马达以及马达制造用的冲切器单元的制作方法
【专利摘要】一种马达以及马达制造用的冲切器单元，能防止在对板厚较薄的部分进行凸焊来将固定部件安装于马达时焊接部的接合强度下降。本实用新型的马达具有：转子以及定子的马达主体部；以及焊接于所述马达主体部的固定部件，其中，设置于所述固定部件和所述马达主体部中的一方的第一板厚的第一焊接材与设置于所述固定部件和所述马达主体部中的另一方的第二板厚的第二焊接材通过凸焊而接合，在所述第一焊接材的与所述第二焊接材接合的接合部的背面形成有壁厚减少部，在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚是所述第一板厚的2/3以上。
【专利说明】马达以及马达制造用的冲切器单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通过凸焊对构成马达的部件进行接合的技术，尤其涉及马达及其制造方法以及马达制造用的冲切器单元。
【背景技术】
[0002]在将步进马达等马达用作驱动源的设备中，采用一种在定子和马达壳体等部件固定由金属制成的框架等固定部件、且借助该固定部件将马达安装于设备主体的结构。能够通过焊接对固定部件与马达主体侧的构成部件进行固定。在专利文献1中公开了一种如下步进马达:在马达主体部的朝向马达轴线方向的一侧的端面形成有多个突起，使突起与马达安装板接触，进行通电并焊接，从而在端面固定马达安装板。并且公开了如下内容:在该步进马达中，在马达主体部的朝向马达轴线方向的另一侧的端面形成有突起且在该端面焊接并固定轴承保持架。
[0003]专利文献1:日本特开2007-89253号公报
[0004]作为在马达主体部的端面焊接轴承保持架和马达安装板等各种部件的方法，进行如下凸焊:在一个焊接面形成突起(凸起)，使该突起与另一个焊接面接触，进行加压并以高电压进行脉冲通电，从而使两个焊接面熔融并接合。在此，在进行凸焊时，若焊接部的板厚薄，则在焊接部通过通电而熔融并接合之前，形成有凸起的部分被加压而发生变形。更具体地说，突起的外周部分(在利用冲切器形成突起时薄壁化的部分)发生塑性变形而变脆。其结果是，焊接后的接合强度并不取决于焊接面的剥离强度，而是取决于发生塑性变形的部分的破裂强度，从而导致接合强度下降。
实用新型内容
[0005]鉴于以上问题，本实用新型的课题在于防止在将各种部件焊接并固定于马达主体部的端面时，利用凸焊而接合板厚薄的部分时的焊接部的接合强度下降。
[0006]为了解决上述课题，本实用新型的马达的制造方法，所述马达包括:具有转子以及定子的马达主体部；以及焊接于所述马达主体部的固定部件，所述马达的制造方法的特征在于，进行如下步骤:第一步骤:预先在所述固定部件和所述马达主体部中的一方设置第一板厚的第一焊接材，且在所述固定部件和所述马达主体部中的另一方设置第二板厚的第二焊接材，在所述第一焊接材形成至少一部分呈凸曲面状的突起，且在所述突起的背面侧形成凹部；以及第二步骤:使所述突起与所述第二焊接材接触，通过凸焊而固定所述第一焊接材与所述第二焊接材，在所述第一步骤中，以所述突起的外周缘相对于所述凹部的底面的外周缘靠外周侧的方式形成所述突起。
[0007]如此，本实用新型在第一焊接材形成凸焊用的突起时，将利用冲切器等时形成于突起的背面的凹部的形状形成为比突起小一圈，且将突起的表面形成为凸曲面状。通过这种形状，能够防止第一焊接材中的形成有突起的部分被局部薄壁化，从而能够避免应力集中。因此，能够防止因凸焊时的加压而导致焊接部在熔融之前发生塑性变形，从而能够防止焊接部的接合强度下降。
[0008]在此，本实用新型的马达的制造方法优选应用于第一板厚是0.15mm以上且0.3mm以下的情况。例如，第一板厚是0.2mm。由于在被焊接部件的原来的板厚较大时，能够确保形成有突起以及凹部的部位的壁厚，因此不易发生塑性变形，接合强度的下降成为问题的可能性较低。但是，在原来的板厚较小时，无法确保壁厚，有可能导致接合强度下降。本实用新型考虑到这种情况，设成即使在板厚较薄的情况下也能够在焊接部位确保一定的壁厚的形状。由此，在将固定部件焊接于比以往薄的板厚的部位时，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0009]在本实用新型的马达的制造方法中，优选在所述第一步骤中，将所述突起形成为从所述凹部的底面的外周缘至所述突起的外周缘的尺寸是所述第一板厚的1/2以上且所述第一板厚以下。本实用新型人等确认到，考虑该部位是容易发生应力集中的部位这一点，只要能够在该部位确保第一板厚的1/2以上的板厚，就不会因凸焊时的加压而发生塑性变形，且接合强度不会下降。并且，在使用冲切器单元时，该部位能够形成为原来的板厚以下，即第一板厚以下。因此，通过这种结构，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0010]并且，在本实用新型的马达的制造方法中，优选在所述第一步骤中，将所述突起形成为至少顶端部呈凸球面状。通过这种形状，能够在加压时使应力分散，不易引起局部应力集中。
[0011]此时，优选所述第一焊接材包括设置于所述突起的外周侧的平坦面，所述突起与所述平坦面的连接面是弯曲面。若如此构成，则能够在加压时不易在突起的外周缘引起局部应力集中。
[0012]在此，能够将所述第二焊接材设置于所述固定部件，将所述第一焊接材设置于所述马达主体部的壳体部件。在该情况下，能够将所述第二板厚设为比所述第一板厚厚。如此，本实用新型的马达的制造方法能够应用于固定部件的板厚比壳体部件的板厚厚的情况。
[0013]在本实用新型的马达的制造方法中，优选在所述第一步骤中，使所述凹部的所述底面平坦地形成，且将所述凹部的内周面形成为随着从所述底面的外周缘朝向所述凹部的开口缘而扩径的锥形状。如此，通过将凹部的内周面设为锥形面，能够加大朝向凹部的背面侧突出的突起的外形。因此，能够防止壁厚局部变薄，从而能够不易引起局部应力集中。
[0014]接着，为了解决上述课题，本实用新型的马达制造用的冲切器单元，所述冲切器单元用于在第一板厚的第一焊接材形成凸焊用的突起，所述第一板厚的第一焊接材设置于包括转子以及定子的马达主体部和焊接于所述马达主体部的固定部件中的一方，所述马达制造用的冲切器单元的特征在于，所述冲切器单元包括:第一模具，所述第一模具形成有冲切形状部；以及第二模具，所述第二模具形成有与所述冲切形状部对应的模形状部，所述模形状部的内径比所述冲切形状部的末端面的直径大。
[0015]如此，本实用新型是包括冲切形状部和模形状部的冲切器单元，所述冲切器单元在第一焊接材形成凸焊用的突起时，使形成有突起的部分以不局部薄壁化的方式变形。通过利用这种冲切器单元形成突起，能够防止形成有突起的部分的壁厚局部变薄。因此，能够防止因凸焊时的加压而导致焊接部在熔融之前发生塑性变形。因此，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0016]在本实用新型的冲切器单元中，优选所述冲切形状部包括从所述末端面朝向径向外侧扩径的锥形状的外周面。通过利用这种冲切形状部，能够加大朝向凹部的背面侧突出的突起的外形。因此，能够防止壁厚局部变薄，从而能够不易引起局部应力集中。
[0017]并且，在本实用新型中，优选所述冲切形状部包括圆柱状的主体部以及设置于所述主体部的末端的锥形部，所述锥形部设置有锥形面和所述末端面，所述锥形面呈切断圆锥面的顶端而成的形状，所述末端面在所述锥形面的末端形成为平坦的圆形。
[0018]并且，在本实用新型中，优选所述末端面的直径是0.2mm。并且，优选所述锥形面相对于所述主体部的中心轴线以45°角度倾斜。
[0019]并且，为了解决上述课题，本实用新型的马达包括:具有转子以及定子的马达主体部；以及焊接于所述马达主体部的固定部件，所述马达的特征在于，设置于所述固定部件和所述马达主体部中的一方的第一板厚的第一焊接材与设置于所述固定部件和所述马达主体部中的另一方的第二板厚的第二焊接材通过凸焊而接合，在所述第一焊接材的与所述第二焊接材接合的接合部的背面形成有壁厚减少部，在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚是所述第一板厚的2/3以上。
[0020]如此，在本实用新型的马达中，虽然形成有凸焊用的突起的部分的痕迹在焊接之后残留为壁厚减少部，但该壁厚减少部的厚度是焊接前的板厚的2/3以上。本实用新型人等确认到通过将形成有凸焊用的突起的部位设成不发生局部薄壁化的形状，能够留存该程度的厚度，而且接合强度不会下降。因此，通过这种结构，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0021]在此，本实用新型的马达优选所述第一板厚是0.15mm以上且0.3mm以下。例如，第一板厚是0.2mm。如上所述，在对板厚是0.15mm以上且0.3mm以下的部件进行凸焊时，产生接合强度下降的可能性大。本实用新型即使在板厚较薄的情况下，也能够在焊接部位确保一定的壁厚，从而能够防止焊接部的接合强度下降。由此，在将固定部件焊接于比以往薄的板厚的部位时，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0022]并且，在本实用新型的马达中，所述马达主体部的壳体部件包括由所述第一焊接材构成的焊接部，在所述焊接部形成有凸焊用的突起。在这种结构中，在通过凸焊将各种固定部件固定于壳体部件时，能够防止焊接部的接合强度下降，从而能够防止固定部件脱落。并且，在该情况下，能够将所述第二板厚设为比所述第一板厚厚。如此，本实用新型能够应用于固定部件的板厚比壳体部件的板厚厚的情况。
[0023]并且，在本实用新型中，优选在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚比所述第一板厚薄。并且，在本实用新型中，优选所述第一板厚是在所述第一焊接材中未形成有凸焊用的突起的部分的厚度，在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚是在所述第一焊接材中形成有所述凸焊用的突起的部分的厚度。
[0024]发的效果
[0025]根据本实用新型，在第一焊接材形成凸焊用的突起时，能够防止形成有突起的部分局部薄壁化，从而能够防止因凸焊时的加压而导致焊接部在熔融之前发生塑性变形。因此，能够防止焊接部的接合强度下降。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的实施方式所涉及的马达的外观图。
[0027]图2是示意地示出图1的马达的截面结构的说明图。
[0028]图3(a)?图3(d)是以单体示出输出侧壳体部件的说明图。
[0029]图4是示意地示出冲切器单元以及利用该冲切器单元形成的突起和该突起的背面的凹部的截面形状的说明图。
[0030]图5(a)?图5(d)是示意地示出通过凸焊形成的接合部的截面结构的说明图。
[0031]图6是示意地示出其他实施方式的突起以及该突起的背面的凹部的截面形状的说明图。
[0032](符号说明)
[0033]1 马达；
[0034]la 马达主体部；
[0035]lb 固定部件；
[0036]2 转子；
[0037]3 定子主体部；
[0038]3B 输出侧定子；
[0039]3A 输出相反侧定子；
[0040]4 马达壳体；
[0041]4B 输出侧壳体部件；
[0042]4A 输出相反侧壳体部件；
[0043]5 轴承部；
[0044]5B 输出侧轴承部；
[0045]5A 输出相反侧轴承部；
[0046]6 定子；
[0047]11 固定部；
[0048]12 安装部；
[0049]13 轴承保持部；
[0050]21 旋转轴；
[0051]22 转子磁铁；
[0052]31 转子配置孔；
[0053]32 线圈；
[0054]33 绕线架；
[0055]33a 圆筒部；
[0056]33b 凸缘部；
[0057]33c 凸缘部；
[0058]34 内定子铁芯；
[0059]34a 圆环部；
[0060]34b 极齿；
[0061]35 外定子铁芯；
[0062]35a 圆环部；
[0063]35b 极齿；
[0064]36配线连接部；
[0065]41底板部；
[0066]41a圆形开口部；
[0067]41b第一边；
[0068]41c第二边；
[0069]41d第三边；
[0070]41e第四边；
[0071]42筒状部；
[0072]42a缺口部；
[0073]42b第一平面部分；
[0074]42c第二平面部分；
[0075]42d第一弯曲部分；
[0076]42e第二弯曲部分；
[0077]43接合部；
[0078]44壁厚减少部；
[0079]45背面；
[0080]51轴承保持架；
[0081]51a轴承配置孔；
[0082]52轴承部件；
[0083]53钢球；
[0084]54施力部件；
[0085]54a板状部；
[0086]54b板簧部；
[0087]54c钩部；
[0088]55轴承部件；
[0089]56钢球；
[0090]60、60a 至 60d突起；
[0091]61凸球面；
[0092]62平坦面；
[0093]70凹部；
[0094]71底面；
[0095]72内周面；
[0096]73平坦面；
[0097]80冲切器单元；
[0098]81冲切形状部；
[0099]81A主体部；
[0100]81B锥形部；
[0101]81a锥形面；
[0102]81b末端面；
[0103]82第一模具；
[0104]83模形状部；
[0105]84第二模具；
[0106]100第一焊接材；
[0107]160突起；
[0108]161凸球面；
[0109]163连接面；
[0110]170凹部；
[0111]171底面；
[0112]172内周面；
[0113]173连接面；
[0114]200第二焊接材；
[0115]243接合部；
[0116]244壁厚减少部；
[0117]260突起；
[0118]270凹部；
[0119]A、A1外周缘；
[0120]B、B1外周缘；
[0121]L马达轴线；
[0122]L1输出侧；
[0123]L2输出相反侧。
【具体实施方式】
[0124]以下，参考附图对应用了本实用新型的马达进行说明。在以下说明书中，将马达的输出轴(旋转轴)沿马达轴线L方向突出的一侧设为输出侧L1，将与输出侧相反的一侧设为输出相反侧L2。图1是本实用新型的实施方式所涉及的马达的外观图，图2是示意地示出图1的马达的截面结构的说明图。马达1是用于各种电子设备的步进马达。马达1包括:包括转子2以及定子6的马达主体部la ;焊接于马达主体部la的由金属制成的固定部件lb ;以及安装于马达主体部la以及固定部件lb的轴承部5。轴承部5将转子2支承为能够旋转。并且，固定部件lb是将马达1安装于设备主体的安装用的框架。
[0125](马达主体部)
[0126]马达主体部la包括转子2和定子6，所述转子2在旋转轴21固接有转子磁铁22，所述定子6配置在所述转子2的外周侧。定子6通过将形成有转子配置孔31的筒状的定子主体部3容纳在马达壳体4而成。转子磁铁22固接于沿马达轴线L方向延伸的旋转轴21。转子磁铁22在外周面以沿周向交替排列的方式磁化出S极和N极。转子2的配置有转子磁铁22的端部侧与形成于定子主体部3的转子配置孔31同轴地配置。旋转轴21的另一端侧从马达壳体4突出，并向马达壳体4的外部露出。在旋转轴21的从马达壳体4突出的部分的外周面形成有螺旋状的螺纹槽。
[0127]如图2所示，定子主体部3包括输出相反侧定子组3A和输出侧定子组3B这两组定子组。输出相反侧定子组3A和输出侧定子组3B均包括:卷绕卷线而构成的线圈32 ;成为线圈32的卷芯的绕线架33 ;以及配置在绕线架33的马达轴线L方向的两侧的内定子铁芯34以及外定子铁芯35。绕线架33包括:卷绕有线圈32的圆筒部33a ;以及设置在圆筒部33a的马达轴线L方向的两端部的一对凸缘部33b、33c。
[0128]内定子铁芯34包括:与绕线架33的一个凸缘部33b重叠的凸缘状的圆环部34a ；以及从该圆环部34a的内周缘向马达轴线L方向弯曲的多个极齿34b。并且，外定子铁芯35包括:与另一凸缘部33c重叠的圆环部35a ；以及从该圆环部35a的内周缘向马达轴线L方向弯曲的多个极齿35b。内定子铁芯34的极齿34b与外定子铁芯35的极齿35b沿绕线架33的内周面在周向交替配置。极齿34b、35b与转子磁铁22的外周面在径向对置。
[0129]输出相反侧定子组3A以外定子铁芯35的圆环部35a位于输出相反侧L2的端面的方式配置，输出侧定子组3B以外定子铁芯35的圆环部35a位于输出侧L1的端面的方式配置。输出相反侧定子组3A与输出侧定子组3B通过使内定子铁芯34的圆环部34a之间沿马达轴线L方向抵接而固定，整体构成筒状的定子主体部3。
[0130]马达壳体4包括:覆盖输出相反侧定子组3A的输出相反侧壳体部件4A ；以及覆盖输出侧定子组3B的输出侧壳体部件4B。输出相反侧壳体部件4A和输出侧壳体部件4B由金属制成，除了有无后述凸焊用的突起之外，呈相同的形状。输出相反侧壳体部件4A以及输出侧壳体部件4B均呈有底的圆筒形状，且包括:与外定子铁芯35的圆环部35a重叠的底板部41 ；以及从底板部41的外周缘沿马达轴线L方向延伸的筒状部42。如图2所示，在底板部41的中央形成有圆形开口部41a。并且，如图1所示，在筒状部42形成有配置端子台36的缺口部42a。
[0131]输出相反侧壳体部件4A和输出侧壳体部件4B在马达轴线L方向上逆向配置，且以筒状部42的端面之间沿马达轴线L方向抵接的状态固定。在该状态下，在马达壳体4的侧面形成有由缺口部42a形成的开口部，在该开口部配置有连接用于与定子主体部3的线圈32连接的配线的端子台36。
[0132](轴承部)
[0133]轴承部5包括:被支承于马达主体部la的输出相反侧壳体部件4A的输出相反侧轴承部5A ;以及被支承于固定部件lb的输出侧轴承部5B。输出相反侧轴承部5A包括:固定于输出相反侧壳体部件4A的底板部41的输出相反侧L2的表面的轴承保持架51 ;被轴承保持架51支承为能够沿马达轴线L方向移动的圆板状的轴承部件52 ;保持于轴承部件52的钢球53 ;以及将轴承部件52朝向输出侧L1施力的施力部件54。在轴承保持架51形成有圆形的轴承配置孔51a，在该轴承配置孔51a安装有轴承部件52。施力部件54包括:配置于轴承部件52的输出相反侧L2的板状部54a ;从板状部54a向输出侧L1翻起的板簧部54b ；以及将板状部54a固定于轴承保持架51的钩部54c。板簧部54b与轴承部件52抵接，借助所述轴承部件52将转子2朝向输出侧L1施力。
[0134]输出侧轴承部5B包括:与轴承部件52同轴地配置的轴承部件55 ；以及保持于轴承部件55的钢球56。输出侧L1的轴承部件55借助钢球56将旋转轴21的输出侧L1的末端支承为能够旋转。并且，输出相反侧L2的轴承部件52借助钢球53将旋转轴21的输出相反侧L2的末端支承为能够旋转。
[0135](固定部件)
[0136]固定部件lb包括:以与输出侧壳体部件4B的底板部41重叠的方式配置的平板状的固定部11 ;从固定部11的外周缘沿马达轴线L方向延伸的安装部12 ;以及从安装部12的末端向旋转轴21的末端侧延伸的轴承保持部13。在轴承保持部13安装有上述的输出侧轴承部5B的轴承部件55。
[0137](凸焊用突起的形成)
[0138]固定部件lb通过凸焊而固定于输出侧壳体部件4B的底板部41的输出侧L1的表面。在此，对在输出侧壳体部件4B形成凸焊用的突起60的情况进行说明。图3(a)?图3(d)是以单体示出输出侧壳体部件4B的说明图，图3(a)是从输出相反侧L2观察输出侧壳体部件4B的仰视图，图3 (b)是图3 (a)的X-X剖视图，图3 (c)、图3 (d)是输出侧壳体部件4B的侧视图。如图3(a)所示，底板部41呈由隔着圆形开口部41a大致平行地延伸的第一边41b以及第二边41c、连接第一边41b的端部与第二边41c的端部之间的圆弧状的第三边41d以及第四边41e包围的形状。第三边41d以及第四边41e以圆形开口部41a的中心为基准在周向对称地形成。
[0139]输出侧壳体部件4B的筒状部42包括:分别从第一边41b、第二边41c向输出相反侧L2延伸的第一平面部分42b以及第二平面部分42c ;以及分别从圆弧状的第三边41d、第四边41e向输出相反侧L2延伸的第一弯曲部分42d以及第二弯曲部分42e。在第一弯曲部分42d的输出相反侧L2的边缘形成有配置上述的端子台36的缺口部42a。并且，在第二弯曲部分42e、第一平面部分42b以及第二平面部分42c这三个面，在各个面的输出相反侧L2的边缘形成有切口 42f。切口 42f用于将定子主体部3(内定子铁芯34)定位于输出侧壳体部件4B。
[0140]在输出侧壳体部件4B的底板部41形成有从该底板部41的输出侧L1的表面(后述的平坦面62)突出的凸焊用的突起60。突起60—共形成有四个:形成于圆形开口部41a与第一弯曲部分42d之间的突起60a、60b ；以及形成于圆形开口部41a与第二弯曲部分42e之间的突起60c、60d。突起60a、60b与突起60c、60d以圆形开口部41a的中心为基准在周向对称地配置。另外，突起60的数量以及形成位置也可以不是这种方式，能够根据底板部41的形状、固定部件lb的固定部11的形状以及所要求的强度等适当地变更。
[0141]在本方式中，输出侧壳体部件4B的底板部41由板厚为0.2mm的钢材构成，焊接于底板部41的固定部件lb的固定部11由板厚为0.3mm的钢材构成。在此，底板部41的板厚tl(参考图2、图5 (a)、图5(b))能够设为0.15mm以上且0.3mm以下范围内的值。并且，固定部11的板厚t4(参考图2、图5(a)、图5(b))也可以是0.3mm以上的值。底板部41和固定部11构成通过凸焊而接合的第一焊接材、第二焊接材。在本说明书中，为方便起见将形成凸焊用的突起60的一侧设为第一焊接材，将与突起60抵接的一侧设为第二焊接材。在本方式中，输出侧壳体部件4B的底板部41是第一焊接材，固定部件lb的固定部11是第二焊接材。并且，底板部41的板厚tl是第一板厚，固定部11的板厚t4是第二板厚。如后所述，在固定部11(第二焊接材)凸焊于底板部41 (第一焊接材)时，在设置有突起60的四个部位的位置形成有两个焊接材熔融并接合而成的接合部43 (参考图5 (b))。
[0142]图4是示意地示出冲切器单元以及利用该冲切器单元形成的凸焊用的突起60和该突起60的背面的凹部70的截面形状的说明图。形成于底板部41的突起60利用冲切器单元80形成。冲切器单元80将包括冲切形状部81的第一模具82以及包括与该冲切形状部81成对的模形状部83的第二模具84以使冲切形状部81与模形状部83对置并使冲切形状部81与模形状部83能靠近以及分离的状态保持。冲切形状部81包括圆柱状的主体部81A和设置于主体部81A的末端的锥形部81B。在锥形部81B设置有锥形面81a和末端面81b，所述锥形面81a呈切断圆锥面的顶端而成的形状，所述末端面81b在锥形面81a的末端形成为平坦的圆形。具体的尺寸为如下:主体部81A的直径dl是0.5mm，末端面81b的直径d2是0.2mm。并且，锥形面81a相对于主体部81A的中心轴线以45度的角度倾斜。模形状部83呈比冲切形状部81大型的圆形的凹部或圆形的贯通部等形状。模形状部83的内径d3比冲切形状部的末端面81b的直径d2大。
[0143]如图4所示，突起60是从底板部41的输出侧L1的表面进一步向输出侧L1突出的凸形状，突起60的表面成为凸球面61。突起60的外周缘A与包围突起60的平坦面62连接。平坦面62是底板部41的输出侧L1的表面。突起60的外周缘A成为被冲切器单元80的模形状部83规定的形状。
[0144]另一方面，在底板部41的输出相反侧L2的表面，在突起60的背面侧形成有凹部70。凹部70呈与第一模具82的冲切形状部81对应的形状，凹部70包括:平坦且圆形的底面71 ;以及从底面71的外周缘B向输出相反侧L2延伸的内周面72。内周面72是随着从底面71的外周缘B朝向凹部70的开口缘而扩径的锥形状的倾斜面，内周面72与包围凹部70的平坦面73连接。平坦面73是底板部41的输出相反侧L2的表面。凹部70的底面71的直径D1比突起60的直径D2小，突起60 (从底板部41的朝向输出相反侧L2的表面即平坦面73向输出侧L1突出的部分)呈比底面71大一圈的形状。从马达轴线L方向观察时，突起60与凹部70同轴地配置。因此，突起60的外周缘A在周向的所有位置都比底面71的外周缘B靠外周侧。
[0145]在本方式中，形成有突起60的底板部41的板厚tl (第一板厚)是0.2mm。在板厚tl是0.2mm时，通过将冲切形状部81以规定的尺寸压入于底板部41，形成开口径为0.44mm的凹部70。在此，在形成有突起60以及凹部70的部位中底板部41的截面形状为如下:在输出相反侧L2，底面71与内周面72的连接部分在底面71的外周缘B处形成凹状的角部；在输出侧L1，凸球面61与平坦面62的连接部分在突起60的外周缘A处形成凹状的角部。在本方式中，该部分的板厚t2 ( S卩，从凹部70的底面71的外周缘B至突起60的外周缘A的尺寸)成为冲切加工后的底板部41的板厚的最小值。具体地说，在底板部41中，关于形成有凸焊用的突起60 (凹部70)的部分的板厚，在冲切加工前的底板部41的板厚tl是0.2mm时，板厚t2成为0.14mm左右。并且，在冲切加工后的底板部41中，未形成有突起60 (凹部70)的部分的板厚与加工之前相同，即0.2mm。本实用新型人等利用各种板厚的钢材进行实验后确认到，只要形成凸焊用的突起60之前的底板部41的板厚tl是0.15mm以上且0.3mm以下的范围，冲切加工后的底板部41中的形成有凸焊用的突起60(凹部70)的部分的板厚t2就会成为形成凸焊用的突起60 (凹部70)之前的板厚tl的1/2以上且板厚tl以下的尺寸(SP，tl 彡 t2 彡 l/2tl)。
[0146](利用凸焊而制造马达1的方法)
[0147]在本方式中，在制造包括固定部件lb的马达1时，按以下(1)、⑵的顺序向马达主体部la焊接固定部件lb，具体地说，按以下(1)、(2)的顺序向输出侧壳体部件4B焊接固定部件lb。作为前提，如上所述，将输出侧壳体部件4B的底板部41作为马达主体部la侧的焊接材(第一焊接材)，并准备包括能够与马达主体部la侧的焊接材抵接的固定部11 (第二焊接材)的固定部件lb。
[0148](1)首先，在第一步骤中，利用冲切器单元80在底板部41中的包围圆形开口部41a的四个部位形成凸焊用的突起60。具体地说，将底板部41定位于第二模具84的模形状部83，在将第一模具82的冲切形状部81朝向底板部41的状态下，使第一模具82与第二模具84相对靠近，形成突起60。此时，在底板部41形成通过冲切形状部81形成的凹部70，其结果是，凹部70的背面侧在被模形状部83规定的区域内朝向输出侧L1突出，被模形状部83限制形状的同时，形成如上所述形状的突起60。
[0149](2)接着，在第二步骤中，进行固定部11与底板部41的凸焊。具体地说，以固定部11的输出相反侧L2的表面与形成于底板部41的输出侧L1的表面的四个突起60接触的方式，将固定部件lb定位于输出侧壳体部件4B。并且，一边以规定的压力分别对固定部11与突起60接触的四个部位的位置进行加压，一边以规定的电压对与加压位置连接的电极进行脉冲通电。由此，使固定部11与底板部41在形成有突起60的四个部位熔融并接合，形成接合部43。
[0150](通过凸焊形成的接合部的截面结构)
[0151]图5(a)?图5(d)是示意地示出实施凸焊前后的接合部位的截面结构的说明图。图5(a)、图5(b)是通过本方式的凸焊而形成的接合部位，图5(a)示出接合之前的截面结构，图5(b)示出接合之后的截面结构。并且，图5(c)、图5(d)是作为比较例示出的通过以往的凸焊而形成的接合部位，图5(c)示出接合之前的截面结构，图5(d)示出接合之后的截面结构。如图5(a)所示，在作为第一焊接材的底板部41形成有突起60以及凹部70。如图5(a)所示，在实施凸焊时，突起60与固定部11接触而被加压。加压的同时进行脉冲通电的结果，如图5(b)所示，焊接部位熔融并变形而形成接合部43。
[0152]如图5(b)所示，在焊接之后，在作为第一焊接材的底板部41形成有作为突起60以及凹部70的留存形状的壁厚减少部44。S卩，底板部41中的位于接合部43的背面侧的背面45 (底板部41的输出相反侧L2的表面中的被上述平坦面73包围的部位)的一部分稍微向接合部43侧凹陷，该部位成为壁厚减少部44。壁厚减少部44沿着在焊接之前形成的凹部70的外周缘形成为环状。
[0153]如上所述,在本方式中，未形成有突起60的部位的板厚tl是0.2mm,但该值能够设为0.15mm以上且0.3mm以下的范围。另一方面，作为第二焊接材的固定部11的板厚t4是0.3mm,但也可以是0.3mm以上的板厚。本实用新型人等利用各种板厚的钢材进行实验后确认到，在底板部41的冲切加工前的板厚tl是0.15mm以上且0.3mm以下时，在壁厚减少部44中的最薄部分的板厚t3成为冲切加工之前的板厚tl的2/3以上(即，t3彡2/3tl)。并且，对凸焊后的接合部43进行强度测试之后确认到，在处于如壁厚减少部44中的最薄部分的板厚t3是冲切加工前的板厚tl的2/3以上的变形状态时，底板部41不易沿着壁厚减少部44破裂，接合强度取决于底板部41从固定部11剥离的剥离强度。换言之，确认到能够抑制因加压时的塑性变形而导致强度下降。
[0154]与此相对，在以往的凸焊中，突起以及凹部的形状如图5(c)所示。S卩，通过冲切加工在第一焊接材100形成突起260，在突起260的背面侧形成凹部270，但在以往所采用的形状中，凹部270的底面的外周缘B1与突起260的外周缘A1位于大致重叠的位置，或者突起260的外周缘A1比凹部270的底面的外周缘B1稍靠内周侧。并且，突起260的顶点附近的形状是凸曲面状，而外周缘A1附近呈从第一焊接材100的表面大致垂直地立起的圆筒形状。并且，凹部270的内周面不是锥形面，而是与凹部270的底面大致垂直地连接的圆筒面。因此，在第一焊接材100中，突起260的外周缘A1与凹部270的底面的外周缘B1之间部分的板厚的局部变薄。具体地说，在将第一焊接材100的板厚tlO与本方式相同地设为0.2mm的情况下，从凹部270的底面的外周缘B1至突起260的外周缘A1的尺寸t20 ( S卩，冲切加工之后变最薄的部分的板厚)明显比冲切加工前的第一焊接材100的板厚tlO的1/2小。并且，在第一焊接材100的板厚tlO是0.15mm以上且0.3mm以下的范围的情况下也相同。
[0155]如图5(c)所示，在进行凸焊时，使突起260与第二焊接材200接触并进行加压。加压的同时进行脉冲通电的结果，如图5(d)所示，焊接部位熔融并变形而形成接合部243。与本方式相同，在将第一焊接材100的板厚tlO设为0.15mm以上且0.3mm以下的范围内、优选设为0.2mm、且将第二焊接材200的板厚t40设为0.3mm以上的情况下，若按以往的突起形状进行凸焊，则在焊接后的第一焊接材100形成如图5(d)所示那样局部深度凹陷的壁厚减少部244。即，沿着焊接之前形成的凹部270的外周缘呈环状形成向接合部243侧局部深度凹陷的壁厚减少部244。具体地说，确认到壁厚减少部244中的最薄部分的板厚t30明显比冲切加工前的第一焊接材100的板厚tlO的2/3小。
[0156]如此，在以往的凸焊与本方式的凸焊中，形成于焊接部位的壁厚减少部44、244的形态大不相同。本方式的壁厚减少部44是较浅的凹部，而以往的壁厚减少部244局部深度凹陷。并且，确认到如下内容:若对以往的焊接部位进行强度测试，则第一焊接材100在接合部243被剥离之前沿着壁厚减少部244呈环状破裂，其结果导致接合强度下降。
[0157](本方式的主要效果)
[0158]如上所述，在本方式中，在将固定部件lb固定于包括转子2以及定子6的马达主体部la时，在固定部件lb设置固定部11，在马达主体部la中的输出侧壳体部件4B的板厚比固定部11的板厚薄的底板部41形成凸焊用的突起60。然后，对固定部11与底板部41进行凸焊。此时，通过利用冲切器单元80形成凹部70以及突起60，即使在底板部41的板厚比以往薄的情况下，也能够将突起60形成为比底面71大一圈的凸球面状。具体地说，使突起60的外周缘A在周向的所有位置比凹部70的底面71的外周缘B靠外周侧。冲切器单元80是能够将底板部41冲切加工成这种形状的结构。由此，能够防止底板部41中的形成有突起60的部分局部薄壁化，从而能够避免应力集中。因此，能够防止因凸焊时的加压而导致焊接部在熔融之前发生塑性变形，从而能够防止焊接部的接合强度下降。
[0159]并且，在本方式中，在作为形成凸焊用的突起60的一侧的部件的底板部41的板厚是0.15mm以上且0.3mm以下时，按照如上所述的结构进行凸焊。然后，以底板部41中的容易产生应力集中的部位的板厚、即在本方式中作为从底面71的外周缘B至突起60的外周缘A的尺寸的板厚t2成为原来板厚tl的1/2以上的方式，形成突起60以及凹部70。并且，在利用冲切器单元80进行加工时，板厚t2大致是冲切加工前的板厚tl以下。本实用新型人等确认到，只要能够确保这种板厚，就不会因凸焊时的加压而发生塑性变形，且接合强度不会下降。并且，通过将突起60设为凸球面形状，且将凹部70的内周面72设为锥形面，更不易引起应力集中。
[0160]并且，作为焊接后的形态，使作为突起60以及凹部70的焊接后的留存形状的壁厚减少部44的板厚t3成为原来板厚tl的2/3以上。本实用新型人等确认到，在形成如上所述形状的突起60以及凹部70时，结果在进行凸焊之后能够确保这种板厚t3。并且，确认到在实现这种焊接后的形态时，接合强度不取决于壁厚减少部44的破裂强度，而是接合强度取决于焊接面的剥离强度。即，确认到不易因加压时的塑性变形而引起强度下降。
[0161](其他实施方式)
[0162](1)图6是示意地示出其他实施方式中的突起160以及该突起160的背面的凹部170的截面形状的说明图。在上述方式中，关于底板部41的截面形状，在输出相反侧L2，在底面71的外周缘B处形成有凹状的角部，在输出侧L1，在突起60的外周缘A处形成有凹状的角部。本方式将这些角部设为凹状的弯曲面。如图6所示，在突起160的外周缘形成有与平坦面62之间的连接部163。连接部163是凹状的弯曲面，连接部163与平坦面62以及作为突起160的表面的凸球面161平滑地连接。并且，在凹部170中的底面171与内周面172的连接面173是凹状的弯曲面，连接面173与底面171以及内周面172平滑地连接。如此，通过将角部设为凹状的弯曲面，能够更加不易引起应力集中。因此，能够防止焊接部的接合强度下降。
[0163](2)在上述方式中，突起60的整体形状是凸球面状，但只要至少突起60的顶端部是凸球面状即可。并且，既可以使突起60的整体形状呈其他凸曲面状，也可以只有突起60的顶端部是其他凸曲面状。
[0164](3)上述方式在马达主体部la的输出侧壳体部件4B形成突起60并对固定部件lb进行了凸焊，但也可以在固定部件lb侧形成突起60并进行凸焊。并且，应用这种焊接方法的部位不限于固定部件lb (安装框架)与输出侧壳体部件4B的焊接部位，还能够应用于其他部位。例如，固定部件也可以是焊接于定子主体部3的端面或马达壳体4的端面的端板，本实用新型能够应用于端板与定子主体部3的焊接部位或端板与马达壳体4的焊接部位。或者，固定部件也可以是轴承保持架51，本实用新型还能够应用于轴承保持架51与马达壳体4的焊接部位或轴承保持架51与定子主体部3的焊接部位。
[0165](4)上述方式将本实用新型应用于包括马达壳体4以及具有内定子铁芯34和外定子铁芯35的定子6的马达1，但本实用新型还能够应用于外定子铁芯35兼作马达壳体4 (输出相反侧壳体部件4A、输出侧壳体部件4B)的方式的马达。例如，能够将兼作马达壳体的外定子铁芯35的板厚设为0.15mm以上且0.3mm以下，并在该外定子铁芯35的马达轴线L方向的端面以上述形态形成凸焊用的突起60，并通过凸焊将各种部件接合于该外定子铁芯35。
[0166](5)本实用新型不限于步进马达，也可以应用于通过凸焊对构成马达的部件进行接合的其他种类的马达。
【权利要求】
1.一种马达制造用的冲切器单元，所述冲切器单元用于在第一板厚的第一焊接材形成凸焊用的突起，所述第一板厚的第一焊接材设置于包括转子以及定子的马达主体部和焊接于所述马达主体部的固定部件中的一方，所述马达制造用的冲切器单元的特征在于， 所述冲切器单元包括: 第一模具，所述第一模具形成有冲切形状部；以及 第二模具，所述第二模具形成有与所述冲切形状部对应的模形状部， 所述模形状部的内径比所述冲切形状部的末端面的直径大。
2.根据权利要求1所述的马达制造用的冲切器单元，其特征在于， 所述冲切形状部包括从所述末端面向径向外侧扩径的锥形状的外周面。
3.根据权利要求1所述的马达制造用的冲切器单元，其特征在于， 所述冲切形状部包括圆柱状的主体部以及设置于所述主体部的末端的锥形部， 所述锥形部设置有锥形面和所述末端面，所述锥形面呈切断圆锥面的顶端而成的形状，所述末端面在所述锥形面的末端形成为平坦的圆形。
4.根据权利要求1所述的马达制造用的冲切器单元，其特征在于， 所述末端面的直径是0.2mm。
5.根据权利要求3所述的马达制造用的冲切器单元，其特征在于， 所述锥形面相对于所述主体部的中心轴线以45°角度倾斜。
6.一种马达，其包括:具有转子以及定子的马达主体部；以及焊接于所述马达主体部的固定部件，所述马达的特征在于， 设置于所述固定部件和所述马达主体部中的一方的第一板厚的第一焊接材与设置于所述固定部件和所述马达主体部中的另一方的第二板厚的第二焊接材通过凸焊而接合，在所述第一焊接材的与所述第二焊接材接合的接合部的背面形成有壁厚减少部， 在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚是所述第一板厚的2/3以上。
7.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 所述第一板厚是0.15mm以上且0.3mm以下。
8.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 所述第一板厚是0.2mm。
9.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 所述马达主体部的壳体部件包括由所述第一焊接材构成的焊接部， 在所述焊接部形成有凸焊用的突起。
10.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 所述第二板厚比所述第一板厚厚。
11.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚比所述第一板厚薄。
12.根据权利要求6所述的马达，其特征在于， 所述第一板厚是在所述第一焊接材中未形成有凸焊用突起的部分的厚度， 在所述壁厚减少部中的最薄部分的板厚是在所述第一焊接材中形成有所述凸焊用突起的部分的厚度。
【文档编号】H02K5/00GK204103716SQ201420592970
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】田中伸明, 柴田行洋 申请人:日本电产三协株式会社