CN102742130B

CN102742130B - 圆筒无芯马达

Info

Publication number: CN102742130B
Application number: CN201180007891.8A
Authority: CN
Inventors: 驹井悠二
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: CN102742130A; WO2011135930A1; JPWO2011135930A1; JP5728744B2

Abstract

提供一种圆筒无芯马达，容易小型化，且能够抑制用于得到所需要的马达的输出转矩的磁铁的大小。在外壳(20)中配置有构成圆筒无芯马达的转子单元的轴(2)、轴连结部(10)以及换向器(9)，轴(2)被设置为，贯通在树脂模压部件(23)的中央形成的轴孔，该树脂模压部件(23)用于将圆筒状的磁铁(21)一体地固定到外壳(20)上。

Description

圆筒无芯马达

技术领域

本发明涉及一种圆筒无芯马达，将设置在圆筒状外壳中央的轴的输出端的相反侧端部与换向器连结，并在上述换向器上设置与上述外壳同心的圆筒状的线圈部件，而构成马达的转子单元，并且具有在上述轴和上述线圈部件之间设置空气隙而配置了圆筒状的磁铁的定子单元。

背景技术

以往，作为小型的电气设备或者电子设备的驱动源，使用小型的圆筒无芯马达。图8表示该圆筒无芯马达的现有例的概略构成。

在图8中，现有的圆筒无芯马达具有：由磁性材料形成的外壳1(马达壳体)；沿着外壳1的旋转中心轴配置的轴2；用于旋转自如地支持轴2的轴承3、4；用于维持轴承3和轴承4之间的距离的轴环5；收容了轴2、轴承3、4及轴环5的、兼作为磁轭的轴承座6；设置在轴承座6外周的磁铁7；配设在磁铁7和外壳1之间的空气隙中的圆筒状的线圈8；用于进行向线圈8供电等的换向器(换向器单元)9；用于将换向器9与轴2的一个端部进行连结的轴连结部10；以及封闭外壳1的开口部并设置了换向器9的电刷等的模压部件11。

此外，外壳1、轴承座6以及磁铁7构成该圆筒无芯马达的定子单元，线圈8、轴2、轴连结部10以及换向器9构成该圆筒无芯马达的转子单元。

在这种圆筒无芯马达中，在使外壳1的外形尺寸一定的情况下，为了增大输出转矩，基本上需要使磁铁7的体积增加而增大磁导率。

例如，在专利文献1中公开有如下装置：将轴承(轴承)架形成为粗直径和细直径的两段，从外侧将轴承插装到粗直径部分，并且将圆筒磁铁配置到细直径部分，由此能够增大圆筒磁铁的壁厚并增加体积。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-344700号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在这样的专利文献1所公开的现有装置中，轴承位于圆筒磁铁的外侧，因此产生如下问题：不能够使轴的长度小于轴承的轴延长方向的长度和圆筒磁铁的轴延长方向的长度的合计，而难以在轴向上将用于得到需要的输出转矩的圆筒无芯马达的形状小型化。

本发明是鉴于所述实际情况而进行的，其目的在于提供一种圆筒无芯马达，容易小型化，且能够抑制用于得到需要的输出转矩的磁铁的大小。

用于解决课题的手段

本发明的圆筒无芯马达为，将设置在圆筒状外壳中央的轴的输出端的相反侧端部与换向器连结，在上述换向器上相对于上述外壳设置圆筒状的线圈部件，而构成马达的转子单元，并且具有在上述轴和上述线圈部件之间配置了圆筒状的磁铁的定子单元，在该圆筒无芯马达中，上述定子单元具有树脂模压部件，该树脂模压部件将上述磁铁固定到上述外壳上并且将上述轴旋转自如地支承在外壳上。

此外，也可以为，在上述外壳的上述输出端侧，在相对于上述轴垂直的方向上设置壁部，并且在该壁部上，从上述输出端侧朝向相反侧地设置凹部和至少一个以上的贯通孔，在此基础上，上述树脂模压部件成型为至少将供上述轴通过的部分留出而填埋上述凹部的形态。

此外，也可以为，上述树脂模压部件成型为将上述磁铁的与上述换向器对置的面卡止的形态。

此外，也可以为，在上述树脂模压部件上，在上述轴的周围进一步设置供上述轴贯通的磁轭部件。

此外，也可以为，在上述磁铁的与上述换向器对置的面上设置止转的槽，上述树脂模压部件成型为填埋上述槽的形态。

此外，也可以为，填埋上述凹部的上述树脂模压部件成型为如下形态：在上述输出端侧形成有圆筒状凸部，并在其内周部或外周部中的至少任意一方形成螺纹部。

并且，也可以为，上述圆筒状的磁铁成型为空出将上述轴与上述换向器连结的连结部的空间的形态。

发明的效果：

根据以上那样的本发明的圆筒无芯马达，能够得到容易小型化、且能够抑制用于得到需要的输出转矩的磁铁的大小这种效果。

此外，在相同尺寸的圆筒无芯马达中，能够增大能够配置的磁铁的体积，因此得到能够增大输出转矩这种效果。

此外，通过一体的树脂模压部件来成型支承旋转轴的树脂轴承，由此得到能够削减零件数量和制造工时数这种效果。

此外，得到如下效果：除了作为树脂轴承的功能以外，通过一体的树脂模压部件进行成型，还能够实现作为磁铁的防脱、止转的功能、作为齿轮头的连结部的功能。

此外，得到如下效果：不对用于树脂模压的模具施加较大的修正，就能够应用于多种大小的外壳的圆筒无芯马达。

附图说明

图1是表示本发明实施例的圆筒无芯马达的构成概略的图。

图2是表示本发明实施例的圆筒无芯马达所使用的磁铁的形状的截面图以及侧视图。

图3是用于对设置在本发明实施例的树脂模压部件上的轴承进行说明的局部放大截面图。

图4是表示本发明实施例的圆筒无芯马达的构成概略的图。

图5是表示本发明实施例的树脂模压前后的外壳的状态的图。

图6是表示本发明实施例的圆筒无芯马达的构成概略的图。

图7是表示本发明实施例的圆筒无芯马达的构成概略的图。

图8是表示现有的圆筒无芯马达的构成概略的概略截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施例1

图1(a)是表示本发明一个实施例的圆筒无芯马达的构成概略的概略截面图。另外，图1(a)的圆筒无芯马达为，外壳的外径尺寸与图8所示的现有装置相同，此外，轴2、线圈8、换向器9以及轴连结部10也与图8所示的现有装置同样地构成。

另外，在图1(a)中，省略了在现有装置中封闭外壳1的开口部并设置了换向器9的电刷等的模压部件11的图示。

图1(b)是从外壳1的开口部侧(轴2的输出侧的相反侧)观察图1(a)的圆筒无芯马达的图。此外，在图1(b)中，省略了模压部件11以及由线圈8、轴2、轴连结部10、换向器9构成的该圆筒无芯马达的转子单元的图示。

在图1(a)、(b)中，在由磁性材料形成的外壳20中，配置有构成该圆筒无芯马达的转子单元的轴2、轴连结部10以及换向器9，轴2贯通在树脂模压部件23的中央形成的轴孔而被支承为旋转自如，该树脂模压部件23用于将圆筒状的磁铁21一体地固定安装在外壳20上。

此外，带边缘的套筒状的由磁性材料形成的磁轭部件24被设置为，在树脂模压部件23的轴孔周围供轴2贯通。另外，在轴2由磁性材料制作的情况下，磁轭部件不是必需的，但在设置了磁轭部件时，磁路的效率提高，马达的输出也增大。

而且，通过该外壳20、磁铁21、树脂模压部件23以及磁轭部件24，构成该圆筒无芯马达的定子单元。

此外，如图2(a)、(b)所示，磁铁21为，与圆筒形的旋转轴同轴地形成直径比树脂模压部件23的轴孔(省略图示)大若干的贯通孔21a，并将一个端部成型为直径比贯通孔21a的直径大的阶梯21b，并且，在形成了阶梯21b的端部上，与阶梯21b相连接地在两个方向上设置有止转的槽21c。另外，该槽21c还兼作为表示使磁铁21磁化时的磁化方向的标记，但不限于两个方向，也可以在多个方向上设置。

如图3所示，树脂模压部件23形成为如下的形态：填埋从磁铁21的贯通孔21a到轴孔为止的间隙、阶梯21b的角的部分(图中由标记23c表示的部分)以及槽21c。而且，通过阶梯21b的角的部分23c将磁铁21卡止，由此能够防止磁铁21沿轴2的轴向脱落，并且，通过由树脂模压部件23封闭槽21c，由此能够防止磁铁21围绕轴2进行带动旋转这种事态。

此外，如图3所示，树脂模压部件23为，在轴孔的端部附近形成有承托轴2的轴承部23a、23b，在轴承部23a、轴承部23b以及轴2之间的间隙中充满润滑油等，由此能够使轴2的旋转顺畅。

另外，轴承部23a、23b除了分别形成为一个圆环状的突起以外，还能够形成为多个圆环状的突起。

此外，磁轭24具有形成磁路的功能，但在成型树脂模压部件23的阶段，还具有如下功能：在向成型用的模具(省略图示)中注入树脂时，降低对磁铁21施加的树脂注射压力，防止由于树脂注射压力而磁铁21破损。

如以上那样，本实施例的圆筒无芯马达为，将承托轴2的轴承部23a、23b形成在设置于树脂模压部件23的轴孔中，因此不需要设置在现有装置中为了承托轴2而需要的轴承3、4、轴环5以及轴承座6，因此能够减小设置在圆筒状的磁铁21上的贯通孔21a的直径。

此处，当使本实施例的磁铁21的外径与现有装置的磁铁7为相同尺寸时，本实施例的磁铁21能够减小贯通孔21a的直径，因此本实施例的磁铁21与现有装置的磁铁7相比径向的实质尺寸变大，在使轴向的尺寸相同的情况下，磁铁21的体积变得比现有装置的磁铁7的体积大。因此，即使磁铁21的外形尺寸相同，也能够增大马达的输出。

在图1(a)、(b)所示的实施例中，表示为了得到与图8所示的现有装置的圆筒无芯马达同等的输出转矩，而将磁铁21的体积设定为与现有装置的磁铁7的体积为同样大小的情况，在这种情况下，在外壳20内，即使将磁铁21在轴向上小型化，也能够确保与现有装置的磁铁7同样的体积。

此外，在本实施例的情况下，作为磁铁21的形状，以空出轴连结部10的方式设置有阶梯21b，因此能够将磁铁21的形状延长到在图2(a)中由符号21d表示的部分，与其体积相应地，能够使磁铁21的体积进一步增加。

因此，例如在本实施例的情况下，能够进一步减小外壳20的轴向尺寸。即，在本实施例中，能够使圆筒无芯马达小型化。

实施例2

图4是表示本发明另一个实施例的圆筒无芯马达的构成概略的图。

尤其是，图4(a)通过概略截面表示圆筒无芯马达的构成，图4(b)表示从圆筒无芯马达的输出侧的相反侧观察的侧面的状态。

另外，在图4(a)、(b)中，省略了设置换向器、电刷等的模压部件的图示，并且，在图4(b)中，为了表示树脂模压部件23以及磁铁31的状态，还省略了转子单元的图示。

在本实施例中构成为，没有配置在上述实施例1的方式中在轴向上被小型化了的磁铁21，而配置了轴向尺寸量较大的磁铁31。这时，本实施例的磁铁31的体积当然比现有装置的磁铁7大。

当成为该构成时，能够增大该圆筒无芯马达的输出转矩。与图8所示的现有装置构成相比较，由于磁铁的体积较大，因此能够增大圆筒无芯马达的输出转矩。

本发明人，在使外壳20的外径为磁铁31的外径为全长为11mm的条件下，制作了本实施例的圆筒无芯马达和现有装置的圆筒无芯马达，并比较了转矩特性。

关于本实施例的圆筒无芯马达的树脂轴承，形成树脂轴承部的树脂模压部件23，使用硬质的PPS树脂，在支承旋转轴的部分，在输出轴侧和其相反侧分别形成有三个具有十几μm的高度的圆环状的突起。

其结果，确认了如下情况：在本实施例的构成中，能够得到比现有装置的构成高19%的输出转矩。

另外，在本实施例中，使圆筒无芯马达的尺寸的外径为但是能够应用于所有尺寸的圆筒无芯马达。其中，当考虑到树脂模压的模具、马达的输出以及树脂轴承的适合性时，特别优选应用于外径为程度的尺寸的圆筒无芯马达。

在本实施例中，树脂模压部件使用了硬质PPS树脂，但并不特别限定原材料。能够适当地选择具有滑动特性、并适合于基于注射成型的树脂成型的材质。

实施例3

图5表示的形态为，作为本发明的实施例之一，对于分别不同的外形尺寸的外壳，在输出轴端侧壁部上设置相同尺寸的凹部，并通过树脂模压部件填埋该凹部而进行了成型。

图5(a)、(b)表示在本实施例中进行树脂模压成型之前的外径为的外壳30。图5(a)是从输出轴侧观察外壳30的图，图5(b)是其侧视截面图。

如图5(a)、(b)所示，外壳30具有壁部30a，在该壁部30a上设置有凹部30b。而且，在凹部30b中具有孔部30c和30d。

在树脂模压成型时，从壁部30a的输出轴侧注入树脂，树脂通过孔部30d流入到外壳30内部。

图5(c)、(d)是表示本实施例的使用了外壳30的树脂模压后的外壳部组件的图。图5(c)是从输出轴侧观察的图，图5(d)是其侧视图。

如图5(c)所示，树脂模压部件23被成型为，将孔部30c中的成为输出轴的轴孔的部分留出，而填埋凹部30b。

这时，孔部30d也成为由树脂模压部件填埋的状态，但该状态还具有将树脂模压部件23相对于外壳30止转的功能。

图5(e)、(f)是表示本实施例的使用了外径为的外壳40的树脂模压后的外壳部组件的图。图5(e)是从输出轴侧观察的图，图5(f)是其侧视图。

与外壳30同样，外壳40具有壁部，在该壁部上设置有凹部，在该凹部中，树脂模压部件被成型为，将输出轴的轴孔部分留出而填埋凹部。

设置在外壳30以及40上的各个凹部的形状是内径为深度为0.5mm左右的相同形状。而且，填埋凹部的树脂模压部件23分别在外壳30或外壳40的内部形成有树脂轴承。

该树脂模压部件为，在进行树脂模压成型时，在模具中从凹部侧注入。

这时，外壳30和40的凹部的形状相同，因此模具的固定侧能够使用相同部件。

即，不对用于树脂模压的模具施加较大的修正，就能够应用于多种大小的外壳的圆筒无芯马达。

实施例4

图6表示的形态为，作为本发明的实施例之一，填埋输出轴端侧壁部的凹部的树脂模压部件，朝向输出端侧形成了大致圆筒状凸部23a。此外，在本实施例的圆筒无芯马达的构成中，在轴2上固定配置有小齿轮12。

并且，在大致圆筒状凸部23a的外周部上形成有螺纹部23b，能够将齿轮头组合到此处。另外，也可以根据所组合的齿轮头侧的构成，在大致圆筒状凸部23a的内周部形成螺纹部。

实施例5

图7是表示本发明另一个实施例的圆筒无芯马达的构成概略的概略截面图。

在本实施例中，树脂模压部件成为完全覆盖了磁铁41的外周部41a的形态。

而且，磁铁41的外径尺寸小于实施例1的方式中的磁铁21的外径。但是，与实施例1的磁铁21相比较，磁铁41具有同等以上的体积。

树脂模压部件完全覆盖磁铁41的外周部41a，因此例如不需要对磁铁41实施电镀等表面处理。

以上所述的各实施例的构成以及变形例，也能够在不矛盾的范围内适宜组合而应用。

工业上的可利用性

本发明为，只要是圆筒无芯马达，则能够同样地应用于各种用途所使用的圆筒无芯马达。

符号的说明

1 外壳

2 轴

3、4 轴承

5 轴环

6 轴承座

7 磁铁

8 线圈

9 换向器

10 轴连结部

11 模压部件

12 小齿轮

20、30、40 外壳

21、31、41 磁铁

21a 贯通孔

21b 阶梯

21c 槽

23 树脂模压部件

23a 大致圆筒状凸部

23b 螺纹部

24 磁轭部件

30a 壁部

30b 凹部

30c、30d 孔部

41a 磁铁外周部

Claims

1.一种圆筒无芯马达，将设置在圆筒状外壳中央的轴的输出端的相反侧端部与换向器连结，在上述换向器上设置圆筒状的线圈部件，而构成马达的转子单元，并且具有在上述轴和上述线圈部件之间配置了圆筒状的磁铁的定子单元，该圆筒无芯马达的特征在于，

上述定子单元具有树脂模压部件，该树脂模压部件将上述磁铁固定到上述外壳上并且将上述轴旋转自如地支承在外壳上，

在上述磁铁的与上述换向器对置的面上设置止转的槽，

上述树脂模压部件成型为填埋上述槽的形态，

上述树脂模压部件完全覆盖了上述磁铁的外周部。

2.如权利要求1所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

在上述外壳的上述输出端侧，在相对于上述轴垂直的方向上具有壁部，

在上述壁部上，从上述输出端侧朝向相反侧地具有凹部，

在上述凹部中具有至少一个以上的贯通孔，

在上述贯通孔内，至少将成为用于使上述轴通过的轴孔的部分留出，而上述树脂模压部件成型为填埋上述凹部的形态。

3.如权利要求1所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

上述树脂模压部件成型为将上述磁铁的与上述换向器对置的面卡止的形态。

4.如权利要求2所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

5.如权利要求1所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

在上述树脂模压部件上，进一步设置了供上述轴贯通的、直径比上述轴的直径大的磁轭部件。

6.如权利要求2所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

7.如权利要求3所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

8.如权利要求4所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

9.如权利要求1所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

上述树脂模压部件成型为覆盖上述磁铁的表面部分中的至少圆筒外周面整体的形态。

10.如权利要求2所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

11.如权利要求3所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

12.如权利要求4所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

13.如权利要求5所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

14.如权利要求6所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

15.如权利要求7所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

16.如权利要求8所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

17.如权利要求2、4、6、8、10、12、14、16中任一项所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

填埋上述凹部的上述树脂模压部件成型为如下的形态：

在上述输出端侧形成有圆筒状凸部，

在上述圆筒状凸部的内周部或外周部中的至少某一方形成螺纹部。

18.如权利要求1～16中任一项所述的圆筒无芯马达，其特征在于，

上述圆筒状的磁铁成型为空出将上述轴与上述换向器连结的连结部的空间的形态。

19.如权利要求17所述的圆筒无芯马达，其特征在于，