CN108336853A - 内转子型马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内转子型马达，其低价且高效。保持上轴承(5)的上托架(3)从上方被压入至定子铁芯(21)的外周，保持下轴承(6)的下托架(4)从下方被压入至定子铁芯(21)的外周。因此，对于定子(2)的长度不同的马达，能够使用同一托架(3、4)。并且，不需要用于紧固托架的固定螺钉，能够削减零件数量。而且，由于不需要在定子(2)内确保用于固定螺钉的贯穿插入区域，从而能够使定子铁芯的磁特性提高，使马达的能效提高。

Description

内转子型马达

本申请是申请日为：2014年09月30日、申请号为：201410521941.X、发明名称为“内转子型马达”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种内转子型马达，更详细地说，涉及一种使定子与转子磁铁的径向外侧对置配置的马达的改良。

背景技术

一般地，内转子型马达的转子磁铁固定于轴，且在转子磁铁的径向外侧配置有定子。并且，支承轴的轴承被分别配置在转子磁铁的上侧以及下侧，并分别被覆盖定子的托架支承。定子的形状根据对马达所要求的输出和转矩等特性的不同而不同。因此，对于要求特性不同的马达，必须使用不同的托架，而不能够通过部件的通用化谋求降低成本。

另一方面，公知一种马达：用两个托架夹持定子的两端，用固定螺钉紧固这些托架(例如，日本特开平11-220860号)。若采用日本特开平11-220860号所述的结构，则能够对定子的长度不同的马达使用同一托架。

然而，日本特开平11-220860号的马达具有如下问题：由于需要用于紧固托架的固定螺钉，因而使零件数量增多。并且，也具有如下问题：必须按照定子的长度使用长度不同的固定螺钉。而且，还具有如下问题：由于必须在定子内确保用于固定螺钉的贯穿插入区域，因而使定子铁芯的磁特性降低，从而使马达的能效降低。

并且，托架的间隔由定子的轴向长度决定，并受定子的形状误差的影响。其结果是，在使用套筒轴承来支承轴的情况下，多在轴上形成用于固定防脱垫圈的槽，而定子的形状误差对防脱垫圈与套筒的间隙有影响。其结果是，防脱垫圈与套筒的游隙发生变化。即，在轴向的游隙过小的情况下有轴损增加的顾虑。并且，在轴向的游隙过大的情况下有转子不稳的顾虑。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种成本低且高效的内转子型马达。

本发明所涉及的内转子型马达具有：轴，其被上轴承以及下轴承支承为能够以上下方向为旋转轴线进行旋转；转子磁铁，其直接或间接地固定于所述轴；定子，其隔着间隙与所述转子磁铁的径向外侧对置；上托架，其保持所述上轴承；以及下托架，其保持所述下轴承，在所述定子的定子铁芯上隔着绝缘件形成有卷线，所述上托架具有：上圆筒外罩，其从上方被压入到所述定子铁芯的外周；上轴承保持部，其沿轴向延伸并保持所述上轴承；以及顶板部，其连接上圆筒外罩以及上轴承保持部，所述下托架具有：下圆筒外罩，其从下方被压入到所述定子铁芯的外周；下轴承保持部，其沿轴向延伸并保持所述下轴承；以及底板部，其连接下圆筒外罩以及下轴承保持部，所述上轴承以及所述下轴承中的至少一方为烧结含油轴承，所述上托架以及所述下托架通过压入而与所述定子铁芯相固定。

并且，所述下托架的轴向长度比所述上托架的轴向长度短。

并且，所述上托架被压入至所述定子铁芯的区域的轴向长度与所述下托架被压入至所述定子铁芯的区域的轴向长度的合计比所述定子铁芯露出的区域的轴向长度长。

并且，所述定子铁芯露出的区域位于所述下托架侧。

并且，还具有包括所述定子和位于所述定子的上侧的电路板的定子组件，所述上托架与所述定子组件的上表面接触。

并且，还具有电路板，在所述绝缘件的与所述上托架在轴向上对置的面配置有与所述电路板的下表面接触的电路板保持面，所述电路板的上表面与所述上托架直接或间接地接触。

并且，所述上托架通过冲压法而形成，所述上圆筒外罩具有：圆筒部，其被压入到所述定子铁芯；以及电路板接触部，其通过将所述上圆筒外罩的周向的一部分向径向折弯而形成，并与所述电路板的上表面接触。

并且，所述电路板接触部从上侧朝向下侧延伸。

并且，所述上圆筒外罩具有：圆筒部，其被压入到所述定子铁芯；以及上小径部，其位于比所述圆筒部靠轴向上侧的位置，且其内径比所述圆筒部的内径小，所述上小径部的下部为与所述电路板的上表面接触的电路板接触部。

并且，在所述电路板配置有接地图案，在所述电路板的与所述电路板接触部对置的部位配置有与所述接地图案连接的接地图案。

并且，所述电路板在俯视时的外形形状中具有直线部。

并且，所述电路板在俯视时的形状为大致多边形。

并且，在所述电路板的所述直线部与所述上托架之间具有间隙，在所述绝缘件上形成有销支承部，在该间隙中配置有接线销。

通过该构成，能够对定子的长度不同的马达使用同一托架，且不需要用于紧固托架的固定螺钉。因此，能够不使零件数量增加，将零件通用化来抑制制造成本。并且，由于不需要用于固定螺钉的贯穿插入孔，因而能够使定子的磁特性提高，使马达的能效提高。

根据本发明，能够提供一种低价且高效的内转子型马达。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的马达100的外观立体图。

图2是图1的马达100的剖视图。

图3是将图1的马达100在比电路板8靠上侧且比顶板部32靠下侧的位置切断的俯视图。

图4是表示马达101的一构成例的剖视图。

图5是表示马达102的一构成例的剖视图。

标号说明

100 马达

1 旋转部

10 轴

11 转子保持架

12 转子磁铁

2 定子

21 定子铁芯

22 线圈

23 绝缘件

2311 销支承部

2312 接线销

2313 电路板定位部

3 上托架

31 上圆筒外罩

31e 上圆筒外罩的下端

31s 上圆筒外罩的锥形部

32 顶板部

33 上轴承保持部

4 下托架

41 下圆筒外罩

5 上轴承

6 下轴承

8 电路板

80 贯通孔

81 直线部

82 圆弧部

83 焊盘部

84 连接器

85 定位凹部

86 接地图案

87 磁传感器

J1 中心轴线。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在本说明书中，为了方便起见，将马达的中心轴线J1的方向作为上下方向进行说明，但并不限定本发明所涉及的马达在使用时的姿势。并且，将马达的中心轴线J1的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J1为中心的径向以及周向简称为“径向”以及“周向”。

图1～3是表示本发明的实施方式1所涉及的马达100的一构成例的图。图1是马达100的外观图。图2是马达100的剖视图，表示马达100的以包括中心轴线J1的切断面切断时的截面。图3是将马达100在比电路板8靠上侧且比顶板部32靠下侧的位置切断的俯视图。

参照图1至图3，马达100是内转子型马达，其中，转子磁铁12固定于轴10，且定子2隔着间隙与转子磁铁12的径向外侧对置。在转子磁铁12的轴向两侧设置有支承轴10的上轴承5以及下轴承6。并且，在定子2的轴向两侧设置有上托架3以及下托架4，上托架3以及下托架4保持上轴承5以及下轴承6。另外，上轴承5和下轴承6中的至少一方为套筒轴承，即，烧结含油轴承。在本实施方式中，上轴承5与下轴承6双方均为套筒轴承。

马达100被用作家电产品、办公设备、医疗设备以及汽车等驱动装置的驱动源，由被固定在驱动装置的框体的静止部和被该静止部支承为能够旋转的旋转部1构成。旋转部1包括有轴10、转子保持架11以及转子磁铁12。而静止部包括有定子2、上托架3、下托架4、上轴承5、下轴承6以及电路板8。以下，对上述各零件进行详细说明。

＜旋转部1＞

轴10是沿轴向(上下方向)延伸的大致圆柱状部件，且被上轴承5以及下轴承6支承，并以中心轴线J1为中心旋转。轴10的下端部向下托架4的下方突出，该突出部作为输出轴连接于驱动装置的驱动部。另外，也可以使轴10的上端部向上托架3的上方突出，将该突出部作为输出轴连接于驱动装置的驱动部。在轴10的外周面上沿轴向隔开间隔地配置有两处槽。在该槽固定有防脱垫圈，所述防脱垫圈在旋转部1沿轴向移动时与上轴承5或者下轴承6接触，从而防止轴10进一步在轴向上移动。

转子保持架11为在定子2的径向内侧与轴10一同旋转的部件。在本实施方式中，转子保持架11呈大致带盖圆筒状。

转子磁铁12为圆筒状的永磁铁，其被固定在转子保持架11的外周面。并且，在转子磁铁12的径向外侧形成在径向上与定子2对置的磁极面，该磁极面被磁化成N极的磁极面与S极的磁极面沿周向交替排列。另外，也可以不使用转子保持架11，而将转子磁铁12直接固定于轴10。并且，还可以使用多个板状的永磁铁作为转子磁铁12。

＜定子2＞

定子2为马达100的电枢，其具有定子铁芯21、线圈22以及绝缘件23。定子2呈形成在转子磁铁12的径向外侧的大致圆筒状，其隔着间隙与转子磁铁12的外周面在径向上对置。

定子铁芯21由在轴向层叠硅钢板等磁性钢板而形成的层叠钢板构成。各磁性钢板具有圆环状的铁芯背部210和从该铁芯背部210向径向内侧突出的多根磁极齿211。

线圈22是隔着绝缘件23卷绕于定子铁芯21的磁极齿211的卷线。当向线圈22施加驱动电流时，在作为磁芯的磁极齿211中产生径向的磁通。因此，在磁极齿211与转子磁铁12之间产生周向的转矩，旋转部1以中心轴线J1为中心旋转。

绝缘件23是使定子铁芯21与线圈22电绝缘的树脂制部件。例如在本实施方式中，绝缘件23由从轴向两侧夹持定子铁芯21的上绝缘件231以及下绝缘件232构成，且通过将线圈22从绝缘件23上卷绕至定子铁芯21的磁极齿211，绝缘件23被固定于定子铁芯21。

上绝缘件231具有朝向轴向开口的销支承部2311。在销支承部2311中插入或者压入后述的接线销2312。在本实施方式中，销支承部2311以及接线销2312被配置在四处。但是，并不限于此，也可以是三处以下或者五处以上。在本实施方式中，对应U相、V相、W相三相以及公共线而被设置在四处。从定子2引出的各导线被缠绕至各接线销2312。

并且，上绝缘件231具有朝向轴向突出的电路板定位部2313。

＜上托架3＞

上托架3为被压入固定于定子2、且保持上轴承5的金属制部件，上托架3例如通过对镀锌钢板等金属板进行冲压加工而制得。并且，上托架3具有导电性。上托架3由上圆筒外罩31、顶板部32以及上轴承保持部33构成。

上圆筒外罩31为沿轴向延伸、且在上端设置有顶板部32而下端开放的带盖圆筒状。上圆筒外罩31具有：圆筒部311，其具有圆筒状的内周面，并与定子铁芯21接触；以及电路板接触部312，其位于比圆筒部311的下端靠轴向上侧的位置，且内径比圆筒部311的内径小，并与电路板8接触。圆筒部311从上方被压入至定子铁芯21的外周，并被固定于定子铁芯21。并且，在上圆筒外罩31的内周面的下端侧设置有向径向倾斜的锥形部31s，其内径随着接近下端31e而扩大。因此，在将定子铁芯21的上端压入上圆筒外罩31内时，能够防止定子铁芯21的外周面损伤。

电路板接触部312通过将上圆筒外罩31的一部分向径向内侧弯折而形成。更具体地说，电路板接触部312通过将圆筒部311的一部分切入径向内侧而形成。即，电路板接触部312在其轴向上侧与圆筒部311连接，并从轴向上侧朝向轴向下侧延伸。在压入圆筒部311时，通过电路板接触部312与后述的电路板8接触，来进行上托架3在轴向上的定位。并且，通过电路板接触部312与电路板8接触，电路板8被绝缘件23以及上托架3夹持而固定。

在此，在本实施方式中，虽然电路板接触部312通过被折弯而形成，但并不限于此。例如，如图4所示，在马达101中，也可以在上圆筒外罩31的圆筒部311的上侧设置内径比圆筒部311的内径小的上小径部来作为电路板接触部312。

并且，如图5所示，还可以是马达102的电路板接触部342从轴向下侧向轴向上侧延伸。

而且，电路板接触部312不一定必须与电路板8直接接触。即，经由其他部件间接地接触也能够进行定位。

另外，从上托架3的定位的观点看，也能够将定子2与电路板8视为定子组件。在这种情况下，上托架3也可不必与电路板8接触。即，例如也可以与上绝缘件231的一部分接触。通过上托架3与定子组件的上表面接触，能够进行上托架3在轴向上的定位。

顶板部32呈从上圆筒外罩31的上端朝向径向内侧延伸、并与上轴承保持部33的上端连接的大致板状体。也就是说，顶板部32具有包围上轴承保持部33的圆环状的平面形状。并且，在顶板部32设置有连接器开口部32h。连接器开口部32h是用于露出连接器84的开口。在本实施方式中，在顶板部32朝轴向开口，但并不限于此。例如，也可以使连接器84朝向径向，且开口的一部分开设于上圆筒外罩31。

上轴承保持部33是从顶板部32沿轴向延伸的圆筒状部件。上轴承5的外周面被压入至上轴承保持部33的内侧。

＜下托架4＞

下托架4为被压入固定于定子2、并保持下轴承6的金属制部件，下托架4例如通过对铝板进行冲压加工而制得。下托架4由下圆筒外罩41、底板部42以及下轴承保持部43构成。

下圆筒外罩41为沿轴向延伸、且在下端设置有底板部42而上端开放的有底圆筒状。下圆筒外罩41从下方被压入至定子铁芯21的外周，并被固定于定子铁芯21。并且，在下圆筒外罩41的内周面的上端侧设置有向径向倾斜的锥形部41s，其内径随着接近上端41e而扩大。因此，在将定子铁芯21的下端压入下圆筒外罩41内时，能够防止定子铁芯21的外周面损伤。

定位部41a是规定定子铁芯21相对于下托架4的压入长度的元件。定位部41a形成为沿周向延伸的下圆筒外罩41的台阶形状。下圆筒外罩41的内径以定位部41a为界限而发生变化，上侧的内径比下侧的内径大。因此，若将定子铁芯21压入成使定子铁芯21的外周的下端与定位部41a抵接，则能够使定子铁芯21相对于下托架4的压入长度为事先规定的长度。

另外，定位部41a也可以省略。并且，也能够通过使绝缘件23与定位部41a抵接而进行定位。但是，在不借助绝缘件23而使定子铁芯21与定位部41a抵接的情况下能够精度更高地进行定位。

底板部42呈从下圆筒外罩41的下端向径向内侧延伸、并与下轴承保持部43的上端连接的大致板状体。也就是说，底板部42具有包围下轴承保持部43的圆环状的平面形状。并且，底板部42的下端面被用作用于将马达100安装至驱动装置(未图示)的安装面，在底板部42设置有多个安装孔。

下轴承保持部43是从底板部42的内周端沿轴向延伸的圆筒状的部位。下轴承6的外周面被压入到下轴承保持部43的内侧。由此，下轴承保持部43保持下轴承6。

＜电路板8＞

电路板8是搭载了用于向线圈22提供驱动电流的电子电路的基板，且通过绝缘件23固定。电路板8呈大致四边形。更详细地说，是具有构成四边形的四边的直线部81和对直线部81的四角进行倒角而成的圆弧部82的大致长方形。通过将电路板8的形状作成大致长方形，能够增加电路板8的取数。其结果是，能够改善材料的成品率。在本实施方式中，虽然将电路板8的形状作成大致四边形，但并不限于此。电路板8的形状也可以是五边形以上的多边形或三角形，并且，也可以是半月形或椭圆形。只要为成品率得以改善的形状即可。

在电路板8上设置有与轴10对应的贯通孔80。

在电路板8的上表面配置有焊盘部83。在本实施方式中，焊盘部83被设置在四处。从定子2引出的四根导线被缠绕于四处接线销2312。各接线销2312经由引线(未图示)与各焊盘部83连接。并且，在电路板8上安装有连接器84。连接器84是用于使电路板8与外部装置能够装拆地连接的元件，其被配置成与上托架3的连接器开口部32h对置。连接器84连接于外部电源，并向电路板8供电。由此，能够经由电路板8向线圈22提供驱动电流。

并且，在电路板8上能够安装控制IC。通过安装控制IC,能够进行马达100的驱动控制。

在电路板的圆弧部82配置有朝向径向内侧凹陷的定位凹部85。在本实施方式中，定位凹部85被配置在四处圆弧部82中的在对角线上的两处。上绝缘件231的电路板定位部2313与定位凹部85被配置在相对应的位置，通过在定位凹部85中插入上绝缘件231的电路板定位部2313，电路板8被定位。

并且，在电路板8上配置有接地图案86。接地图案86的一部分与电路板接触部312对置。在图3中，将与电路板接触部312对置的部位作为接地图案86示出。在图3所示出的部位，接地图案86的铜箔露出。而且，在本实施方式中，电路板接触部312的下表面与接地图案86接触。由此，能够接地。即，在上托架3与下托架4的任意一方接地时，电路板8均能够接地。并且，在上托架3与下托架4的任意一方均未接地时，能够将接地图案86与连接器84连接，使其在装置外部接地。

并且，在电路板8的下表面设置有磁传感器87。由此，能够检测旋转部1的旋转。

磁传感器87为检测转子磁铁12的旋转位置的传感器，其被配置成与转子磁铁12的上端对置。磁传感器87例如能够使用霍尔元件。

本实施方式所涉及的构成马达100的各零件如上所述。以下，对这些零件相互的关系以及由此产生的作用效果进行详细说明。

(1)托架的压入固定

在本实施方式所涉及的马达100中，上托架3以及下托架4通过压入而同定子铁芯21相固定。更具体地说，保持上轴承5的上托架3从上方被压入至定子铁芯21的外周，保持下轴承6的下托架4从下方被压入至定子铁芯21的外周。

通过采用这样的结构，在用上托架3以及下托架4夹持定子铁芯21的状态下，能够使上托架3以及下托架4同定子2相互地固定，从而达到一体化。

并且，在专利文献1所述的以往的马达中，在用两个托架夹持定子的状态下，使用贯通定子的固定螺钉紧固该托架。因此，具有如下问题：由于需要紧固托架用的固定螺钉而使零件数量增多。并且，也具有如下问题：必须根据定子的长度使用长度不同的固定螺钉。而且，还具有如下问题：由于必须在定子内确保贯穿插入固定螺钉的区域，而使定子铁芯的磁特性降低，从而使马达的効率降低。

与此相对，在本实施方式所涉及的马达100中，由于上托架3以及下托架4通过压入而与定子铁芯21相固定，因此不需要固定螺钉，从而能够削减零件数量。并且，由于不需要确保固定螺钉用的贯穿插入区域，因而不会使定子铁芯21的磁特性降低，从而使马达的能效提高。

并且，上托架3以及下托架4相互分离地配置。也就是说，上托架3的下端与下托架4的上端在轴向上隔着间隙对置，定子2的外周面的一部分从该间隙露出。因此，能够有效地释放定子2的热量，从而进一步提高马达的效率。

(2)托架的长度

下托架4的轴向长度比上托架3的轴向长度短。

上托架3被压入至定子铁芯21的区域的轴向长度与下托架4被压入的区域的轴向长度的合计比定子铁芯21露出的区域的轴向长度长。并且，定子铁芯21露出的区域位于比定子铁芯21的长度的中心靠下托架4侧的位置。

并且，在本实施方式所涉及的马达100中，规定定子铁芯21的压入长度的定位部41a设置在下托架4的下圆筒外罩41上，并与定子铁芯21的外周的下端抵接。因此，能够使定子铁芯21相对于下圆筒外罩41的压入长度恒定。

通过使定子铁芯21相对于下托架4的下圆筒外罩41的压入长度保持恒定，能够以恒定的紧固强度固定定子2以及下托架4。

在上述的所有实施方式中，上托架3以及下托架4与定子2的固定方法不限于压入，也可以将压入与粘接固定相组合。并且，还可以通过焊接将上托架3以及下托架4与定子2相固定。即，上托架3以及下托架4与定子2的固定可以不使用螺钉等，而是能够规定上托架3以及下托架4相对于定子2在轴向上的位置即可。

Claims (9)

1.一种内转子型马达，其具有：

轴，其被上轴承以及下轴承支承为能够以上下方向为旋转轴线进行旋转；

转子磁铁，其直接或间接地固定于所述轴；

定子，其隔着间隙与所述转子磁铁的径向外侧对置；

上托架，其保持所述上轴承；

下托架，其保持所述下轴承；以及

电路板，

在所述定子的定子铁芯上隔着绝缘件形成有卷线，

所述上托架具有：上圆筒外罩，其从上方被压入至所述定子铁芯的外周；上轴承保持部，其沿轴向延伸并保持所述上轴承；以及顶板部，其连接上圆筒外罩以及上轴承保持部，

所述下托架具有：下圆筒外罩，其从下方被压入至所述定子铁芯的外周；下轴承保持部，其沿轴向延伸并保持所述下轴承；以及底板部，其连接下圆筒外罩以及下轴承保持部，

所述上轴承以及所述下轴承中的至少一方为烧结含油轴承，

所述上托架以及所述下托架通过压入而与所述定子铁芯相固定，

在所述绝缘件的与所述上托架在轴向上对置的面配置有与所述电路板的下表面接触的电路板保持面，

所述电路板的上表面与所述上托架直接接触，

所述内转子型马达的特征在于，

所述上圆筒外罩具有：

圆筒部，其被压入至所述定子铁芯；以及

上小径部，其位于比所述圆筒部靠轴向上侧的位置且其内径比所述圆筒部的内径小，

所述上小径部的下部为与所述电路板的上表面接触的电路板接触部。

2.根据权利要求1所述的内转子型马达，其特征在于，

所述下托架的轴向长度比所述上托架的轴向长度短。

3.根据权利要求1或2所述的内转子型马达，其特征在于，

所述上托架被压入至所述定子铁芯的区域的轴向长度与所述下托架被压入至所述定子铁芯的区域的轴向长度的合计比所述定子铁芯露出的区域的轴向长度长。

4.根据权利要求1或2所述的内转子型马达，其特征在于，

所述定子铁芯露出的区域位于所述下托架侧。

5.根据权利要求1或2所述的内转子型马达，其特征在于，

所述内转子型马达具有包括所述定子和位于所述定子的上侧的所述电路板的定子组件，

所述上托架与所述定子组件的上表面接触。

6.根据权利要求1所述的内转子型马达，其特征在于，

在所述电路板配置有接地图案，

在所述电路板的与所述电路板接触部对置的部位配置有与所述电路板接触部连接的接地图案。

7.根据权利要求1或2所述的内转子型马达，其特征在于，

所述电路板在俯视时的外形形状中具有直线部。

8.根据权利要求7所述的内转子型马达，其特征在于，

所述电路板在俯视时的形状为多边形。

9.根据权利要求7所述的内转子型马达，其特征在于，

在所述电路板的所述直线部与所述上托架之间具有间隙，

在所述绝缘件形成有销支承部，

在该间隙中配置有接线销。