CN110086298A - 马达轴、马达以及马达结构体 - Google Patents

Abstract

本发明提供马达轴、马达以及马达结构体，能够以小的力压入至被压入物，并能够高精度地固定被压入物。马达轴(1)具有：直径(a)的圆柱状的轴主体(10)；形成在轴向的4个部位的、朝半径方向外侧突出并环绕外周面一圈的环状突起(2)。2个环状突起(2)相邻地形成于马达轴(1)，构成环状突起组(3)。环状突起组在轴向上隔开间隔形成。相邻的环状突起的间隔(X)比环状突起组的间隔(Y)小。前方的环状突起的外径(b)比后方的环状突起的外径(c)小。在环状突起的外周与被压入物接触的部分，被压入物被固定于马达轴，因此将马达轴的轴与被压入物的轴高精度地固定。另外，与不具有环状突起的马达轴相比，能够以小的力压入。

Description

马达轴、马达以及马达结构体

本申请是申请日为2015年12月24日、申请号为201510983090.5、发明名称为“马达轴、马达以及马达结构体”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及马达轴、马达以及马达结构体。

背景技术

作为将齿轮等被压入物固定于马达轴的方法，存在下述方法：在被压入物设置供马达轴插入的孔，将被压入物的孔的内径加工成为比马达轴的外径略小，将马达轴压入被压入物的孔中并固定。

为了将马达轴压入被压入物所需要的力近似与将压入过盈量((马达轴的外径)－(被压入物的内径))后同压入长度相乘而得的值成比例。如果压入所需的力比马达轴的允许压缩应力大，则在将马达轴压入被压入物时，担心马达轴发生压曲。通过缩短压入长度，能够缩小压入所需的力以避免马达轴被压曲。但是，如果缩短压入长度，则当将马达轴压入被压入物时，容易在马达轴的轴与被压入物的轴产生偏斜，不易高精度地在马达轴固定被压入物。

与此相对，如果增长压入长度，则能够高精度地在马达轴中固定被压入物。如果增长压入长度，需要减小压入过盈量的上限以使压入所需的力比马达轴的允许压缩应力小。为了减小压入过盈量的上限，可以在设计上确定马达轴的外径以及被压入物的孔的内径的公差。但是，在实际的制造工序中，难以将马达轴的外径以及被压入物的内径按照设计加工。因此，需要在制造工序中进行调整，如筛选被加工为压入所需的力比马达轴的允许压缩应力小的马达轴以及被压入物等。因此，为了避免马达轴压曲，谋求一种凭借小的力便可压入被压入物的马达轴。

在专利文献1中公开了一种能够以小的力压入雌型部件的被加工为锯齿状的马达轴。

专利文献1：日本特开2012-257389号公报

然而，在专利文献1的马达轴中，压入所需的力也与压入长度成比例地增大。因此，如果增长压入长度，则需要在制造工序中进行调整，如筛选被加工为压入所需的力比马达轴的允许压缩应力小的马达轴以及雌型部件等。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于提供能够以小的力压入被压入物，并能够高精度地固定被压入物的马达轴、具备该马达轴的马达以及马达结构体。

为了实现上述目的，本发明的第1观点的马达轴为被压入到在被压入物形成的孔的马达轴，其特征在于，具有：轴主体；第1环状突起部，该第1环状突起部朝上述轴主体的半径方向外侧突出，与上述孔的内周面接触；以及第2环状突起部，该第2环状突起部朝上述轴主体的半径方向外侧突出，与上述孔的内周面接触，并形成于相比上述第1环状突起部的形成位置靠轴向后端侧的位置。

也可以构成为，上述第1环状突起部与上述第2环状突起部分离形成。

也可以构成为，上述第1环状突起部形成在压入的上述轴主体的与上述孔的压入面的轴向前端侧附近，上述第2环状突起部形成在压入的上述轴主体的与上述孔的压入面的轴向后端侧附近。

也可以构成为，上述第1环状突起部的最外径比上述第2环状突起部的最外径小。

也可以构成为，上述第1环状突起部由包括多个环状突起的突起组构成。

也可以构成为，上述第2环状突起部由包括多个环状突起的突起组构成。

也可以构成为，上述马达轴由具有比上述被压入物的硬度低的硬度的材料形成。

也可以构成为，上述马达轴为SUS303。

进而，为了实现上述目的，本发明的第2观点的马达的特征在于，具备：上述马达轴；设置于上述马达轴的磁铁；以及通过与上述磁铁之间的电磁相互作用而同上述磁铁一起使上述马达轴旋转的线圈。

进而为了实现上述目的，本发明的第3观点的马达结构体的特征在于，具备：形成有孔的被压入物；以及上述马达。

也可以构成为，上述被压入物的上述孔具有：第1压入孔，该第1压入孔形成在上述马达轴所被压入的入口侧附近，该第1压入孔的内周面供上述第2环状突起部咬入并接触；以及第2压入孔，该第2压入孔在相比上述第1压入孔靠深处侧的位置形成为比上述第1压入孔的内径小的内径，且该第2压入孔的内周面供上述第1环状突起部咬入并接触。

也可以构成为，上述第1环状突起与上述第2环状突起之间的距离比上述第1压入孔的深度短。

根据本发明，可以提供能够以小的力压入被压入物并能够高精度地固定被压入物的马达轴、具备该马达轴的马达以及马达结构体。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施方式的马达结构体的剖视图。

图2中，(A)为本发明的第1实施方式的马达轴的侧视图，(B)为本发明的第1实施方式的马达轴的主视图。

图3中，(A)为表示本发明的第1实施方式的马达轴所压入的被压入物的主视图，(B)为表示本发明的第1实施方式的马达轴所压入的被压入物的A-A′剖视图。

图4为表示当将本发明的第1实施方式的马达轴压入被压入物时的载荷与压入量的关系的图。

图5为表示将以往的马达轴压入被压入物时的载荷与压入量的关系的图。

图6中，(A)为本发明的第2实施方式的马达轴的侧视图，(B)为本发明的第2实施方式的马达轴的主视图。

图7为表示将本发明的第2实施方式的马达轴压入被压入物的状态的剖视图。

图8为表示将本发明的第2实施方式的马达轴压入被压入物时的载荷与压入量的关系的图。

图9为表示将本发明的第1变形例的马达轴压入磁铁的状态的剖视图。

图10为表示本发明的第2变形例的马达轴的侧视图。

图11为表示将以往的马达轴压入被压入物的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本具体实施方式的马达轴、马达以及马达结构体进行说明。此外，对图中相同或者相当的部分标注相同符号。

(第1实施方式)

图1为本发明的第1实施方式的马达结构体的剖视图。如图1所示，马达结构体100具有具备马达轴1的马达101与被压入物4。马达101除了马达轴1之外，还具有设置于马达轴1的磁铁12、将马达轴1支承为旋转自如的一组轴承13a、13b、线圈14、以及收纳上述各部的壳体11。

壳体11为长方体状的中空部件。在壳体11的图1中左侧与右侧分别形成沿轴向贯通的圆形的开口。马达轴1以前端部从右侧的开口向外部突出的状态由一组轴承13a、13b支承为能够旋转。

磁铁12为具有供马达轴1贯通的贯通孔的圆筒状的部件。磁铁12被固定于插入至贯通孔的马达轴1。

线圈14被配置为包围磁铁12。线圈14通过与磁铁12之间的电磁相互作用而同磁铁12一起使马达轴1旋转。

在马达轴1的前端固定被压入物4。马达轴1在固定被压入物4的部分具有环状突起2，由轴承13a、13b支承为旋转自如从而设置于壳体11。产生磁场的线圈14固定于壳体11。

如果向马达101供给电流，则线圈14产生旋转磁场。通过该旋转磁场使磁铁12受力，马达轴1旋转。接着，对第1实施方式的马达轴1进行说明。

如图2所示，第1实施方式的马达轴1具有直径a的圆柱状的轴主体10、以及形成于轴向的4个部位且当马达轴1被压入被压入物4后与压入孔5的内周面接触的环状突起2。

环状突起2朝轴主体10的半径方向外侧突出，是环绕外周面一圈的突起。第1环状突起2a在压入的轴主体10的与压入孔5的压入面的轴向前端附近相邻地形成2个。上述2个第1环状突起2a构成第1环状突起组3a。相邻的第1环状突起2a的间隔为X。第2环状突起2b在压入的轴主体10的与压入孔5的压入面的轴向后端附近相邻地形成2个。上述2个第2环状突起2b构成第2环状突起组3b。相邻的第2环状突起2b的间隔为间隔X。第1环状突起组3a与第2环状突起组3b在轴向上分离形成。第1环状突起组3a与第2环状突起3b的间隔为比间隔X大的间隔Y。第1环状突起2a的外径为外径b，第2环状突起2b的外径为比外径b大的外径c。第1环状突起2a以及第2环状突起2b的轴向的长度为长度d。

被压入物4如图3所示，其压入长度为长度L，并具有由直径C的第1压入孔5a和比直径C小的直径B的第2压入孔5b构成的压入孔5，该第1压入孔5a形成在马达轴1所压入的入口侧附近，内周面供第2环状突起2b咬入并接触，该第2压入孔5b相比第1压入孔5a靠深处侧，内周面供第1环状突起2a咬入并接触。被压入物4为固定于马达轴1，并同马达轴1一起旋转的部件，具体地说为齿轮等。第1压入孔5a的轴向的长度为E。长度L比间隔Y长。直径B比环状突起2的外径b略小。压入过盈量由外径b－直径B表示。为使压入过盈量成为适当的值，如果将直径B设为1，则优选外径b为1.001～1.020。直径C比环状突起2的外径c略小。压入过盈量由外径c－直径C表示，为使压入过盈量成为适当的值，如果将直径C设为1，则优选外径c为1.001～1.020。另外，直径B比直径a大或几乎相同。马达轴1的环状突起2以外的部分与压入孔5的内周面接触，为了避免马达轴1与被压入物4空转，优选直径B与直径a几乎相同。另外，为了减小压入所需的力，优选直径C比外径b大。

接着，对将马达轴1压入被压入物4的方法进行说明。

使用夹具等固定被压入物4。进行使固定的被压入物4的压入孔5的轴与马达轴1的轴成为同轴的对位。使马达轴1沿轴向移动，从第1压入孔5a一侧将马达轴1压入到压入孔5中。在将马达轴1压入至规定位置后，即完成马达轴1与被压入物4的固定。

接着，对将马达轴1压入被压入物4时的压入量与压入所需的力(用于压入的载荷)的关系进行说明。间隔Y比第1压入孔5a的轴向的长度E短。在图4中示出以任意单位表示将马达轴1压入到压入孔5中的压入量与载荷的关系的曲线图形。如果将马达轴1压入到压入孔5中，则第2环状突起组3b的前端侧的第2环状突起2b与第1压入孔5a的端接触，用于压入的载荷变大。在第1压入孔5a的端通过前端侧的第2环状突起2b的中途，载荷达到峰值。如果进一步压入，则载荷变小，但在第1压入孔5a的端与第2环状突起组3b的后端侧的第2环状突起2b开始接触后，载荷再次变大，在第1压入孔5a的端通过后端侧的第2环状突起2b的时刻，载荷达到峰值。随后，用于压入的载荷变小。接着，如果将马达轴1进一步向压入孔5压入，则第1环状突起组3a的前端侧的第1环状突起2a与第2压入孔5b的端接触，用于压入的载荷变大。在第2压入孔5b的端通过前端侧的第1环状突起2a的中途，载荷达到峰值。如果进一步压入，则载荷变小，但在第2压入孔5b的端开始与第1环状突起组3a的后端侧的第1环状突起2a接触后，载荷再次变大，在第2压入孔5b的端通过后端侧的第1环状突起2a的时刻，载荷达到峰值。随后，如果进一步压入，则用于压入的载荷变小。该起初2个峰值的压入量的宽度以及随后的2个峰值的压入宽度与间隔X相同。另外，起初的2个峰值与随后的2个峰值的宽度比间隔Y小。

与此相对，对将图11所示的不具有环状突起2的以往的马达轴S向被压入物4压入时的压入量与载荷的关系进行说明。在图5中示出以任意单位表示将马达轴S压入被压入物4的压入量与载荷的关系的曲线图形。在马达轴S的前端与压入孔5的端开始接触后，载荷变大，形成峰值。虽然短暂地载荷变小，不过随后呈直线增大，在马达轴S完全压入到压入孔5中后，载荷成为最大。在继续将马达轴S向被压入物4压入的情况下，需要该最大的载荷进行上述压入。另外，当将以往的马达轴S向被压入物4压入时，需要载荷的压入距离为长度L。

接着，将为使马达轴1压入被压入物4所需的力P与为使马达轴S压入被压入物4所需的力p进行比较说明。压入所需的力与(压入过盈量)×(马达轴与被压入物接触的轴向的长度)大致成比例。由此，为使马达轴1压入被压入物4所需的力P与(压入过盈量)×(被压入物4与马达轴1接触的轴向的长度d×4(环状突起2的个数))大致成比例。与此相对，为使马达轴S压入被压入物4所需的力p与(压入过盈量)×(被压入物4的压入孔5的轴向的长度L)大致成比例。马达轴S的外径为e，外径e比直径B略大，压入过盈量由外径e－直径B表示。

至此，如上所述，根据第1实施方式，通过在轴主体10形成与被压入物4的压入孔5的内周面接触的环状突起2，使得压入所需的力在每处环状突起2都变大，不过在环状突起2以外的部分变小。另外，通过使压入时载荷产生的正时错开地设定马达轴1以及被压入物4的尺寸(Y以及E)，能够缩短压入所需的压入距离。另外，如果使压入过盈量外径b－直径B、外径c－直径C和外径e－直径B均相同，则压入所需的力P为压入所需的力p的(长度d×4)/长度L倍。具体地说，如果设定为长度d＝长度L/40，则压入所需的力P为压入所需的力p的十分之一。因此，马达轴1能够以比马达轴S小的载荷压入被压入物中。换句话说，图4所示的将马达轴1压入被压入物4的载荷的最大值比图5所示的将马达轴S压入被压入物4的载荷的最大值小。另外，压入所需的力P，即便在压入过盈量相同时，也可通过改变长度d来进行调整。另外，如果设定为马达轴1的允许压缩应力与马达轴S的允许压缩应力相同，则马达轴1不至压曲的压入过盈量的上限为马达轴S不至压曲的压入过盈量的上限的长度L/(长度d×4)倍。具体地说，如果设定为长度d＝长度L/40，则马达轴1不至压曲的压入过盈量的上限为马达轴S不至压曲的压入过盈量的上限的10倍。这样，马达轴1通过形成环状突起2，能够增大压入过盈量的上限，能够减少在制造工序中筛选等的反复调整的负担。

另外，由于第1环状突起2a的外径为外径b，第2环状突起2b的外径为比外径b大的外径c，因此当将马达轴1压入到压入孔5中时，在第1压入孔5a与第2环状突起2b接触之前，能够以小的力将马达轴1压入被压入物4。

另外，环状突起2相邻形成，构成环状突起组3，由此具有突起的前端部被切削后的结构残留在突起间而增大咬住的效果，另外，可以形成更多的环状突起2的数量，因此产生更多的环状突起2的突起的挤压、被压入物4的压入孔5的内周面的咬入，能够增大紧固力。另外，由于环状突起2在轴主体10的轴向上设置多个，因此能够防止马达轴1的轴与被压入物4的轴的倾斜。如果间隔Y较大，则更能够防止被压入物4的轴向的倾斜，因此优选将间隔Y形成得较大。另外，如果将马达轴1由具有比被压入物4的维氏硬度低的维氏硬度的材料制成，则环状突起2被挤压并与被压入物4的压入孔5的内周面产生咬接，得以稳固地固定。例如，当被压入物4为烧结金属等的情况下，轴的材料如为不锈钢SUS303等较为合适。

与此相对，在不具有环状突起2的马达轴S中，压入所需的力呈直线变大，中途不会减小，压入所需的压入距离为长度L，无法缩短。

(第2实施方式)

第2实施方式的马达轴1如图6所示，具有直径a的圆柱状的轴主体10、形成于轴向的2个部位且当马达轴1被压入被压入物4后与压入孔5的内周面接触的环状突起2。

环状突起2朝轴主体10的半径方向外侧突出，是环绕外周面一圈的突起。第1环状突起2a在压入的轴主体10的与压入孔5的压入面的轴向前端附近形成。第2环状突起2b在压入的轴主体10的与压入孔5的压入面的轴向后端附近形成。第1环状突起2a的外径为外径b，轴向的长度为长度d。第2环状突起2b的外径为外径c，轴向的长度为长度d。第1环状突起2a与第2环状突起2b的轴向的间隔为间隔Y。

被压入物4与第1实施方式相同。将马达轴1压入被压入物4的方法与第1实施方式相同。在图7中示出压入被压入物4的马达轴1。

接着，对将马达轴1压入被压入物4时的压入量与压入所需的力(用于压入的载荷)的关系进行说明。间隔Y比第1压入孔5a的轴向的长度E短。在图8中示出以任意单位表示将马达轴1压入到压入孔5中的压入量与载荷的关系的曲线图形。如果将马达轴1压入到压入孔5中，则第2环状突起2b与第1压入孔5a的端开始接触，用于压入的载荷变大，在第1压入孔5a的端通过第2环状突起2b的时刻载荷达到峰值。随后，载荷变小，在第1环状突起2a与第2压入孔5b的端开始接触后，载荷变大，在第2压入孔5b的端通过第1环状突起2a的时刻载荷达到峰值。随后，载荷变小。该2个峰值的压入量的宽度比间隔Y短。

至此，如上所述，根据第2实施方式，通过在轴主体10形成与被压入物4的压入孔5的内周面接触的环状突起2，使得压入所需的力在每处环状突起2都变大，在环状突起2以外的部分变小。与此相对，在不具有环状突起2的马达轴S中，压入所需的力呈直线变大，在中途不变小。另外，关于将马达轴1压入被压入物4所需的力P，与第1实施方式的马达轴1相同，如果压入过盈量相同，则与不具有环状突起2的马达轴S相比上述力P较小。因此，第2实施方式的马达轴1与第1实施方式的马达轴1相同，能够以比不具有环状突起2的马达轴S小的载荷压入被压入物4。另外，马达轴1不至压曲的压入过盈量的上限与第1实施方式的马达轴1相同，通过使马达轴1形成环状突起2，能够增大压入过盈量的上限，能够减少在制造工序中筛选等的反复调整的负担。

另外，由于环状突起2在轴主体10的轴向上设置多个，因此能够防止马达轴1的轴与被压入物4的轴的倾斜。因此，能够高精度地固定马达轴1与被压入物4。如果间隔Y较大，则更能够防止轴向的倾斜，因此优选将间隔Y形成得较大。另外，由于第1环状突起2a的外径为外径b，第2环状突起2b的外径为比外径b大的外径c，因此在将马达轴1压入到压入孔5中时，在第1压入孔5a与第2环状突起2b接触之前，能够以小的力将马达轴1压入被压入物4。另外，第2实施方式的马达轴1适于在轴偏细等的担心发生压曲变形的情况下使用。

另外，如果将马达轴1由具有比被压入物4的维氏硬度低的维氏硬度的材料制成，则环状突起2被挤压并与被压入物4的压入孔5的内周面产生咬接，得以稳固地固定。例如，当被压入物4为烧结金属等的情况下，轴的材料如为不锈钢SUS303等较为合适。

(变形例)

在第1以及第2实施方式中，对于将马达轴1的从壳体11突出的部分压入被压入物4的情况进行了说明，不过也可以是被压入物4位于支承轴的2个轴承之间的情况。另外，如图9所示，可以在插入磁铁12的部分的马达轴1形成环状突起2。当将马达轴1压入磁铁12时，使马达轴1的前端侧的环状突起2的外径比后端侧的环状突起2的外径小，使金属套筒15与磁铁12的贯通孔间隙配合，使金属套筒15的入口的内径比深处侧的内径大。在这种情况下，当将马达轴1压入金属套筒15时，得到与将马达轴1压入被压入物4时的效果相同的效果。环状突起2在马达轴1的轴向上设置多个，因此能够防止马达轴1与磁铁12的轴的倾斜。另外，被压入物4可以是成为钨制飞轮等重块的部件、停止风扇马达用的叶轮的金属毂等部件。

在第1实施方式中，2个环状突起2构成环状突起组3，不顾也可以由3个以上的环状突起2构成环状突起组3。另外，在第1实施方式中，虽然将2个环状突起组3形成于马达轴1，不过也可以将3个以上的环状突起组3形成于马达轴1。另外，在第2实施方式中，将2个环状突起2形成于马达轴1，不过也可以将3个以上的环状突起2形成于马达轴1。

在马达轴S的直径e小的(6mm以下)情况下，特别是如果压入所需的力较大，马达轴S容易压曲。在第1以及第2实施方式的马达轴1中，能够缩小压入所需的力，因此即便在马达轴1的直径a较小(6mm以下)时，也能够防止马达轴1压曲。

在第1以及第2实施方式中，对环状突起2的突起的剖面为矩形的情况进行了说明，不过也可以如图10所示，将环状突起2的突起的剖面形成为拱形。在这种情况下，通过拱形的顶点弹性变形来将马达轴1与被压入物4固定。在第1以及第2实施方式中，第1环状突起2a的直径b比第2环状突起2b的直径c小，不过也可以使直径b与直径c相同。在这种情况下，由于可以将被压入物4的压入孔5笔直形成，因此被压入物4的制成较为容易。

本发明只要不脱离本发明的广义的精神与范围，可以实施各种实施方式以及变形。上述的实施方式被用以说明本发明，并不限定本发明的范围。

其中，符号说明如下：

1：马达轴；2：环状突起；2a：第1环状突起；2b：第2环状突起；3：环状突起组；3a：第1环状突起组；3b：第2环状突起组；4：被压入物；5：压入孔；5a：第1压入孔；5b：第2压入孔；10：轴主体；11：壳体；12：磁铁；13a、13b：轴承；14：线圈；15：金属套筒；100：马达结构体；101：马达。

Claims (12)

1.一种马达轴，该马达轴被压入到在被压入物形成的孔中，

所述马达轴的特征在于，

所述马达轴具有：

轴主体；

第1环状突起部，该第1环状突起部朝所述轴主体的半径方向外侧突出，并与所述孔的内周面接触；以及

第2环状突起部，该第2环状突起部朝所述轴主体的半径方向外侧突出，与所述孔的内周面接触，并形成于相比所述第1环状突起部的形成位置靠轴向后端侧的位置。

2.根据权利要求1所述的马达轴，其特征在于，

所述第1环状突起部与所述第2环状突起部分离形成。

3.根据权利要求2所述的马达轴，其特征在于，

所述第1环状突起部形成在压入的所述轴主体的与所述孔的压入面的轴向前端侧附近，

所述第2环状突起部形成在压入的所述轴主体的与所述孔的压入面的轴向后端侧附近。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的马达轴，其特征在于，

所述第1环状突起部的最外径比所述第2环状突起部的最外径小。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的马达轴，其特征在于，

所述第1环状突起部由包括多个环状突起的突起组构成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的马达轴，其特征在于，

所述第2环状突起部由包括多个环状突起的突起组构成。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的马达轴，其特征在于，

该马达轴由具有比所述被压入物的硬度低的硬度的材料形成。

8.根据权利要求7所述的马达轴，其特征在于，

该马达轴由SUS303形成。

9.一种马达，其特征在于，

所述马达具备：

权利要求1～8中任一项所述的马达轴；

设置于所述马达轴的磁铁；以及

通过与所述磁铁之间的电磁相互作用而同所述磁铁一起使所述马达轴旋转的线圈。

10.一种马达结构体，其特征在于，

所述马达结构体具备：

形成有孔的被压入物；以及

权利要求9所述的马达。

11.根据权利要求10所述的马达结构体，其特征在于，

所述被压入物的所述孔具有：

第1压入孔，该第1压入孔形成在所述马达轴所被压入的入口侧附近，该第1压入孔的内周面供所述第2环状突起部咬入并接触；以及

第2压入孔，该第2压入孔在相比所述第1压入孔靠深处侧的位置形成为比所述第1压入孔的内径小的内径，该第2压入孔的内周面供所述第1环状突起部咬入并接触。

12.根据权利要求11所述的马达结构体，其特征在于，

所述第1环状突起与所述第2环状突起之间的距离比所述第1压入孔的深度短。