分相互隔开间隔地配置，即，保持体61在内周侧及外周侧形成开口。由于保持体61由独立的六个零件构成，因此当齿24的角度发生偏差时，可以调节六个零件的位置来吸收角度偏差。另外，当齿24的角度偏差小或者角度不易产生偏差时，也可以将这六个零件连结成一个零件。
28.盖体62在与定子铁芯2的开口部21及电线通过部22重叠的位置处具有通孔，并且形成为圆板状。即，盖体62构成为从上侧覆盖定子铁芯2(尤其是齿24)。如图6所示，在盖体62的下表面，形成有能够与第2壁部612b的上端缘嵌合的嵌合部621。嵌合部621例如可以是凸部，并沿着构成第2壁部612b的板状部分的上端部而形成。以此方式，盖体62由第2壁部612b中的位于盖4侧的端部612c支撑。通过保持体61支撑盖体62，从而使得盖体62的载荷不会施加到定子铁芯2。盖体62中与齿24重叠的部分在内周侧端部沿着第1壁部612a朝上侧延伸。类似地，盖体62中与电线通过部22的外周缘重叠的部分朝上侧延伸。
29.绝缘体6从内周侧及中心轴x方向的上下覆盖定子铁芯2，但是不从外周侧覆盖。即，在径向上，构成定子铁芯2的多个磁性体2a的外周部2b从保持体61露出。
30.如上所述，通过缠绕电线以使其穿过相邻的两个电线通过部22从而形成线圈7。此
时，构成线圈7的电线不直接接触定子铁芯2，而是卷绕在绝缘体6周围。即，电线绕一周时的情况如下：通过底部611的下侧、第2壁部612b的板状部分的外侧(与齿24相反的一侧)、盖体62的上侧、相邻的板状部分的外侧(与齿24相反的一侧)，然后再次返回到底部611的下侧。
31.转子20包括输出轴201、磁铁202及轴承203。磁铁202配置在绝缘体6的第1壁部612a的内侧。通过对线圈7进行通电，从而转子20由于与磁铁202的磁性相互作用而旋转。
32.外壳30大体形成为圆筒状，并具有以中心轴x为中心的圆筒状的筒部301、配置在筒部301的中心轴x方向一端侧(盖4侧)的圆板状的第1板部302、及配置在筒部301的中心轴x方向另一端侧(壳体3侧)的圆板状的第2板部303。筒部301与第1板部302一体形成，第2板部303相对于筒部301可安装拆卸。外壳30容纳如上所述的定子10整体、转子20的输出轴201的一部分、及磁铁202。
33.在第1板部302及第2板部303，分别形成有供输出轴201通过的开口部302a、303a，在开口部302a、303a，设置有转子20的轴承203。在第1板部302，形成有供柱5贯穿的通孔302b。柱5中形成有外螺纹部541的部分通过通孔302b而突出到外壳30的外侧。在外壳30的筒部301的内周面，形成有台阶部301a，该台阶部301a从中心轴x方向夹持盖4并予以保持。在筒部301，形成有厚的上侧部分301b与薄的下侧部分301c，利用上侧部分301b与下侧部分301c的内径的差异而形成台阶部301a。
34.若螺母40被拧入外螺纹部541并紧固，则台阶部301a成为承受载荷的部分，并且盖4与螺母40夹持外壳30的一部分(第1板部302的外缘部及上侧部分301b)，而对外壳30的一部分施加中心轴x方向的压缩力。由此，盖4与柱5及螺母40一起固定到外壳30。此外，由于柱5被压入于壳体3，因此壳体3经由柱5而间接地固定于外壳30。
35.在此，对定子10的详细制造方法及其步骤进行说明。首先，如图7所示，在圆环状的接收夹具800上载置壳体3，将柱5分别压入到三个压入部311。接收夹具800限制壳体3在与中心轴x正交的面内移动，并避免与从壳体3的下表面突出的柱5发生干涉。此时，将柱5的第1压入部分51压入到压入部311，直到第1台阶部511接触圆环部31为止。由此，可以使柱5的插入量固定。
36.接下来，如图8所示，以底部611配置在凹部312内的方式将保持体61载置于壳体3上。然后，如图9所示，将构成定子铁芯2的磁性体2a以在底部611的上侧重叠的方式载置，并进一步在其上侧重叠磁性体2a，重复该作业。此时，使柱5穿过被引导部23，并利用柱5引导磁性体2a。柱5的外周面50在非压入部分52、第2压入部分53及引导部54，滑动接触磁性体2a的被引导部23中截面呈半圆状的曲面部231。与此同时，通过使磁性体2a的内周缘(形成齿24的内周侧端部241的部分)滑动接触第1壁部612a，从而磁性体2a也被第1壁部612a引导。
37.通过层叠规定个数的磁性体2a，如图10所示形成定子铁芯2。定子铁芯2的上表面位于比第2壁部612b的上端部低规定高度且比第1壁部612a低的位置。由此，即使在层叠磁性体2a的工序的后半段，也能通过第1壁部612a引导磁性体2a。当磁性体2a完成层叠时，如图11所示将盖体62盖在定子铁芯2上。此时，第1壁部612a比定子铁芯2更向上侧突出，并且盖体62被第1壁部612a引导。此外，以盖上盖体62时盖体62不接触定子铁芯2的方式设置各部分的尺寸，即使接触也几乎不会对定子铁芯2作用载荷。
38.其次，如图12所示，将盖4盖在盖体62的上侧，并将柱5压入到盖4中。此时，例如可使用推压夹具801手动压入。将第2压入部分53压入到压入部411，直到第2台阶部531接触圆
环部41为止。由于非压入部分52的中心轴x方向大于定子铁芯2的厚度或大体同等，因此在将柱5压入时的载荷不会施加到定子铁芯2、或者几乎不会施加到定子铁芯2。
39.接下来，通过将电线缠绕在齿24及绝缘体6上而形成线圈7。若缠绕电线，则会对构成第2壁部612b的板状部分作用朝向内侧(齿24侧)的力。此时，由于盖体62形成有嵌合部621，利用嵌合部621限制第2壁部612b的板状部分彼此接近，从而可抑制保持体61变形。因此，缠绕电线的力不会作用到齿24、或者缠绕电线的力不易作用到齿24。
40.接下来，将定子10整体容纳到外壳30中。此时，柱5的前端侧的一部分(形成有外螺纹部54的部分)穿过通孔301，并将螺母40紧固到外螺纹部54。然后，将定子10容纳到外壳30之后设置转子20，从而完成电机1。另外，也可以将定子10与转子20大体同时容纳到外壳30而完成电机1。
41.根据本实施方式，利用壳体3与盖4来保持由多个磁性体2a堆叠而成的定子铁芯2，从而无需使用粘合剂等，即可提高磁性体2a的占积率。此时，通过作为定位部的台阶部511、531确定壳体3与盖4在中心轴x方向上的相对位置，从而限制壳体3与盖4在中心轴x方向上的间隔小于规定值。因此，当通过壳体3与盖4保持多个磁性体2a时，载荷不易作用到磁性体2a，并可抑制磁性体2a的损坏。此外，通过利用柱5在中心轴x方向引导磁性体2a，从而相比使用与磁性体2a的外周部2b整体滑动接触的引导构件的构成，滑动接触时的摩擦减少，并可抑制磁性体2a的损坏。
42.此外，通过作为定位部的台阶部511、531定位各壳体3及盖4在中心轴x方向上的位置，从而使得壳体3、盖4、柱5成为独立部件，并可提高组装性。
43.此外，通过在径向上多个磁性体2a的外周部2b从保持体61露出，从而在将多个磁性体2a层叠时与保持体61之间不易产生摩擦，并可抑制磁性体2a的损坏。
44.此外，通过盖体62被第2壁部612b的端部612c支撑，从而当在绝缘体6上缠绕电线而制造线圈时，可抑制保持体61的变形，并抑制载荷作用到磁性体2a。
45.此外，当将外壳30固定到盖4时，通过如上所述确定壳体3与盖4的相对位置，从而载荷不易作用到磁性体2a，并可抑制损坏。
46.以上，列举优选实施方式对本发明的电机进行了说明，但本发明的电机并不限于上述实施方式的构成。例如，在上述实施方式中，柱5通过定位壳体3及盖4两者来确定它们的相对位置，但也可以仅定位壳体3及盖4的任一个来确定它们的相对位置。即，柱5也可以与壳体3和盖4中的任一个形成为一体，并通过定位另一个来确定壳体3与盖4的相对位置。
47.此外，在上述实施方式中，通过使柱5具有压入部分51、53及非压入部分52，从而利用柱5来定位壳体3及盖4，但用于定位的构成并不限于此，例如也可以通过在柱的外周面与壳体及盖的孔的内周面形成相互嵌合的嵌合部来进行定位。
48.此外，在上述实施方式中，柱5的外周面与被引导部23的曲面部231滑动接触，即曲面彼此滑动接触，但柱5与被引导部23也可以通过使相同形状的面彼此(曲率相等的曲面彼此或平面彼此)滑动接触，而增大接触面积并减小施加到磁性体2a的力，还可以通过使不同形状的滑动接触部彼此(曲面与平面的组合、或者曲率不同的曲面彼此的组合、曲面或平面与角部的组合)滑动接触，而减小接触面积并减小摩擦力本身。可根据滑动接触部分的摩擦系数、磁性体2a的强度等而适当地选择柱5与被引导部23的滑动接触形态。
49.此外，在上述实施方式中，使柱5穿过凹状的被引导部23来引导磁性体2a，但引导
磁性体2a的构成并不限于此。例如，也可以在磁性体上形成通孔状的被引导部并使柱穿过该被引导部。此外，也可以在磁性体的外周部形成凸状的被引导部并在柱5的外周面形成凹部，通过使凸状的被引导部位于柱5的凹部内而引导磁性体。此外，还可以利用两个柱夹持磁性体的凸状的被引导部来引导磁性体。
50.此外，在上述实施方式中，定子铁芯2的外周部2b在径向上从保持体61露出，但定子铁芯2的外周部2b也可以部分或整体被保持体或绝缘体的其它部分覆盖。
51.此外，在上述实施方式中，在绝缘体6中盖体62被第2壁部612b的盖4侧的端部612c支撑，但例如当第2壁部612b不易变形时、或者缠绕电线而制造线圈7时施加到第2壁部612b的力小时，盖体62也可以不被第2壁部612b的盖4侧的端部612c支撑。
52.此外，在上述实施方式中，外壳30被设定为固定在盖4的构件，但外壳30也可以固定在壳体3。此外，外壳30既可以通过柱5以外的构件固定在壳体3或盖4，也可以直接固定。此外，也可以在如上述实施方式那样盖4与螺母40夹持外壳30的一部分进行固定的基础上，或者取而代之，由壳体3与螺母40夹持外壳30的一部分进行固定。
53.另外，本领域技术人员可以根据常规已知的知识适当地修改本发明的电机。只要修改仍具有本发明的构成，则其当然包括在本发明的范围内。附图标记说明
54.1电机；10定子；20转子；30外壳；2a磁性体；23被引导部；3壳体；4盖；5柱；50外周面；511、531台阶部(定位部)；54引导部；6绝缘体；61保持体；611底部；612壁部；612c端部；62盖体。