CN111630754B - 转子、马达以及转子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

实施方式的转子(5)具备筒状的磁铁(511)、保持器(512)以及平衡调整部(52)。筒状的磁铁(511)的供旋转轴(2)插入的内径部的内径比旋转轴(2)的外径大。保持器(512)是树脂制的，具有设置于磁铁(511)的内径部的筒部以及从磁铁(511)向旋转轴方向突出的突出部，并被压入旋转轴(2)。平衡调整部(52)经由突出部而被压入旋转轴(2)。

Description

转子、马达以及转子的制造方法
技术领域
本发明涉及转子、马达以及转子的制造方法。
背景技术
以往，马达等旋转电机的转子，存在向筒状的磁铁的内径部插入旋转轴而构成的情况。
专利文献1：日本特开2007-135332号公报
然而，在固定磁铁与旋转轴的情况下，通常进行在两者之间夹入粘合剂来进行粘合固定，或者将磁铁压入旋转轴并固定。
然而，例如在使用粘合剂来固定的情况下，会有在磁铁以及旋转轴的中心轴相互偏离而偏心的状态下两者被固定的担忧。另外，在将磁铁压入旋转轴进行固定的情况下，存在插入时旋转轴的表面损伤，或者在烧结磁铁等中，磁铁本身破损的担忧。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而完成的，目的是提供一种能够防止部件的破损，并且能够以高同心度将磁铁固定于旋转轴的转子、马达以及转子的制造方法。
为了解决上述课题，实现目的，本发明的一实施方式的转子具备筒状的磁铁、保持器以及固定部。上述筒状的磁铁的供旋转轴插入的内径部的内径大于该旋转轴的外径。上述保持器是树脂制的，具有设置于上述磁铁的上述内径部的筒部以及从上述磁铁向旋转轴方向突出的突出部，并上述保持被压入上述旋转轴。上述固定部经由上述突出部而被压入上述旋转轴。
根据本发明的一实施方式，能够提供一种能够防止部件的破损，并且能够以高同心度将磁铁固定于旋转轴的转子、马达以及转子的制造方法。
附图说明
图1是实施方式的马达的立体图。
图2是实施方式的马达的剖视图。
图3是实施方式的磁铁单元的立体图。
图4是实施方式的磁铁单元的剖视图。
图5是实施方式的磁铁单元的剖视图。
图6是实施方式的平衡调整部的立体图。
图7是表示磁铁单元与平衡调整部的安装状态的图。
图8是实施方式的转子的分解立体图。
图9是实施方式的转子的立体图。
图10是变形例的磁铁单元的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式的转子、马达以及转子的制造方法。此外，附图中的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等往往与现实不同。在附图的相互之间，往往也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。另外，以下，作为马达的一个例子举出内转子型的无刷马达来进行说明。
首先，使用图1对实施方式的马达的外观进行说明。图1是实施方式的马达1的立体图。
如图1所示，实施方式的马达1具备旋转轴2、以及壳体部3。旋转轴2在通过作为圆柱状的壳体部3的中心轴的位置处延伸，从壳体部3向轴向亦即Z轴正方向侧突出地设置。此外，以下将旋转轴2的延伸方向亦即Z轴方向记载为旋转轴方向。另外，在各附图中，为了便于理解说明，图示出了包含上述Z轴的三维正交坐标系。
壳体部3是近似圆柱状的筐体，在内部收纳后述的定子4、转子5等。这里，使用图2对马达1中的壳体部3的内部结构进行说明。
图2是实施方式的马达1的剖视图。在图2中示出了用图1的A-A线切断的情况下的马达1的剖面。如图2所示，马达1具备定子4和转子5。
另外，如图2所示，定子4以及转子5被壳体部3的主体部31、第一盖32以及第二盖33收纳在壳体部3的内部。
定子4是马达1中的固定件，具备例如硅钢板、电磁钢板等这样的软磁性钢板等板状的金属部件被层叠多个而形成的圆筒状的定子铁芯41、以及卷绕在定子铁芯41具备的未图示的齿的线圈42。
转子5是马达1中的转动件，具备磁铁单元51、平衡调整部52(固定部的一个例子)以及轴承部53。磁铁单元51具备磁铁511和保持器512。磁铁511例如是筒状的永久磁铁，例如能够使用铁素体磁铁、钕磁铁等烧结磁铁。具体而言，磁铁511的供旋转轴2插入的内径部的内径比旋转轴2的外径大。
保持器512例如是树脂制，与磁铁511一体成型从而固定磁铁511。此外，关于保持器512的详细内容将在后述。
平衡调整部52设置于磁铁511的旋转轴方向的两端，调整转子5的旋转平衡。具体而言，平衡调整部52根据例如通过实验等预先测定出的旋转的不平衡来削减外周面从而调整旋转平衡。此外，关于平衡调整部52的详细内容将在后述。
轴承部53在沿旋转轴方向亦即Z轴方向夹住磁铁单元51以及平衡调整部52的位置压入而设置一对，将旋转轴2支承为能够旋转。由此，能够防止磁铁511以及平衡调整部52在旋转轴方向产生位置偏移的情况。例如轴承部53虽能够由滚珠轴承等滚动轴承构成，并不局限于此，也可以由滑动轴承、磁轴承等这样的其它构造的轴承构成。
然而，在固定磁铁与旋转轴的情况下，通常采用在两者之间夹装粘合剂来进行粘合固定，或者将磁铁压入旋转轴来进行固定的方式。
然而，例如在使用粘合剂来进行固定的情况下，存在在磁铁以及旋转轴的中心轴相互错开而偏心的状态下固定两者的担忧。另外，在将磁铁压入旋转轴来进行固定的情况下，存在当插入时旋转轴的表面损伤，或者在烧结磁铁等中磁铁本身破损的担忧。
因此，实施方式的马达1在磁铁511与旋转轴2之间夹装树脂制的保持器512。具体而言，预先制造将磁铁511与保持器512一体成型的磁铁单元51，将上述磁铁单元51压入旋转轴2。换言之，在磁铁单元51的开口的直径比旋转轴2的外径小的状态下进行固定(有时也称为过盈配合)。
由此，能够防止磁铁511与旋转轴2偏心的情况。另外，由于在磁铁511与旋转轴2之间夹装树脂制的保持器512，所以在插入时旋转轴2的表面不会损伤，磁铁511也不会破损。即根据实施方式的马达1，能够防止部件的破损，并且能够以高同心度将磁铁511固定于旋转轴2。
使用图3～图5详细地对实施方式的磁铁单元51进行说明。图3是实施方式的磁铁单元51的立体图。图4以及图5是实施方式的磁铁单元51的剖视图。
如图3～图5所示，保持器512具备：筒部512a、突出部512b以及凸缘部512c。筒部512a、突出部512b以及凸缘部512c通过树脂制的材料一体构成。此外，筒部512a、突出部512b以及凸缘部512c也可以分别由不同的部件构成。
筒部512a设置于磁铁511的内径部，在按压旋转轴2的状态下固定于旋转轴2。具体而言，筒部512a的内径与旋转轴2的外径相同，或者比其稍小。
另外，筒部512a的内周面(也包含突出部512b的内周面)具有比磁铁511的内径部光滑的表面形状。即保持器512的与旋转轴2对置的周面的表面粗糙度比磁铁511的内径部低。表面粗糙度是表示表面粗糙度的参数。
这样，将保持器512的内周面设为光滑的，从而在插入时能够防止旋转轴2的损伤。另外，对保持器512使用树脂材料等那样的硬度比旋转轴2低的材料，从而能够进一步防止旋转轴2的损伤。
突出部512b是向后述的平衡调整部52插入的部位。具体而言，突出部512b能够向旋转轴2的径向弯曲。由此，在将磁铁单元51安装到旋转轴2时，突出部512b向外侧弯曲，由此能够容易地进行插入工序。
更具体而言，如图3所示，突出部512b具有在旋转轴2的周向以规定的间隔排列的多个窄缝SL。换言之，窄缝SL是朝向Z轴负方向侧切口的切口部，该Z轴负方向是从突出部512b朝向后述的凸缘部512c的旋转轴方向。
这样设置窄缝SL，从而能够对突出部512b赋予弯曲功能而不用增加新的部件。
另外，在图3所示的例子中，示出了等间隔(120度间隔)地设置三个窄缝SL的情况。由此，突出部512b能够相对于旋转轴2的的外周面均衡地按压，所以能够减少因按压偏向导致的突出部512b的破损。此外，窄缝SL的数量不限定于三个，可以是两个，也可以是四个以上。另外，各窄缝SL的宽度、深度、形状可以全部相同，也可以分别不同。
另外，在图3所示的例子中，在突出部512b设置多个窄缝SL从而构成为能够弯曲，但只要突出部512b能够弯曲，则并不限于窄缝SL。
例如突出部512b也可以是随着远离磁铁511而变为壁薄(也称为前端细的锥形)的形状，通过后述的平衡调整部52的按压而能够变形的形状。
凸缘部512c是限制磁铁511向旋转轴方向的移动的部件。由此，能够防止磁铁511向旋转轴方向位置偏移的情况。此外，凸缘部512c并不是必须的结构，也可以省略。
另外，如上所述，磁铁单元51被一体成型。具体而言，磁铁单元51通过在预先制造出的筒状的磁铁511安装对保持器512进行成型的模具，向上述模具倒入树脂并以规定的方法进行固化而制造。
另外，在图5所示的例子中，虽示出了磁铁511是环状的情况，但并不限于此，例如也可以是IPM(Interior Permanent Magnet：内部永磁体)等那样的、扇形磁铁，若是筒状则形状可以是任意的。
接下来，使用图6对平衡调整部52进行说明。图6是实施方式的平衡调整部52的立体图。如图6所示，平衡调整部52具备调整部521(调整部位的一个例子)以及嵌合部522。
调整部521是调整转子5的旋转平衡的调整部位，例如由黄铜、不锈钢等这样的金属材料构成。具体而言，调整部521成为朝向嵌合部522向下倾斜的锥状，上述锥形的部位成为壁厚状。即将调整部521设为壁厚状，从而削减量增加，所以能够扩大旋转平衡的调整幅度。
嵌合部522是与上述保持器512的突出部512b嵌合的部位。即平衡调整部52的嵌合部522经由保持器512的突出部512b按压旋转轴2，从而将平衡调整部52固定于旋转轴2。
另外，平衡调整部52的一端亦即前端部52a侧的开口的直径比另一端侧的开口的直径小。另外，优选前端部52a处于不与旋转轴2接触的状态，而且优选与旋转轴2的间隙极其小。
另外，也可以说前端部52a是朝向旋转轴2的径向内侧弯曲的弯曲部。前端部52a是与轴承部53为滚珠轴承的情况下的内圈接触的部位。即使前端部52a弯曲，从而能够增加与轴承部53的内圈接触的面积，所以能够对应各种内圈宽度的轴承部53。另外，通过弯曲能够提高强度。
此外，在图6中，平衡调整部52虽示出了调整部521与嵌合部522被一体成型的情况，但也可以由不同的部件构成调整部521和嵌合部522。
接下来，使用图7对磁铁单元51与平衡调整部52的安装进行说明。图7是表示磁铁单元51与平衡调整部52的安装状态的图。在图7中，示出了在磁铁单元51已安装于旋转轴2的状态下，安装平衡调整部52的情况。此外，图7的上段表示安装前的状态，下段表示安装后的状态。
如图7所示，平衡调整部52在与旋转轴2对置的内周面具有阶梯52b。具体而言，阶梯52b设置于平衡调整部52中的调整部521侧的开口。
另外，保持器512的突出部512b是作为平衡调整部52侧的一端的前端变细的锥形状。即如图7的上段所示，在将磁铁单元51向平衡调整部52插入时，能够利用阶梯52b与突出部512b的锥状的部位，容易地进行插入，能够防止制造时突出部512b的破损。此外，在图7中，虽作为一个例子示出了阶梯52b，但例如也可以是开口的直径越朝向前端部52a越小的锥形状。
而且，如图7的下段所示，平衡调整部52安装到调整部521与凸缘部512c接触的位置。由此，平衡调整部52在嵌合部522经由保持器512的突出部512b按压旋转轴2的状态下被固定。
此外，在图7中，虽示出了保持器51插入到调整部521与凸缘部512c接触的位置为止而固定的情况，但也可以在调整部521与凸缘部512c分离的状态下被固定。
另外，在图7中，平衡调整部52虽在前端部52a与保持器512的突出部512b的前端分离的状态下被固定，但也可以在前端部52a与保持器512的突出部512b的前端接触了的状态下被固定。在上述情况下，也可以说前端部52a作为突出部512b的限位器发挥功能。
另外，在图7的上段中，虽示出了在安装平衡调整部52之前的阶段中，保持器512的突出部512b与旋转轴2已接触的状态，但也可以是突出部512b与旋转轴2分离的状态。即从旋转轴2浮起的状态的突出部512b通过插入到平衡调整部52并受到嵌合部522的按压，而与旋转轴2接触。
接下来，使用图8以及图9对实施方式的转子5的制造方法进行说明。图8是实施方式的转子5的分解立体图。图9是实施方式的转子5的立体图。此外，磁铁单元51通过上述制造方法被预先制造。
在实施方式的转子5的制造方法中，首先，将磁铁单元51安装到旋转轴2(磁铁单元压入工序)。安装到旋转轴2的磁铁单元51在保持器512压入旋转轴2的状态下被固定。
接着，在以磁铁单元51不向旋转轴方向偏移的方式进行了定位的状态下，将一对平衡调整部52-1、52-2中的、一方的平衡调整部52-2向保持器512的突出部512b-2压入。由此，限制磁铁单元51向Z轴负方向侧的移动(固定部压入工序)。
接着，将另一方的平衡调整部52-1从Z轴正方向侧安装到压入保持器512的突出部512b-1的位置(固定部压入工序)。由此，限制磁铁单元51向Z轴正方向侧的移动。
接着，以在夹住磁铁单元51、一对平衡调整部52-1、52-2的位置压入的方式安装一对轴承部53-1、53-2，从而完成图9所示的转子5的制造。
而且，测定图9所示的完成后的转子5的旋转平衡，在产生不平衡的情况下，削减作为露出的位置的平衡调整部52的调整部521的外周面，从而能够消除不平衡。
如上所述，实施方式的转子5具备：筒状的磁铁511、保持器512以及固定部(平衡调整部52)。筒状的磁铁511的供旋转轴2插入的内径部的内径比旋转轴2的外径大。保持器512是树脂制的，具有设置于磁铁511的内径部的筒部512a以及从磁铁511向旋转轴方向突出的突出部512b，并被压入旋转轴2。固定部经由保持器512的突出部512b而被压入旋转轴2。
由此，能够防止磁铁511与旋转轴2偏心的情况。另外，由于在磁铁511与旋转轴2之间夹装树脂制的保持器512，所以在插入时旋转轴2的表面不会损伤，磁铁511也不会破损。即根据实施方式的马达1，能够防止部件的破损，并且能够以高同心度将磁铁511固定于旋转轴2。
此外，在上述实施方式的磁铁单元51中，虽示出了磁铁511与保持器512被一体成型的情况，但磁铁511与保持器512也可以未被一体成型。关于上述这点，使用图10来进行说明。
图10是变形例的磁铁单元51的剖视图。如图10所示，变形例的磁铁单元51包含两个保持器512-1、512-2而构成。
具体而言，两个保持器512-1、512-2固定于在旋转轴方向夹住磁铁511的位置处。更具体而言，在将磁铁单元51固定于旋转轴2的情况下，首先，从Z轴正方向侧将一方的保持器512-1向旋转轴2安装，并压入旋转轴2。接着，从Z轴负方向侧将磁铁511向旋转轴2安装，压入保持器512-1的筒部512a-1。接着，从Z轴负方向侧将另一方的保持器512-2向旋转轴2安装，将筒部512a-2压入磁铁511。由此，将磁铁单元51固定于旋转轴2。
即、将保持器512-1、512-2分为两个而构成，从而能够不一体成型地制造磁铁单元51。
另外，在图10所示的例子中，虽示出了两个筒部512a-1、512a-2相互在旋转轴方向上分离的情况，但两个筒部512a-1、512a-2也可以相互接触。即在两个筒部512a-1、512a-2相互接触的情况下，磁铁511的内径部整体被两个筒部512a-1、512a-2覆盖。
另外，在两个筒部512a-1、512a-2相互分离的情况下，即在磁铁511的内径部的一部分被筒部512a-1、512a-2覆盖的情况下，优选各筒部512a-1、512a-2的朝向旋转轴方向的长度大致相同。由此，能够防止转子5的旋转平衡的失去。
此外，在上述实施方式中，平衡调整部52的嵌合部522、与保持器512的突出部512b对置的面分别是没有凹凸不平的平坦面，但并不限定于此。
例如平衡调整部52的嵌合部522、与保持器512的突出部512b对置的面也可以如螺栓和螺母的关系那样，形成螺旋状的突起部和与突起部对应的凹陷部。即平衡调整部52的嵌合部522也可以紧固于保持器512的突出部512b而固定于旋转轴2。由此，能够防止平衡调整部52向旋转轴方向的脱落。
另外，本发明并不被上述实施方式限定。本发明也包含适当地组合上述各构成要素而构成的内容。另外，本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的实施方式并不限于上述实施方式，能够进行各种变更。
附图标记的说明
1…马达，2…旋转轴，3…壳体部，4…定子，5…转子，31…主体部，32…第一盖，33…第二盖，41…定子铁芯，42…线圈，51…磁铁单元，52、52-1、52-2…平衡调整部(固定部的一个例子)，52a…前端部，52b…阶梯，53、53-1、53-2…轴承部，511…磁铁，512、512-1、512-2…保持器，512a、512a-1、512a-2…筒部，512b、512b-1、512b-2…突出部，512c…凸缘部，521…调整部(调整部位的一个例子)，522…嵌合部，SL…窄缝。

Claims (10)

1.一种转子，其具备：
筒状的磁铁，其供旋转轴插入的内径部的内径大于该旋转轴的外径；
树脂制的保持器，其具有设置于上述磁铁的上述内径部的筒部以及从上述磁铁向旋转轴方向突出的突出部，所述保持器被压入上述旋转轴；以及
固定部，其经由上述突出部而被压入上述旋转轴，
所述固定部具有与所述突出部在径向上对置、在轴向上延伸的部分，
所述固定部的所述部分覆盖所述保持器的所述突出部并嵌合，从而所述固定部被压入所述旋转轴。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
上述固定部具有：
调整上述转子的旋转平衡的调整部位。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
上述保持器与上述磁铁一体成型。
4.根据权利要求1所述的转子，其中，
上述突出部能够在上述旋转轴的径向弯曲，通过上述固定部的压入以弯曲的状态与上述旋转轴接触。
5.根据权利要求4所述的转子，其中，
上述突出部形成有多个朝向上述旋转轴方向的窄缝。
6.根据权利要求1所述的转子，其中，
上述固定部还具备：以压入的状态设置于在旋转轴方向夹住上述保持器以及上述磁铁的位置处，将上述旋转轴支承为能够旋转的一对轴承部。
7.根据权利要求1所述的转子，其中，
上述保持器是硬度比上述旋转轴低的材料。
8.根据权利要求1所述的转子，其中，
上述保持器与上述旋转轴对置的周面的表面粗糙度比上述磁铁的上述内径部低。
9.一种马达，其具备：权利要求1～8中任一项所述的转子；以及定子。
10.一种转子的制造方法，其包含以下工序：
磁铁单元压入工序，将具备内径部的内径大于旋转轴的外径的筒状的磁铁、以及具有设置于上述磁铁的上述内径部的筒部以及从上述磁铁向旋转轴方向突出的突出部的树脂制的保持器的磁铁单元压入上述旋转轴；以及
固定部压入工序，将具有与所述突出部在径向上对置、在轴向上延伸的部分的固定部经由上述突出部压入上述旋转轴，
在固定部压入工序，所述固定部的所述部分覆盖所述保持器的所述突出部并嵌合，从而所述固定部被压入所述旋转轴。
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