CN104979989B - 无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现低成本地达成小型化的无刷电机的技术。电机(10)包括：具有磁体的圆柱状的转子(12)；在中央部具有用于配置转子的空间的定子(14)；收容转子(12)和定子(14)的收容部件；基于伴随于转子(12)的旋转的磁场变动，来检测与该转子的旋转位置相应的信号的检测部(30)。收容部件具有支承转子(12)的旋转轴的一部分的前盖(16)和支承转子(12)的旋转轴的其它部分的外壳本体(18)。前盖(16)具有用于安装检测部(30)的载置部(16e)。载置部(16e)从基部(16c)向转子(12)的端面突出。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机。

背景技术

以往，电机被作为各种各样的装置和产品的驱动源来使用。例如，在包括打印机和复印机等办公设备、各种各样的家电产品、汽车及电动自行车等车辆的助力在内的动力源用途中被采用。特别是作为动作频率高的可动部件的驱动源，从耐久性和电噪声的观点来说有时会使用无刷电机。

无刷电机能通过控制对定子的线圈的通电来使转子旋转。然而，无刷电机由于没有电刷或整流子，故需要以某种方法来检测转子的旋转位置。作为这样的检测机构，多采用霍尔元件或霍尔IC等。

检测机构的配置根据转子、定子的构成而有各种各样的方案，例如已知有在与转子的轴向端面相对的位置配置了安装有位置检测元件的基板的电动机(参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2002-101583号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

然而，在上述的电动机中，为使位置检测所需的磁通量増加，使转子磁体的一部分从转子的端面外伸(overhang)，并维持转子磁体与位置检测元件的距离，结果，电动机的轴向的长度(厚度)会变大。另外，由于使用非电机性能所需的外伸部分的磁体，成本也会増加。

本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种实现了低成本地达成小型化的无刷电机的技术。

〔用于解决课题的机构〕

本发明一个方案的无刷电机包括：具有磁体的圆柱状的转子；在中央部具有用于配置转子的空间的定子；收容转子和定子的收容部件；以及基于伴随于转子的旋转的磁场变动，检测与该转子的旋转位置相应的信号的检测部。收容部件具有支承转子的旋转轴的一部分的第1支承部件，和支承转子的旋转轴的其它部分的第2支承部件。第1支承部件包括：基部；被形成在基部的中央、支承旋转轴的支承部；被形成在支承部的周围、用于安装检测部的载置部。载置部从基部向转子的端面突出。

根据该方案，由于在突出的载置部配置检测部，故能使检测部更接近转子的端面。因此，检测部的信号检测精度得到提高，并且能使无刷电机的轴向的厚度紧凑。

定子可以具有被卷绕于绝缘子的定子绕组。定子绕组的与第1支承部件相对一侧的绕组端部可以比转子的端面更突出，载置部可以在与转子相对的位置具有突出端面。突出端面可以在旋转轴的方向上位于定子绕组的绕组端部与转子的端面之间。由此，能使得第1支承部件与定子绕组不相干渉地使载置部靠近转子端面。

可以还具有从收容部件外部向检测部或定子绕组供电的导线。载置部可以被构成为：突出端面与绝缘子的间隙比导线的外径更小。由此，能防止导线进入到转子端面附近区域而与转子相干渉这样的情况。

支承部和载置部可以具有连续的平坦面。由此，能提高支承部附近的强度。另外，通过使之成为平坦面，检测部的定位和安装变得容易。另外，也可以将平坦面作为顶杆(Ejector Pin)的承受部来使用。

支承部可以形成有用于收容可旋转地支承旋转轴的轴承的圆形的凹部或通孔。由此，能用一个部件实现被要求位置精度和尺寸精度的具备支承部和载置部这样的多种功能的第1支承部件。

转子可以具备圆形的转子芯和多个板状磁体。转子芯可以具有以旋转轴为中心放射状地形成的多个磁体收容部。板状磁体可以以与相邻磁体相同的磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式被收容在磁体收容部中。由此，能提高转子的外周部的平均磁束密度。

另外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在部件、制造方法、系统等间变换的方案，作为本发明的技术方案也是有效的。

〔发明效果〕

通过本发明，能降低成本地提高检测部的信号检测精度，并使电机的轴向厚度变得紧凑。

附图说明

图1是本实施方式的无刷电机的整体立体图。

图2是本实施方式的无刷电机的侧视图。

图3是本实施方式的无刷电机的分解立体图。

图4是本实施方式的无刷电机的侧方剖视图。

图5的(a)是本实施方式的转子芯的俯视图；图5的(b)是表示在图5的(a)所示的转子芯中嵌入磁体后的状态的俯视图。

图6是定子芯的俯视图。

图7是缠绕有绕组的绝缘子的立体图。

图8是表示本实施方式的前盖和检测部的安装状态的分解立体图。

图9是从电机内侧观看将检测部安装于本实施方式的前盖的状态的主视图。

〔标号说明〕

G1间隙、L1外径、10电机、12转子、12a端面、14定子、16前盖、16a孔、16b凹部、16c基部、16d支承部、16e载置部、16f突出端面、18外壳本体、18a基部、18b孔、18c凹部、19供电部、20旋转轴、22,24轴承、26转子芯、26a通孔、26b磁体收容部、28磁体、30检测部、32检测元件、34基板、36定子芯、38定子轭、42绝缘子、43定子绕组、43a绕组端部、44导线。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在附图的说明中对相同的要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，以下所述的构成仅是例示，并非对本发明的范围进行某种限定。以下以内转子型的无刷电机为例进行说明。

(无刷电机)

图1是本实施方式的无刷电机的整体立体图。图2是本实施方式的无刷电机的侧视图。图3是本实施方式的无刷电机的分解立体图。图4是本实施方式的无刷电机的侧方剖视图。

本实施方式的无刷电机(以下有时称作“电机”)10包括具有磁体的圆柱状的转子12、在中央部具有用于配置转子12的空间的定子14、前盖16、外壳本体18、以及供电部19。

前盖16是板状的部件，在中央形成有用于贯穿旋转轴20的孔16a，在孔16a的附近形成有用于保持轴承22的凹部16b。并且，前盖16介由轴承22支承转子12的旋转轴20的一部分。此外，外壳本体18是圆筒状的部件，在基部18a的中央处形成有孔18b，并在孔18b的附近形成有用于保持轴承24的凹部18c。并且，外壳本体18介由轴承24支承转子12的旋转轴20的其它部分。在本实施方式中，前盖16和外壳本体18构成收容转子12及定子14的收容部件。

(转子)

图5的(a)是本实施方式的转子芯的俯视图；图5的(b)是表示在图5的(a)所示的转子芯中嵌入磁体后的状态的俯视图。

转子12具有圆形的转子芯26和多个磁体28。在转子芯26的中心处，形成有以插入的状态来固定旋转轴20的通孔26a。另外，转子芯26具有用于插入固定磁体28的多个磁体收容部26b。磁体28是与磁体收容部26b的形状对应的板状的部件。

然后，将这些部件按顺序组装。具体来说，将多个(14个)磁体28分别嵌入对应的磁体收容部26b，并将旋转轴20插入该转子芯26的通孔26a。然后，轴承22和轴承24被安装于旋转轴20。

(转子芯)

图5的(a)所示的转子芯26是层叠多个板状的部件而成的。多个板状部件分别是从无方向性电磁钢板(例如硅钢板)通过压力加工、以图5的(a)所示那样的预定形状冲切而制成的。并且，磁体收容部26b是以转子芯26的旋转轴为中心放射状地形成的。

磁体28如图5的(b)所示那样，以与相邻磁体相同的磁极彼此在转子芯26的周向上相对的方式被收容在磁体收容部26b中。即，磁体28被构成为：大致长方体的6个面中的表面积较大的2个主面28a、28b分别成为N极和S极。由此，从磁体28的主面28a出来的磁感线从2个磁体28之间的区域朝向转子芯26外侧。其结果，本实施方式的转子12作为在其外周部有N极和S极交替各7极、共计14极的磁铁来发挥功能。

另外，磁体28例如是粘结磁铁或烧结磁铁。粘结磁铁是在橡胶或树脂等中掺入磁性材料后注射成型或压缩成型的磁铁，不进行后加工也能得到高精度的C面(斜面)或R面。另一方面，烧结磁铁是将粉末状的磁性材料高温烧固的磁铁，与粘结磁铁相比更容易提高剩磁，但为得到高精度的C面或R面，多需要进行后加工。

(定子)

接下来详细说明定子14的构造。图6是定子芯的俯视图。图7是缠绕有绕组的绝缘子的立体图。

定子芯36是圆筒状的部件，是层叠有多张板状的定子轭38的构件。定子轭38从环状部的内周朝中心形成有多根(本实施方式中为12根)齿40。

各齿40上安装图7所示的一体型的绝缘子42。然后，针对各个齿40从绝缘子42上缠绕导体而形成定子绕组43(参照图4)。然后，在经过这样的工序而完成后的定子14的中央部配置转子12。此外，若齿的宽度是朝着前端部逐渐扩张的，则可以从齿的上下方来安装被分断成多块的绝缘子。

(前盖)

下面详细说明前盖和被安装于前盖的检测部。图8是表示本实施方式的前盖和检测部的安装状态的分解立体图。图9是从电机内侧观看将检测部安装于本实施方式的前盖的状态的主视图。前述的图4所示的剖视图是包含图9所示的A-A’剖面的图。

图8所示的检测部30基于伴随于转子12的旋转的磁场变动，来检测与转子12的旋转位置相应的信号。具体来说，是将霍尔元件或霍尔IC等检测元件32安装于基板34的构件。此外，本实施方式的检测部30具有3个检测元件32。

前盖16包括：基部16c；支承部16d，被形成在基部16c的中央处，介由轴承22支承旋转轴20；以及载置部16e，被一体地形成在支承部16d的周围，用于安装检测部30。载置部16e如图4所示从基部16c起朝着转子12的端面12a突出至不干涉定子绕组43的位置。

因此，本实施方式的电机10在突出的载置部16e上载置检测部30，故能使检测部30靠近转子12的端面12a。因此，能提高检测部30的信号检测精度，并使电机10的旋转轴向的厚度紧凑。

另外，定子14如前所述具有被卷绕在绝缘子42上的定子绕组43。如图4所示，定子绕组43的与前盖16相对一侧的绕组端部43a比转子的端面12a更突出。载置部16e在与转子12的端面12a相对的位置具有突出端面16f。突出端面16f在旋转轴20的轴向Ax上位于定子绕组43的绕组端部43a与转子12的端面12a之间。由此，能在前盖16与定子绕组43不相干涉的情况下使载置部16e靠近转子12的端面12a。

此外，电机10如图4所示，还具有从收容部件外部向检测部30或定子绕组43供电的导线44。载置部16e具有以突出端面16f与绝缘子42的间隙G1比导线44的外径L1更变小的方式被构成的部位。由此，能防止导线44进入转子12的端面12a的附近区域而与转子12相干渉这样的情况。此外，载置部16e也可以不遍及支承部16d全周地设置，只要针对至少一部分设置即可(实施例中为3处)，导线44本身也有坚固性和弹性，在未设置载置部16e的地方，也能防止导线44进入到转子12的端面12a附近区域。

另外，如图8和图9所示，支承部16d和载置部16e具有连续的平坦面，被一体地构成。由此，能提高支承部16d附近的强度。另外，通过使之成为平坦面，检测部30的定位和安装变得容易。另外，在通过铸造等一体成形地制造前盖16的情况下，还能将具有强度的载置部16e的平坦面作为顶杆的承受部来使用。

支承部16d如前所述形成有用于收容可旋转地支承旋转轴20的轴承22的圆形的凹部16b(通孔)。由此，能用一个部件实现位置精度、尺寸精度都被要求的具备支承部16d和载置部16e这样的多种功能的前盖16。此外，前盖16可以具有能一体成形地制造的形状。

如上所述本实施方式的电机10通过改良用于安装检测部的部件的形状，无需为检测转子的位置而使磁体外伸，能降低成本，并能通过节省空间而实现电机的小型化。另外，电机10中转子12与检测部30非常接近，故不必特意改良转子所具有的磁体的形状或配置，就能针对转子的旋转位置得到所希望的检测精度。

以上参照上述实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述实施方式，将实施方式的结构适当组合或置换后的方案也包含在本发明中。此外，还可以给予本领域技术人员的知识适当重组各实施方式中的组合及处理顺序，或者对实施方式施以各种设计变更等变形，被施以这样的变形的实施方式也包含在在本发明的范围内。

例如在上述实施方式中，说明了将检测部30设于前盖16的情况，但也可以将检测部30设于外壳本体18。

Claims (8)

1.一种无刷电机，其特征在于，包括：

具有磁体的圆柱状的转子，

在中央部具有用于配置上述转子的空间的定子，

收容上述转子和上述定子的收容部件，以及

基于伴随于上述转子的旋转的磁场变动，检测与该转子的旋转位置相应的信号的检测部；

上述收容部件包括：

支承上述转子的旋转轴的一部分的第1支承部件，和

支承上述转子的旋转轴的其它部分的第2支承部件；

上述第1支承部件包括：

基部，

被形成在上述基部的中央、支承上述旋转轴的支承部，和

被形成在上述支承部的周围、用于安装上述检测部的载置部；

其中，上述载置部从上述基部向上述转子的端面突出；

上述定子具有被卷绕于绝缘子的定子绕组；

上述载置部具有与上述转子相对的突出端面；

上述无刷电机还包括从上述收容部件外部向上述检测部或上述定子绕组供电的导线；

上述载置部与上述绝缘子在径向上分离；

上述载置部具有以上述突出端面与上述绝缘子的间隙比上述导线的外径更变小的方式构成的部位；

上述导线在上述载置部的径向外侧的区域中沿周向配置。

2.如权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，

上述定子绕组的与上述第1支承部件相对一侧的绕组端部比上述转子的端面更突出；

上述突出端面在上述旋转轴的方向上位于上述定子绕组的上述绕组端部与上述转子的端面之间。

3.如权利要求1或2所述的无刷电机，其特征在于，

上述支承部和上述载置部具有连续的平坦面。

4.如权利要求1或2所述的无刷电机，其特征在于，

上述支承部形成有用于收容可旋转地支承上述旋转轴的轴承的圆形的凹部或通孔。

5.如权利要求1或2所述的无刷电机，其特征在于，

上述转子包括：

圆形的转子芯，和

多个板状磁体；

上述转子芯具有以旋转轴为中心放射状地形成的多个磁体收容部；

上述板状磁体以与相邻的磁体相同的磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式被收容于上述磁体收容部。

6.如权利要求3所述的无刷电机，其特征在于，

上述支承部形成有用于收容可旋转地支承上述旋转轴的轴承的圆形的凹部或通孔。

7.如权利要求3所述的无刷电机，其特征在于，

上述转子包括：

圆形的转子芯，和

多个板状磁体；

上述转子芯具有以旋转轴为中心放射状地形成的多个磁体收容部；

上述板状磁体以与相邻的磁体相同的磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式被收容于上述磁体收容部。

8.如权利要求4所述的无刷电机，其特征在于，

上述转子包括：

圆形的转子芯，和

多个板状磁体；

上述转子芯具有以旋转轴为中心放射状地形成的多个磁体收容部；

上述板状磁体以与相邻的磁体相同的磁极彼此在转子芯的周向上相对的方式被收容于上述磁体收容部。