CN103296850A

CN103296850A - 外转子型无刷电动机

Info

Publication number: CN103296850A
Application number: CN2013100535740A
Authority: CN
Inventors: 冈村文裕
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: JP2013176217A; JP5860724B2; US9118222B2; EP2632024B1; EP2632024A3; EP2632024A2; US20130221783A1; CN103296850B

Abstract

一种外转子型无刷电动机包括：定子，该定子具有筒状的外壳、带有定子极齿的定子铁心及同轴地结合到所述外壳的筒状孔中的轴承；以及转子，该转子具有转子轭、设置于转子轭的转子毂及被轴承能转动地支承的转子轴。第一树脂垫圈与第二树脂垫圈彼此接触，转子轴刺穿第一树脂垫圈，且第一树脂垫圈与转子毂的端面接触，第二树脂垫圈与结合到定子铁心的中心孔中的轴承的端面接触。第二树脂垫圈具有弹性突出部分，该突出部分配合在形成于定子铁心中心孔中的凹入部分中。

Description

外转子型无刷电动机

技术领域

本发明涉及一种用于办公自动化设备、家电制品、工业机器等中的外转子型无刷电动机。

背景技术

将参照图3A-4，对传统的外转子型直流（DC）无刷电动机进行说明。

首先，将参照图3A对定子50的结构进行描述。在筒状外壳51的中心孔51a中同轴地设置有浸油烧结轴承52，该浸油烧结轴承52形成为筒状。在外壳51的一端部的外周面上附连有定子铁心53，在该定子铁心53中，多个极齿53a径向朝外延伸并在极齿53a上分别形成有线圈54。在定子铁心53中，通过将铜线卷绕在涂覆有树脂膜并由该树脂膜电绝缘的各极齿53a上，来形成各线圈54。通过按压配合或敛缝，将安装板55固定在外壳51的另一端部的外周面上。在安装板55上设置有电动机驱动电路板56。在安装板56上安装有具有霍尔元件的传感器（未图示）。

接着，将参照图3A对转子57的结构进行描述。通过按压配合将转子轴58固定在转子毂59上，该转子毂59通过对金属板、例如黄铜板进行按压来形成。通过敛缝将形成为杯形的转子轭60一体附连至转子毂59。在转子轭60的内周面上固定有环状磁体61，在该环状磁体61中沿周向设置有多个磁极。在装配完定子50之后，将转子57的转子轴58插入浸油烧结轴承52。将极齿53a与磁体61彼此面对。由于转子轴58被浸油烧结轴承52能转动地支承，因此，转子57能相对于外壳51转动。

由于转子57的转子轴58被结合在外壳51的中心孔51a中的浸油烧结轴承52所支承，因此，转子57的垂直载荷被一对金属或树脂垫圈、或是金属垫圈与树脂垫圈的组合所承受，这一对垫圈设置在转子毂59与浸油烧结轴承52之间。

例如，如图3B所示，将第一树脂垫圈62设置在转子毂59的端面上，将第二树脂垫圈63设置在浸油烧结轴承52的端面上。通过这种结构，能防止转子毂59的端面在浸油烧结轴承52的端面上直接滑动。第一树脂垫圈62和第二树脂垫圈63是具有高滑动性和高耐磨损性的环状树脂垫圈。因此，第一树脂垫圈62和第二树脂垫圈63在使转子57转动的同时彼此滑动，从而能防止浸油烧结轴承52磨损（参照日本专利公开第7-15907号、第2007-247663号和第2008-312286号）。

但是，图3B所示的第一树脂垫圈62是被按压配合至转子轴58，并放置在转子毂58的下端面上。另一方面，第二树脂垫圈63是被插入中心孔，并放置在浸油烧结轴承52的上端面上，其中，第二树脂垫圈63的外径小于外壳51的中心孔的内径。

通过这种结构，在某些情况下，通过使转子57转动，第一树脂垫圈62会与第二树脂垫圈63一起转动。特别是，利用在浸油烧结轴承52中所含的油的表面张力，第一树脂垫圈62与第二树脂垫圈63将彼此粘附，因此，能容易地使第一树脂垫圈62与第二树脂垫圈63一体转动。通过使第一树脂垫圈62与第二树脂垫圈63一体转动，第二树脂垫圈63便在浸油烧结轴承52的端面上滑动，第二树脂垫圈63的外周面便在外壳51的内周面上滑动。因此，因滑动动作而形成的淤泥或磨损粉末会侵入外壳51的中心孔，从而会使转子轴58磨损及偏心，并会使浸油烧结轴承52的寿命缩短。

必须注意，在上述日本专利公开第7-15907号、第2007-247663号和第2008-312286号所记载的现有技术中，将两个以上的垫圈沿推力方向粘附在轴承上。因此，必然会增加部件数量，必然会增加生产成本，且必然会降低组装效率。

在如图4所示第二树脂垫圈63是具有两个突出部分63a的环状垫圈且将面向突出部分63a的凹入部分51a形成在外壳51的内壁上的情况下，能防止第一环状垫圈62和第二环状垫圈63一体转动。但是，必须对外壳51的内壁进行切削，因此，必然会增加生产成本。

另外，第二树脂垫圈63形成为非圆形形状。因此，当通过在利用外部载荷或在检查步骤中的处理将转子57沿轴向举起时的润滑油的表面张力，来将第二树脂垫圈63从外壳51的中心孔拆下的情况下，第二树脂垫圈63无法始终正确地配合在外壳51的中心孔中。因此，有可能第二树脂垫圈63的突出部分63a无法配合至外壳51的凹入部分51a。若突出部分63a没有配合至凹入部分51a，便无法防止轴承52磨损。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能解决现有技术的上述问题的外转子型无刷电动机。即，本发明的外转子型无刷电动机能防止设置在转子毂与轴承间的树脂垫圈一体转动，并能提高轴承的耐久性。

为了实现该目的，本发明具有以下结构。

即，本发明的外转子型无刷电动机包括：

定子，该定子具有筒状的外壳、定子铁心及轴承，其中，所述外壳具有筒状孔，所述定子铁心附连至所述外壳的一端，在所述定子铁心的定子极齿上形成有线圈，所述轴承同轴地结合于所述外壳的所述筒状孔中；以及

转子，该转子具有转子轭、转子毂及转子轴，其中，所述转子轭具有面向所述定子极齿的磁体，所述转子毂设置在所述转子轭的中心处，所述转子轴连接至所述转子毂并被所述轴承能转动地支承，

在第一树脂垫圈与第二树脂垫圈彼此接触的状态下，将所述转子装配于所述定子，所述第一树脂垫圈由所述转子轴刺穿，且所述第一树脂垫圈与所述转子毂的端面接触，而所述第二树脂垫圈与结合于所述定子铁心的中心孔的所述轴承的端面接触，

所述第二树脂垫圈具有弹性突出部分，并且，通过将所述突出部分配合至形成在所述定子铁心的所述中心孔的内壁上的凹入部分来将所述第二树脂垫圈紧固。

在上述外转子型无刷电动机中，第二树脂垫圈具有弹性突出部分，通过将突出部分配合在形成于定子铁心的中心孔的内壁上的凹入部分中，来将第二树脂垫圈紧固。因此，即便附连至转子轴的第一树脂垫圈由转子的转动而转动，也能防止第一树脂垫圈与在第一树脂垫圈上滑动的第二树脂垫圈一体转动。通过防止第一树脂垫圈与第二树脂垫圈的一体转动，就不会在第二树脂垫圈与轴承的端面之间产生淤泥和磨损粉末，藉此，能提高轴承的耐久性。

必须注意，在定子铁心是由堆叠硅钢板形成的情况下，能通过按压工作来同时形成在定子铁心的内壁中所形成的凹入部分和定子铁心的极齿。因此，不需要特殊的工序，并能限制产品成本的提高。外壳由例如黄铜等相对昂贵的材料构成。此外，在传统的电动机中，第二树脂垫圈附连至外壳。另一方面，在本发明中，第二树脂垫圈附连至定子铁心，藉此，能使外壳在轴向上的尺寸较小，并能降低生产成本。

较佳地，在所述第二树脂垫圈的所述突出部分上沿径向形成有切槽，以将所述突出部分分割成多个分割部分，以及

所述分割部分弹性配合在所述定子铁心的所述凹入部分中，以阻止所述第二树脂垫圈沿周向和轴向移动。

通过这种结构，能将第二树脂垫圈相对于定子铁心在周向和轴向上牢固地且正确地定位。因此，即便在利用润滑油的表面张力将与轴承的端面接触的第二树脂垫圈粘附在第一树脂垫圈上的状态下，定子因外部载荷等而沿轴向移动，也能将第二树脂垫圈牢牢地紧固在定子铁心的中心孔中，并能提高耐冲击性。

较佳地，在多个部位上与所述定子铁心的所述中心孔的所述内壁接触的多个突起形成在所述第二树脂垫圈的外周面上。

通过这种结构，就能容易地将同轴配合在转子轴上的第二树脂垫圈与定子铁心同轴配置，藉此，能提高它们的配装效率，能防止转子轴的不均匀磨损，并能使转子的转动稳定。

在本发明的外转子型无刷电动机中，能防止设置在转子毂与轴承之间的树脂垫圈一体转动，并能提高轴承的耐久性。此外，能使外壳沿轴向的尺寸较小，藉此能降低电动机的生产成本。

附图说明

现将参照附图以示例的方式描述本发明的实施例，附图中：

图1A是本发明的外转子型DC无刷电动机的一实施例的剖视图；

图1B是外转子型DC无刷电动机的局部放大剖视图；

图2A是图1A和图1B示出的定子铁心和第二树脂垫圈的平面图；

图2B是定子铁心中的第二树脂垫圈的局部放大平面图；

图3A是传统的外转子型DC无刷电动机的剖视图；

图3B是传统的外转子型DC无刷电动机的局部放大剖视图；

图4是传统的外转子型无刷电动机的定子铁心中的第二树脂垫圈的平面图。

具体实施方式

将参照附图，对本发明的较佳实施例进行描述。在以下的描述中，将外转子型DC无刷电动机作为本发明的外转子型无刷电动机的一种实施例来进行说明。

参照图1对外转子型DC无刷电动机的结构进行说明。在转子1中，浸油烧结轴承3同轴地结合到筒状外壳2的中心孔2a中。在形成于定子铁心4的中心孔4e中的台阶形部分4b与一端部2b的端面和外周面接触的状态下，利用粘合剂将定子铁心4固定在外壳2的一端部2b。定子铁心4是堆叠铁心，从上方观察，极齿4a从定子铁心4的外周面沿径向延伸（参照图2A）。在极齿4a上分别形成有线圈5。

台阶形部分2c形成在外壳2的另一端部。通过按压配合或敛缝，将安装板6固定在台阶形部分2c。在安装板6上固定有电动机驱动电路板7。在电动机驱动电路板7上安装有具有霍尔元件的传感器（未图示）。

转子10被浸油烧结轴承3能转动地支承，该浸油烧结轴承3被插入外壳2的中心孔2a中。转子10的垂直载荷被一对树脂垫圈14和15所承受，这一对树脂垫圈14和15设置在转子毂11与浸油烧结轴承3之间。

接着，将参照图1A对转子10的结构进行描述。通过按压配合将转子毂11固定在转子轴9的一端，其中，上述转子毂11通过对金属板、例如黄铜板进行按压来形成。通过敛缝使杯状转子轭12与转子毂11一体形成。转子轭12由磁性材料构成。在转子轭12的内周面上固定有环状磁体13，在该环状磁体13中沿周向交替配置有多个磁极。磁体13的轴向长度比定子铁心4的极齿4a的轴向长度长。在装配完定子1之后，通过将转子轴9插入浸油烧结轴承3，来将转子10结合到定子1中。转子10的磁体13与面向磁体13的极齿4a彼此磁性工作。转子10被浸油烧结轴承3能转动地保持，并能相对于外壳2转动。

如图1B所示，连接至转子毂11的转子轴9刺穿第一树脂垫圈14，并与转子毂11的下端面11a接触。将第二树脂垫圈15堆叠在浸油烧结轴承3的、面向第一树脂垫圈14的上端面3a上。通过将转子10装配至定子1，将第一树脂垫圈14堆叠在第二树脂垫圈15上，藉此，树脂垫圈14和15承受转子10的垂直载荷。在第二树脂垫圈15的外周部形成有一对突出部分15a，这一对突出部分15a能分别与形成于定子4的内壁4c的一对凹入部分4d配合。突出部分15a能弹性变形。每个突出部分15a的宽度比每个凹入部分4d的内侧面4f之间的距离宽（参照图2B）。

较佳地，第一树脂垫圈14和第二树脂垫圈15例如是具有高滑动性和高耐久性的聚乙烯垫圈，该聚乙烯垫圈通过对高滑动带进行冲孔而产生并形成为环状，在上述高滑动带中，石墨粒子分散在尼龙树脂中。第二树脂垫圈15的形状并非是正圆形，因此，能阻止第二树脂垫圈15相对于定子铁心4转动，并能将其牢牢紧固在定子铁心4上。因此，第二树脂垫圈15的外径比第一树脂垫圈14的外径大。

通过上述结构，即便因转子10转动而使附连至转子轴9的第一树脂垫圈14转动，也能防止第一树脂垫圈14与第二树脂垫圈15一体转动。因此，第二树脂垫圈15和浸油烧结轴承3的上端面3a没有摩擦，藉此，在两者之间不会形成淤泥和磨损粉末，并能提高浸油烧结轴承3的耐久性。

必须注意，在第二树脂垫圈15的、与旋转的第一树脂垫圈14接触的表面上没有形成台阶形部分和边缘，因此，转子10能流畅地转动，而不产生振动。此外，定子铁心14是由堆叠硅钢板形成的堆叠铁心，因此，能通过按压硅钢板，来同时形成在定子4的内壁4c上所形成的凹入部分4d和定子4的极齿4a（参照图2A）。因此，不需要特殊的工序，并能限制产品成本的提高。

如图2B所示，在第二树脂垫圈15的各突出部分15a中沿径向形成有切槽15b。通过形成切槽15b，将各突出部分15a分割成两个分割部分15a1和15a2。上述分割部分15a1和15a2配合在各个凹入部分4d中。通过将分割部分15a1和15a2配合至各凹入部分4d中，使分割部分15a1和15a2与各凹入部分4d的内侧面4f弹性接合，藉此，能防止第二树脂垫圈15转动，并可将第二树脂垫圈15牢牢地紧固在定子铁心4上。

通过上述结构，能将第二树脂垫圈15相对于定子铁心4在周向和轴向上牢固地且正确地定位。因此，即便在利用润滑油的表面张力将与浸油烧结轴承3的端面接触的第二树脂垫圈15粘附在第一树脂垫圈14上的状态下，定子10因外部载荷等而沿轴向移动，也能将第二树脂垫圈15牢牢地紧固在定子铁心4的中心孔4e中，并能提高耐冲击性。

此外，如图2B所示，在多个位置上与定子铁心4的中心孔4e的内壁4c接触的多个突起（例如四个突起）15c从第二树脂垫圈15的外周面突出。

通过形成突起15c，就能容易地将同轴配合在转子轴9上的第二树脂垫圈15与定子铁心4同轴配置，藉此，能提高它们的配装效率，能防止转子轴9的不均匀磨损，并能使转子10的转动稳定。

必须注意，将第二树脂垫圈15的突出部分15a配合在定子铁心4的凹入部分4d中的部位的数量不限定于两个。该数量可以是三个以上。从第二树脂垫圈15的外周面突出的突起15c的数量不限定于四个。该数量可以是五个以上。

此外，可将本实施例的外转子型DC无刷电动机作为驱动源应用在办公自动化设备、家电制品、工业机器等。

本文所引用的所有实例和条件语句都是用于讲授目的以帮助读者理解发明人为发展本领域所作出的发明和概念，且应认为并不限于说明书中这些具体描述的实例和条件，这些实例的构成也不是表明本发明的优劣。虽然已经详细描述了本发明的实施例，但是应当理解，在不偏离本发明的精神和范围可对其作出各种改变、替代和变化。

Claims

1.一种外转子型无刷电动机，

包括：

定子，该定子具有筒状的外壳、定子铁心及轴承，其中，所述外壳具有筒状孔，所述定子铁心附连至所述外壳的一端，在所述定子铁心的定子极齿上形成有线圈，所述轴承同轴地结合在所述外壳的所述筒状孔中；以及

转子，该转子具有转子轭、转子毂及转子轴，其中，所述转子轭具有面向所述定子极齿的磁体，所述转子毂设置在所述转子轭的中心处，所述转子轴连接至所述转子毂并由所述轴承能转动地支承，

其中，在第一树脂垫圈与第二树脂垫圈彼此接触的状态下，将所述转子装配在所述定子上，所述转子轴刺穿所述第一树脂垫圈，且所述第一树脂垫圈与所述转子毂的端面接触，而所述第二树脂垫圈与结合在所述定子铁心的中心孔中的所述轴承的端面接触，

所述第二树脂垫圈具有弹性突出部分，并且，通过将所述突出部分配合至形成在所述定子铁心的所述中心孔的内壁上的凹入部分，将所述第二树脂垫圈紧固。

2.如权利要求1所述的外转子型无刷电动机，其特征在于，

在所述第二树脂垫圈的所述突出部分上沿径向形成有切槽，以将所述突出部分分割成多个分割部分，以及

3.如权利要求1或2所述的外转子型无刷电动机，其特征在于，

在多个部位上与所述定子铁心的所述中心孔的所述内壁接触的多个突起从所述第二树脂垫圈的外周面突出。