CN111682682A - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够有效地使在壳体与间壁之间传递的振动衰减的电机。电机具备：壳体；以及间壁(14)，其嵌合于壳体内且在该间壁的外周面形成有易变形部(25)，该易变形部(25)使在该间壁与壳体之间传递的振动分散并消散，在易变形部(25)中形成有空间(S)。

Description

电机
技术领域
本发明涉及电机。
背景技术
以往，已知有以下电机，其具备：外壳，其在内周面安装有定子；及转子，其设置于外壳的内部(例如，参照专利文献1)。
外壳具备：罩壳(壳体)，其形成为有底中空筒状，且在内部设置有转子；以及刷握(间壁)，其与罩壳的开口部嵌合。在刷握的外周面形成有多个第三凸状部。当刷握与罩壳卡合时，刷握的多个第三凸状部按压在罩壳的内周面。
当转子旋转时，刷握进行振动。刷握的振动可靠地被传递到质量大的罩壳，利用罩壳来使刷握的振动衰减。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3706301号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1的电机中的振动衰减的方法存在改进的余地。
本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于，提供能够有效地使在壳体与间壁之间传递的振动衰减的电机。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明提出以下方案。
本发明的电机的特征在于，其具备：壳体；以及间壁，其嵌合于所述壳体内，且在该间壁的外周面形成有易变形部，该易变形部使在该间壁与所述壳体之间传递的振动分散并消散，在所述易变形部中形成有空间。
根据本发明，从壳体和间壁中的一者向另一者传递的振动被传递到易变形部。由于在易变形部中形成有空间，因此与没有在易变形部中形成空间的情况相比，由于传递来的振动而使得易变形部更容易向空间等变形。这是因为，由于间壁的轴向的剖面或径向的剖面处的剖面惯性矩的效果，易变形部的表观硬度减少与空间的剖面相应的量而易变形部的位移量增加，或为了使易变形部以一定的位移量变形所需要的应力变小。
传递到易变形部的振动由于易变形部而有效地被分散并消散、衰减。因此，不管从壳体和间壁的任意一个传递来振动，都能够有效地使从壳体和间壁中的一者向另一者传递的振动衰减。
另外，也可以是，在上述的电机中，所述易变形部具有多个从所述间壁的外周面向所述壳体的径向外侧突出的支撑片，多个所述支撑片在所述壳体的周向上与所述空间交替地排列配置。
根据本发明，例如，即使由比较硬(纵向弹性模量较大)的材料形成多个支撑片，多个支撑片也仅与壳体的全部内周面中的周向的一部分接触。因此，在壳体与多个支撑片之间作用的力在多个支撑片的外周面集中。和多个支撑片与壳体的全部内周面接触的情况相比，多个支撑片更容易沿着径向和周向变形。因此，能够降低在向壳体内插入间壁时所需要的插入力。
另外，也可以是，在上述的电机中，在将各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度设为接触长度，将沿着所述壳体的内周面的在所述周向上相邻的多个所述支撑片之间的所述周向的长度设为非接触长度时，将所述接触长度除以所述接触长度与所述非接触长度之和而得到的值为0.4以上且0.6以下。
另外，也可以是，在上述的电机中，沿着所述壳体的内周面的在所述周向上相邻的多个所述支撑片之间的所述周向的长度相对于从所述壳体的内周面到所述空间的底部为止的所述径向的距离之比为1以上且2以下。
另外，也可以是，在上述的电机中，各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度的合计相对于所述壳体的内周面的所述周向的全长之比为0.1以上且0.6以下。
另外，也可以是，在上述的电机中，在沿着所述壳体的中心轴的方向观察时，各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度为所述壳体的固有频率下的实际振幅的1倍以上且50倍以下。
在此所说的实际振幅是指，对以壳体的固有频率进行着振动的电机，实际测定其振动而得到的振幅。具体地，是指根据由机械振动测试仪或激光多普勒振动测试仪等测定的电机的加速度和振动频率的实测值，计算出假定了正弦波振动的振幅时的振幅。
另外，也可以是，在上述的电机中，配置有所述易变形部的所述壳体的周向的全长相对于所述壳体的内周面的所述周向的全长之比为0.25以上。
另外，也可以是，在上述的电机中，所述易变形部具备：分散消散衰减部，其使所述振动分散，并使已分散的所述振动消散；以及材料衰减部，其利用所述易变形部变形时的分子间的摩擦使所述振动消散。
发明效果
根据本发明的电机，能够有效地使在壳体与间壁之间传递的振动衰减。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电机的纵剖面图。
图2是该电机的刷握的立体图。
图3是该刷握的从与图2不同的方向观察的主要部分的立体图。
图4是图3中的切断线A-A的剖面图。
图5是表示在转子的一阶振动的振幅为15μm的情况下，采样得到的机械噪声的变化的图。
图6是表示转子的一阶振动的振幅为10μm的情况下，采样得到的机械噪声的变化的图。
附图标记说明：
1 电机
13 壳体
14 刷握(间壁)
25 易变形部
29 肋(支撑片)
L1 接触长度
L2 非接触长度
L3 距离
S 空间。
具体实施方式
下面，参照图1至图6以电机为有刷电机的情况为例对本发明的电机的一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的电机1具备：在内周面安装有定子11的外壳10；和在外壳10的内部可绕旋转轴41的中心轴O自由旋转地被支撑的转子40。
作为定子11及转子40，可以采用公知的结构。在下面的说明中，将沿着中心轴O的方向称为轴向。另外，将与轴向垂直的方向称为径向，将绕旋转轴41环绕的方向称为周向。
外壳10具备：形成为有底圆筒状(第1端部被封闭的圆筒状)的壳体13；和嵌合于壳体13内的刷握(间壁)14。所述径向、所述周向也是壳体13的径向、壳体13的周向。
定子11是永久磁铁等。
壳体13例如由铝等金属材料形成。刷握14从壳体13的第2端部向轴向外侧突出。
在下面的说明中，将沿着轴向的、相对于突出的刷握14而言的壳体13侧称为前侧F，将相对于壳体13而言的突出的刷握14侧称为后侧R。此外，前侧F、后侧R这样的描述是为了方便电机1构造的说明，不对该电机1被使用的状态下的姿态进行限定。
在壳体13的底壁部16形成有在轴向上贯穿底壁部16的贯穿孔16a。在底壁部16中的贯穿孔16a的开口周缘部固定有轴承19。周壁部17的后端部(第2端部)沿着轴向开口。
在图2中示出刷握14的立体图。此外，在图2中，用双点划线表示壳体13的周壁部17。
如图1及图2所示，在壳体13的周壁部17的后端部形成有缺口17a。缺口17a在周壁部17的周向上形成多个。多个缺口17a在周向上相互隔开间隔而配置。
刷握14形成为有顶圆筒状。
如图2所示，在刷握14的周壁部20的外周面形成有卡合部23、平坦部24和易变形部25。
卡合部23从周壁部20的外周面向径向外侧突出。卡合部23形成于周壁部20的后端部，并且比周壁部20的后端向后侧R突出。卡合部23在周壁部20的外周面形成多个。多个卡合部23在周向上相互隔开间隔地配置于与多个缺口17a对应的位置。
如图1所示，多个卡合部23的外切圆的直径和壳体13的周壁部17的外径相互等同。
如图2所示，平坦部24配置于在周向上相邻的多个卡合部23之间。平坦部24从周壁部20的后端延伸到周壁部20的外周面中的、比卡合部23靠前侧F而配置的部分。
平坦部24在周壁部20的外周面形成多个。如图3所示，在作为多个平坦部24的一部分的平坦部24A的外周面形成有槽27，槽27用于在内部通有未图示的配线。槽27将平坦部24A在轴向上贯穿。
多个平坦部24的外切圆的直径和壳体13的周壁部17的内径相互等同。
易变形部25使在壳体13的周壁部17与刷握14之间传递的振动分散并消散。对于易变形部25，与在易变形部25未形成空间的情况相比，变形变得更容易。如图3及图4所示，在易变形部25形成有空间S。此外，图4是在沿着壳体13的中心轴O的方向上观察的剖面图，在图4中也示出了壳体13的周壁部17。
更详细地，易变形部25具备多个肋(支撑片)29，多个肋(支撑片)29从周壁部20的外周面向径向外侧突出。多个肋29在周向上与空间S交替地排列配置。各肋29沿轴向延伸。
如图4所示，在该例中，各肋29的与中心轴O垂直的剖面形状是相互等同的矩形状。在周向上相邻的肋29之间形成有矩形状的槽30。各槽30的与中心轴O垂直的剖面形状是相互等同的。槽30的底面是平坦的。此外，槽30的底面也可以以向径向内侧呈凸的方式弯曲。在该情况下，槽30为所谓的拱形状(半圆柱状)。槽30的底面也可以是向径向内侧呈凸的三角状。
优选，在肋29的外周面中的形成于周向两端部的拐角部29a的半径为0.1mm左右。优选，在槽30的底面中的形成于周向两端部的拐角部30a的半径为0.1mm以上且0.2mm以下程度。
如图2所示，各肋29在轴向上形成于形成有平坦部24的范围内。如图4所示，各肋29的外周面与壳体13的周壁部17的内周面接触。
刷握14、卡合部23、平坦部24、易变形部25例如由合成树脂材料等一体形成。
如图1所示，刷握14的前端部配置于壳体13的周壁部17内。刷握14的卡合部23配置于周壁部17的缺口17a内，与周壁部17中的缺口17a的开口周缘部在轴向上卡合。平坦部24的外周面、及易变形部25中的多个肋29的外周面与周壁部17的内周面接触。
由螺钉等固定部件(未图示)将刷握14相对于壳体13以沿着轴向按压的状态进行固定。刷握14以所谓的过盈配合的方式嵌合于壳体13。
在此，在图4中，将肋29与壳体13的周壁部17的内周面接触的周向的长度设为接触长度L1。接触长度L1是一根肋29与周壁部17的内周面接触的长度。将沿着周壁部17的内周面的、在周向上相邻的肋29之间的周向的长度设为非接触长度L2。例如，接触长度L1及非接触长度L2分别是0.3mm。此外，优选，接触长度L1及非接触长度L2分别较短。
将从周壁部17的内周面到空间S的底部(槽30的底面)为止的径向的距离设为L3。例如，距离L3是0.3mm。
也可以将槽30的拐角部30a的半径设为接触长度L1、非接触长度L2及距离L3中的最小值。
优选，使接触长度L1除以接触长度L1与非接触长度L2之和而得到的值为0.4以上且0.6以下。
优选，非接触长度L2相对于距离L3之比为1以上且2以下。优选，接触长度L1是壳体13的固有频率下的实际振幅的1倍以上且50倍以下。在此所说的实际振幅是指，对以壳体13的固有频率进行着振动的电机1，实际测定其振动而得到的振幅。具体地，是指根据由机械振动测试仪或激光多普勒振动测试仪等测定的电机1的加速度和振动频率的实测值，计算出假定了正弦波振动的振幅时的振幅。另外，在该例中，也可以将实际振幅设为5μm(微米)以上且25μm以下的范围的规定值。
如图2所示，在该例中，在多个卡合部23和多个平坦部24之间形成多个易变形部25。优选，配置有多个易变形部25的周向的全长相对于周壁部17的内周面的周向的全长之比为0.25以上。
优选，各个接触长度L1的合计相对于周壁部17的内周面的周向的全长之比为0.1以上且0.6以下。此外，在配置有多个易变形部25的周向的长度相对于周壁部17的内周面的全长之比为0.25、且将接触长度L1除以接触长度L1与非接触长度L2之和得到的值为0.4的情况下，该比根据(0.25×0.4)的公式为0.1。在配置有多个易变形部25的周向的长度相对于周壁部17的内周面的全长之比为1.0、且将接触长度L1除以接触长度L1与非接触长度L2之和得到的值为0.6的情况下，该比根据(1.0×0.6)的公式为0.6。
易变形部25(肋29)具备分散消散衰减部(分散逸散衰减部)；及材料衰减部。分散消散衰减部例如是利用树脂的机械构造要素实现的功能。分散消散衰减部例如将从壳体13的周壁部17相对于易变形部25沿着径向传递来的振动以具有周向或轴向的成分的方式使其分散，并且，使分散后的振动消散。
材料衰减部例如是利用树脂的物理性质要素实现的功能。材料衰减部将分散后的振动通过易变形部25变形时的分子间的摩擦转换为热能使其消散。
易变形部25的分散消散衰减部使振动分散、消散，位于该分散后的振动的传递路径上的树脂材料的材料衰减部进一步使振动消散。由于分散消散衰减部及材料衰减部的叠加效果，作为易变形部25整体的振动的衰减效果变高。利用易变形部25的分散消散衰减部及材料衰减部，能够减少壳体13的共振的Q值(锐利度)。
此外，即使使这样构成的多个易变形部25减少30％左右，对使振动分散并消散的功能也没有大的影响。
如图2所示，在刷握14的顶壁部21形成一对保持未图示的电刷的保持部33。一对的保持部33以隔着中心轴O相对置的方式配置。
如图1所示，在刷握14的顶壁部21形成有在轴向上贯穿顶壁部21的贯穿孔21a。在顶壁部21的贯穿孔21a的开口周缘部固定有轴承34。
旋转轴41被壳体13的轴承19及刷握14的轴承34在中心轴O上可旋转地支撑。
转子40是线圈等。转子40被固定于旋转轴41的外周面。转子40以与定子11在径向上相对置的方式配置。
在如以上那样构成的电机1中，当通过电刷向转子40供给了电力时，由于在转子40与定子11之间作用的磁力，使得转子40绕中心轴O旋转。由于转子40的旋转而产生的振动被传递到例如壳体13，传递来的振动进一步被传递到易变形部25的多个肋29。由于易变形部25的分散消散衰减部及材料衰减部，使得传递到易变形部25的振动衰减。
如以上说明的那样，根据本实施方式的电机1，从壳体13向刷握14传递的振动被传递到易变形部25。由于在易变形部25形成有空间S，因此，与没有在易变形部25中形成有空间S的情况相比，由于传递来的振动而使得易变形部25更容易向空间S等变形。这是因为，由于刷握14的轴向的剖面或径向的剖面处的剖面惯性矩的效果，易变形部25的表观硬度减少与空间S的剖面相应的量而易变形部25的位移量增加，或为了使易变形部25以一定的位移量变形所需要的应力变小。传递到易变形部25的振动由于易变形部25而有效地被分散并消散、衰减。
因此，不管从壳体13和刷握14中的任意一个传递来振动，都能够有效地使从壳体13和刷握14中的一者向另一者传递的振动衰减。
多个肋29从刷握14的外周面向径向外侧突出，在周向上与空间S交替地排列配置。即使由比较硬的材料形成多个肋29，多个肋29也仅与壳体13的全部内周面中的周向的一部分接触。因此，在壳体与多个支撑片之间作用的力在多个肋29的外周面集中。和多个肋与壳体的全部内周面接触的情况相比，多个肋29更容易向径向和周向变形。因此，能够降低在向壳体13内插入刷握14时所需要的插入力。
即使在通过注塑成型形成多个肋29的情况下，在脱模时，通过相对于多个肋29使模具沿着轴向移动，也能够容易地将模具从多个肋29取下。
将接触长度L1除以接触长度L1与非接触长度L2之和而得到的值为0.4以上且0.6以下。由此，能够抑制振动在壳体13与刷握14的交界面进行反射的情况，进一步可靠地在壳体13与刷握14之间将振动传递。
由于非接触长度L2相对于从周壁部17的内周面到空间S的底部为止的距离L3之比为1以上且2以下，从而能够可靠地在刷握14形成空间S。
各个接触长度L1的合计相对于周壁部17的内周面的周向的全长之比为0.1以上且0.6以下。因此，能够充分地确保与周壁部17的内周面接触的多个肋29的外周面的长度，更可靠地传递从壳体13和刷握14中的一者朝向另一者的振动。
接触长度L1为壳体13的固有频率下的实际振幅的1倍以上且50倍以下。由于接触长度L1为实际振幅以上，并且与实际振幅某种程度接近，从而能够有效地使传递来的振动衰减。
配置有多个易变形部25的周向的全长相对于周壁部17的内周面的周向的全长之比为0.25以上。因此，能够更可靠地传递从壳体13和刷握14中的一者朝向另一者的振动。
此外，在向壳体13内插入刷握14时，有时会产生刷握14的切屑。即使在该情况下，由于切屑进入到刷握14的槽30内，从而也能够防止该切屑在电机1内向其他场所移动的情况，或提高电机1的外观等。
在本实施方式中，使刷握14与壳体13过盈配合嵌合。若使刷握14与壳体13间隙配合嵌合，则刷握14和壳体13是否进行接触根据刷握14及壳体13的尺寸精度等而变化。因此，机械噪声、接触状态的不稳定性变大，振动的再现性变低。通过使刷握14与壳体13过盈配合嵌合，从而能够减小刷握14与壳体13的接触状态的不稳定性。
以上，参照附图对本发明的一实施方式进行了详述，但是，具体的结构不限于该实施方式，也包含对本发明的不脱离其主旨的范围内的结构的变更、组合、删除等。
例如，在所述实施方式中，也可以使多个肋29的周向的长度相互不同，还可以使多个空间S的周向的长度相互不同。
在上述中，多个肋29在周壁部20的外周面沿着轴向延伸地设置。但是，多个肋29的形状不限定于此，多个肋也可以在周壁部20的外周面上沿着轴向与空间交替地排列配置并且沿着周向延伸。肋也可以在周壁部20的外周面配置为格子状。
易变形部电可以是多孔状(porous)等。在该情况下，在多孔的内部等形成所述空间。
在上述中，间壁是刷握14。但是，只要间壁是在壳体13内与壳体13嵌合的部件即可，不限定于此。
在上述中，电机1是有刷电机，但是，不对电机的结构特别地限定，电机也可以是不具备电刷的所谓的无刷电机等。
(实施例)
下面，具体地示出本发明的实施例(及比较例)并更详细地进行说明，但是，本发明不限定于以下的实施例。
以样品试制型号No.1到样品试制型号No.3的方式，分别准备多个改变规格的电机。对于样品试制型号No.1，由PA66(66尼龙)树脂形成刷握，在刷握未设置肋。对于样品试制型号No.2，由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂形成刷握，在刷握未设置肋。对于样品试制型号No.3，由PBT树脂形成刷握，在刷握设置了肋。此外，PBT树脂的纵向弹性模量是PA66树脂的纵向弹性模量的2倍左右。即，样品试制型号No.2及No.3的刷握及肋由比样品试制型号No.1的刷握更硬的材料形成。
样品试制型号No.1及No.2是比较例，样品试制型号No.3是实施例。
在样品试制型号No.1到样品试制型号No.3的各电机的壳体的周壁部安装传感器，对转子的一阶振动的振幅及机械噪声进行测定。转子的一阶振动由FFT测定。机械噪声由在从电机向径向外侧离开30cm的位置所配置的传声器测定。此外，施加到电机的电压为14V。
对于样品试制型号No.1的电机中的转子的一阶振动的振幅，最大值是19μm，最小值是2.4μm，平均值是11.3μm。对于样品试制型号No.1的电机中的机械噪声，最大值是60dB，最小值是53.5dB，平均值是57.3dB。
对于样品试制型号No.3的电机中的转子的一阶振动的振幅，最大值是22.7μm，最小值是6.0μm，平均值是14.6μm。对于样品试制型号No.3的电机中的机械噪声，最大值是62.5dB，最小值是50.0dB，平均值是54.8dB。
选出从样品试制型号No.1到样品试制型号No.3的多个电机中的、转子的一阶振动的振幅基本固定为规定值的电机，对选出的电机的机械噪声进行了比较。
将转子的一阶振动的振幅为大约15μm的情况的测定结果示于表1及图5。在图5及后述的图6中，用·标记表示平均值，用误差棒表示最大值及最小值。
【表1】
样品试制型号 No.1 No.2 No.3
肋的有无 无 无 有
材质 PA66树脂 PBT树脂 PBT树脂
最大值 59.0 62.0 55.5
最小值 53.5 60.2 50.0
平均值 57.2 61.1 52.6
对于样品试制型号No.1，最大值是59.0dB，最小值是53.5dB，平均值是57.2dB。对于样品试制型号No.2，最大值是62.0dB，最小值是60.2dB，平均值是61.1dB。而且，对于样品试制型号No.3，最大值是55.5dB，最小值是50.0dB，平均值是52.6dB。
对于样品试制型号No.2的电机，由于与样品试制型号No.1的电机相比，刷握变硬，因此，机械噪声的平均值增加3.9dB。但是，对于样品试制型号No.3的电机，与样品试制型号No.2的电机相比，由于在刷握设置了肋，因此，机械噪声的平均值减少了8.5dB。对于样品试制型号No.3的电机，可知，与样品试制型号No.1的电机相比较，机械噪声的平均值减少4.6dB。
接着，将转子的一阶振动的振幅为大约10μm的情况的测定结果示于表2及图6。
【表2】
样品试制型号 No.1 No.2 No.3
肋的有无 无 无 有
材质 PA66树脂 PBT树脂 PBT树脂
最大值 58.0 62.0 53.5
最小值 53.5 60.2 50.0
平均值 56.8 61.1 51.7
对于样品试制型号No.1，最大值是58.0dB，最小值是53.5dB，平均值是56.8dB。对于样品试制型号No.2，最大值是62.0dB，最小值是60.2dB，平均值是61.1dB。而且，对于样品试制型号No.3，最大值是53.5dB，最小值是50.0dB，平均值是51.7dB。
对于样品试制型号No.2的电机，由于与样品试制型号No.1的电机相比，刷握变硬，因此，机械噪声的平均值增加了4.3dB。但是，对于样品试制型号No.3的电机，与样品试制型号No.2的电机相比，由于在刷握设置了肋，因此，机械噪声的平均值减少了9.4dB。对于样品试制型号No.3的电机，与样品试制型号No.1的电机相比较，机械噪声的平均值减少5.1dB。

Claims (8)

1.一种电机，其中，
所述电机具备：
壳体；以及
间壁，其嵌合于所述壳体内，且在该间壁的外周面形成有易变形部，该易变形部使在该间壁与所述壳体之间传递的振动分散并消散，
在所述易变形部中形成有空间。
2.如权利要求1所述的电机，其中，
所述易变形部具有多个从所述间壁的外周面向所述壳体的径向外侧突出的支撑片，
多个所述支撑片在所述壳体的周向上与所述空间交替地排列配置。
3.如权利要求2所述的电机，其中，
在将各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度设为接触长度，将沿着所述壳体的内周面的在所述周向上相邻的多个所述支撑片之间的所述周向的长度设为非接触长度时，
将所述接触长度除以所述接触长度与所述非接触长度之和而得到的值为0.4以上且0.6以下。
4.如权利要求2或3所述的电机，其中，
沿着所述壳体的内周面的在所述周向上相邻的多个所述支撑片之间的所述周向的长度相对于从所述壳体的内周面到所述空间的底部为止的所述径向的距离之比为1以上且2以下。
5.如权利要求2至4中任意一项所述的电机，其中，
各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度的合计相对于所述壳体的内周面的所述周向的全长之比为0.1以上且0.6以下。
6.如权利要求2至5中任意一项所述的电机，其中，
各个所述支撑片与所述壳体的内周面接触的所述周向的长度为所述壳体的固有频率下的实际振幅的1倍以上且50倍以下。
7.如权利要求2至6中任意一项所述的电机，其中，
配置有所述易变形部的所述壳体的周向的全长相对于所述壳体的内周面的所述周向的全长之比为0.25以上。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的电机，其中，
所述易变形部具备：
分散消散衰减部，其使所述振动分散，并使已分散的所述振动消散；以及
材料衰减部，其利用所述易变形部变形时的分子间的摩擦使所述振动消散。
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