CN102104290A - 电动机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机及其制造方法。轴承外壳由热可塑性树脂材料形成。在轴承外壳的下部具有第1大径部、小径部、第2大径部。轴承外壳的第1大径部位于基座的上表面。轴承外壳的小径部被配置为其外周面在径向上与基座孔的内周面相对。轴承外壳的第2大径部通过热铆接形成，与基座的下表面抵接。

Description

电动机及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于送风的电动式离心风扇的电动机及其制造方法。

背景技术

以往，在送风风扇中存在轴流风扇和离心风扇这两种类型。一般地，轴流风扇具有风量特性高的特征，离心风扇具有静压特性高的特点。

这里，如笔记本电脑那样，对于电子部件在内部密集的电子设备的冷却，与风量特性相比，要求静压特性的倾向更强。特别地，通常选择离心风扇作为在笔记本电脑的冷却中使用的小型送风风扇。

对于离心风扇，在外壳的内部设有叶轮部，该叶轮部在构成电动机的有盖圆筒状的毂的外侧面具有多个叶片，在轴向上吸气并在径向上进行排气。离心风扇的外壳通常具有：固定电动机的基座、作为空气流路的侧壁、以及堵住侧壁上端的罩。

近年来，个人电脑等电子设备日益小型化。与其对应地，离心风扇也要求小型化和薄型化。

因此，例如公开了如下例子：利用形成在金属制框架上的卡定爪，将保持轴承的外壳与框架连接。

但是，在使用通过框架的卡定爪来连接外壳的方法时，卡定爪以在框架的径向具有宽度的方式在周向等间隔地配置。因此，需要框架的径向空间，所以，径向的小型化存在极限。

并且，在为了实现轴向的小型化而使电路基板接近框架的情况下，框架的卡定爪碰到电路基板，产生晃荡。因此，根据本技术来实现轴向的小型化时，需要在电路基板的形状和配置方面下工夫，使得框架的卡定爪和电路基板不接触。

发明内容

本发明一个方面的电动机具有：轴，其以中心轴为中心在上下方向上延伸；有盖大致圆筒状的毂，其支承在所述轴上；磁铁，其安装在所述毂的内侧；定子，其在径向上与所述磁铁对置；轴承机构，其由所述轴和可旋转地支承所述轴的套筒构成；有底大致圆筒状的轴承外壳，其内包所述轴承机构；基座，其配置在所述轴承外壳的下部，具有基座孔；以及电路基板，其配置在所述基座的上表面，所述轴承外壳由热可塑性树脂材料形成，在所述轴承外壳的下部具有第1大径部、小径部和第2大径部，所述第1大径部位于所述基座的上表面，所述小径部被配置为其外周面在径向上与所述基座孔的内周面相对，所述第2大径部通过热铆接形成，与所述基座的下表面抵接。

根据本发明，能够提供如下的电动机：通过简单的结构，能够实现小型化，并且能够在组装时提高作业性。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的离心风扇的内部结构的主要部分剖面图。

图2是放大了电动机的主要部分后的图。

图3是定子部的立体图。

图4是制造工艺的中间阶段的电动机的剖面图。

图5是本发明的第2实施方式的制造工艺的中间阶段的电动机的剖面图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的示例实施方式。另外，在本实施方式的说明中，设与中心轴J平行的方向为“轴向”，以中心轴J为中心的半径方向为“径向”。并且，沿着中心轴J设外壳的罩侧为上侧，外壳的基座侧为下侧。但是，在实际应用时，中心轴J不一定需要与重力方向一致。

《第1实施方式》

<总体结构>

图1是示出本发明的一个实施方式的具有电动机10的离心风扇100的内部结构的图，是沿着包含中心轴J的平面进行剖切的局部剖面图。

如图1所示，离心风扇100具有：叶轮7、以中心轴J为中心进行旋转的电动机10、以及收纳电动机10的外壳6。外壳6具有：具有侧壁的罩61、以及支承电动机10的基座62。在离心风扇100中，固定在转子部2上的叶轮7旋转，由此，引导到外壳6内的空气在外壳6内形成空气流路，被送出到外壳6外。

<电动机的结构>

如图1所示，电动机10具有作为旋转体的转子部2和作为固定体的定子部3。转子部2由轴承机构4以可相对于定子部3旋转的方式支承。转子部2具有磁场用磁铁21和毂22。多极磁化的圆环状的磁场用磁铁21从毂22的开口部侧插入在毂22中，并固定在内侧面。毂22是以中心轴J为中心的有盖大致圆筒状，朝向定子部3侧开口。

并且，叶轮7安装在毂22的外侧。叶轮7具有排列在圆筒状的叶轮杯71的外周面上的多个叶片72。叶轮杯71为以中心轴J为中心的大致圆筒状。本发明涉及小型离心风扇，优选毂22的直径为35mm以下。更加优选为20mm以下。毂22插入叶轮杯71的内部进行固定。多个叶片72在毂22的外侧以中心轴J为中心环状排列。在毂22的盖部分的中央形成有用于插入轴承机构4的轴41的插入孔。在该插入孔中插入有轴41的固定端侧(即转子部2的上侧)，将轴41固定在毂22上。轴41以中心轴J为中心沿上下方向延伸。

如图1所示，轴41插入在由含油性的多孔质金属体构成的圆筒状的套筒42中。轴41的自由端侧(下侧)的端面在轴向上与轴承外壳38的轴承面381相对而得以支承。套筒42插入轴承外壳38中进行固定。通过轴41和套筒42来构成轴承机构4。轴承外壳38为有底大致圆筒状，所以，成为在轴承机构中存在的油不会向下侧漏出的构造。另外，本轴承机构4使用滑动轴承。

除了轴41和套筒42的组合以外，轴承机构4例如也可以是利用滚珠轴承的机构等。并且，也可以在轴承外壳38内的底面的、与轴41的自由端侧的端面相对的位置处，设置止推片(未图示)。止推片优选由低摩擦性的合成树脂材料形成。

定子部3具有定子铁芯31、多个端子销32、以及支承部33。定子铁芯31具有从中心轴J朝径向外方延伸的多个齿35。多个端子销32从中心轴J朝径向外方延伸。多个端子销32通过嵌件成型(insert molding)或上注塑成型(outsert molding)而与支承部33结合进行保持。另外，在本实施方式中，“齿”是指，定子铁芯31中从铁芯背部(core back)36(参照图3)的外周部朝径向外侧突出、并绕着其卷绕导线而形成线圈的部位。

绕着齿35和支承部33卷绕导线而形成线圈34。导线的端部34a缠绕在端子销32上而电连接。

并且，相对于支承部33，在定子铁芯31的相反侧配置有电路板50。电路板50位于基座62的上表面。支承部33的下端部与电路板50抵接而被其保持。端子销32通过焊接等与形成在电路板50上的焊盘部(未图示)电连接。另外，电路板50也可以具有挠性(例如Flexible Printed Circuit(FPC)，柔性印刷电路板)。

在离心风扇100中，通过控制从电路板50提供给定子铁芯31的电流，由此，在磁场用磁铁21和与磁场用磁铁21的内侧(中心轴J侧)相对配置的定子铁芯31之间，产生以中心轴J为中心的转矩(旋转力)。即，磁场用磁铁21和定子铁芯31构成驱动机构。而且，固定在毂22上的叶轮7与毂22一起向规定方向旋转。

如图1所示，定子部3经由轴承外壳38安装在外壳6的基座62上。因此，轴承机构4将毂22支承为能以中心轴J为中心相对于外壳6进行旋转。

接着，使用图1和图2详细叙述轴承外壳38和基座62的固定。图2是图1的虚线包围的部分的放大图。在轴承外壳的下部具有第1大径部382、小径部383、第2大径部384。并且，基座62具有用于固定轴承外壳38的下部的基座孔621。而且，在基座孔621的孔周缘形成有从下侧平坦部6221朝轴向上侧弯曲突出的隆起部622。隆起部具有：下侧弯曲部6222、上升部6223、上侧弯曲部6224、上侧平坦部6225、角部6226。更详细地讲，隆起部622从下侧平坦部6221朝径向内侧，经由下侧弯曲部6222形成向轴向上侧立起的上升部6223。而且，从上升部6223经由上侧弯曲部6224形成与下侧平坦部6221在轴向上大致平行的上侧平坦部6225。在上侧平坦部6225的径向内侧下端面具有角部，在径向内周面具有基座孔621。

轴承外壳38的第1大径部382的下表面与基座62中的隆起部622的上侧平坦部6225的上表面抵接。轴承外壳38的小径部383的外周面被配置为与基座孔621的内周面在径向上相对。可以隔开间隔地相对，但优选抵接。轴承外壳38的第2大径部384的上表面紧贴基座62中的隆起部622的上侧平坦部6225的下表面，并大致覆盖整个表面。轴承外壳38的第2大径部384的外周面3841紧贴隆起部622的上升部6223的径向内侧斜面，并大致覆盖整周。即，通过轴承外壳38的第1大径部382的下表面和第2大径部384的上表面，来夹持基座62中的隆起部622。作为其固定手段，在本实施方式中，具体而言使用了热铆接。这里，热铆接是如下的方法：对树脂制的规定部位进行加热同时进行加压，由此使其热变形来进行固定。由此，轴承外壳38牢固地固定在基座62上。另外，在隆起部622的上侧平坦部6225的上表面和上升部6223的径向外侧斜面上不配置电路板50。电路板50的开口的内周缘比隆起部622的下侧弯曲部6222更位于径向外侧。

另外，在本实施方式中，轴承外壳38和基座62的固定是在轴承外壳38的下端部周缘进行的。因此，与如日本特开2008-121627号公报所公开的那样、将轴承外壳的下端形成为缘状并将缘状部分固定到基座上形成的基座孔中的方法相比，用于固定的径向空间较少。即，能够利用较小空间进行轴承外壳38和基座62的固定，能够使离心风扇100小型化。并且，在固定轴承外壳38的基座62中，朝轴向上侧形成有隆起部622。而且，在隆起部622的上侧平坦部6225的上表面不配置电路板50。而且，在隆起部622的上侧平坦部6225的下表面固定有轴承外壳38的第2大径部384。因此，可以缩短轴承外壳38和基座62的固定所需要的轴向长度，能够使离心风扇100薄型化。

<定子部的固定方法>

图3是示出第1实施方式的定子部3的立体图。图4是示出在基座62上固定定子部3的制造方法的局部剖面图。这里，示出将定子部3固定在基座62上的示例性制造方法。

首先，准备定子部3。如图3所示，定子部3具有定子铁芯31、支承部33、端子销32。多个支承部33通过大致环状的连接部37连接。在连接部37的内周面形成有有底大致圆筒状的轴承外壳38。在轴承外壳38的下部形成有第1大径部382和筒部3842。筒部3842具有在下方开口的孔部3843。支承部33、连接部37、轴承外壳38和筒部3842优选由单一部件一体形成。并且，支承部33由树脂形成，支承部33和多个端子销32优选通过嵌件成型或上注塑成型而结合。

在本实施方式中，树脂是热可塑性的树脂，作为具体例，是液晶聚合物(液晶聚酯树脂)。作为市场上销售的产品，使用尤尼奇卡(UNITIKA)株式会社制造的“RODRUN(注册商标)LC-5030G”、上野制药株式会社制造的“UENO LCP(注册商标)2030G”等。液晶聚合物适于要求精密和高刚性的部件的材料。利用液晶聚合物来形成本实施方式的轴承外壳38，由此，实现小型化且减薄了厚度，进而，能够得到高精度且高刚性的轴承外壳以保持轴承机构4。由此，液晶聚合物是适合的材料。

定子铁芯31具有从中心轴朝径向外方延伸的多个齿35。多个齿35通过大致环状的铁芯背部36连接。并且，定子铁芯31的厚度优选为0.2mm～2mm左右。定子铁芯31可以层叠多张电磁钢板而构成。

并且，在定子铁芯31的上下表面形成有绝缘膜(未图示)。这里，为了使绝缘膜成为膜厚为0.02mm～0.2mm左右的薄膜，优选通过电泳涂装或粉体涂装等来形成绝缘膜。

这里，优选支承部33的厚度为0.3mm以下。并且，优选端子销32由板状的金属构成，优选其厚度为0.2mm以下。

并且，如图3所示，绕着齿35和支承部33卷绕导线而形成线圈34。这里，在端子销32的一部分设有缠绕导线的端部34a的宽度窄部32a。由此，能够容易地将导线的端部34a缠绕在端子销32的规定位置。进而，通过设置宽度窄部32a并在该宽度窄部32a上缠绕导线的端部34a，能够限制导线的端部34a往径向外方侧和内方侧的移动，固定了导线的端部34a。

接着，如图4所示，准备金属制的基座62和固定在基座62上的电路板50。使在此前的工序中准备的定子部3和基座62以中心轴大致一致的方式抵接。为此，只要沿着基座孔621的内周面插入轴承外壳38的筒部3842的外周面进行嵌合即可。当定子部3中的轴承外壳38的第1大径部382的下表面与基座62的隆起部622的上侧平坦部6225的上表面抵接时，插入工序完成。另外，在此后的工序中，存在对端子销32和电路板50进行焊接的作业。因此，在插入工序时，优选预先使端子销32和电路板50的焊盘部的位置在轴向一致。此时，也可以将轴承外壳38的筒部3842的外径设定为比基座孔621的内径稍大，而成为轻压入的设计。通过形成这种尺寸关系，可以将轴承外壳38临时固定在基座62上。第1大径部382的外径比基座孔621的内径大。筒部3842的外径设定为比第1大径部382小。筒部3842的外径设定为比基座孔621的内径稍大时，能够实现轻压入，但是，筒部3842的外径也可以与基座孔621的内径相同或小于基座孔621的内径。

接着，将定子部3固定在基座62上。作为固定方法，使用热铆接。具体而言，使加热后的加热用夹具抵住轴承外壳38的筒部3842的底面。此时，优选使用不同的固定用夹具来固定定子部3和基座62。固定定子部3和基座62，同时将筒部3842固定在隆起部622上，由此，能够实现垂直角度。另外，金属制的基座62的隆起部622优选通过冲压来形成。

加热后的筒部3842的下部整周被加热用夹具加压，而向径向外方扩展。于是，热变形的筒部3842向基座62的隆起部622的上侧平坦部6225的下表面和上升部6223的径向内侧斜面填充。如图1所示，筒部3842的一部分在热变形后被冷却，形成第2大径部。由此，能够得到热铆接效果。并且，与基座孔621相对的筒部3842的一部分成为小径部383。此时，如图3和图4所示，在筒部3842的中央形成有有底大致圆筒状的孔部3843。在孔部3843的轴向上侧设有轴承面381，形成轴承机构4。轴承面381比隆起部622的上侧平坦部6225的下表面更位于轴向上侧。筒部3842的内底部与基座62的下表面形成为大致同一平面状。由于设有孔部3843，所以成为下述构造：在热变形过程中，由热产生的树脂的流动变化很难传递到轴承机构4。详细叙述筒部3842的树脂的流动变化，抵住加热用夹具的筒部3842从其下部传导热量，使筒部3842全体热变形。然后，热变形后的筒部3842以隆起部622的角部6226为基点倾向径向外方。然后，筒部3842的树脂填充在由隆起部622的上侧平坦部6225的下表面和上升部6223的径向内侧斜面所包围的空间中。由此，即使筒部3842的树脂由于热变形而流动，也能够固定在基座62中，而不会对轴承面381的位置和轴承机构4的精度造成影响。另外，关于加热用夹具的温度设定，只要是能够使筒部3842热变形的温度即可。关于加热用夹具的形状，只要可以使轴承外壳38的筒部3842的底面抵接在大致平面上即可，也可以是中央凹陷的平缓的弯曲状面。

在本实施方式中，热变形后的筒部3842填充在基座62的隆起部622的下面空间中。基座62的隆起部622的下面空间是指，由上侧平坦部6225的下表面和上升部6223的径向内侧斜面所包围的空间。即，优选热变形后的筒部3842的体积与隆起部622的体积大致相同或小于隆起部622的体积。热变形后的筒部3842成为图2的第2大径部384。由于基座62为金属制，所以能实现薄型化。而且，在隆起部622的上侧平坦部6225的轴向上侧不配置电路板50。因此，能够缩短用于将轴承外壳38固定在基座62上的轴向长度。如果能够缩短轴向长度，则能够进一步使离心风扇100薄型化。

接着，对定子部3和电路板50进行电连接。如图3所示，已经在端子销32上固定了导线的端部34a。因此，如果使端子销32与电路板50上的焊盘部对齐进行焊接，则可以进行电连接。此时，不会引起导线34散开等的问题，并且，能够容易且牢固地进行焊接作业。而且，能够防止断线。

并且，如上所述，支承端子销32的支承部33由液晶聚合物形成。液晶聚合物的耐热性比通用性树脂高。因此，即使焊接作业时的热量从端子销32传递到支承部33，支承部33也不易发生热变形。由此，成为难以产生支承部33热变形而端子销32脱落等问题的构造。

《第2实施方式》

图5是示出本发明的另一实施方式的在基座62上固定定子部3的制造方法的局部剖面图。离心风扇的构造与第1实施方式大致相同，端子销32b和筒部3842a的构造不同。针对其他结构要素标注与第1实施方式相同的标号。

轴承外壳38的下端部的筒部3842a在孔部3843的周缘设有槽。该槽从筒部3842a起形成为比孔部3843深。因此，在通过加热用夹具对筒部3842a进行热铆接时，树脂很难流入位于轴承机构4的轴向下方的孔部3843。由此，热铆接固定不会对轴承机构4造成影响。

并且，在第2实施方式中，端子销32b由树脂形成。而且，优选端子销32b与支承部33由单一部件一体形成。进而，优选端子销32b、支承部33、连接部37和轴承外壳38也由单一部件一体形成。树脂使用液晶聚合物。液晶聚合物的耐热性优良。由此，可以将导线的端部34a直接缠绕并固定在端子销32b上，与电路板50上的焊盘对齐而进行焊接。使用一般的树脂时，由于进行焊接时的热而变形。但是，在本实施方式中，由于使用液晶聚合物，所以很难引起因焊接的热所产生的变形。因此，与使用金属制的端子销相比，能够削减部件数量。并且，由于与轴承外壳38等一体形成，因此能够高精度地形成。

以上，通过优选实施方式说明了本发明，但是，这样的记述不是限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式中，使用由套筒构成的含油轴承作为电动机的轴承机构。但是，也可以使用滚珠轴承型的轴承机构，作为电动机的轴承机构。此外，说明了将上述实施方式的电动机用作离心风扇的驱动源的例子，但是，例如，也可以用作轴流风扇的驱动源，并且，也可以用于除了风扇驱动以外的其他目的。

并且，在上述实施方式中，支承部33、连接部37和轴承外壳38由单一部件一体形成。但是，也可以是如下构造：把利用树脂等单一部件将支承部33和连接部37形成为一体后的部件嵌合到树脂制的轴承外壳38中。并且，示出了筒部3842的孔部3843形成为有底大致圆筒状的情况。但是，孔部3843不限于圆筒形状，也可以是菱型、十字型等。并且，示出了筒部3842的内底部与基座62的下表面形成为大致同一平面状的情况。但是，筒部3842的内底部也可以比基座62的下表面更位于轴向上侧。并且，在本实施方式中，使用液晶聚合物作为树脂材料。但是，只要是满足本要求的材料，则不限于液晶聚合物。并且，使用热铆接以整周的方式将轴承外壳38的第2大径部384固定在基座62上。但是，也可以不是整周地固定，而在周向上多处固定。

Claims (13)

1.一种电动机，其中，该电动机具有：

轴，其以中心轴为中心在上下方向上延伸；

有盖大致圆筒状的毂，其支承在所述轴上；

磁铁，其安装在所述毂的内侧；

定子，其在径向上与所述磁铁相对；

轴承机构，其由所述轴和可旋转地支承所述轴的套筒构成；

有底大致圆筒状的轴承外壳，其内含所述轴承机构；

基座，其配置在所述轴承外壳的下部，具有基座孔；以及

电路板，其配置在所述基座的上表面，

所述轴承外壳由热可塑性树脂材料形成，在所述轴承外壳的下部具有第1大径部、小径部和第2大径部，

所述第1大径部位于所述基座的上表面，

所述小径部被配置为其外周面在径向上与所述基座孔的内周面相对，

所述第2大径部通过热铆接形成，与所述基座的下表面抵接。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述基座具有在所述基座孔的周缘朝轴向上侧弯曲而突出的隆起部，

所述轴承外壳的所述第2大径部填充在所述隆起部中。

3.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述轴承外壳在所述有底大致圆筒状的内底部分具有轴承面，

所述轴承面与所述隆起部的下表面相比位于轴向上侧。

4.根据权利要求2所述的电动机，其中，

所述隆起部的下表面和隆起部内周面被所述轴承外壳的所述第2大径部覆盖。

5.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述热可塑性树脂材料是液晶聚合物。

6.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述基座由金属材料形成。

7.根据权利要求1所述的电动机，其中，

由所述轴承外壳的所述第1大径部的下表面和所述第2大径部的上表面夹持并固定住所述基座。

8.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述定子具有：

定子铁芯；

多个端子销；以及

支承所述多个端子销的支承部，

所述支承部和所述轴承外壳是一体形成的。

9.根据权利要求8所述的电动机，其中，

所述支承部和所述多个端子销通过嵌件成型或上注塑成型而结合，

绕着所述齿和所述支承部卷绕导线来形成线圈，

所述导线的端部与所述端子销电连接，

并且，所述端子销与形成在所述电路板上的电极电连接。

10.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述定子具有：

定子铁芯；

缠绕线圈端子的多个树脂突起；以及

支承所述多个树脂突起的支承部，

所述树脂突起和所述支承部一体形成在所述轴承外壳上。

11.一种送风风扇，其中，该送风风扇具有：

权利要求1所述的电动机；以及

叶轮，其安装在所述毂的外侧，通过以所述中心轴为中心进行旋转来产生气流。

12.一种电动机，其中，该电动机具有：

轴，其以中心轴为中心在上下方向上延伸；

有盖大致圆筒状的毂，其支承在所述轴上；

磁铁，其安装在所述毂的内侧；

定子，其在径向上与所述磁铁相对；

轴承机构，其由所述轴和可旋转地支承所述轴的套筒构成；

有底大致圆筒状的轴承外壳，其内包所述轴承机构；

基座，其配置在所述轴承外壳的下部，具有基座孔；以及

电路板，其配置在所述基座的上表面，

所述轴承外壳由热可塑性树脂材料形成，在所述有底大致圆筒状的内底部分具有轴承面，在所述轴承外壳的下部具有第1大径部、小径部和第2大径部，

所述基座具有在所述基座孔的周缘朝轴向上侧弯曲而突出的隆起部，

所述轴承面与所述基座的隆起部的下表面相比位于轴向上侧，

所述第1大径部的下端面与所述基座的上表面抵接，

所述小径部的外周面与所述基座孔的内周面抵接，

所述第2大径部通过热铆接形成，与所述基座的下表面抵接而被收纳。

13.一种制造权利要求1所述的电动机的方法，其中，该方法具有以下工序：

a)准备所述基座和具有筒部的所述轴承外壳；

b)将所述轴承外壳的所述小径部的外周面插入所述基座孔的内周面；

c)使加热后的夹具抵住所述轴承外壳的所述筒部；

d)利用所述夹具对由所述夹具加热后的所述筒部进行加压；以及

e)将所述筒部填充到所述基座的所述隆起部中。

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