专利名称：无刷电动机以及使用其的执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在汽车发动机的节气门和汽车的前照灯的光轴控制装置等所 使用的执行器驱动用的无刷电动机，详细地说，涉及一种改善响应性并使对 振动以及沖击的耐久性提高的转子的结构。
背景技术：
对于在汽车发动机的节气门和汽车的前照灯的光轴控制装置等所使用的 执行器驱动用的电动机，要求响应性良好和对振动以及冲击的耐久性，因此 提出了以下的电动机，即、该电动机的转子磁轭使用钢板，以减小转子的转 动惯量以及重量，改善响应性，并提高对振动以及沖击的耐久性(例如参照 专利文献1 )。
作为现有技术的第一个例子，在图8中表示上述专利文献1所记载的电 动才几的结构。在图8中，定子由磁轭架8001和固定在石兹轭架的内周面并巻绕 有绕线的铁心8002构成，转子由作为转子^兹轭成形为空心环状的i兹性板材 8022、 8023、固定在磁性板材8022、 8023外周面的筒状的磁体8021 、贯通 》兹性才反材8022、 8023的中心部而^皮固定的轴8006构成。另外，在》兹轭架8001 的两端两个位置配置有旋转自如地支承转子的轴8006的轴承8007。
上述专利文献1记载的电动机为如下结构，即，使用磁性板材将转子磁 轭形成为空心环状，由此，减小转动惯量，提高起动性以及响应性，并且， 通过在转子》兹辄的外侧两个位置支承重量轻的转子，形成有对振动以及冲击 强的结构。
但是，在上述专利文献1所公开的现有的结构中，存在如下课题，即， 由于用于组合使转子石兹轭分割两部分的两个部件的外圆径向跳动的方向(相 位)不同，从而不能够组装转子磁体，或者导致转子发生不平衡。
图9是说明该课题的图。此外，图9是拔出图8的转子的 一部分的图。 对与图8相同的部件，标注与图8相同的附图标记。
在图9中，在通过压入或者粘结等方法将轴8006固定在》兹性板材8022以及8023中的情况下，两者以垂直度为零的状态被固定的情况极少，两者以 具有某些倾角的状态被固定。该倾角的大小以及方向(相位)对每个磁性板 材8022以及8023不同，因此实际上有效的转子的最大外径D93大于^F兹性板 材8022以及8023各自的外径D91以及D92。因此，存在如下问题，即，不 能组装内径形成为比D91以及D92稍大的筒状的磁体8021,以与转子磁轭相 嵌合。
另外存在如下问题，即，由于轴8006与f兹性板材8022以及8023的倾角 变为》兹性板材8022以及8023的外圓径向跳动，所以导致转子发生不平衡。
作为现有技术的第二个例子，在图10中表示有供实用的其他电动机的结 构。此外，图IO是在电动机的内部安装有电子部件的无刷电动机。
在图10中，定子由框架1410、 1420和固定在框架1410、 1420的内周面 并巻绕有绕线1220的铁心1210构成。转子1100由成形为杯状并在同一方向 上层叠的转子》兹轭1121、 1122、贯通转子石兹轭1121、 1122的中心而固定的轴 1110、固定在转子^兹轭1121、 1122的外周面的筒状的^兹体1130构成。进而， 在轴1110上固定有推力环1140，与轴承1302 —起构成推力轴承。
利用该推力环1140设定用于在印刷电路板1510上安装电子部件的轴贯
比推力环的直径DIOI大的最小限度的直径，从而确保电子部件的安装面积。 另外，在框架1410以及1420上配置有支承转子1100的轴1110的轴承 1301以及1302，转子1100旋转自如地被保持。1521是用于检测磁体1130 的磁极位置的磁电变换元件，并安装在印刷电路板1510上，向电动机驱动电 路(未图示)送出转子的》兹极位置信号。
在该电动机的结构中，产生与上述专利文献1的情况相同的问题。即， 存在如下问题由于用于组合使转子磁轭分割两部分的两个部件的外圓径向 跳动的方向(相位)不同，从而不能够组装转子磁体，或者导致转子发生不 平衡。另外，不仅如此，而且还存在如下问题，即，由于还需要推力环1140, 所以部件数量增加。另外，还存在如下问题，即，由于对振动以及沖击的耐 久性被将推力环1140固定在轴1110上的固定力左右，所以可靠性下降。 专利文献1:日本实开平1-64969号公报(实愿昭62-158767号)
发明内容在本发明中，将具有嵌合于内径扩大部的外径的环状连接部件插入到内 径扩大部，来连接在开口部侧设置有该内径扩大部的杯状的两个转子磁轭， 同时，在两个转子磁轭各自的中心固定轴，形成转子磁轭组装体，在该转子 磁轭组装体的外周固定磁体，从而构成执行器驱动用的电动机的转子。
另外，在上述结构的基础上，具有印刷电路板，其安装了用于检测固定 在转子上的磁体的磁极位置的磁电变换元件，在与该印刷电路板相对一侧的 转子-兹辄上设置有直径比所述石兹体的内径小的伸出部，在所述印刷电路板的 中心设置有比所述转子的伸出部大的孔，使所述转子的伸出部贯通，以将所 述伸出部的端面作为推力轴承部件而使用。
本发明减小转子的转动惯量以及重量来提高响应性，并且提高对振动以 及冲击的耐久性，从而能够解决现有的课题。
图1是表示本发明的实施方式1的电动机的剖面结构图。
图2是用于说明本发明的实施方式1的转子磁轭的组装方法的剖面结构图。
图3是本发明的实施方式2的转子磁轭组装体的主剖面结构图。 图4是本发明的实施方式3的转子石兹扼组装体的剖面结构图。 图5是用于说明本发明的实施方式4的转子磁轭组装体的组装方法的剖 面结构图。
图6是表示本发明的实施方式5的电动机的剖面结构图。 图7A是表示本发明的实施方式6的转子磁轭的剖面结构图。 图7B是用于说明本发明的实施方式6的转子磁轭的组装方法的剖面结 构图。
图8是现有的电动机的剖面结构图。
图9是现有的电动机的转子^兹扼的剖面结构图。
图IO是现有的电动机的剖面结构图。
附图标记说明
1100转子
1110轴
1121、 1122转子i兹專厄1121a、 1122a突出部
U21w、 1122w'内径扩大部
1123连接部件
1124转子》兹轭组装体
1130磁体
1210铁心
1220绕线
1410、 1420框架
具体实施例方式
下面，参照附图对用于实施本发明的优选方式进行说明。 (实施方式1 )
图1是本发明的实施方式1的电动机的剖面结构图。
在图1中，框架1410是具有与图8的磁轭架8001相同功能的部件。在 框架1410的内周面固定有由巻绕了绕线1220的铁心1210构成的定子。用环 状的连接部件1123连4妄转子-兹轭1121、 1122，该转子石兹轭1121、 1122成形 为杯状，并在开口部侧设置有内径扩大部1121w、 1122w。在该转子i兹扼1121、 1122的中心贯通固定有轴1110,从而形成转子^兹辄组装体1124。在该》兹轭组 装体1124的外周面上固定筒状的磁体1130,从而构成转子1100。另外，在 框架1410以及1420上配置有支承转子1100的轴1110的轴承1301以及1302, 转子1100旋转自如地被保持。
图2是用于说明在图1中由转子磁轭1121、 1122、连接部件1123以及 轴IIOO构成的磁轭组装体1124的详细以及组装方法的剖面结构图。
在图2中，成形为杯状的转子磁轭1121、1122在其中心具有用于固定(压 入)轴1110的突出部1121a、 1122a，但是，在固定(压入)轴1110之前， 由连接部件1123连接转子磁轭1121、 1122使它们一体化。
此时，通过将连接部件1123的外径设定为比转子磁辄的开口部侧的内径 扩大部1121w、 1122w的直径稍小，由此，能够在转子》兹辄1121、 1122的开 口部外圓径向跳动相位一致的状态下，将转子》兹辄1121、 1122连接而成一体 化。然后，贯通转子石兹轭1121、 1122的中心固定(压入)轴1110。
根据这种结构，通过由连接部件1123连接转子磁轭1121、 1122而成一体化，由于能够高精度地控制该一体化而成的部件的外周尺寸，所以不会发 生不能组装转子磁体的情况。
另夕卜，转子石兹辄1121、 1122的开口部的外圓径向跳动被矫正，转子IIOO 的不平衡变小，从而降低运转时的振动以及噪音。由于利用连接部件进行一 体化，所以刚性变高。因此，能够得到如下的电动机，即，由于转子为空心 结构，转动惯量小，所以响应性高，由于转子重量轻且具有高刚性，所以对 振动和冲击的耐久性高。进而，由于转子磁轭组装体的刚性提高，所以与以 往相比，也能够使转子磁轭薄壁化并重量轻地构成，也能够进一步改善响应 性。
进而，由于转子磁轭1121、 1122具有相同的形状，所以用于制作转子磁 轭的模具采用 一种即可。该模具由于将转子磁轭形成为杯状时的深度浅即可， 因此，在产品的精度、模具的耐久性以及模具费用方面有利。
此外，优选内径扩大部1122w的深度U人开口部至深处内径扩大多少) 为小于连接部件1123的高度的值。与此相反，若内径扩大部1122w的深度为 大于连接部件1123的高度的值，则在嵌入连接部件1123时，连接部件1123 整体完全进入转子^f兹轭1122中，有可能导致连接部件1123和转子^f兹轭1121 无法嵌合。对于内径扩大部1121w也是同样。
另外，若假设在不具有内径扩大部1121w、 1122w的转子磁轭中嵌入连 接部件1123的情况，则与上述的深度深的情况同样，连接部件1123整体完 全进入转子^兹轭1121、 1122中的一个，有可能无法用连接部件1123连接转 子磁辄1121、 1122。因此，需要适当深度的内径扩大部1121w、 1122w。 (实施方式2)
图3是表示本发明的实施方式2的电动机的转子磁轭组装体的结构的剖 面结构图。
在图3中，成形为杯状的转子磁轭1121在其中心具有用于固定轴1110 的突出部1121a,但是，另一个转子磁辄1122不具有突出部。即，转子磁轭 1122对轴1110的固定力比转子》兹轭1121对轴1100的固定力弱。与实施方式 1相同，在内径扩大部1121w、 1122w的位置用连接部件1123连接转子i兹扼 1121、 1122进行一体化后，贯通转子石兹轭1121、 1122的中心来固定(压入) 轴1110。
通过仅在杯状的两个转子磁轭1121、 1122中的一个上设置用于固定轴的突出部1121a，由于没有设置突出部的另一个转子^F兹轭1122对轴的固定力变 弱，所以，在通过连接部件1123连接两个转子磁轭1121、 1122时，没有突 出部一侧的转子磁轭的外圓径向跳动，根据设置有突出部一侧的转子磁辄的 外圆径向跳动而被修正、矫正，所以不会发生转子磁体无法组装的情况。
根据该结构，由于使转子磁轭1121、 1122连接而一体化的部件的外周尺 寸高精度地变为恒定，所以，不会发生转子磁体无法组装的情况。由于没有 突出部的转子磁轭1122的外圓径向跳动，根据具有突出部的转子磁轭1121 的外圆径向跳动被修正、矫正，所以，转子的不平衡变小。由于转子1100的 不平衡变小，所以，运转时的振动和噪音降低，并且，利用连接部件来进行 一体化，由此，刚性变高。得到如下的电动机，即，由于转子为空心结构， 转动惯量小，所以响应性高，由于转子重量轻且具有高刚性，所以对振动和 冲击耐久性高。
(实施方式3)
图4是表示本发明的实施方式3的电动机的转子磁轭组装体的结构的剖 面结构图。
在图4中，形成为杯状的转子石兹轭1121在其中心具有用于固定轴1110 的突出部1121a，而另一个转子磁轭1122不具有突出部。即，转子磁轭1122 对轴1110的固定力弱于转子石兹轭1121对轴1110的固定力。
另外，具有突出部1121a的转子磁轭1121构成为其高度H41的值为直 径D41值以下的尺寸。不具有突出部的转子》兹辄1122具有与转子i兹辄1121 相同的直径D42,但其高度H42比高度H41大。与实施方式l相同，在由连 接部件1123连接转子-兹扼1121、 1122进行一体化后，贯通转子;兹辄1121、 1122的中心来固定(压入)轴1110。
#4居该结构，在贯通转子;兹辄1121、 1122的中心来固定(压入)轴1110 时，没有突出部的转子磁轭1122的外圆径向跳动，根据具有突出部的转子磁 轭1121的外圆径向跳动被修正、矫正。此时，由于具有突出部的转子磁轭1121 的高度H41构成为与直径D41同等以下的尺寸，所以与实施方式l的情况相 比，能够减小转子磁轭1121的开口部的外圓径向跳动。因此，不会发生转子 磁体无法组装的情况，通过将转子1100的不平衡进一步变小，从而降低运转 时的振动以及噪音。
另外，没有突出部的转子磁轭1122的高度H42大于具有突出部1121a的转子》兹轭1121的高度H41。因此，即使转子磁轭1121的高度H41构成为 与直径D41同等以下的尺寸，由两个转子磁轭1121和1122的高度尺寸之和 规定的使转子磁轭1121、 1122连接而一体化的转子磁轭的外周部的高度尺寸 也不受转子磁轭1121的直径D41制约。因此，即使组装的转子磁体的高度尺 寸为转子^f兹轭1121的直径D41的两倍以上，也能够将一体化而成的转子;F兹轭 外周部的高度尺寸设定为比转子磁体的高度尺寸大，能够确保必要的磁路。
另外，能够实现如下的电动机，即，由于利用连接部件进行一体化，所 以刚性变高；由于转子是空心结构，转动惯量小，所以响应性高；由于转子 重量轻且具有高刚性，所以对振动以及沖击的耐久性高。 (实施方式4)
图5是表示本发明实施方式4的电动机的转子磁轭组装体的组装方法的 剖面结构图。
在图5中，形成为杯状的转子磁轭5121、 5122在贯通其中心来固定(压 入)轴5110之前，被插入到组装夹具(下侧)5210中。组装夹具5210是一 种模具，非常精密地实现尺寸精度。插入转子磁轭5121、 5122的圓筒状的空 间的圆形精度也非常高。因此，即使转子磁轭5121和转子石兹轭5122的外圆 径向跳动而发生变形，通过将转子》兹轭5121、 5122插入到组装夹具5210中，
^v而也能够将外周限制为近似真圓的形状。即，在外圓径向跳动被矫正的状
态下被保持。然后，在利用组装夹具(上侧)5210在轴贯通方向上按压转子 磁轭5121以及5122的状态下，贯通转子磁轭5121、 5122的中心来固定(压 入)轴5110。
在限制两个转子磁轭的外圓径向跳动的状态下保持该两个转子磁辄，同 时固定轴而形成转子》兹轭组装体，由此，能够容易且可靠地对两个转子石兹辄 的外圆径向跳动一起进行修正、矫正。
才艮据该结构，转子》兹轭5121、 5122在外圓径向跳动被矫正的状态下开口 部端面接触，所以在贯通其中心来固定(压入)轴5110时，转子磁轭5121、 5122相互也不干涉，对其他变形(外圆径向跳动的扩大)进行矫正、抵消， 因此不会发生转子磁体无法组装的情况。
另外，能够实现如下这样的电动机，由于转子磁轭5121、 5122的外圓径 向跳动被矫正，转子的不平衡变小，所以运转时的振动以及噪音降低；并且， 由于转子是空心结构，转动惯量变小，所以响应性高，由于转子重量轻，所以对振动以及冲击的耐久性高。 (实施方式5 )'"
图6是本发明实施方式的电动机的剖面结构图。在图6中，对具有与图 l相同功能的部件标注与图l相同的附图标记，省略"i兌明。
在图6中，形成为杯状的转子》兹辄1121在其中心具有用于固定轴1110 的突出部1121a,而另一个转子磁轭1122不具有突出部，转子磁辄1122对轴 1110的固定力比转子磁轭1121对轴1110的固定力弱。
不具有突出部的转子磁轭1121具有伸出部，该伸出部具有比磁体1130 的内径D63小的直径D61。在印刷电路板1510上开口并具有比转子磁轭1122 的伸出部的直径大的直径D62的孔，转子,兹轭1122使转子》兹辄1122的伸出 部贯通该直径D62的孔。进而，转子磁轭1122使转子磁扼1122的伸出部的 端面作为推力轴承部件而使用。与实施方式l相同，转子磁轭1121、 1122被 连接部件1123连接而一体化，然后，轴1110贯通转子》兹轭1121、 1122的中 心而净皮固定(压入)。
根据该结构，利用连接部件进行一体化，由此，不会发生转子磁体1130 无法组装的情况，并且刚性变高。没有突出部的转子磁轭1122在旋转时的外 圓径向跳动，根据具有突出部的转子磁轭1121的外圆径向跳动^皮修正、矫正， 因此，转子1100的不平衡变小，运转时的振动以及噪音降低。同时，由于转 子1100为空心结构，且转动惯量小，所以响应性高；由于转子1100重量轻 且具有高刚性，所以对振动以及冲击的耐久性高。
另夕卜，由于转子磁轭组装体1124如一个刚体那样构成，所以在施加推力 方向的振动、沖击时也没有可能发生移动的固定位置，从而能够实现对振动 以及耐久性高的无刷电动机。
另外，在框架1410以及1420上配置有支承转子1100的轴1110的轴承 1301以及1302，转子1100旋转自如地被保持。1521是用于检测磁体1130 的磁极位置的磁电变换元件，并安装在印刷电路板1510上，向电动机驱动电 路(未图示)送出转子的磁极位置信号。
与现有的第二个例子相同，该无刷电动机与印刷电路板1510—体化。在 图IO表示的现有的第二个例子的印刷电路板将在印刷电路板1510开的孔的 直径D102设定为比推力环的直径D101大的最小限度的直径。但是，由于本 实施例的转子》兹辄1122不具有突出部，所以通过减小伸出部的直径D61,能够减小印刷电路板1510的孔的直径D62。因此，直径D62小于现有例的直径 D102。从而，能够增大印刷电路板1510上的电子部件的安装面积。'另外， 由于没有突出部，所以实现作为推力轴承的功能的部分的平面度以及垂直度 等的精度也变得容易。 (实施方式6)
图7A是表示本发明实施方式6的电动机的转子磁轭的结构的剖面结构 图，图7B是说明其组装方法的说明图。
在图7A中，形成为杯状的转子^f兹轭1121、 1122在其中心具有用于固定 (压入)轴1110的突出部1121a、 1122a。如图7B所示，在固定(压入)轴 1110时，先固定(压入)转子磁轭1122和轴1110，在夹持连接部件1123的 状态下，从后方固定(压入)转子磁轭1121。此时，使转子磁辄1121、 1122 的开口部不抵接，在以隔开图7A中用L71所示的间隙分离的状态下，将轴 1110固定在转子^兹轭1121、 1122的中心，乂人而构成转子^兹辄组装体1124。 此外，在组装时，使用与在图5所说明的组装夹具(下侧)5210相同的夹具， 在矫正了外圆径向跳动的状态下，保持转子磁轭1121。
根据该结构，能够使图7A的L72的尺寸为恒定。即，即使转子磁轭1121、 1122的高度H41、 H42 (参照图4)存在偏差，也能够将该偏差作为L71的 偏差，在组装时进行吸收，使L71为恒定。这样，由于能够与转子磁轭1121、 1122的尺寸无关系地，没定图7A的L72尺寸，所以能够正确地设定在使用转 子磁扼组装体1124的端面作为推力轴承部件而使用时的轴向间隙。其结果 是，能够提高对与轴平行方向的振动的耐久性。
为了如上述那样组装，将转子》兹扼1121、 1122的高度H41与H42之和 设定为，在由制造偏差引起的两者尺寸为最大时也小于L72的值。另外，优 选内径扩大部1121w的深度与内径扩大部1122w之和设定为，在由制造偏差 引起的最小尺寸时也大于连接部件1123的高度的值。
进而，由于利用连接部件1123连接转子it轭1121、 1122进行一体化， 所以不会发生转子磁体无法组装的情况。由于转子磁轭1121、 1122的开口部 的外圆径向跳动被矫正，转子IIOO的不平衡变小，所以运转时的振动以及噪 音降低。另外，利用连接部件如一个刚体那样一体化，由此，刚性提高。通 过上述那样，能够提供如下的电动机，即，由于转子是空心结构，转动惯量 小，所以响应性高；由于转子重量轻且具有高刚性，所以对振动以及冲击的耐久性。
此外，在以上的说明中，以转子i兹轭具有用于周定轴的突出部的形状来 构成的例子进行了说明，但是，对于单独设置用于固定转子磁扼和轴的部件 的情况，也能够同样地实施。
通过使用具有以上各实施例叙述的结构的电动机，从而能够降低在汽车 发动机的节气门和汽车的前照灯的光轴控制装置等中所使用的执行器驱动用 的电动机的转子转动惯量，改善执行器自身的响应性。并且，由于能够降低 在构成执行器的部件中最重且抗振动及冲击弱的部件即电动机的转子重量， 所以能够提高执行器自身的对振动以及冲击的耐久性。
作为执行器，只要是使用这样的伺服电动机对机械结构赋予物理上的运 动或改变物理上的位置的情况都可适用。实际上，执行器和伺服电动机被一 体化变成一个机构的情况比较多，但本发明也非常适用于这样的机构。
产业上的可利用性
本发明的执行器驱动用的电动机能够提高响应性和对振动以及沖击的耐 久性，所以适合用于汽车发动机的节气门和汽车的前照灯的光轴控制装置等 中所使用的执行器驱动用的电动机。另外，由于转子的转动惯量小且响应性 好，所以也适用于重视起动特性的打印机、复印机等办公用设备的机械驱动 用的电动机、也适用于机械手、小型机器人的关节驱动用的电动机等。
权利要求
1.一种无刷电动机，其特征在于，具有杯状的两个转子磁轭，其在开口部侧设置有内径扩大部；环状的连接部件，其外径嵌合于所述内径扩大部，并且，该无刷电动机由以下部件构成，转子，其在转子磁轭组装体的外周固定磁体而形成，所述转子磁轭组装体如下形成，即将所述连接部件插入到所述两个转子磁轭两者的所述内径扩大部，同时使所述两个转子磁轭的所述开口部相对而进行连接，在连接的所述两个转子磁轭各自的中心固定轴；定子，其与所述磁体相对配置并由卷绕了绕线的铁心构成；轴承，其支承所述转子的轴；框架，其内插有所述定子，并在两端保持所述轴承。
2. 如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于， 仅在所述两个转子磁轭中的一个上设置有用于固定所述轴的突出部。
3. 如权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，设置有所述突出部的所述转子^f兹轭的高度尺寸形成为直径尺寸以下，另 一个所述转子磁辄的高度尺寸形成为比设置有所述突出部的所述转子磁轭的 高度尺寸大。
4. 如权利要求2或3所述的无刷电动机，其特征在于，在限制了所述两个转子;兹扼的外圓径向跳动的状态下，保持该两个转子 i"兹辄的同时固定轴，/人而形成转子/f兹辄组装体。
5. 如权利要求1至3中任一项所述的无刷电动机，其特征在于， 具有印刷电路板，其安装了用于检测固定在所述转子上的磁体的磁极位置的磁电变换元件，在与该印刷电路板相对一侧的所述转子》兹辄上设置有直径比所述》兹体的 内径小的伸出部，在所述印刷电路板上设置有比所述转子磁轭的伸出部大的 孔，使所述转子磁轭的伸出部贯通，从而将所述伸出部的端面作为推力轴承 部件而使用。
6. 如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，将所述两个转子》兹辄的所述开口部端面在分离开的状态下进行连接，并固定所述轴，从而形成所述转子石兹扼组装体。
7. —种执行器，其搭载了如权利要求l所述的无刷电动机。
全文摘要
本发明涉及在汽车发动机的节气门和汽车的前照灯的光轴控制装置等所使用的执行器驱动用的电动机。将具有嵌合于内径扩大部的外径的环状连接部件插入到内径扩大部，来连接在开口部侧设置有该内径扩大部的杯状的两个转子磁轭，同时形成转子磁轭组装体。由于转子的尺寸精度优良，重量轻且具有高刚性，因此，能够得到对振动以及冲击的耐久性高的电动机。
文档编号H02K21/14GK101558549SQ20078004563
公开日2009年10月14日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年1月18日
发明者鸭木丰 申请人:松下电器产业株式会社