CN105745823A - 电动机的转子、电动机和空调机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够提高性能、提高可靠性、以及降低成本的电动机的转子、电动机和空调机。电动机的转子（20）包括：轴（1）；转子磁体（10），其在轴（1）的周围与该轴一体地设置；位置检测用磁体（11），其安装在转子磁体（10）的轴向的一端部，并且设置有供轴（1）插通的轴孔（13）；以及一对轴承（21），其在转子磁体（10）的两侧安装于轴（1），位置检测用磁体（11）具有设置在轴（1）的周围的圆筒部（12），一对轴承（21）中的一个轴承与圆筒部（12）的端面抵接而定位。

Description

电动机的转子、电动机和空调机

技术领域

本发明涉及电动机的转子、电动机和空调机。

背景技术

公开有如下所述的以往的电动机的转子：电动机的转子组件包括：转子，其具有嵌在轴上的背轭；位置检测用磁体，其在背轭的轴向端部以与定子侧的磁力检测元件相对的方式设置；以及轴承，其设置在转子的两侧，在该电动机的转子组件中，具备由位置检测用磁体和磁力检测元件侧的轴承夹持的磁体固定部件，将位置检测用磁体与上述磁力检测元件的间隔保持为固定距离(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-52159号公报

发明内容

在上述以往的电动机的转子中，位置检测用磁体与磁力检测元件的间隔由位置检测用磁体和磁体固定部件这2个部件的累积误差决定。

因此，尺寸的管理和调整比较复杂，存在生产率和品质管理上的问题。

此外，如果累积误差较大，则存在转子的位置检测精度恶化，导致电动机的控制性和性能的恶化等问题。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够提高性能、提高可靠性、并且降低成本的电动机的转子、电动机和空调机。

为了解决上述问题、实现发明目的，本发明涉及的电动机的转子，其包括：轴；转子磁体，其在上述轴的周围与该轴一体地设置；位置检测用磁体，其安装在上述转子磁体的轴向的一端部，并且设置有供上述轴插通的轴孔；以及一对轴承，其在上述转子磁体的两侧安装于上述轴，其中上述位置检测用磁体具有设置在上述轴的周围的筒状部，上述一对轴承中的一个轴承与上述筒状部的端面抵接而被定位。

根据本发明，起到能够提高性能、提高可靠性、并且降低成本的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的电动机的结构的图。

图2是表示安装有轴承的转子的图。

图3是表示转子的图。

图4是表示转子磁体的图。

图5是表示位置检测用磁体的图。

图6是表示转子的装配的图。

图7是表示实施方式1涉及的电动机的转子的制造方法的制造流程图。

图8是表示实施方式2涉及的空调机的结构的一个示例的图。

符号说明

1轴

2滚花

3背轭

4轴承抵接部

5突起

6浇口

7托座

8圆筒部

9塑料磁体

10转子磁体

11位置检测用磁体

12圆筒部

13轴孔

14被检测部

15孔

16基部

20转子

21轴承

30支架

35热熔接部

40模制定子

41模制树脂

42定子

43定子铁芯

44绝缘部

45线圈

46基板

47磁力检测元件

300空调机

310室内机

320室外机

330室外机用鼓风机

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明涉及的电动机的转子、电动机和空调机的实施方式。此外，本发明不由下述实施方式限定。

实施方式1

图1是表示本实施方式涉及的电动机的结构的图，图2是表示安装有轴承的转子的图，图3是表示转子的图，图4是表示转子磁体的图，图5是表示位置检测用磁体的图，图6是表示转子的装配的图。下面，参照图1～图6，说明本实施方式涉及的转子和电动机的结构。

如图1所示，电动机100包括：模制定子40；转子20，其配置在模制定子40的内侧；以及金属制支架30，其安装在模制定子40的轴向一端部。电动机100例如是无刷DC电动机或步进电动机。

模制定子40是用例如不饱和聚酯树脂等热硬化性树脂(模制树脂41)将安装有基板46的定子42一体成型而形成的。在基板46安装有电子部件，焊接有导线。由于基板46是在强度上较弱的结构，所以优选低压成型，因此在模制成型中使用不饱和聚酯树脂等热硬化性树脂。

定子42包括：定子铁芯43，其层叠电磁钢板而成；绝缘部44，其施加于定子铁芯43；以及线圈45，其卷绕于绝缘部44。用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等热可塑性树脂将绝缘部44与定子铁芯43一体成型，或者使绝缘部44为分体的成型品并将其安装于定子铁芯43。

基板46被安装于绝缘部44。在基板46形成有用于检测转子20的位置的传感器电路或者用于驱动电动机100的驱动电路，并安装有电子部件。在基板46的电子部件中包含磁力检测元件47，磁力检测元件47与位置检测用磁体11(图3)对置地配置，通过检测从位置检测用磁体11产生的磁力来检测转子20的位置。无刷DC电动机的驱动以下述方式进行：例如在基板46的驱动电路中，根据该转子20的位置对线圈45进行通电控制。由此，能够对电动机100进行高效率且低噪音的驱动。

转子20中与其一体地设置有轴(shaft)1。在轴1安装有一对轴承21。将安装有轴承21的转子20插入到设置在模制定子40的中空部中，轴承21就由模制定子40和支架30支承。

图2(a)是从轴向并且设置突起5的一侧观察安装有轴承21的转子20的侧视图，图2(b)是图2(a)的X-X截面图。图3(a)是从轴向并且设置突起5的一侧观察转子20的侧视图，图3(b)是图3(a)的X-X截面图。图4(a)是从轴向并且设置突起5的一侧观察转子磁体10的侧视图，图4(b)是图4(a)的X-X截面图。

如图2和图3所示，转子20包括：轴1；转子磁体10，其在轴1的周围与轴1一体地设置；以及位置检测用磁体11，其安装在转子磁体10的轴向的一端部。这里，在转子磁体10的轴向的一端面设置有例如多个托座7，且以与这些托座7抵接的方式安装位置检测用磁体11。此外，在各托座7上设置有突起5，在将位置检测用磁体11安装于转子磁体10的状态下，使突起5插通在设置于位置检测用磁体11的孔15(图5)中，并且将突起5的前端部热熔接而使位置检测用磁体11固定于转子磁体10。此时，突起5的前端部热熔接而形成热熔接部35。热熔接部35的高度与位置检测用磁体11的被检测部14相同或比其低。

此外，将一个轴承21沿着轴1压入至与转子磁体10的轴承抵接部4抵接为止，将另一个轴承21沿着轴1压入至与位置检测用磁体11的筒状部即圆筒部12的端面抵接为止。轴承21例如是球轴承。将一对轴承21在转子磁体10的两侧安装于轴1。

如图4所示，转子磁体10包括：背轭3，其固定在轴1的周围；以及塑料磁体9(树脂磁体部)，其设置在背轭3的外周面。背轭3是将含有软磁体或磁粉的热可塑性树脂成型而形成的。背轭3在轴1的外周面能够与轴1成型为一体。塑料磁体9是将含有稀土类磁粉的热可塑性树脂成型而形成的。塑料磁体9在背轭3的外周面与背轭3成型为一体。在轴1的轴向中央部的外周面施加有滚花2。滚花2防止轴1从背轭3脱落以及转动。

背轭3是外周呈波形形状的圆筒状。背轭3在一个端面(基板46侧的端面)的内径侧具有筒状部即圆筒部8，在另一个端面(与基板46侧相反一侧的端面)的内径侧具有轴承抵接部4。详细而言，圆筒部8设置在背轭3的基板46侧的端面上的轴孔的周围，以预先设定的高度向轴向外侧突出。圆筒部8设置得比台座7靠内径侧。圆筒部8隔着位置检测用磁体11抵住轴承21。轴承抵接部4在与设置有圆筒部8的端面相反一侧的端面上，在背轭3的内径侧设置在轴孔的周围，以预先设定的高度向轴向外侧突出。

此外，圆筒部8的内径从其端面起至一定深度为止大于轴1的外径。由此，能够防止被压入有轴承21的部位在背轭3成型时产生毛刺，实现品质的提高。

在背轭3的设置有圆筒部8的端面，设置有多个托座7和从各托座7沿着轴向延伸的突起5。这里，背轭3的设置有圆筒部8的端面是背轭3的位置检测用磁体11侧的端面。托座7例如形成有3个，但是也可以是除此以外的数量。突起5的高度比从轴1的突起5侧的一端起至托座7的端面为止的轴向长度短。

多个托座7与圆筒部8形成为一体。多个托座7例如从圆筒部8向外径侧呈放射状地延伸。此外，圆筒部8的端面的高度与托座7的端面的高度相同，两个端面形成同一面。托座7和圆筒部8为位置检测用磁体11的设置面，位置检测用磁体11通过它们在轴向上定位。此外，托座7也能够与圆筒部8分开地形成。

可以使突起5的外周呈多边形形状(如图所示呈八边形形状)。而孔15为圆形。使突起5插通在孔15(图5)中，并且将突起5的前端部热熔接，由此能够将位置检测用磁体11固定在背轭3。这里，如果突起5形成为圆筒状，则为了使突起5插通，而在突起5与孔15之间需要间隙，该间隙就成为活动空隙，使得转子磁体10与位置检测用磁体11的同芯恶化。

因此，在本实施方式中，以如下方式设计突起5和孔15的尺寸：使突起5的外周呈多边形形状，在使突起5插通在孔15中时，突起5的外周的角会被孔15的边缘削掉。通过采用这样的结构，在使突起5插通在孔15中的状态下不产生活动空隙，而能够使位置检测用磁体11对齐。因此，能够提高转子磁体10与位置检测用磁体11的同芯，提高转子20的位置检测精度，所以能够提高电动机100的效率和性能。

此外，在突起5设置有在对背轭3进行成型时的树脂注入口(浇口6)。从浇口6注入含有软磁体或磁粉的热可塑性树脂，来成型背轭3。一般而言，在切断设置在背轭3的端面的浇口的情况下，由于切断部位从端面突出会引起不良情况，所以通过在浇口的周边设置凹部以使切断部位不会从端面突出来防止不良情况。然而，由于在背轭3设置凹部会导致转子磁体10的磁体量降低并且转子磁体10变得不平衡，所以造成磁力下降和磁通密度分布的失真率恶化，可能导致电动机100的效率和性能下降。

在本实施方式中，由于在将前端部热熔接而熔化的突起5设置浇口6，所以既不会因浇口切断部位的突出产生品质不良的情况，而且还因不需要在转子磁体10设置凹部而能够防止电动机100的效率和性能下降。

进而，在本实施方式中，由于在托座7设置有突起5，所以在将突起5的前端部热熔接时即使位置检测用磁体11被压住也可以通过托座7来防止位置检测用磁体11的浮起和变形，可提高装配的品质。

进而，在本实施方式中，由于使突起5的高度比从轴1的突起5侧的一端起至托座7的端面为止的轴向长度短，所以在将位置检测用磁体11安装于转子磁体10时，在使突起5贯穿于位置检测用磁体11的孔15之前，使轴1插通在位置检测用磁体11的轴孔13(图5)中，因此进行位置检测用磁体11和转子磁体10的定芯，使装配变得容易。

转子磁体10是通过将背轭3设置在模具中并且将塑料磁体9与背轭3的外周面成型为一体而形成的。此时，由于背轭3的外周的波形形状转印在塑料磁体9的内周，而两者相互啮合，因此塑料磁体9的内周的波形形状有防止转动的作用。此外，由于使背轭3的外周呈波形形状来形成磁路，所以能够任意地调整磁通密度分布。

此外，转子磁体10采用的是在背轭3的外周面使塑料磁体9成型的结构，但是也可以使转子磁体10整体都由塑料磁体构成，在这种情况下，也起到与本实施方式相同的效果。

图5(a)是位置检测用磁体11的俯视图，图5(b)是图5(a)的X-X截面图。如图5所示，位置检测用磁体11是在中央部设置有轴孔13的环状。位置检测用磁体11在内径侧具有设置有轴孔13的圆筒部12，并且在外径侧具有环状的被检测部14，其在轴向上与磁力检测元件47对置地设置并在位置检测中使用。这里，圆筒部12设置在轴1的周围。此外，作为与圆筒部12相比位于外径侧且与被检测部14相比位于内径侧的位置检测用磁体11的部分的基部16，为平板状且呈环状，在该部分设置有多个孔15。孔15设置在与转子磁体10的突起5对应的位置。此外，圆筒部12的壁厚比被检测部14及设置有孔15的部分即基部16厚。被检测部14的壁厚比设置有孔15的部分、即基部16厚。此外，位置检测用磁体11在轴向上为非对称，转子磁体10侧是平面状。因此，圆筒部12与基部16和被检测部14相比朝向转子磁体10侧的相反侧突出。此外，被检测部14与基部16相比朝向转子磁体10侧的相反侧突出。

使转子磁体10的突起5插通在孔15中，并且将突起5的前端部热熔接，由此将位置检测用磁体11固定于转子磁体10。这样，由于以机械的方式将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，所以可提高装配的可靠性。此外，由于将位置检测用磁体11的壁厚设定为使设置有孔15的部分的壁厚最薄，所以能够使突起5的前端部热熔接而成的热熔接部35的高度与位置检测用磁体11的被检测部14相同或比其低。由此，在组装电动机时，热熔接部35不会与模制定子接触，而可提高装配的可靠性。

圆筒部12的外径与轴承21的内圈外径同等或比其稍大，并且比轴承21的外圈内径小，仅抵住轴承21的内圈。将轴承21沿着轴1压入至与圆筒部12的端面抵接，从而进行轴承21的定位。轴承21配置得比被检测部14靠近内径侧。

这样，在本实施方式中，在转子20中，位置检测用磁体11的被检测部14与基板46的磁力检测元件47的间隔仅通过位置检测用磁体11来决定，使得尺寸的管理和调整变得容易。因此，可提高被检测部14与磁力检测元件47之间的距离的精度，所以能够精度良好地检测转子20的位置，能够实现电动机100的控制性和性能的提高。

图6示出了转子20的装配。图6(a)是将位置检测用磁体11安装于转子磁体10之前的转子磁体10和位置检测用磁体11的立体图，图6(b)是安装位置检测用磁体11后的转子磁体10的立体图，图6(c)是将突起5的前端部热熔接来固定位置检测用磁体11后的转子磁体10的立体图。

使转子磁体10的设置有托座7的端面与位置检测用磁体11的平面相对，将转子磁体10的轴1插通在位置检测用磁体11的轴孔13中(图6(a))。首先，通过使轴1插通在圆筒部12的轴孔13中，进行转子磁体10和位置检测用磁体11的大致的定芯，使转子磁体10的突起5与位置检测用磁体11的孔15的定位变得容易。

使转子磁体10的多个突起5插通在位置检测用磁体11的多个孔15中，将位置检测用磁体11安装至与转子磁体10的托座7抵接的位置(图6(b))。此时，将转子磁体10的多边形形状的突起5插入到位置检测用磁体11的孔15中，由于外周的角被削掉，所以不产生活动空隙，而能够使位置检测用磁体11对齐。因此，可提高转子磁体10与位置检测用磁体11的同芯，能够精度良好地检测转子20的位置，所以可提高电动机100的效率和性能。

通过将从位置检测用磁体11的孔15突出的转子磁体10的突起5的前端部热熔接，将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，由此形成转子20(图6(c)、图3)。

图7是表示本实施方式涉及的电动机的转子的制造方法的制造流程图。电动机的转子的制造方法大致如下所述。

(1)步骤1：进行轴1的加工。并且，进行位置检测用磁体11的成型，在成型后对位置检测用磁体11进行消磁。

(2)步骤2：进行背轭3的成型，在成型后对背轭3进行消磁。

(3)步骤3：进行塑料磁体9的成型。即，通过注塑成型使塑料磁体9与背轭3的外周面形成为一体，来制作转子磁体10。制作完成后对转子磁体10进行消磁。

(4)步骤4：将位置检测用磁体11安装于转子磁体10。此时，将转子磁体10的突起5插通在位置检测用磁体11的孔15中，以与托座7抵接的方式安装位置检测用磁体11。

(5)步骤5：将突起5的前端部热熔接，从而将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，来制作转子20。

(6)步骤6：对转子20进行磁化。

(7)步骤7：将轴承21沿着轴1压入至与位置检测用磁体11的圆筒部12及转子磁体10的轴承抵接部4抵接为止。

如上所述，在本实施方式中，将一个轴承21与转子磁体10的轴承抵接部4抵接来进行定位，将另一个轴承21与位置检测用磁体11的圆筒部12的端面抵接来进行定位。这样，使位置检测用磁体11侧的轴承21仅由位置检测用磁体11的圆筒部12定位，由此在转子20中位置检测用磁体11的被检测部14与磁力检测元件47的间隔仅通过位置检测用磁体11来决定。因此，与关系到多个部件的情况相比，尺寸的管理和调整比较容易，并且能够提高装配精度，能够精度良好地检测转子20的位置，能够实现电动机100的控制性和性能、以及可靠性的提高。此外，通过用位置检测用磁体11将位置检测用磁体11侧的轴承21直接定位，可削减部件数量，还可降低成本。

此外，在本实施方式中，使转子磁体10的突起5插通在位置检测用磁体11的孔15中，使位置检测用磁体11与托座7抵接，并且将突起5的前端部热熔接，由此将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，并且在突起5设置成型用的浇口6。这样，由于将设置有浇口6的突起5的前端部热熔接，所以浇口6的切断部位不会突出，而能够防止该切断部位的突出与其他部位接触或者树脂粉从该切断部位漏出这样的不良情况。此外，由于不需要像以往那样在转子磁体10的端面设置用于防止该切断部位突出的凹部，所以可防止磁力下降和磁通密度分布的失真率的恶化，从而提高电动机100的效率和性能。

此外，在本实施方式中，通过将突起5的前端部热熔接，而使位置检测用磁体11固定于转子磁体10。这样，由于以机械的方式将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，所以可提高装配的可靠性。此外，由于能够通过这种简单的工序将位置检测用磁体11固定于转子磁体10，所以还可降低成本。此外，由于热熔接部35的高度与位置检测用磁体11的被检测部14相同或比其低，所以在组装电动机时，热熔接部35不会与模制定子接触，而可提高装配的可靠性。

此外，在本实施方式中，由于在托座7设置有突起5，所以在将突起5热熔接时即使位置检测用磁体11被压住也可以通过托座7来防止位置检测用磁体11的浮起和变形，可提高装配的品质。

此外，在本实施方式中，对于轴承21的压入负荷由于有位置检测用磁体11的圆筒部12和转子磁体10的圆筒部8来支撑，所以可防止位置检测用磁体11的变形，提高装配的品质。

此外，在本实施方式中，使位置检测用磁体11的筒状部为圆筒部12，但是该筒状部也可以是圆筒状以外的筒状。此外，在本实施方式中，使转子磁体10的筒状部为圆筒部8，但是该筒状部也可以是圆筒状以外的筒状。

此外，本实施方式的其他效果与结构的说明一并如上所述。

实施方式2

图8是表示本实施方式涉及的空调机的结构的一个示例的图。空调机300具有室内机310和与室内机310连接的室外机320。在室内机310搭载有室内机用鼓风机(未图示)，在室外机320搭载有室外机用鼓风机330。而且，在室外机用鼓风机330和室内机用鼓风机中，使用实施方式1的电动机100作为其驱动源。通过在空调机300的主要部件即室外机用鼓风机330和室内机用鼓风机中使用电动机100，能够提高空调机300的性能。

此外，实施方式1的电动机也能够搭载在空调机以外的电子设备中，在这种情况下也能够获得与本实施方式同样的效果。

以上实施方式所示的结构示出本发明的内容的一个示例，也能够与其他公知技术组合，还能够在不脱离本发明的要旨的范围内省略或变更一部分结构。

Claims (10)

1.一种电动机的转子，其特征在于，包括：

轴；

转子磁体，其在所述轴的周围与该轴一体地设置；

位置检测用磁体，其安装在所述转子磁体的轴向的一端部，并且设置有供所述轴插通的轴孔；以及

一对轴承，其在所述转子磁体的两侧安装于所述轴，其中

所述位置检测用磁体具有设置在所述轴的周围的筒状部，

所述一对轴承中的一个轴承与所述筒状部的端面抵接而被定位。

2.根据权利要求1所述的电动机的转子，其特征在于：

所述转子磁体包括：

托座，其设置在所述位置检测用磁体侧的端面；以及

突起，其设置在所述托座上，并且设置有成型用的浇口，

所述位置检测用磁体具有供所述突起插通的孔，

将所述突起插通在所述孔中，使所述位置检测用磁体与所述托座抵接，并且通过将所述突起的前端部热熔接而将所述位置检测用磁体固定于所述转子磁体。

3.根据权利要求2所述的电动机的转子，其特征在于：

所述转子磁体在与设置有所述托座的位置相比靠内径侧的位置具有从所述位置检测用磁体侧的端面突出的筒状部，

所述转子磁体的所述筒状部的端面与所述托座的端面形成同一面，

所述位置检测用磁体与所述转子磁体的所述托座和所述筒状部抵接而安装于所述转子磁体。

4.根据权利要求2所述的电动机的转子，其特征在于：

所述位置检测用磁体包括在所述轴向上与定子的磁力检测元件对置的被检测部，

进行了热熔接的所述突起的前端部的高度比所述被检测部低。

5.根据权利要求4所述的电动机的转子，其特征在于：

所述位置检测用磁体的设置有所述孔的部分的壁厚比该位置检测用磁体的筒状部和被检测部的壁厚薄。

6.根据权利要求2或3所述的电动机的转子，其特征在于：

所述突起的外周是多边形形状，

所述孔是圆形，

所述突起和所述孔的尺寸设计成：在将所述突起插通在所述孔中时，所述突起的外周的角会被所述孔的边缘削掉。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的电动机的转子，其特征在于：

所述突起的高度比从所述轴的所述突起侧的一端起至所述托座的端面为止的轴向长度短。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动机的转子，其特征在于：

所述一对轴承中的另一个轴承与设置在所述转子磁体的内径侧的轴承抵接部抵接而被定位。

9.一种电动机，其特征在于，包括：

权利要求1至8中任一项所述的电动机的转子。

10.一种空调机，其特征在于：

搭载有权利要求9所述的电动机。