CN106575910A - 永久磁体的固定构造、电机、及永久磁体的固定方法 - Google Patents
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Abstract
永久磁体的固定构造(100)包括：筒状的外壳；被收纳在外壳的内侧的永久磁体(24)，以及被形成于外壳与永久磁体(24)的间隙(G)、具有用于将永久磁体(24)固定于外壳的粘接剂(26)的粘接层(25)。粘接层(25)被以如下方式形成，即，与永久磁体(24)的轴向一端侧(24d)相比、另一端侧(24e)的间隙的粘接剂(26)的填充率更高。永久磁体(24)被以如下方式构成，即，与轴向的一端侧(24d)的密度相比、另一端侧(24e)的密度更高。
Description
技术领域
本发明涉及被用于电机的永久磁体的固定构造。
背景技术
以往，已设计出对定子使用永久磁体、对转子(电枢)使用线圈的DC电机。一般，永久磁体被用粘接剂固定在外壳的内侧。固定方法有多种，例如可以在壳体侧壁的内周面预先涂覆粘接剂、并一边用永久磁体的前端面延展粘接剂一边将永久磁体插入壳体，由此，粘接剂在永久磁体外周面和壳体内周面间扩散，将永久磁体固定到所希望的位置(参照专利文献1)。此外，作为用于定子的永久磁体的制造方法，已设计出将含有磁性粉的熔融树脂材料射出，来制造环状的粘结磁体的方法(专利文献2参照)。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本实开昭62-168771号公报
[专利文献2]日本特开2009-137138号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
若永久磁体、壳体、粘接剂各自的线膨胀系数存在差异，则会因温度变化而对永久磁体施加应力，成为永久磁体破裂的主要原因。另外，在如前述那样预先在壳体的内周面涂覆粘接剂后再插入永久磁体时，因永久磁体的端面和侧面的移动，粘接剂的一部分会被朝插入方向牵拉，难以使壳体的内周面与永久磁体的外周面之间的粘接剂的涂覆量在全面上都均匀。
本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种抑制永久磁体的破裂的技术。
〔用于解决课题的手段〕
为解决上述课题，本发明一个方案的永久磁体的固定构造包括：筒状的外壳；被收纳在外壳的内侧的永久磁体；以及被形成于外壳与永久磁体的间隙、具有用于将永久磁体固定于外壳的粘接剂的粘接层。粘接层被以如下方式形成，即，与永久磁体的轴向一端侧相比、另一端侧的间隙的粘接剂的填充率更高。永久磁体被以如下方式构成，即，与轴向的一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高。
根据该方案，粘接层被以如下方式形成，即，与永久磁体的轴向一端侧相比，另一端侧的间隙的粘接剂的填充率更高。在这样的情况下，在线膨胀系数不同的各部分因温度变化而膨胀或收缩了时，粘接剂填充率高的永久磁体的另一端侧所产生的应力容易变大。因此，通过以与轴向一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高的方式构成永久磁体，永久磁体另一端侧的强度变高，能抑制另一端侧产生的应力所导致的永久磁体的破裂。
永久磁体可以是分散有磁性体的粘结磁体。由此，比较容易以如下方式构成永久磁体，即，与轴向一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高。
永久磁体可以是通过射出成形制造的永久磁体。由此，例如能通过降低射出温度，来构成永久磁体，使得与轴向一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高。
永久磁体可以是SmFeN系的磁体。由此，例如能通过降低射出温度地制造，而一边抑制磁特性的降低，一边使得与轴向一端侧的密度相比、提高另一端侧的密度。
粘接层可以具有环氧树脂系或丙烯系的粘接剂。由此，能提高永久磁体相对于外壳的定位精度。其结果，例如能缩小与配置在永久磁体中心的转子的间隙。
本发明的另一方案是电机。该电机具有永久磁体的固定构造和被配置在永久磁体的中心的转子。
本发明的另一方案是一种永久磁体的固定方法。该方法是将电机所用的永久磁体固定于外壳的永久磁体固定方法，包括：在外壳的内周面的预定区域涂覆粘接剂的涂覆工序；从外壳的开口部插入永久磁体，一边将粘接剂向插入方向延展一边压入到预定位置的插入工序；以及通过延展的粘接剂使外壳的内周面与永久磁体的外周面粘接的粘接工序。在插入工序中，以永久磁体的两端部中的密度较高的端部为前端插入外壳。
根据该方案，能以如下方式形成粘接层，即，与永久磁体的轴向一端侧相比、另一端侧的间隙的粘接剂填充率更高。此外，能够配合粘接层的构成地配置永久磁体，使得与轴向一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高。
此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。
〔发明效果〕
通过本发明，能抑制永久磁体的破裂。
附图说明
图1是本实施方式的DC电机的整体侧视图。
图2是被用于本实施方式的DC电机的转子的侧视图。
图3是本实施方式的磁轭外壳的剖视图。
图4是从箭头A方向看图3所示的磁轭外壳的主视图。
图5的(a)是图3的区域R1的放大图，图5的(b)是图3的区域R2的放大图。
图6是用于说明本实施方式的永久磁体的固定方法的示意图。
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，对相同要素标注相同的附图标记，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。以下では、DC电机を例に说明する。
(DC电机)
图1是本实施方式的DC电机的整体侧视图。图2是被用于本实施方式的DC电机的转子的侧视图。
如图1所示，DC电机10包括用于收纳后述的永久磁体和转子等部件的磁轭外壳12、用于收纳电刷和端子的端盖14、以及轴16。转子18如图2所示具有在中心贯通轴16的芯20、和缠绕于芯20的线圈22。
图3是本实施方式的磁轭外壳12的剖视图。图4是从箭头A方向看图3所示的磁轭外壳12的主视图。在此需要说明的是，图3所示的剖视图是图4所示的磁轭外壳的B-B剖面。
磁轭外壳12是具有用于插入环状的永久磁体24的开口部12a的圆筒状部件。在永久磁体24的中心，图2所示的转子18被磁轭外壳12和端盖14分别具有的轴承(未图示)可旋转地支承着。此外，粘接层25具有的粘接剂26(在图4中省略图示)使磁轭外壳12的内周面12b和永久磁体24的外周面24a粘接。即，永久磁体24的外周面24a介由粘接剂26与磁轭外壳12的内周面12b结合。
永久磁体24具有外径比所固定的磁轭外壳12的内周面12b小的筒部24b，和被形成于筒部24b的外周面24a、并抵接于磁轭外壳12的内周面12b的4个筋状的肋24c。肋24c优选发挥如下程度的临时固定的作用的形状，即，在将永久磁体24插入磁轭外壳12时，永久磁体24不会在磁轭外壳12内倾斜或永久磁体24从磁轭外壳12脱落。此外，肋24c只要是抵接于磁轭外壳12的内周面12b的构造即可，可以是1个以上的筋状构造、或环绕永久磁体24外周面24a一周的凸状构造。
对于永久磁体24，可以适用各种各样的种类，但考虑到电机性能，优选例如钐-铁-氮系磁体、钐-钴系磁体、铷系磁体等最大磁能积较大的磁体。作为制造方法，例如可以适当采用粉末烧结方法、或者对将磁性体粉末与树脂混合后的混合物原料进行射出成形的方法等。
粘接剂26被设在磁轭外壳12的内周面12b与永久磁体24的筒部24b之间的间隙。作为粘接剂26，可以适用各种各样的种类，例如可以采用环氧树脂系粘接剂或丙烯树脂系粘接剂。尤其优选在固化时无需加热的二液型的环氧树脂系粘接剂。这些粘接剂粘接后的电机使用时的硬度比橡胶系粘接剂更硬，故能抑制永久磁体24的位置偏差。
像这样，本实施方式的永久磁体的固定构造100包括被收纳在磁轭外壳12内侧的永久磁体24，和被形成于磁轭外壳12与永久磁体24的间隙G、具有将永久磁体24固定于磁轭外壳12的粘接剂26的粘接层25。
图5的(a)是图3的区域R1的放大图，图5的(b)是图3的区域R2的放大图。如图5的(a)、图5的(b)所示，粘接层25被以如下方式形成：与永久磁体24的轴向的一端侧(区域R2侧)相比，另一端侧(区域R1侧)的间隙G的粘接剂26的填充率更高。
具体来说，如图5的(a)所示，在区域R1，在将永久磁体24插入磁轭外壳12时被朝插入方向挤出的粘接剂26成为粘接剂止端26a。因此，在该区域R1，粘接剂26的填充率相对较高。另一方面，如图5的(b)所示，在区域R2，在将永久磁体24插入磁轭外壳12时，预先涂覆的粘接剂26的一部分一边被永久磁体24牵拉一边朝插入方向(朝向区域R1的方向)移动，故各处会出现空间26b。因此，在区域R2，粘接剂26的填充率相对较低。在此需要说明的是，所谓粘接剂的“填充率”，可以作为在粘接层的单位空间、粘接剂所占的比例来把握。换言之，也可以通过粘接剂的每单位体积的重量(填充密度)来把握。
若像这样形成填充率因位置而不同的粘接层25，则可能出现以下现象。本实施方式的粘接剂26的线膨胀系数比构成磁轭外壳12的硅钢或低碳钢等金属材料的线膨胀系数高。因此，当包含永久磁体24的电机整体发生温度变化时，粘接剂26的膨胀收缩所引起的应力会施加于永久磁体24。
由于区域R1的粘接剂26的填充率较高，故在位于永久磁体24的磁轭外壳12的深处侧的部分，施加在被磁轭外壳12限制形变的粘接剂26与永久磁体24之间的应力会变得比较高，成为永久磁体24破裂的主要原因。
如前述那样，线膨胀系数不同的磁轭外壳12、永久磁体24及粘接剂26在因温度变化而膨胀或收缩时，粘接剂26的填充率较高的永久磁体的另一端侧24e所产生的应力会容易变大。因此，在本实施方式中，通过以与轴向的一端侧24d的密度相比、另一端侧24e的密度更高的方式构成永久磁体24，永久磁体24的另一端侧24e的强度变高，能抑制因施加于另一端侧24e的应力而导致的永久磁体24的破裂。
本实施方式的永久磁体24可以是在适于射出成形的树脂材料中分散了磁性体的粘结磁体。考虑到永久磁体24的磁特性，永久磁体24中的磁性体的比例在80％以上、优选在85％以上、更优选90％以上。由此，与几乎由磁性体构成的烧结磁体相比，比较容易以与轴向一端侧的密度相比、另一端侧的密度更高的方式构成永久磁体24。
此外，永久磁体24是通过射出成形制造的永久磁体。射出成形制造出的永久磁体在射出温度低或冷却速度快时，一部分种类的永久磁体会出现模具浇口附近部分的密度变高、远离浇口的部分的密度变低的倾向。由此，例如能通过降低射出温度地构成永久磁体24，使得其轴向另一端侧的密度比一端侧的密度高。
在此需要说明的是，通过提高射出温度或减慢冷却速度，能使部件整体的密度均匀化，但冷却会较花费时间，故在生产性这方面并不优选。特别是若使射出温度升高，则对于钐-铁-氮系磁体(SmFeN系)这样一部分种类的永久磁体来说，制造出的磁体的磁特性会因加热而减磁，会比所希望的值降低。另一方面，SmFeN系磁体比钐-钴系磁体廉价，作为不使用钴的稀土类磁体是备受期望的。因此，若能降低射出温度，则作为粘结磁体的用途也会较大地扩展。
因此，在使用SmFeN系的磁体作为永久磁体时，通过降低射出温度来制造，能既抑制磁体的磁特性的降低，又提高轴向另一端侧的密度使其比一端侧的密度高。
粘接层25如前述那样具有环氧树脂系或丙烯系的粘接剂26。由此，能使永久磁体24相对于磁轭外壳12的定位精度提高、抑制温度变化导致的位置偏差。其结果，例如能将与配置在永久磁体24的中心的转子18的间隙设定得较小，能提高电机的特性。
(永久磁体的固定方法)
图6是用于说明本实施方式的永久磁体的固定方法的示意图。本实施方式的永久磁体的固定方法是将被用于电机的永久磁体24固定于磁轭外壳12的方法。该方法包括：在磁轭外壳12的内周面12b的预定区域环状地涂覆粘接剂26的涂覆工序；从磁轭外壳12的开口部12a插入永久磁体24，一边将粘接剂26朝插入方向(轴向)X延展一边压入到预定位置(图3所示的位置)的插入工序；以及通过延展后的粘接剂26使磁轭外壳12的内周面12b与永久磁体24的外周面24a粘接的粘接工序。在插入工序中，以永久磁体24的两端部中密度高的另一端侧24e(浇口侧端部)为前端地插入磁轭外壳12。其结果，如图3所示，粘接剂止端26a的位置与永久磁体24两端部中的密度高的另一端侧24e、即浇口侧端部相一致。
由此，能形成粘接层25使得如图3所示的永久磁体的固定构造100那样，与永久磁体24的轴向一端侧24d相比，另一端侧24e的间隙内粘接剂26的填充率更高。此外，能配合粘接层25的构成地配置永久磁体24，使得与轴向一端侧24d的密度相比、另一端侧24e的密度更高。
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，将实施方式的构成适当组合或置换后的实施方式也包含在本发明中。此外，可以基于本领域技术人员的知识对实施方式中的组合或处理顺序进行适当重组、或者对实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围中。
在上述实施方式中，以磁轭外壳12和永久磁体24的外周形状为圆形的情况为例进行了说明，但各部件的外周形状也可以是多角形。
〔标号说明〕
10 DC电机、12磁轭外壳、12a开口部、12b内周面、18转子、24永久磁体、24a外周面、24d一端侧、24e另一端侧、25粘接层、26粘接剂、26b空间、100永久磁体の固定构造。
〔工业可利用性〕
本发明能适用于电机所用的永久磁体的固定构造。
Claims (7)
1.一种永久磁体的固定构造，其特征在于，包括：
筒状的外壳，
被收纳在所述外壳的内侧的永久磁体，以及
被形成于所述外壳与所述永久磁体的间隙、具有用于将所述永久磁体固定于所述外壳的粘接剂的粘接层；
所述粘接层被以如下方式形成，即，与永久磁体的轴向一端侧相比、另一端侧的间隙的所述粘接剂的填充率更高；
所述永久磁体被以如下方式构成，即，与轴向的所述一端侧的密度相比、所述另一端侧的密度更高。
2.如权利要求1所述的永久磁体的固定构造，其特征在于，
所述永久磁体是分散有磁性体的粘结磁体。
3.如权利要求1或2所述的永久磁体的固定构造，其特征在于，
所述永久磁体是通过射出成形制造的永久磁体。
4.如权利要求1至3的任一项所述的永久磁体的固定构造，其特征在于，
所述永久磁体是SmFeN系的磁体。
5.如权利要求1至4的任一项所述的永久磁体的固定构造，其特征在于，
所述粘接层具有环氧树脂系或丙烯系的粘接剂。
6.一种电机，其特征在于，包括：
权利要求1至5的任一项所述的永久磁体的固定构造，以及
被配置在所述永久磁体的中心的转子。
7.一种将电机所用的永久磁体固定于外壳的永久磁体固定方法，其特征在于，包括：
在所述外壳的内周面的预定区域涂覆粘接剂的涂覆工序，
从所述外壳的开口部插入所述永久磁体，一边将所述粘接剂向插入方向延展一边压入到预定位置的插入工序，以及
通过延展的粘接剂使所述外壳的内周面与所述永久磁体的外周面粘接的粘接工序；
在所述插入工序中，以所述永久磁体的两端部中的密度较高的端部为前端插入所述外壳。
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Application publication date: 20170419 Assignee: Mabuchi motor (Jiangxi) Co., Ltd. Assignor: Mabuchi Motor Co.,Ltd. Contract record no.: X2020990000085 Denomination of invention: Motor and permanent magnet securing method Granted publication date: 20190416 License type: Common License Record date: 20200226 |
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