CN103545973A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机，其抑制转子轴的晃动引起的异常噪声而提高肃静性，且能够省略固定螺钉或使固定螺钉减小而使外形形状小型化。位于转子轴的两端的两轴承的内圈固定于转子轴，并且两轴承的外圈以能够沿转子的轴向移动的方式配置于轴承保持部，在轴承中的一方安装有预压施加构件，该预压施加构件对转子轴朝向一方向施力，并施加使构成框体的壳体和凸缘相互接近的作用力。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，尤其涉及通过轴承支承转子轴的两端的旋转电机。

背景技术

电动机或发电机等旋转电机在多个工业领域中使用，作为社会的倾向，要求提供一种应对省能量、省资源的要求的旋转电机。因此，提供出用于应对省能量、省资源的要求的多种改良技术，而与旋转电机的小型化或轻量化相关的技术作为省能量、省资源技术之一也是大的技术主题。

例如，机动车等的车载用的旋转电机要求输出性能白不用说，还要求为肃静性及搭载性优良的小型的旋转电机。

具体而言，进行机动车的转向的电动动力转向装置用的旋转电机通常配置在车室内，或者配置在发动机室的靠车室内附近配置的齿条轴上。

因此，搭载部位自然被限定，若旋转电机进行动作时产生噪声，则可能会对处于车室内的乘客带来不适感。

近些年，机动车的部件产生的工作噪声作为机动车的评价基准之一而受到关注。因此，从机动车的舒适性的追求或环境限制的方面出发，对使用的部件的工作噪声也要求采取对策。

因此，提出有以抑制电动动力转向装置的电动机的噪声为目的的各种技术。

例如，在日本特开2009-201255号公报(专利文献1)所记载的技术中，为了抑制转子轴的轴向的“晃动”引起的异常噪声的产生，进行以下这样的对策。

即，在通过轴承将转子轴的两端支承为能够旋转的旋转电机中，在一端侧的轴承的内圈中压入固定转子轴，对于另一端侧的轴承而言，将外圈压入固定于壳体，并通过预压弹簧对一端侧的轴承的外圈进行弹性施力，来使转子轴与一端侧的轴承一起移动，与此对应，使转子轴在另一端侧的轴承的内圈内移动而将转子轴朝向一方向压紧，由此来限制转子轴的轴向上的运动，从而抑制“晃动”引起的异常噪声的产生。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2009-201255号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

然而，在专利文献1所记载的旋转电机中，因以下叙述的理由而不能满足于小型的要求。

专利文献1所记载的旋转电机中，通过具有由外壳支承的内圈及外圈的外壳侧轴承和具有由凸缘支承的内圈及外圈的凸缘侧轴承来支承转子轴，并且在外壳侧轴承的内圈中压入固定转子轴，且外壳侧轴承的外圈以能够沿轴向进行位移的方式保持于外壳。

另一方面，将转子轴以能够沿轴向进行位移的方式插入凸缘侧轴承的内圈，并且将凸缘侧轴承的外圈压入固定于凸缘。

而且，将作为预压施加构件的防松垫圈配置在凸缘侧的轴承的外侧(以转子轴的轴承配置位置为基准而与转子相反的一侧)，该防松垫圈将凸缘侧轴承的内圈向转子侧按压。因此，防松垫圈的弹力经由转子轴而向外壳侧轴承的内圈传递，进而使外圈移动。

由此，转子轴被向外壳侧轴承这一方压紧，从而能够抑制产生异常噪声的情况。

然而，由于作为预压施加构件的防松垫圈配置在凸缘侧的轴承的外侧(以转子轴的轴承配置位置为基准而与转子相反的一侧)，因此在将转子轴向外壳侧压紧的状态下，防松垫圈的弹力作为反力而向使外壳和凸缘背离的方向施加力。

因此，需要预先将外壳和凸缘牢固地固定，从而外壳和凸缘需要使用固定螺钉来进行固定。并且，由于通过固定螺钉将外壳和凸缘固定，因此旋转电机的外形形状增大与该固定部对应的量，从而存在无法实现小型化这样的课题。

另一方面，当以向受限的搭载范围内收纳的方式决定旋转电机的外形形状时，必须确保基于固定螺钉形成的固定部，因此无法使决定实质的旋转力的定子和转子的尺寸增大，从而存在阻碍高输出化的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种肃静性优良且小型的旋转电机。

【用于解决课题的手段】

本发明的特征在于，在轴承中的一方安装有预压施加构件，该预压施加构件对转子轴朝向一方向施力，并施加使构成框体的壳体和凸缘相互接近的作用力。

【发明效果】

根据本发明，通过预压施加构件将转子轴向一方压紧，由此能够抑制转子轴的轴向的“晃动”引起的异常噪声的产生。

另外，通过能够得到使壳体和凸缘相互接近的保持力，由此能够加强将壳体和凸缘保持为一体的作用。因此，能够省略将壳体和凸缘固定的固定螺钉，或者能够使固定螺钉小型化，因此能够使旋转电机的外形形状减小与该固定部对应的量，从而能够实现小型化。

附图说明

图1是适用了本发明的旋转电机的外观图。

图2是成为本发明的一实施例的旋转电机的轴向的纵向剖视图。

图3是图2所示的转子的外观立体图。

图4是图2所示的轴承的剖视图。

【符号说明】

10 旋转电机组装体

11 旋转电机

12 逆变器控制装置

13 壳体

14 凸缘

15 转子

16 定子

17 开口部

22 转子轴

22A 壳体侧轴

22B 凸缘侧轴

28 壳体侧轴承保持部

28A 小径部

28B 大径部

29 壳体侧轴承

29A 内圈

29B 外圈

30 挡圈

31 壳体侧轴承保持部

31A 小径部

31B 大径部

32 壳体侧轴承

32A 内圈

32B 外圈

33 预压施加部

34 作为预压施加构件的防松垫圈

具体实施方式

以下，使用附图，详细地说明本发明的实施方式，本发明没有限定为以下的实施方式，在本发明的技术的概念中，各种变形例或应用例也包含在其范围内。

图1表示在作为一例的电动动力转向装置中使用的旋转电机组装体10，该旋转电机组装体10由旋转电机11和对该旋转电机进行驱动控制的逆变器控制部12构成。

逆变器控制部12在框体内部内置有构成逆变器电路的电力用半导体元件、对该电力用半导体元件进行驱动的驱动电路、对该驱动电路进行控制的控制电路等。

旋转电机11和逆变器控制部12通过专用的固定螺栓牢固地固定，将两者固定而成的旋转电机组装体10通过贯穿螺栓等与动力转向装置(未图示)一体化。

接着，基于图2，说明将逆变器控制部12从旋转电机组装体10取下后的状态的旋转电机11的详细的结构。

图2是表示旋转电机11的轴向的纵截面的剖视图。旋转电机11大致划分而由构成框体部的壳体13和凸缘14、构成电动机部的转子15和定子16构成。

壳体13形成为在一端具有开口部17的有底圆筒状(所谓的杯状)，凸缘14以堵塞该开口部17的方式固定于壳体13。

在壳体13的内周侧固定有定子16。构成定子16的分割的固定铁心18在保持圆形形状的状态下通过压入或热装进行固定。该分割的固定铁心18将分割面焊接或不焊接而形成为圆形。

在固定铁心18上安装有线圈骨架19，在该线圈骨架19的外周部卷绕线圈20。线圈20的引出线与母线21连接。需要说明的是，线圈20在连续卷绕两圈或连续卷绕四圈后将引出线引出，或者以卷绕在各固定铁心18上的状态与母线21连接。壳体13与线圈骨架19之间可以设置间隙，也可以嵌合。

母线21配置在接近壳体13的内周壁面的位置，且使后述的轴承保持部31能够位于内周。当然，母线21和壳体13以通过空气取得绝缘的方式位于不接触的配置位置。

在固定铁心18的内周侧配置有能够旋转的转子15。转子15由转子轴22、旋转基体23、磁铁24、磁铁罩25构成。

如图3所示，磁铁24由磁铁罩25覆盖，由此防止磁铁24的飞散。如图3所示，磁铁罩25的端面形成有折弯部25A，以免磁铁24朝向径向及轴向飞散。

需要说明的是，母线21的端部通过贯通凸缘14的母线26而与输入端子27连接。母线21以与各相的线圈连接的方式进行配线，将通过输入端子27输入的U相、V相、W相的电力输入。

以上为旋转电机11的基本的结构，因此省略进一步的说明。接着，对本发明的技术的特征进行说明。

在壳体13的底部13A的中央部形成有壳体侧轴承保持部28，该壳体侧轴承保持部28从底部13A向内侧(在轴向上为转子侧)突出。

通过形成为该突出的结构，能够缩短旋转电机11的轴向长度。即，通过使壳体侧轴承保持部28接近转子15的端面侧，能够将在转子15的端面存在的空间作为壳体侧轴承保持部28所位于的空间来利用。

在壳体侧轴承保持部28的内部收纳有壳体侧轴承29，该壳体侧轴承29具备内圈29A和外圈29B。如图4所示，壳体侧轴承29具备内圈29A和外圈29B，且在内圈29A与外圈29B之间由滚动体29C构成，该滚动体29C由球构成。因此，内圈29A与外圈29B能够经由滚动体29C而相对顺畅地旋转。需要说明的是，该壳体侧轴承29与后述的在凸缘14侧配置的凸缘侧轴承为同样的结构。

壳体侧轴承29收纳于壳体侧轴承保持部28，而在壳体侧轴承保持部28中形成有小径部28A和大径部28B，通过小径部28A来限制壳体侧轴承29的外圈29B向转子15侧的移动。另外，通过大径部28B来限制外圈29B的径向的移动。

以壳体侧轴承29为基准，在壳体侧轴承保持部28的小径部28A的相反侧的大径部28B卡合有挡圈30，在该挡圈30与小径部28A之间配置有壳体侧轴承29。该挡圈30与小径部28A之间的长度设定得比图4所示的壳体侧轴承29的宽度BL稍大，从而壳体侧轴承29能够移动。

并且，转子轴22的壳体侧轴22A压入固定于壳体侧轴承29的内圈29A，且壳体侧轴22A与壳体侧轴承29的内圈29A牢固地连结。

另一方面，壳体侧轴承29的外圈29B相对于壳体侧轴承保持部28的大径部28B具有间隙而对置配置，结果是，壳体侧轴承29能够追随转子轴22的轴向的运动而在壳体侧轴承保持部28中沿轴向移动。但是，由于该运动被小径部28A限制，因此该小径部28A抑制转子轴22的轴向的“晃动”，从而成为在旋转电机11旋转的状态下可取得的位置。对于其理由后述。

接着，对凸缘侧的轴承结构进行说明。在凸缘14的中央部形成有凸缘侧轴承保持部31，该凸缘侧轴承保持部31从凸缘面部14A向内侧(在轴向上为转子侧)突出。

通过形成为该突出的结构，从而能够缩短旋转电机11的轴向长度。即，通过使凸缘侧轴承保持部31接近转子15的端面侧，从而能够将在转子15的端面存在的空间作为凸缘侧轴承保持部31所位于的空间来利用。该结构与壳体侧轴承保持部28同样，从而可以期待与之相结合而能够进一步缩短旋转电机11的轴向长度的效果。

另外，该凸缘侧轴承保持部31具有作为收纳预压施加构件的预压施加部的功能。对此后述。

在凸缘侧轴承保持部31的内部收纳有凸缘侧轴承32，该凸缘侧轴承32具备内圈32A和外圈32B。

另外，凸缘侧轴承32具备内圈32A和外圈32B，在内圈32A与外圈32B之间由滚动体32C构成，该滚动体32C由球构成。因此，内圈32A与外圈32B能够经由滚动体31C而相对顺畅地旋转。

凸缘侧轴承32收纳在凸缘侧轴承保持部31，而在凸缘侧轴承保持部31上形成有小径部31A和大径部31B，通过小径部31A限制凸缘侧轴承32的外圈32B向转子15侧的移动。需要说明的是，该移动的限制经由后述的预压施加构件来限制。并且，通过大径部31B限制外圈32B的径向的移动。

以凸缘侧轴承32为基准，在转子15侧的凸缘侧轴承保持部31的小径部31A侧形成有预压施加部33。即，在小径部31A与凸缘侧轴承32之间形成有作为预压施加部33的收纳空间。

并且，除了预压施加部33之外的大径部31B的轴向的长度设定得比凸缘侧轴承32的宽度大，从而凸缘侧轴承32能够移动。

转子轴22的凸缘侧轴22B压入固定于凸缘侧轴承32的内圈32A，且凸缘侧轴22B与凸缘侧轴承32的内圈32A牢固地连结。

另一方面，凸缘侧轴承32的外圈32B相对于凸缘侧轴承保持部31的大径部31B具有间隙而对置配置，结果是，凸缘侧轴承32能够追随转子轴22的轴向的运动而在凸缘侧轴承保持部31中沿轴向移动。

并且，在上述的预压施加部33内配置有作为预压施加构件的防松垫圈34。该防松垫圈34以小径部31A为起点而向与转子15侧相反的一侧产生弹力。

由此，凸缘侧轴承32被向图中右侧按压，使壳体侧轴承29的外圈29B移动到由壳体侧轴承保持部28的小径部28A限制的位置。即，这是由于转子轴22与凸缘侧轴承32的内圈32A及壳体侧轴承29的内圈29A固定，从而一体地移动的缘故。

此时，防松垫圈34作为反力而将凸缘侧轴承保持部31的小径部31A向转子15侧(图中左侧)施力，其结果是，进行将凸缘14整体朝向壳体13的底部13A侧压紧的作用。

需要说明的是，当使用防松垫圈34来作为预压施加构件时，由于弹力方向的厚度薄，因此具有能够缩短旋转电机11的轴向长度的效果。此外，即使代替防松垫圈34而使用弹簧垫圈等，也能够期待同样的效果。

另外，在本实施例中，由于形成在凸缘14侧具备防松垫圈34(预压施加构件)的轴承，因此组装性优良。即，只要在凸缘14的凸缘侧轴承保持部31中装入防松垫圈34、凸缘侧轴承32后，向转子轴22压入即可，因此组装简单。

壳体13的开口部17接近转子15、定子16所存在的部分而延伸，且在该部分固定凸缘14。

并且，优选凸缘14与壳体13的固定方法基本上使用热装、压入、粘接剂等不使用固定用的部件的方法进行固定。但是，在设计上需要固定部件的情况下，也可以如以下叙述的那样，通过预压施加构件34对凸缘14的保持功能来降低固定部件的大小，其结果是，能够对旋转电机的小型化作出贡献。

接着，对组装成旋转电机11的状态下的本实施例的作用、效果进行说明。

在图2所示的状态下，壳体13和凸缘14被固定，因此防松垫圈34以凸缘侧轴承保持部31的小径部31A为起点而将凸缘侧轴承32向从转子15远离的方向(图中右侧)施加弹力。

由于凸缘侧轴承32的外圈32B相对于凸缘侧轴承保持部31的大径部31B能够移动，因此内圈32A及固定于内圈32A的转子轴22的凸缘侧轴22B也追随而移动。

当转子轴22向图中右侧移动时，转子轴22的壳体侧轴22A及固定于壳体侧轴22A的壳体侧轴承29的内圈29A也向右侧移动。另外，由于壳体侧轴承29的外圈29B相对于壳体侧轴承保持部28的大径部28B能够移动，因此壳体侧轴承29整体向右侧移动。

当壳体侧轴承29、转子轴22、凸缘侧轴承32向右侧移动，且壳体侧轴承29的外圈29B与壳体侧轴承保持部38的小径部28A抵接而移动位置被限制时，转子15在该位置维持旋转。

由此，能够抑制转子15的转子轴22的轴向的“晃动”引起的异常噪声的产生。

另一方面，在壳体侧轴承29的外圈29B与壳体侧轴承保持部38的小径部28A抵接而移动位置被限制的状态下，防松垫圈34位于凸缘侧轴承保持部31的小径部31A与固定于凸缘侧轴22B的凸缘侧轴承32的内圈32A之间。因此，防松垫圈34将以凸缘侧轴承32为起点的反力向凸缘侧轴承保持部31的小径部31A施力。

由此，凸缘14被施加向图中左侧的力，由此能够加强将壳体13和凸缘14保持为一体的作用。

因此，壳体13与凸缘14之间的固定能够通过轻度的热装或压入产生的比较弱的固定力来进行固定，作为其结果，可以不使用固定部件，或者即使使用，也只要形状尺寸小的固定用部件即可。

因此，能够省略将壳体和凸缘固定的固定螺钉，或者能够使固定螺钉小型化，因此能够使旋转电机的外形形状减小与该固定部对应的量而实现小型化。另外，除了固定螺钉之外，还可以通过将C形环等固定环夹装在壳体与凸缘之间来将两者固定。该情况下也能够使C形环的形状小型化。

另外，当外形形状固定时，能够省略固定部件或者使固定部件小型化，因此能够使定子的外径相应增大。通过增大定子的外径，能够期待输出性能的提高。

并且，通过增大定子的外径，在得到相同的输出性能的情况下，能够减小磁回路的轴向长度，能够减轻磁铁等的重量，因此在轻量化及制造成本方面都有利。

需要说明的是，在上述的实施例中，在凸缘14侧设置了预压施加构件34，但也可以将凸缘14侧的轴承结构设置在壳体13侧。

在该情况下，只要在图2中的壳体侧轴承29与壳体侧轴承保持部28的小径部28A之间夹装作为预压施加构件的防松垫圈34，且使挡圈30与凸缘侧轴承保持部31的大径部31B卡合即可。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其具备收纳在由壳体和凸缘构成的框体内的定子和转子，且通过由设置在所述壳体上的壳体侧轴承保持部收纳的壳体侧轴承和由所述凸缘侧轴承保持部收纳的凸缘侧轴承来将所述转子的转子轴的两端支承为能够旋转，所述旋转电机的特征在于，

在所述两轴承中的一方安装有预压施加构件，所述预压施加构件对所述转子轴朝向一方向施力，并施加使所述壳体与所述凸缘相互接近的作用力。

2.一种旋转电机，其具备收纳在由壳体和凸缘构成的框体内的定子和转子，且通过由设置在所述壳体上的壳体侧轴承保持部收纳的壳体侧轴承和由所述凸缘侧轴承保持部收纳的凸缘侧轴承来将所述转子的转子轴的两端支承为能够旋转，所述旋转电机的特征在于，

位于所述转子轴的两端的所述两轴承的内圈固定于所述转子轴，并且所述两轴承的外圈以沿着所述转子的轴向能够移动的方式配置在所述两轴承保持部，在所述两轴承中的一方安装有预压施加构件，所述预压施加构件对所述转子轴朝向一方向施力，并施加使所述壳体与所述凸缘相互接近的作用力。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述壳体为在一端具有开口部的有底圆筒状，在所述壳体的底部中央附近形成所述壳体侧轴承保持部，所述凸缘具有固定于所述开口部的凸缘面部，并且在所述凸缘的中央附近形成所述凸缘侧轴承保持部，在所述两轴承保持部中的一方配置有所述预压施加构件。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述壳体为在一端具有开口部的有底圆筒状，在所述壳体的底部中央附近形成所述壳体侧轴承保持部，所述凸缘具有固定于所述开口部的凸缘面部，并且在所述凸缘的中央附近形成所述凸缘侧轴承保持部，所述两轴承保持部向所述转子侧突出形成，并且在所述两轴承保持部中的一方的所述突出部配置有所述预压施加构件。

5.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，

所述两轴承保持部具备使所述转子侧的外径减小的小径部和直径比该小径部大的大径部，在所述两轴承保持部的所述小径部和所述大径部的部分配置所述两轴承，所述两轴承保持部中的一方的轴承保持部的小径部成为配置在所述一方的轴承保持部内的一方的轴承的移动限制位置，在另一方的轴承保持部的小径部与配置在所述另一方的轴承保持部内的另一方的轴承之间配置有所述预压施加构件，所述预压施加构件对所述一方的轴承朝向所述一方的轴承保持部的小径部施力。

6.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘通过不使用固定部件的固定方法而固定于所述壳体的所述开口部。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘通过热装而固定于所述壳体的所述开口部。

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