用于电动工具的无刷马达的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于电动工具的无刷马达，该无刷马达被构造成使得具有磁体的转子沿径向布置在具有绕组线的定子的内侧。

背景技术：
专利文献1中公开了一种用于电动工具的无刷马达的示例。在专利文献1所公开的用于电动工具的无刷马达中，具有磁体的转子沿径向布置在具有绕组线的定子的内侧。转子的外周面覆盖有形成为圆筒状的薄的烧结钕磁体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本公开专利公报No.2010-269396号。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题然而，由于在上述用于电动工具的无刷马达的转子中使用烧结磁体，所以存在该无刷马达比使用例如粘结磁体等的马达更贵的问题。为解决上述问题提出了本发明，并且本发明的目的在于降低用于电动工具的无刷马达的制造成本。解决技术问题的技术手段可以通过本发明来解决上述问题。根据本发明，提供了一种用于电动工具的无刷马达，该无刷马达被构造成使得具有磁体的转子沿径向布置在具有绕组线的定子的内侧。此外，使用粘结磁体作为转子的磁体。根据本发明，使用粘结磁体作为转子的磁体。通过利用结合剂，例如树脂，来混合精细磁体颗粒并通过将该混合物进行模制和固化来形成该粘结磁体。并且，粘结磁体比一般的烧结磁体更便宜。因此，可以降低用于电动工具的无刷马达的制造成本。根据本发明，极的数量被构造成8个或更少。就是说，由于极的数量为8个或更少，所以可以使转子的直径较小，这在转子高速旋转时是有利的。根据本发明，转子包括轴和沿径向布置在该轴的外侧的粘结磁体。就是说，由于除该轴之外的部分可以由粘结磁体形成，所以可以使粘结磁体沿径向方向的厚度相对较大。出于该原因，与其中在轴的外部设置圆筒形芯(铁芯)且芯表面覆盖有圆筒形烧结磁体的结构相比，可以增加每单位长度的磁体量。出于该原因，通过增加粘结磁体的量，可以补偿粘结磁体的其磁力小于烧结磁体的磁力的缺点。根据本发明，转子包括：轴；沿径向布置在该轴的外侧并由磁通量容易通过的材料制成的圆筒形芯；以及沿径向布置在该芯的外侧的圆筒形粘结磁体。此外，粘结磁体沿径向方向的厚度被构造成大于该芯沿径向方向的厚度。根据本发明，粘结磁体被磁化以使得具有极性各向异性。因此，在彼此相邻的N极与S极之间生成的磁通量通过粘结磁体的内部。出于该原因，磁通量不集中在沿径向定位在粘结磁体的内侧的芯或轴上。从而，可以防止由于磁通量饱和而引起的磁力降低。根据本发明，在粘结磁体的中心处沿轴向形成有轴或轴和芯插入其中的通孔，并且在通孔的内周面与轴的外周面之间或在通孔的内周面与芯的外周面之间填充有树脂。根据本发明，粘结磁体的通孔的内壁面和轴的外周面或芯的外周面被成形为使得通过树脂防止轴或芯相对于粘结磁体旋转。根据本发明，粘结磁体的通孔被形成为使得具有多边形横截面。出于该原因，粘结磁体相对于轴或芯在周向方向上不容易移位。根据本发明，粘结磁体是各向同性的，以使得在任意方向上被磁化，并且粘结磁体被磁化，使得在垂直于粘结磁体的外周面的方向上以及还在垂直于粘结磁体的轴向端面的方向上获得磁场。就是说，在垂直于外周面的方向上生成磁场的磁体可以与在垂直于轴向端面的方向上生成磁场的磁体形成一体。从而，可以通过减少部件数量来降低成本。根据本发明，在粘结磁体的通孔的内壁面上沿周向方向以规则间隔形成有沿轴向方向延伸的多个槽，并且槽的数量被构造成等于或大于粘结磁体的极的数量。由于如上所述在粘结磁体的通孔的内壁面上沿周向方向形成有沿轴向方向延伸的多个槽，所以填充在通孔中的树脂与槽在周向方向上接合。因此，防止了粘结磁体相对于树脂的旋转。此外，槽的数量被构造成等于或大于粘结磁体的极的数量。因此，即使未相对于粘结磁体来定位槽，也允许槽沿周向方向布置在磁极内部。就是说，由于不存在其中未布置槽的磁极，所以不容易发生磁极的磁场强度会因槽的影响而变化的问题。根据本发明，槽被形成为使得具有弧形横截面。这样，每个槽不具有尖角。因此，当将熔融的树脂压入到粘结磁体的通孔中时，树脂的压力不会集中在一点上。从而，粘结磁体不容易破裂。根据本发明，槽被形成为使得具有基本上是方形的横截面。因此，粘结磁体的槽与树脂容易在周向方向上接合，从而确保了防止粘结磁体相对于树脂的旋转。根据本发明，槽的深度被构造成大于0.1mm且小于0.2X[粘结磁体的通孔的半径(mm)]。因此，可以使槽对粘结磁体的磁场的影响最小化。根据本发明，粘结磁体的极的数量和槽的数量分别被构造成四个和六个。根据本发明，粘结磁体的通孔的内壁面的表面粗糙度被构造成大于粘结磁体的外周面的表面粗糙度。因此，即使未在粘结磁体的通孔的内壁面上形成槽，也可以防止粘结磁体相对于填充在通孔中的树脂旋转。根据本发明，在轴的外部沿径向方向设置有树脂块使得防止树脂块相对于轴的旋转，并且树脂块的轴向端面与粘结磁体的轴向端面在周向方向上接合。就是说，通过树脂块可以防止粘结磁体相对于轴的旋转。本发明的效果根据本发明，可以降低用于电动工具的无刷马达的制造成本。附图说明图1是包括根据本发明的实施方式1的无刷马达的电动工具的纵向剖视图。图2是用于电动工具的无刷马达的纵向剖视图(在图1中用箭头II表示的部分的放大视图)。图3是用于电动工具的无刷马达的转子的纵向剖视示意图。图4是图3中沿箭头IV-IV观察到的视图。图5是示出了如何使驱动磁体部分磁化的前视示意图。图6是图5中的转子的放大视图。图7是示出了如何使位置检测磁体部分磁化的前视示意图。图8是示出了如何使位置检测磁体部分磁化的部分侧视示意图。图9是示出了根据本发明的修改的实施方式的用于电动工具的无刷马达的转子的前视示意图。图10是根据本发明的实施方式2的用于电动工具的无刷马达的转子的纵向剖视示意图。图11是示出了防止粘结磁体的旋转的结构的横截面视图(沿图10的线XI-XI截取的剖视图)。图12示出了粘结磁体的纵向剖视图和端视图。图13是防止粘结磁体旋转的结构的纵向剖视图。图14是根据修改的实施方式的防止粘结磁体旋转的结构的横截面视图。图15是根据修改的实施方式的防止粘结磁体旋转的结构的横截面视图。图16是根据修改的实施方式的防止粘结磁体旋转的结构的横截面视图。图17示出了根据修改的实施方式的粘结磁体的纵向剖视图和端视图。图18是根据修改的实施方式的防止粘结磁体旋转的结构的纵向剖视图。图19示出了根据修改的实施方式的粘结磁体的纵向剖视图和端视图。图20是根据修改的实施方式的防止粘结磁体旋转的结构的纵向剖视图。具体实施方式[实施方式1]以下将参照图1至图9对根据本发明的实施方式1的电动工具的无刷马达进行描述。根据该实施方式的用于电动工具的无刷马达20被用作冲击式驱动器10的驱动源，并且被容纳在图1中示出的冲击式驱动器10的壳体本体12的后部中。这里，附图中的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、和下侧对应于冲击式驱动器10的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、和下侧。<用于电动工具的无刷马达20的概要>如图2中所示，用于电动工具的无刷马达20包括具有驱动线圈23c(绕组线)的定子23，并且还包括沿径向布置在定子23的内侧的转子30。定子23包括圆筒形本体(未示出)和从管状本体的内周面沿径向方向向内突出的六个齿部23p。驱动线圈23c分别通过绝缘构件缠绕在齿部23p周围。此外，环形电路板25安装在定子23的后端部上，使得与定子23同轴，并且检测转子30的磁极的位置的三个磁性传感器27在周向方向上以120°的间隔布置在电路板25的表面(前表面)上。如图1和图2中所示，壳体本体12利用轴承32f和32b支撑转子30的轴31的两端，使得转子30与定子23同轴。此外，用于冷却马达的风扇33同轴地安装在轴31的从定子23向前突出的前部上。用于电动工具的无刷马达20被构造成通过后续利用马达驱动电路(未示出)向定子23的每个驱动线圈23c施加电流来旋转转子30，同时通过磁性传感器27检测转子30的磁极的位置。<关于转子30>如图3和图4中所示，转子30包括轴31和具有基本上是柱状的粘结磁体34。通过利用结合剂，例如树脂，来混合精细磁体颗粒，并通过将该混合物进行模制和固化来形成粘结磁体。另外，粘结磁体具有较高的成形自由度并且可以以较高的尺寸精度来制造。如图4中所示，具有六边形横截面的通孔34k被形成且布置在粘结磁体34的中心处，并沿轴向方向延伸。此外，轴31同轴地插入到粘结磁体34的通孔34k中，并且树脂35填充在通孔34k的内壁面与轴31的外周面之间。就是说，粘结磁体34和轴31设置在成型模具(未示出)中并且保持彼此同轴，并且将树脂35注入到粘结磁体34的通孔34k中。因此，粘结磁体34和轴31利用树脂35彼此形成一体。这里，例如，使用聚酯等作为树脂。由于粘结磁体34的通孔34k被形成使得如上所述具有六边形横截面，所以填充在粘结磁体34的通孔34k中的树脂35也形成为六边形柱状。因此，可以防止粘结磁体34相对于树脂35旋转。此外，如图3中所示，形成有在轴31的表面上沿轴向方向延伸的突起31t，从而也确保了可以防止轴31相对于树脂35的旋转。转子30的粘结磁体34为各向同性磁体，其中用于电动工具的无刷马达20的驱动磁体与位置检测磁体彼此形成一体。用来驱动无刷马达20的驱动磁体为其磁场H的方向垂直于转子30的外周面的永磁体。就是说，该方向与转子30的径向方向相同。用来使得磁性传感器27检测转子30的磁极的位置的位置检测磁体为其磁场H的方向垂直于转子30的后端面的永磁体。就是说，该方向与转子30的轴向方向相同。由于如上所述粘结磁体34为各向同性的，所以可以容易地使粘结磁体在两个方向(径向方向和轴向方向)上磁化。<关于如何磁化粘结磁体34>将粘结磁体34磁化，使得获得四个极，并且在周向方向上以90°的间隔形成N极和S极。这里，由于粘结磁体34为各向同性的，所以可以通过从外部向粘结磁体施加磁场来在期望方向上磁化粘结磁体。首先，将参照图5和图6对如何磁化粘结磁体34的驱动磁体部分进行描述。为了磁化驱动磁体部分，沿周向方向以90°的间隔在粘结磁体34周围布置四个磁场线圈43(No.11、No.12、No.13、和No.14)，从而沿垂直于转子30的外周面的方向(沿径向方向)向转子30的外周面施加磁场。在该情况下，电流流过磁场线圈43，使得相邻磁场线圈43的磁场沿彼此相反的方向生成。因此，如图6中所示，执行磁化使得实现极性各向异性。就是说，在彼此相邻的N极与S极之间生成的磁通量通过粘结磁体34的内部。因此，磁通量不会聚在径向定位在粘结磁体34内侧的轴31上，从而可以防止由于磁通量饱和引起的磁力降低。接下来，为了使位置检测磁体部分磁化，如图7和图8所示，接近粘结磁体34的后端面以90°的间隔布置四个磁场线圈(No.21、No.22、No.23、和No.24)，从而施加垂直于转子30的后端面(沿轴向方向)的磁场。在该情况下，电流流过磁场线圈46，使得相邻磁场线圈46的磁场沿彼此相反的方向生成。这样，可以使位置检测磁体部分磁化。这里，图8中未示出No.22磁场线圈46和No.24磁场线圈46。如上所述，可以获得其中驱动磁体和位置检测磁体彼此形成一体的粘结磁体34。<根据本实施方式的用于电动工具的无刷马达20的优点>根据该实施方式的用于电动工具的无刷马达20，由于使用粘结磁体34作为转子30的磁体，所以该实施方式的无刷马达20比使用烧结的磁体的一般的无刷马达更便宜。因此，可以降低用于电动工具的无刷马达20的制造成本。此外，由于用于电动工具的无刷马达20的极的数量被构造成四个，所以可以使转子30的直径较小，这在转子30高速旋转时是有利的。此外，由于除轴31之外的部分可以由粘结磁体34形成，所以可以使粘结磁体34沿径向方向的厚度相对较大。因此，与其中在轴31的外部设置圆筒形芯(铁芯)且芯表面覆盖有圆筒形烧结磁体的结构相比，可以增加每单位长度的磁体体积。因此，通过增加粘结磁体34的体积，可以补偿粘结磁体34的其磁芯小于烧结磁体的磁芯的缺点。另外，由于如图6所示粘结磁体被磁化使得具有极性各向异性，所以在彼此相邻的N极与S极之间生成的磁通量通过粘结磁体34的内部。因此，磁通量不会聚在径向定位在粘结磁体34的内侧的轴31上，从而可以防止由于磁通量饱和引起的磁力降低。此外，粘结磁体34的通孔34k的内壁面和轴31的外周面被成形为使得可以通过填充树脂35防止轴31相对于粘结磁体34旋转。因此，轴31在旋转方向上不相对于粘结磁体34随时间推移而移位。此外，由于粘结磁体34的通孔34k被形成为使得具有六边形横截面，所以填充在粘结磁体34的通孔34k中的树脂35形成为六边形柱状。从而确保了可以防止粘结磁体34相对于树脂35的旋转。此外，粘结磁体34具有其中驱动磁体和位置检测磁体彼此形成一体的结构，从而可以通过减少部件数量来降低成本。另外，也可以防止在驱动磁体和位置检测磁体彼此独立形成的情况下填充在粘结磁体34的通孔34k中的树脂35会进入到驱动磁体与位置检测磁体之间的间隙中的问题。<修改>这里，本发明不限于上述实施方式，而可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修改。上述实施方式示出了转子30包括粘结磁体34和轴31。然而，如图9所示，可以在粘结磁体34与轴31之间设置由铁制成并且在径向方向上厚度充分小于粘结磁体的厚度的圆筒形芯32。就是说，即使设置由铁制成的圆筒形芯，也可以增加粘结磁体34的每单位长度的体积。此外，上述实施方式示出了使用各向同性粘结磁体34进行磁化，使得可以实现极性各向异性。然而，也可以通过使用各向异性粘结磁体进行磁化使得进行磁体定向和实现极性各向异性。此外，在该实施方式中例示了具有四个极的粘结磁体34。然而，可以将粘结磁体34的极的数量适当地变为8个或更少。此外，实施方式示出了粘结磁体34的通孔34k被形成使得具有六边形横截面。然而，粘结磁体34的通孔34k也可以被形成使得具有四边形横截面或五边形横截面等。此外，实施方式示出了沿轴向方向延伸的突起31t形成在轴31的外周面上。然而，轴31可以被形成使得具有四边形横截面、五边形横截面或六边形横截面等。[实施方式2]以下将参照图10至图20对根据本发明的实施方式2的用于电动工具的无刷马达进行描述。根据实施方式2的用于电动工具的无刷马达改善了防止粘结磁体34相对于转子30的轴31旋转的结构，而其其他结构与根据实施方式1的无刷马达的其他结构相同。因此，与根据实施方式1的无刷马达的构件相同的构件将用相同的附图标记来表示，并且将省略其描述。如图11所示，具有弧形横截面并沿轴向方向延伸的六个浅槽341沿周向方向以规则间隔形成在圆形通孔的内壁面上，使得粘结磁体34的通孔34k具有基本上是花形的横截面。这里，优选的是槽341的深度被构造成大于0.1mm且小于0.2X[粘结磁体的通孔的半径(mm)]。这将使槽341对粘结磁体341的磁场的影响最小化。另外，在插入到粘结磁体34的通孔34k中的轴31上形成有转轮31m，该转轮31m由沿轴向方向延伸的多个微槽形成，并形成在粘结磁体34的二个轴向端部周围，如图10所示。然后，树脂35被填充在(压入到)处于粘结磁体34的轴与通孔34k之间的空间中。这样，沿轴向方向延伸的浅槽341形成在粘结磁体34的通孔34k的内壁面上，并且填充在通孔34k中的树脂35与槽341在周向方向上接合。从而，可以防止粘结磁体34相对于树脂35旋转。此外，槽341的数量为6个。就是说，该数量等于或大于粘结磁体34的极的数量(四个极)。因此，即使槽341相对于粘结磁体34未精确定位，也允许槽341分别布置在磁极内部。就是说，由于不存其中未布置槽341的磁极，所以将不容易发生磁极的磁场强度因槽341的影响而变化的问题。而且，槽341形成为使得具有弧形横截面而不具有尖角。因此，当将熔融树脂35压入到(填充在)粘结磁体34的通孔34k中时，树脂35的压力不会聚在一点上。因此，粘结磁体34不容易破裂。此外，在该实施方式的转子30中，树脂35被形成为在形成在轴31的端部(右端位置)的转轮31m周围的圆筒块形状，如图10所示。并且，树脂块35b的轴向端面35e与粘结磁体34的轴向端面34e在周向方向上接合。就是说，如图12的粘结磁体34的纵向剖视图和端视图所示，沿轴向方向延伸的四个梯形突起34t沿周向方向以规则间隔形成在粘结磁体34的轴向端面34e上。因此，当在轴31周围的树脂块35b被成型时，在树脂块35b的轴向端面35e上形成有对应于粘结磁体34的突起34t的凹部35h，如图13所示。就是说，由于粘结磁体34的轴向端面34e的突起34t与树脂块35b的轴向端面35e的凹部35h接合，所以可以防止粘结磁体34相对于树脂块35b的相对旋转。<修改>这里，本发明不限于上述实施方式，而可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修改。上述示例示出了粘结磁体34的通孔34k形成为基本上是花形的形状，使得包括具有弧形横截面的六个槽341，如图11所示。然而，粘结磁体34的通孔34k可以被形成使得具有如图14所示的六边形横截面，并且六边形横截面的角部可以被平滑地倒角以便形成具有弧形横截面的槽341。此外，粘结磁体34的通孔34k的内壁面可以被成形使得比粘结磁体34的外周面更粗糙，如图15所示，这还可以防止粘结磁体34相对于树脂的旋转。该示例示出了粘结磁体34的通孔34k形成为基本上是花形的形状，如图15所示。然而，通孔34k的横截面形状可以任意成形，同时使通孔34k的内壁面粗糙。优选地，在外周面的粗糙度大约为作为中心线平均粗糙度(Ra)的1a(大约1um)的情况下，粘结磁体34的通孔34k的内壁面的粗糙度被构造成4a或更大。此外，以上示例示出了粘结磁体34的通孔34k的槽341被形成使得具有弧形横截面。然而，槽341可以被形成为基本上是浅的方形的形状，如图16所示。当如上所述槽341被形成为基本上是浅的方形的形状时，确保了粘结磁体的槽341与树脂35容易在周向方向上接合并防止粘结磁体相对于树脂35旋转。此外，以上示例示出了，梯形突起34t形成在粘结磁体34的轴向端面34e上，并且与粘结磁体34的突起34t接合的凹部35h形成在树脂块35b的轴向端面35e上(参照图12和图13)。然而，如图17和图18所示，梯形凹部34h可以形成在粘结磁体34的轴向端面34e上，并且与粘结磁体34的凹部34h接合的突起35t可以形成在树脂块35b的轴向端面35e上。另外，如图19和图20所示，粘结磁体34的轴向端面34e的凹部34h可以被形成使得在平面图中具有扇形，并且与粘结磁体34的凹部34h接合并被形成使得在平面图中具有扇形的突起35t可以形成在树脂块35b的轴向端面35e上。因此，凹部34h与突起35t的接合面积增加，从而进一步确保了防止粘结磁体34相对于树脂块35b旋转。这里，以上示例示出了利用树脂块35b和填充在粘结磁体34的通孔34k中的树脂35防止粘结磁体34相对于树脂35旋转。然而，仅通过填充在粘结磁体34的通孔34k中的树脂35、或仅通过树脂块35b，也可以防止粘结磁体34相对于树脂35旋转。此外，以上实施方式1和实施方式2示出了用于电动工具的无刷马达20被用在冲击式驱动器10中。然而，无刷马达20可以被用在除冲击式驱动器10之外的其他电动工具中。附图标记说明20…用于电动工具的无刷马达23…定子23c…驱动线圈(绕组线)30…转子31…轴32…芯34…粘结磁体34k…通孔341…槽343…槽34e…轴向端面35…树脂35b…树脂块35e…轴向端面