专利名称：永磁旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及由定子和转子构成的外旋式永磁旋转电机；其中定子通过将线圈卷绕在旋转自由地支撑旋转轴并成放射状配置的磁极上而构成，转子在该定子的外圆周上保持与磁极对置的永久磁铁。
背景技术：
此种外旋式永磁旋转电机，例如在专利文献1中公开。该专利公报，作为现有例，公开了的用螺栓将由成放射状延伸的多个磁极和环形轭一体形成的定子铁心固定在轴承盖上的结构。
另一方面，在上述公报的实施方式中，公开了这样的结构将多个磁极分别作为单个零件，将线圈卷绕到各磁极上之后，使在磁极的底端形成的突起配合到在环形轭上形成的槽中，构成定子铁心，用螺栓将其固定在轴承盖上。
日本特开2001-275284号公报、图1、图2、图7。
然而，如上述公报的现有例所示，当磁极和轭为一体构造时，下料的效率低，线圈的卷绕作业困难。
另一方面，当磁极和轭是单独结构时，存在增加零件数量和操作工序的量的问题。
发明内容
本发明是借鉴了上述现有技术的问题点而提出的，目的是提供下料效率高，线圈的卷绕作业容易，并且能够比上述现有例减少零件数量的永磁旋转电机。
为了实现上述目的，本发明第一方面记载的永磁旋转电机，具备旋转轴、转子和定子；所述转子设有安装于所述旋转轴一端的一端封口的杯形保持架以及固定在该保持架的圆筒面内圆周上的永久磁铁、与旋转轴一体进行旋转；所述定子设有旋转自由地将所述旋转轴支承于贯通中心的轴孔内的轴套、呈放射状地安装在该轴套的外圆周面上并且外圆周侧的顶端通过空隙与所述永久磁铁相对置的多个定子铁心、以及通过绝缘物卷绕在各个所述定子铁心上的线圈；其特征在于，通过将多个所述定子铁心固定在所述轴套上，而将所述定子铁心的内圆周侧的底端部相互压焊、形成环形轭。
根据上述结构，由于将定子铁心分成几块形成，所以下料效率高，并且，因为在安装以前，可以单独将线圈卷绕在定子铁心上，从而提高了绕线占空因数，可以获得小型并且高输出功率的旋转电机。而且，由于不通过轭就可直接将几个定子铁心(相当于现有的磁极)固定在轴套上，所以，不需要轭以及将轭固定到轴套上的螺栓，可比上述现有例减少零件数量。
要将各定子铁心固定在轴套上，也可如本发明第二方面记载所示，在各定子铁心的内圆周面上形成沿轴向延伸的槽，在轴套的外圆周面上形成与槽进行配合的凸条，使定子铁心的槽与轴套的凸条进行配合，将凸条铆接，使其产生塑性变形。
通过这样的结构，增强了定子铁心的固定强度，也可适用于扭矩较大的旋转电机。
在上述结构的基础上，可以如本发明第三方面记载所示，设置载有该旋转电机的驱动电路的电路板。
此种情况下，优选通过使轴套配合到形成于电路板上的安装孔而将电路板固定在轴套的外圆周面。
亦可在电路板的安装孔的内圆周和轴套的电路板安装位置的外圆周上形成相互匹配结合的平坦部，在使这些平坦部匹配结合进行定位的状态下将电路板固定在轴套上。通过将平坦部组合，对电路板进行定位，可以防止电路板空转。在电路板上设置用以检测励磁定时的元件，例如霍尔元件，由于该霍尔元件也可进行精度准确的定位，所以能够提供抑制扭矩脉动，且振动低噪音低并且特性稳定的旋转电机。
在上述结构的基础上，如本发明第四方面记载所示，可以设置成为将旋转电机固定在外部时的安装部的支架。
此种情况下，优选通过使轴套配合到在支架上形成的安装孔，而将支架固定在轴套的外圆周面。也可以，在支架的安装孔上，沿着圆周方向形成多个从孔的边缘向外侧切入的切口部，使支架与轴套配合，通过将轴套的支架安装部铆接，使之产生塑性变形侵入切口部，从而将支架固定在轴套上。这样，不采用螺钉等，就可牢固地将支架固定在轴套上。
如本发明第五方面记载所示，轴套优选通过锌、铝的压铸或烧结材料的烧结成形以不需要成形后的机械加工的方式形成。
图1是本发明一个实施例的外旋式永磁旋转电机的半部纵向截面侧视图。
图2是图1所示的定子铁心的平面图。
图3是图1所示的轴套的纵向截面侧视图。
图4是图3的右侧正视图。
图5是从轴向看图1所示的定子铁心与轴套的结合关系的正视图。
图6是表示图1所示的定子铁心通过铆接销进行固定的固定方法的关键部分的放大纵向截面侧视图。
图7是图3的左侧正视图。
图8是图1所示的电路板的关键部分的正视图。
图9是图1所示的支架的正视图。
具体实施例方式
下面，参照图来介绍永磁旋转电机的一个实施方式。本实施方式是将本发明适用于三相驱动方式的外旋式直流无碳刷电机。图1是本发明的实施例的永磁旋转电机的半部纵向截面侧视图。
图1中，旋转电机1具备旋转轴11、旋转自由地支撑该旋转轴11的定子2以及与旋转轴11进行一体旋转的转子3。
转子3设有通过轴套19安装于旋转轴11的一端(图1中右侧)的由磁性体构成的一端封口的杯形保持架8以及固定在该保持架8的圆筒面的内圆周上的永久磁铁9。
将保持架8配合由铝或黄铜材料构成的轴套19进行固定，将轴套19压入旋转轴11的滚花部12。亦可省去轴套19，将保持架8直接连接到旋转轴11。
永久磁铁9是将形成圆筒状的铁素体类塑料磁铁或片状的橡胶磁铁磨圆而成的，在圆周方向上以规定间隔的极数(例如十极)，使N极和S极交互地磁化，固定在保持架8的内圆周面。
定子2设有旋转自由地通过球轴承等二个轴承14、14将旋转轴11支撑于贯通中心的轴孔内的轴套13，和安装在该轴套13的外圆周面并且顶端通过空隙30与永久磁铁9对置的多个定子铁心5，以及通过绝缘物6卷绕在各定子铁心5上的线圈7。
如后面将要述及的(参照图5)，将分成几块的定子铁心5呈放射状地安装在轴套13的外圆周，作为整体，在圆周方向上进行一体连接。
旋转轴11通过板簧15和挡圈16进行推力方向的定位。也就是在本实施例中，对于配置在图1中左侧配置的输出侧轴承14，通过将板簧15配置在其右边，将挡圈16配置在左边，板簧15向左侧的轴承14的外轮赋予压力，挡圈16与前述左侧的轴承14的内轮抵接，限制旋转轴11向图1中的右侧方向移动。
4是载有旋转电机1的驱动电路的电路板，处于与向保持架8的左端面突出的永久磁铁9的左端面40隔有间隙进行对置的方向，如后面将要述及的所示，与轴套13的外圆周面配合固定。
将采用成为将旋转电机1固定在外部时的安装部的冲压件形成的支架10固定在图中该电路板4的左侧。
将电路板4的供电端子K(参照图1)连接到未图示的驱动电源上，得到供电。
各定子铁心5从轴向观察，如图2所示，在外圆周侧设有圆弧状的宽幅部21，在内圆周侧设有扇形的底端部22，在其间，设有用以卷绕线圈7的窄幅的饶线管部23。底端部22形成扇形，从而在将多个定子铁心5成放射状地组合时，可以连接到相邻的底端部22构成环形的轭。
在底端部22的内圆周侧形成从开口向里扩宽形状的凹部24。定子铁心5通过层压硅钢板而形成，在绕线管23与底端部22上形成用以将层压的钢板进行接合的铆接孔25。
由于宽幅部21进行平坦的加工，所以驱动时没有磁通密度的急剧变化，抑制铆接扭矩，可以获得脉动扭矩和旋转晃动较小的旋转电机。
成为定子2的中心的轴套13是通过锌和铝的压铸或者通过烧结材的烧结成形而被一体成形、成形后不进行机械加工的无加工品。
如图3所示，在轴套13的内部，形成用以插通旋转轴11的轴孔140、用以安装固定左右两个轴承14、14的分别的两个大径部141a、141b和从图中左侧的顶端部向里变细与大径部141a连接的锥孔142。
并且，在左边的大径部141a上，如前所述，与左边的轴承14一起安装固定板簧15和挡圈16。
另一方面，在轴套13的外圆周上，从图中右端按顺序形成长度L1上的小径铁心安装部37、一段直径变大的定位台阶31、还有一段直径变大的电路板安装部32、一段小径的支架安装部33、另一段小径的顶端部35。
在轴套13的铁心安装部37上形成在轴向上于整个长度L1上延伸的多个凸条28。
如从图3的右侧面所视的正视图(以下称右正视图)即图4所示，形成凸条28，其根部细、顶端粗，成为与定子铁心5的凹部24(参照图2)进行配合的形状。
此例中，凸条28在十二个部位以该角度间隔形成。而且，在各凸条28的根部位置，通过压铸成形时模具的挤出销形成销孔27。这样，通过挤出销形成销孔，从而在后面不需要用以形成销孔的机械加工。
此种情况下，销孔27最好是L1/5程度的深度。
在轴套13的电路板安装部32上，如图3的右正视图即图4、左正视图即图7所示，在三个部位形成平坦部26。
另外，在支架安装部33和顶端部35之间的台阶部，如图3及图7所示，沿着轴向形成被切入的环形槽34。
接着，关于向轴套13安装各部件，也参照图3来进行说明。
各定子铁心5，如图5所示，在卷绕线圈7的状态下，使凹部24与凸条28对准，在轴向上滑动，在与定位台阶31抵接之前，被插入安装到铁心安装部37。使十二个定子铁心5组合成放射状，通过具有圆周方向定位作用的取心夹具(未图示)，在押紧外圆周的状态下，如图6所示，将铆接销38压入销孔27，将凸条28扩展，牢固地固定到凹部24上。
当十二个定子铁心5被固定到轴套13时，将各固定铁心5的内圆周侧的底端部22相互连接，构成用以形成磁路的轭。
电路板4是通过未图示的电子部件实际安装所用的驱动电路的印刷电路板，使轴套13与在该电路板4上形成的安装孔132(参照图8)进行配合，被固定到轴套13的外圆周面。
也就是，如图7所示，如上所述，在轴套13的电路板安装部32的三个部位形成平坦部26。
另一方面，在电路板4上，如图8所示，形成安装孔132，在该安装孔132的内圆周形成与电路板安装部32的平坦部26对应的平坦部126。使这些平坦部26、126匹配结合进行定位的状态下，使电路板4与轴套13配合，进行固定。
这样，通过使平坦部26、126相互匹配结合，将电路板4定位，可以防止电路板4发生空转。在电路板4上，设置用以检测励磁定时未图示的霍尔元件，由于该霍尔元件也能进行高精度定位，从而可以控制扭矩脉动，提供低振动低噪音、特性稳定的旋转电机。而且，平坦部可以是一处，也可多于三处。
支架10，通过将轴套13配合到在支架上形成的安装孔上，而被固定到轴套13的外圆周面。
如图9所示，在支架10上，于其中央部形成安装孔133。在安装孔133上，以等角度间隔形成八处从孔的周边向外侧切入的半圆形的切口部36。使支架10与轴套13的支架安装部33进行配合，从该支架安装部33的环形槽34向外圆周侧的部分施与轴向的力，进行铆接。从而，支架安装部33一部分产生塑性变形，侵入支架10的切口部36(以咬边的方式进行堆焊)，可以将支架10牢固地固定到轴套13上。并且，切口部的个数不限定为八个，也可以是任意数。
本发明不限于上述的实施例。
例如，在本实施例中，作为永磁旋转电机的例子，将本发明用于三相驱动方式的十极的外旋式直流无碳刷电机进行说明的，然而，驱动方式可以不是三相驱动方式，可以是二相驱动方式，极数也可是十极以外的其他极数。
另外，永久磁铁9相对保持架8的配置结构，在上述实施例中，也是表示形成一个圆筒状的情况，然而，也可取而代之地变型为，将分成几个的永久磁铁相隔规定的间隔配置在保持架8的圆筒面的内圆周，以使N极S极达到规定的极数的方式进行磁化。
因此，如果是外旋形的永磁旋转电机，本发明可以适用于对上述实施方式进行的各种变型例。
本发明如上所述的结构具有以下优秀的效果。
首先，根据本发明第一方面的结构，由于定子铁心由几块构成，所以下料效率高，并且，因为在安装以前，可以单独将线圈卷绕在定子铁心上，从而提高了绕线占空因数，可以获得小型并且高输出功率的旋转电机。而且，由于不通过轭就可直接将几个定子铁心(相当于现有的磁极)固定在轴套上，所以，不需要轭以及将轭固定到轴套上的螺栓，比上述现有例减少了零件数量。
根据本发明第二方面的结构，由于将定子铁心的槽与轴套的凸条进行组合，所以可以保持定子铁心的固定强度，还可适用于大扭矩的旋转电机。
根据本发明第三方面的结构，由于在电路板和轴套的电路板安装部上形成平坦部，进行组合连接，可以准确地将电路板进行定位，防止电路板发生空转。
根据本发明第四方面的结构，由于使轴套产生塑性变形并侵入到支架的切口部，所以可以牢固地将支架固定到轴套上。而且，因为不需要通过螺钉进行固定，可以减少零件数量。
根据本发明第五方面的结构，由于是一体地形成轴套的无加工品，不需要机械加工，从而可以获得制造成本低廉的旋转电机。
权利要求
1.一种永磁旋转电机，具备旋转轴、转子和定子；所述转子设有安装于所述旋转轴一端的一端封口的杯形保持架以及固定在该保持架的圆筒面内圆周上的永久磁铁、与旋转轴一体进行旋转；所述定子设有旋转自由地将所述旋转轴支承于贯通中心的轴孔内的轴套、呈放射状地安装在该轴套的外圆周面上并且外圆周侧的顶端通过空隙与所述永久磁铁相对置的多个定子铁心、以及通过绝缘物卷绕在各个所述定子铁心上的线圈；其特征在于，通过将多个所述定子铁心固定在所述轴套上，而将所述定子铁心的内圆周侧的底端部相互压焊、形成环形轭。
2.如权利要求1记载的永磁旋转电机，其特征在于，在所述各定子铁心的内圆周面上形成沿轴向延伸的槽，在所述轴套的外圆周面上形成配合到所述槽的凸条，通过所述定子铁心的槽与所述轴套的凸条的配合以及该凸条的铆接产生的塑性变形，将所述定子铁心固定到所述轴套。
3.如权利要求1或2记载的永磁旋转电机，其特征在于，还具备载有该永磁旋转电机的驱动电路的电路板，在所述电路板的安装孔的内圆周和所述轴套的电路板安装部的外圆周、形成相互匹配结合的平坦部，使这些平坦部匹配结合、所述电路板对所述轴套进行定位和固定。
4.如权利要求1至3中的任一项记载的永磁旋转电机，其特征在于，还具备成为将旋转电机固定在外部时的安装部的支架，在形成于该支架的安装孔上，沿着圆周方向形成多个从孔的边缘向外侧切入的切口部，通过所述支架的安装孔与所述轴套的配合和该轴套的支架安装部的铆接产生的塑性变形，将所述支架固定在所述轴套上。
5.如权利要求1至4中的任一项记载的永磁旋转电机，其特征在于，所述轴套通过锌、铝的压铸或烧结材料的烧结成形以不需要成形后的机械加工的方式形成。
全文摘要
本发明提供下料效率高、线圈的卷绕作业容易，并能够减少零件数量的永磁旋转电机。旋转电机(1)具备旋转轴(11)、旋转自由地支撑该旋转轴(11)的定子(2)以及与旋转轴(11)进行一体旋转的转子(3)。转子(3)设有安装于旋转轴(11)的一端的一端封口的杯形保持架(8)及固定在该保持架(8)的圆筒面的内圆周上的永久磁铁(9)。定子(2)设有旋转自由地通过轴支承(14)将旋转轴(11)支撑于贯通中心的轴孔内的轴套(13)和成放射状安装在该轴套(13)的外圆周面并且顶端通过空隙(30)与永久磁铁(9)对置的十二个定子铁心(5)及通过绝缘物(6)卷绕在各定子铁心(5)上的线圈(7)。
文档编号H02K5/04GK1489258SQ0314749
公开日2004年4月14日 申请日期2003年7月15日 优先权日2002年7月16日
发明者安藤隆司, 茂木康影, 高階祐二, 虻川俊美, 羽鳥早千雄, 落合誠, 二, 千雄, 影, 美 申请人:日本伺服株式会社