CN101728917B - 无刷电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无刷电动机，其装配性好，能减少电动机振动，并能实现小型化、扁平化和轻量化。安装基座是采用形成基座本体部的第一树脂材料、形成支承部的硬度比第一树脂材料柔软的第二树脂材料并通过双色挤压成型而成形为一体的。
Description
技术领域
本发明涉及一种能用于车载用空调设备、电池冷却装置等的无刷电动机。
背景技术
对例如能作为车载用空调设备的驱动装置使用的外转子型的直流无刷电动机进行说明。
在电动机轴的一端安装有风扇，电动机轴的另一端侧贯通轴承部(壳体)而插入基板保护外壳内。在轴承部组装有定子。此外，在被轴承部以能旋转的方式支承的电动机轴上，组装有杯状的转子架(rotor yoke)并且在其内周面上固接有磁体的转子以围绕定子的形态组装。
此外，电动机轴的另一端设有传感器磁体，该传感器磁体的磁极由在设于基板保护外壳内的电路基板上设有的霍尔元件测出，对供给电动机线圈的励磁电流进行切换。
在基板保护外壳的上部附近延伸设置的轴承部的端部突设有安装突部。上述安装突部通过使与设在基板保护外壳上的环状突起对齐后嵌入的环状第一防振橡胶和安装突起部上的环状第二防振橡胶重叠，再将金属环重叠在第二防振橡胶上并利用螺钉固定而与基板保护外壳组装成一体。据此，由于第一防振橡胶、第二防振橡胶吸收电动机轴的振动，因此振动不会传至基板保护外壳，可保护电路基板的配线连接部。
上述第一防振橡胶、第二防振橡胶采用由橡胶硬度计(JIS K 6253(ISO7619)；回跳式硬度计(durometer)，A型，弹簧式)测定得到的硬度为40～60左右的丁基橡胶(IIR)、乙丙橡胶(EPDM)等。
专利文献1：日本专利特开2000-217324公报
上述基板保护外壳的防振构造由于需使轴承部、外壳、第一防振橡胶、第二防振橡胶和金属环相互对齐后利用螺钉固定，因此不仅装配工时多，作业麻烦，还因部件数多而使制造成本上升。
此外，由于除了定子和转子的厚度以外还增加了形成有驱动电路的电路基板的厚度，因此容易成为轴向较厚的电动机构造。由于晶体管等发热部件是以与从基板保护外壳向外部露出的散热片接触的形态安装的，因此需要轴向上的部件安装容积，而且由于要在电路基板上安装电解电容器和扼流圈等高度较高的电子部件，因而基板保护外壳的容积扩大，会形成机箱状，振动容易增幅。
此外，在作为车载用空调装置使用时，考虑到环境并为实现车辆总重量的轻量化，需要使电动机自身也小型化和轻量化，而且由于面临严酷的使用环境，因此需要保持车内的静音化和采取足够的防振措施。
发明内容
以下所述的方案为解决上述问题而作，其目的在于提供一种无刷电动机，该无刷电动机的装配性好，能减少电动机振动，并能实现小型化、扁平化和轻量化。
为实现上述目的，适用于以下实施方式的方案具有以下的结构。
一种在杯状的托架覆盖安装基座并组装成一体的电动机外壳内收纳有转子及定子的无刷电动机，其特征是，所述安装基座包括：收容所述转子及定子的基座本体部、在全周范围内支承所述托架开口端部的支承部，采用形成所述基座本体部的第一树脂材料和形成所述支承部的比所述第一树脂材料柔软的第二树脂材料，通过基于嵌件成型和基体上注塑成型等的双色挤压成型将所述安装基座成形为一体。
此外，本发明的无刷电动机的特征是，在所述托架开口端部的周向的多处突设有凸起部，在所述支承部的多处形成有供所述凸起部插入并定位的插入孔。
此外，本发明的无刷电动机的特征是，在所述支承部的支承面上分别突设有多个支承所述托架的开口端面的支承突部。
此外，本发明的无刷电动机的特征是，在所述支承部的外周侧在全周范围内竖立形成有竖立壁，与所述托架的开口端外周抵接并组装。
此外，本发明的无刷电动机的特征是，所述第一树脂材料采用由橡胶硬度计(JIS K 6253(ISO 7619)；回跳式硬度计(durometer)，A型，弹簧式)测定得到的硬度为40度～60度的高分子树脂材料，第二树脂材料采用硬度为25度～40度的弹性体。
此外，本发明的无刷电动机的特征是，在所述转子及定子与所述托架的开口底部间沿轴向形成的空间部内，形成有电动机驱动电路的电动机基板固定于所述托架侧。
如使用所述无刷电动机，安装基座形成有收容转子及定子的基座本体部和在全周范围内支承托架开口端部的支承部，支承部利用硬度比形成基座本体部的第一树脂材料柔软的第二树脂材料进行双色挤压成型。因此，安装基座由硬度不同的树脂材料通过双色挤压成型成形为一体，部件数减少，装配容易，作业性也得到提高。
此外，由于在全周范围内支承托架开口端部的支承部采用硬度比形成基座本体部的第一树脂材料柔软的第二树脂材料，因此传递至托架的电动机振动(电动机励磁声)会被支承部吸收，振动不容易传递至安装基座侧。
如在托架开口端部的周向的多处突设凸起部，并在所述支承部的多处形成供所述凸起部插入并定位的插入孔，则托架与安装基座间容易对齐且组装也容易进行。
如在支承部的支承面上分别突设多个支承托架的开口端面的支承突部，则一旦将托架安装基座重叠，开口部端面便会被支承突部浮动支承，托架通过将各支承突部压扁而被支承突部支承。由于托架被比所述基座本体部柔软的支承部支承，因此不仅能吸收托架的电动机振动，也能吸收装配误差。
此外，如在支承部的外周侧在全周范围内竖立形成竖立壁，与托架的开口端外周抵接并组装，则从开口部端面到外周面均紧贴有柔软的支承部，因此可提高由托架和安装基座封闭的电动机外壳内的密封性和防振性。
此外，如第一树脂材料采用由橡胶硬度计(JIS K 6253(ISO 7619)；回跳式硬度计，A型，弹簧式)测定得到的硬度为40度～60度的高分子树脂材料，第二树脂材料采用硬度为25度～40度的弹性体，则能在维持基座本体部的强度的同时，提高支承部的振动吸收和密封性，且能实现具有耐气候性的电动机的防振结构。
如在转子及定子与托架的开口底部间沿轴向形成的空间部内，形成有电动机驱动电路的电动机基板固定于托架侧，则能在振动中保护固定于托架的电动机基板，并能维持配线连接的可靠性。此外，由于电动机在轴向上小型化、扁平化而使电动机外壳也小型化，因此能降低电动机振动的增幅。
附图说明
图1是取下风扇后的无刷电动机的立体图。
图2是图1的无刷电动机的主视图。
图3是取下风扇后的无刷电动机的剖视图。
图4是托架和安装基座的固定部的扩大剖视图。
图5是安装基座的立体图。
图6是基座本体部和支承部的分解立体图。
图7A及图7B是支承部的对托架开口端部予以支承的支承部的立体图及主视图。
具体实施方式
以下参照附图对无刷电动机的一实施方式进行说明。在本实施方式中，使用车载用的风扇电动机(外转子型的直流无刷电动机)进行说明。
参照图1～图4对无刷电动机的概略结构进行说明。
在图1及图2中，无刷电动机1的杯状的托架2和安装基座3组装成一体。在托架2的附近，风扇(叶轮)5与后述的电动机轴的一端组装成一体。风扇5旋转时，从轴向中心吸气并向外周方向排气。
在图3中，在杯状的托架2的托架开口部2a的中心突设有中空圆筒部6。在中空圆筒部6通过轴承部(滚珠轴承、套筒轴承等)8a、8b以能旋转的方式轴支承有电动机轴7。托架2兼用作转子轴承部和电动机外壳，托架2除采用轻量且热发散性高的铝压铸制品(锻造品)之外，也可采用冷轧钢板(SPCC)等。在由构成电动机的外包装的托架2覆盖于安装基座3而形成的封闭的封闭空间P内收纳有转子R和定子S。
在图3中，环状的定子铁心12组装在形成于托架2的开口底部2b的中空圆筒部6的外周面上。在定子铁心12上朝着径向内侧设有T形部13，各T形部13由绝缘体14覆盖并绝缘。在各T形部上缠绕有磁线15。
形成有电动机驱动电路的电动机基板(PWB)9通过在绝缘体14的螺孔14a内嵌入固定螺钉24而固定于在转子R及定子S与托架2的开口底部2b间沿轴向形成的空间部Q。此外，托架2的开口底部2b形成有收容螺钉头部的避让凹部2h。另外，电动机基板9固定于绝缘体14，但也可在托架2的开口底部2b设置凸起并直接用螺钉固定电动机基板9。此外，电动机基板9也可与中空圆筒部6固定，但为防止基板外缘部的振动，最好在该基板外缘部进行固定。
因此，由于电动机基板9能固定在由构成电动机的外包装的托架2和安装基座3围成的电动机外壳内的轴向上的高度范围内且与托架2的开口底部2b尽可能接近，因而无刷电动机1在轴向上能小型化、扁平化及轻量化。
此外，图3中，在电动机基板9上，在托架开口部2a中形成于开口底部2b的比转子架10更靠径向外侧的外缘部侧的空余空间内配置有较高的电子元器件(例如扼流圈、电解电容器20等)。据此能利用托架开口部2a内的空余空间在轴向上吸收基板安装部件的高度，促进电动机的扁平化(薄型化)。
转子R中，在杯状的转子架10的内周面上粘接有磁体11。转子架10的中心部与电动机轴7的另一端组装成一体。转子R以电动机轴7通过轴承部8a、8b被在托架2的开口底部2b形成的中空圆筒部6轴支承、且转子架开口部10a朝着托架2的开口底部2b的形态能旋转地组装于托架2。这样，由于定子S配置于通过在托架开口部2a内以使转子架开口部10a与开口底部2b相对的形态收容转子架10而形成的空间，因此即使是外转子型电动机也能在轴向上小型化。
此外，在电动机基板9上连接有外部配线18(参照图1、图2)。上述外部配线18经由嵌入安装基座3上设有的贯通孔的索环(未图示)向电动机外抽出。由于上述外部配线18包括接地线，因此电动机基板9能外部接地。
如上所述，由于将电动机基板9配置在由托架2和安装基座3围成并封闭的电动机外壳内的轴向高度范围内并且是托架开口部2a的开口底部2b的面积内，因此电动机在轴向上能小型化、扁平化及轻量化。
例如，在输出功率为50W级的外转子型无刷电动机中，托架2和安装基座3间的轴向尺寸能薄型化大约1/2左右，在重量上能轻量化1/2～2/3左右。
接着参照图4～图7对安装基座3的结构进行详细说明。
在图5中，安装基座3包括收容转子R及定子S的基座本体部21和在全周范围内支承托架2的开口端部2d的环状支承部22。
在图6中，支承部22是由硬度比形成基座本体部21的第一树脂材料柔软的第二树脂材料通过基于嵌件成型和基体上注塑成型等的双色挤压成型而形成的。具体地说，第一树脂材料采用由橡胶硬度计(JIS K 6253(ISO7619)；回跳式硬度计(durometer)，A型，弹簧式)测定得到的硬度为40度～60度的高分子树脂材料(聚丙烯材料)，第二树脂材料适合采用由上述橡胶硬度计测定得到的硬度为25度～40度的弹性体。在未图示的成型模具中采用第一树脂材料将基座本体部21注塑成型后，改变模具并采用第二树脂材料将支承部22注塑成型，从而通过双色挤压成型将安装基座3形成为一体。此时，为使第二树脂材料与第一树脂材料良好地咬合，在成形孔21a内充填充填部22e，成形为一体。
此外，在图4中，在托架2的开口端部2d的周向的多处突设有凸起部2e。凸起部2e形成有螺孔2f。此外在支承部22的多处形成有供凸起部2e插入并定位的插入孔22a。插入孔22a覆盖插入孔21b的内周侧并成形为一体。
托架2相对于安装基座3以将凸起部2e插入插入孔22a而对齐的形态重叠。接着，在从基座本体部21的插入孔21b露出的凸起部2e的螺孔2f内，通过垫圈23a将固定螺钉23拧入嵌合并组装成一体。
此外，如图7A及图7B所示，在各支承部22的支承面22b上分别突设有支承托架2的开口端部2d的多个支承突部22c。在图3中，将托架2与安装基座3重叠时，开口部端部2d被支承突起22c浮动支承，在通过固定螺钉23与安装基座3紧固时，托架2通过将各支承突起22c压扁而被支承面22b支承。这样，由于托架2被比基座本体部21柔软的支承部22支承，因此不仅能吸收托架2的电动机振动，还能吸收装配误差。支承突起22c沿插入孔22a的外周设置，但也可沿竖立壁22d设置。
此外，在图7A及图7B中，在支承部22的外周侧的全周范围内竖立形成有竖立壁22d，竖立壁22d与托架2的开口端外周2g抵接并组装。据此，在图4中，由于从托架2的开口部端部2d到外周面2g均紧贴有柔软的支承部22，因此可提高由托架2和安装基座3封闭的电动机外壳内的密封性和防振性。
此外，安装基座3采用硬度为40度～60度的高分子树脂材料作为第一树脂材料、并采用硬度为25度～40度的弹性体作为第二树脂材料进行双色成型，因此，在维持基座本体部的强度的同时，能提高支承部的振动吸收和密封性，且能实现具有耐气候性的电动机的防振结构。因此，能提供一种具有即使被车载而在严酷的环境下使用也能充分发挥作用的防水性和防振性的电动机。
上述实施例以车载用风扇电动机为示例进行了说明，但本发明并不限定于此，也能适用于空调设备等其他装置。此外，本发明不仅适用于外转子型无刷电动机，也适用于转子及定子与托架间设置有电动机基板的内转子型无刷电动机。
Claims (5)
1.一种无刷电动机，在杯状的托架覆盖安装基座并组装成一体的电动机外壳内收纳有转子及定子，其特征在于，
所述安装基座包括：收容所述转子及定子的基座本体部、在全周范围内支承所述托架开口端部的支承部，
采用形成所述基座本体部的第一树脂材料和形成所述支承部的比所述第一树脂材料柔软的第二树脂材料，通过双色挤压成型将所述安装基座成形为一体，
在所述托架开口端部的周向的多处突设有凸起部，在所述支承部的多处形成有供所述凸起部插入并定位的插入孔。
2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述支承部的支承面上分别突设有多个支承所述托架的开口端面的支承突部。
3.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述支承部的外周侧在全周范围内竖立形成有竖立壁，与所述托架的开口端外周抵接并组装。
4.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，所述第一树脂材料采用由橡胶硬度计测定得到的硬度为40度～60度的高分子树脂材料，第二树脂材料采用硬度为25度～40度的弹性体。
5.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述转子及定子与所述托架的开口底部间沿轴向形成的空间部内，形成有电动机驱动电路的电动机基板固定于所述托架侧。
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