CN112204851A - 转子单元、电动马达以及电动致动器 - Google Patents

Abstract

一种转子单元(1)，其在电动马达中使用且具备：转子铁心(5)；旋转轴(3)，其插入到转子铁心(5)的内周；多个磁体(6)，它们安装于转子铁心(5)的外周面；以及罩构件(4)，其覆盖磁体(6)的外周，在旋转轴(3)的外周面设置有凿紧部(3c)，该凿紧部(3c)限制转子铁心(5)相对于旋转轴(3)的轴向移动，该转子单元构成为利用凿紧部(3c)来限制罩构件(4)相对于转子铁心(5)的轴向移动。

Description

转子单元、电动马达以及电动致动器

技术领域

本发明涉及转子单元、电动马达以及电动致动器。

背景技术

作为在汽车等车辆的电气安装件、各种电子设备的驱动源中使用的电动马达，已知一种电动马达，该电动马达具备在转子铁心的外周面(表面)安装有磁体的、所谓的表面磁铁型(SPM：Surface Permanent Magnet)的转子。

在这种电动马达中，有可能因转子铁心的离心力，磁体从转子铁心脱落、或磁体在破损了的情况下该磁体的碎片飞散。因此，以往提出了一种设置有覆盖磁体而防止该脱落、碎片的飞散的罩构件的方案(参照专利文献1、2)。

罩构件例如形成为圆筒状，并通过以覆盖磁体的方式压入或者嵌入转子铁心的外周而进行装配。而且，以往为了使罩构件的固定牢固而使用有粘接剂。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-25193号公报

专利文献2：日本特开2007-181314号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，有时粘接剂从涂覆位置渗出，或相反地涂覆量不足，从而对于用作固定手段来说，存在难以处理这一课题。另外，使用粘接剂的方法在粘接剂固化为止需要时间，因此也存在在此期间无法进行向转子单元的组装作业这一课题。另外，也担心伴随着经年劣化而产生的粘接力降低。

因此，本发明的目的在于提供即使不使用粘接剂也能够可靠地固定罩构件的转子单元、具备该转子单元的电动马达以及电动致动器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明提供一种转子单元，其在电动马达中使用，该转子单元具备：转子铁心；旋转轴，其插入到转子铁心的内周；多个磁体，它们安装于转子铁心的外周面；以及罩构件，其覆盖磁体的外周，在旋转轴的外周面设置有凿紧部，该凿紧部限制转子铁心相对于旋转轴的轴向移动，该转子单元构成为利用凿紧部来限制罩构件相对于所述转子铁心的轴向移动。

如此，在本发明的转子单元中，利用设置于旋转轴的凿紧部，来限制罩构件相对于转子铁心的轴向移动，由此即使不使用粘接剂也能够将罩构件相对于转子铁心固定。

也可以是，使罩构件由一对罩构件构成，该一对罩构件具有：周壁部，其覆盖磁体的外周；开口部，其形成于周壁部的轴向一端部；以及端壁部，其设置于周壁部的轴向另一端部，并覆盖磁体及转子铁心的各端面。在该情况下，可以将一对罩构件以各自的开口部彼此相互相对的方式装配于磁体的外周。而且，通过利用设置于旋转轴的凿紧部来限制这些罩构件的轴向移动，由此与例如将与转子铁心相比在轴向上较长的有底圆筒状的罩构件相对于转子铁心固定的情况不同，也可以不在装配后将罩构件的开口缘部向内径方向弯曲(进行凿紧加工)而形成端壁部。如此，通过如上所述的结构，不需要在装配后对罩构件进行凿紧加工，因此能够避免伴随着凿紧加工而罩构件向外径方向鼓出所导致的罩构件与定子干涉的可能性、伴随着罩构件的凿紧加工而对磁体施加载荷所导致的磁体的破损的可能性。

另外，罩构件由凿紧部与转子铁心沿轴向夹持，从而能够更可靠地将罩构件相对于转子铁心固定。

另外，在转子铁心的内周面沿周向隔开间隔地设置有多个凸卡合部，并且在旋转轴的外周面沿周向隔开间隔地设置有与凸卡合部卡合的多个凹卡合部，由此，通过凹卡合部与凸卡合部的卡合，能够可靠地限制转子铁心相对于旋转轴的旋转。

而且，在构成为凿紧部经由多个凹卡合部被沿周向分割的情况下，凹卡合部作为允许凿紧部向外径方向的变形而形成的狭缝发挥功能，从而容易进行凿紧部的凿紧加工。

优选的是，罩构件以覆盖多个磁体整体的方式形成为圆筒状。通过如此形成罩构件，能够可靠地防止磁体的脱落与破损时的飞散。

另外，本发明的转子单元能够应用于如下电动马达，该电动马达具备：转子铁心；旋转轴，其插入到转子铁心的内周；多个磁体，它们安装于转子铁心的外周面；罩构件，其覆盖磁体的外周；以及定子，其对转子铁心赋予旋转力。

另外，本发明的电动马达能够应用于如下电动致动器，该电动致动器具备将电动马达的旋转转换为直线运动的运动转换机构、或者对电动马达的旋转减速地传递的减速机构。

发明效果

根据本发明，能够利用设置于旋转轴的凿紧部来进行罩构件相对于转子铁心的固定，因此也可以不像以往那样使用粘接剂。由此，在使用粘接剂的情况下的处理难度、到固化为止的等待时间被消除，组装作业性提高。另外，通过利用凿紧部机械地固定罩构件，伴随着经年劣化而产生的固定力降低的可能性减少，可靠性提高。

附图说明

图1是本发明的实施方式的转子单元的纵剖视图。

图2是图1所示的转子单元的分解立体图。

图3是将图1中的由双点划线包围的部分放大表示的放大剖视图。

图4是表示比较例的罩构件的固定方法的图。

图5是用于说明比较例的罩构件的固定方法的不良情况的图。

图6是表示根据尺寸的偏差而变更了凿紧(加締)位置的方案的图。

图7是表示使用了本发明的转子单元的电动马达的一例的纵剖视图。

图8是表示具备本发明的电动马达的电动致动器的一例的纵剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明进行说明。需要说明的是，在用于说明本发明的各附图中，对具有相同的功能或形状的构件、构成部件等构成要素，只要能够辨别就标注相同附图标记，从而在说明过一次之后省略说明。

图1是本发明的实施方式的转子单元的纵剖视图，图2是图1所示的转子单元的分解立体图，图3是将图1中的由双点划线包围的部分放大表示的放大剖视图。

如图1以及图2所示，本实施方式的转子单元1由转子2、旋转轴3、以及罩构件4构成。

转子2在转子单元1应用于电动马达的情况下，配置为相对于构成电动马达的定子对置，并且是当向定子的线圈供给了电力时利用在与定子之间产生的磁通的作用而旋转的构件。具体而言，转子2由环状的转子铁心5以及多个磁体6构成，该转子铁心5由沿轴向层叠的多个钢板(例如电磁钢板等)形成，多个磁体6安装于转子铁心5的外周面。在转子铁心5的外周面设置有多个与各磁体6的周向两端面卡合的凸状的爪部5a。通过将磁体6沿轴向插入一对爪部5a之间，从而磁体6被一对爪部5a保持为不沿外径方向脱离。而且，也可以是，在磁体6的背面涂覆粘接剂，并将磁体6粘接于转子铁心5的外周面，从而使磁体6不会相对于转子铁心5沿轴向脱离。

旋转轴3由金属制的实心体构成，且插入(或者压入)于转子铁心5的内周。在旋转轴3的外周面，在周向上隔开间隔地设置有沿轴向延伸的多个凹卡合部3a。另一方面，在转子铁心5的内周面，以与设置于旋转轴3的多个凹卡合部3a对应的方式，在周向上隔开间隔地设置有沿轴向延伸的多个凸卡合部2a。如图1所示，在旋转轴3向转子2内插入(或者压入)而进行组装的状态下，凹卡合部3a与凸卡合部2a相互卡合，由于这些构件的卡合，从而转子2与旋转轴3之间的周向上的旋转受到限制。即，凹卡合部3a以及凸卡合部2a通过相互卡合，从而作为在转子2的内周面与旋转轴3的外周面之间限制旋转的止转构造发挥功能。需要说明的是，在本实施方式中，凹卡合部3a与凸卡合部2a分别各设置有三个，但它们的个数可以适当变更，对于作为止转构造而发挥功能而言，它们只要具有至少各一个即可。

罩构件4设置有两个。各罩构件4由圆筒状的周壁部4a、在周壁部4a的轴向一端部形成的开口部4b、在周壁部4a的轴向另一端部设置的端壁部4c、以及在端壁部4c的中央形成的圆形的贯通孔4d构成。如图1所示，各罩构件4在各自的开口部4b相互相对的状态下装配于转子2的外周。在该状态下，磁体6的外周由各罩构件4的周壁部4a覆盖，磁体6以及转子铁心5的各端面由各罩构件4的端壁部4c覆盖。

另外，如图1所示，在旋转轴3的外周面，作为限制转子2以及罩构件4相对于旋转轴3的轴向移动的轴向移动限制部，而设置有：凸缘部3b，其以从旋转轴3的外周面向外径方向突出的方式一体成形；以及凿紧部3c，其通过以将旋转轴3的外周面向外径方向弯曲的方式进行凿紧加工而形成。凸缘部3b与凿紧部3c隔着转子2以及罩构件4而彼此设置于相反侧，由此利用这些构件使转子2以及罩构件4向轴向一侧的移动和向与该轴向一侧相反方向的移动受到限制。

接着，对本实施方式的转子单元1的各部件的组装方法进行说明。

如图2所示，在旋转轴3、转子2以及一对罩构件4相互分离的状态下，首先，进行各罩构件4相对于转子2的装配。具体而言，将各罩构件4的开口部4b以与转子2的各端部对置的方式朝向转子2的各端部，并以从转子2的一端部侧嵌入一个罩构件4的方式进行装配，并以从转子2的另一端部侧嵌入另一个罩构件4的方式进行装配。由此，成为转子2的包含磁体6整体在内的外周面以及两端面由各罩构件4覆盖的状态(参照图1)。

接下来，对装配有罩构件4的转子2进行旋转轴3的组装。

这里，如图3所示，在组装前的旋转轴3中，凿紧部3c未进行凿紧加工，而配置为与设置有凹卡合部3a的轴向区域A(参照图2)的外周面3d同一面状，或者不从该外周面3d向外径方向突出。如此，在组装前的旋转轴3中，通过使得凿紧部3c形成为不从外周面3d向外径方向突出，从而能够在凿紧部3c不对转子2的内周面、罩构件4的贯通孔4d的边缘进行干涉的情况下，使旋转轴3从凿紧部3c侧向转子2的内周以及罩构件4的贯通孔4d插穿。

当进行旋转轴3相对于转子2以及罩构件4的插穿时，转子2经由一个罩构件4与旋转轴3的凸缘部3b抵接，从而转子2以及罩构件4的向轴向一侧的移动受到限制。然后，该状态下，如图3所示，以将凿紧部3c向外径方向弯曲的方式进行凿紧加工。如图3所示，在本实施方式中，在凿紧部3c的内径侧形成有沿周向延伸的槽部3e，通过向该槽部3e打入楔等工具而将槽部3e扩展，从而能够使凿紧部3c向外径方向弯曲而进行凿紧加工。另外，在本实施方式中，凿紧部3c经由多个凹卡合部3a而被沿周向分割，因此在凿紧部3c的凿紧加工时，凹卡合部3a作为允许凿紧部3c向外径方向变形而形成的狭缝发挥功能。因此，容易进行凿紧部3c的凿紧加工。

如此，通过使凿紧部3c进行凿紧加工，从而利用凿紧部3c来限制转子2以及罩构件4向轴向另一侧(与凸缘部3b侧相反的一侧)的移动。即，如图3所示，通过使得进行了凿紧加工的凿紧部3c与另一罩构件4的端壁部4c的内径侧(贯通孔4d的边缘)接触(紧贴)，从而转子2以及罩构件4的轴向移动受到限制。由此，能够防止转子2与罩构件4相互沿轴向分离的情况。另外，罩构件4被凿紧部3c与转子2的端面沿轴向夹持，由此罩构件4相对于转子2被稳固且可靠地固定。

如以上那样，在本实施方式的转子单元1中，能够利用设置于旋转轴3的凿紧部3c来进行罩构件4相对于转子2的固定，因此也可以不像以往那样使用粘接剂。因而，在使用粘接剂的情况下的处理难度、到固化为止的等待时间被消除，组装作业性提高。另外，通过利用凿紧部3c机械地固定罩构件4，从而伴随着经年劣化而产生的固定力降低的可能性减少，可靠性提高。

另外，作为将罩构件4相对于转子2固定的方法，除了像本发明那样的将旋转轴3的一部分凿紧来进行的方法之外，还可以考虑将罩构件4凿紧而固定于转子2的方法。例如，如图4所示，在将在轴向上比转子2长的有底圆筒状的罩构件4装配于转子2的外周之后，通过如图的虚线所示，将罩构件4的开口缘部4k向内径侧弯曲(进行凿紧加工)而形成端壁部，从而能够进行罩构件4相对于转子2的固定。

然而，当将罩构件4的开口缘部4k向内径侧弯曲而形成端壁部时，有时如图5所示，罩构件4的弯曲了的部位Q以向外径方向鼓起的方式变形。转子2的外周面与定子12的内周面之间的间隙G被管理在非常小的值(例如0.6mm)，因此若罩构件4少量向外径方向鼓起，则在将装配有罩构件4的转子2组装于定子12的内周而构成电动马达时，有可能罩构件4会对定子12进行干涉。另外，如图4所示的例子那样，当对罩构件4以磁体6的外周面作为基点进行凿紧时，有可能对磁体6施加载荷而破损。

与此相对，在本发明的实施方式中，将预先(在未进行凿紧加工的情况下)形成有端壁部4c的一对罩构件4以各自的开口部4b彼此相互相对的方式装配于磁体6的外周，并通过将旋转轴3的一部分凿紧而将各罩构件4固定。如此，根据本发明的实施方式的结构，在将罩构件4装配于磁体6的外周之后也可以不对罩构件4进行凿紧加工，因此能够避免因凿紧加工带来的磁体6破损的可能性。另外，也不会产生伴随着凿紧加工而出现的罩构件4向外径方向的鼓出，因此也能够避免罩构件4与定子12之间的干涉。

另外，如本发明的实施方式那样，根据使用了凿紧部3c的固定，即使转子铁心5的轴向长度、罩构件4的厚度存在一些偏差，也能够高精度地对转子2以及罩构件4进行定位，从而能够可靠地进行罩构件4相对于转子2的固定。即，如图6所示，即使由于转子铁心5的轴向长度、罩构件4的厚度的偏差而罩构件4的内径边缘的位置在从图中的位置P1至位置P2之间变化，但由于凿紧部3c以各情况下的罩构件4的内径边缘的从位置P1至位置P2的任意点为基点而被向外径方向弯曲并凿紧，因此也能够对罩构件4以不制造出轴向的间隙的方式进行位置限制。

另一方面，在使用挡圈来进行转子2以及罩构件4的定位的方法中，需要预先将槽形成为即使在转子铁心5的轴向长度、罩构件4的厚度为最大时也能够装配挡圈，因此，在相反地，转子铁心5的轴向长度、罩构件4的厚度为最小的情况下，在挡圈与罩构件4之间会形成轴向的间隙，从而无法高精度地进行转子2以及罩构件4的定位。与此相对，在利用凿紧部3c来进行转子2以及罩构件4的定位的情况下，能够根据转子铁心5、罩构件4的尺寸的偏差来变更凿紧部3c的凿紧位置，因此能够使凿紧部3c以不制造出轴向的间隙的方式相对于罩构件4的内径边缘卡合，从而能够高精度地进行转子2以及罩构件4的定位。

图7是表示使用了本发明的转子单元的电动马达的一例的纵剖视图。

图7所示的电动马达10将转子单元1、定子12以及外壳11作为主要构成要素。转子单元1与上述的实施方式相同，由转子2、旋转轴3以及罩构件4构成。旋转轴3被在转子2的轴向两侧设置的一对轴承15支承为能够相对于外壳11旋转，伴随着旋转轴3的旋转，转子2以及罩构件4也旋转。另一方面，定子12由定子铁心13以及定子线圈14构成，且固定于外壳11。另外，定子12在比转子2靠外径侧的位置隔着径向的间隙而配置。

如此，在使用了本发明的转子单元1的电动马达10中，与上述的实施方式相同，利用凿紧部3c使得转子2以及罩构件4的轴向移动受到限制，因此能够高精度地进行这些构件的定位。由此，能够高度防止伴随着转子2的轴向的位置偏移而产生的定子12与转子2之间的磁路的变动，能够提供稳定性能的可靠性高的电动马达。

另外，在图8中表示具备本发明的电动马达的电动致动器的一例。

图8所示的电动致动器200以如下部分作为主要构成：作为驱动源的电动马达10；减速机构20，其对电动马达10的旋转减速地进行传递；传递齿轮机构30，其将减速机构20的旋转运动传递为以与电动马达10的旋转轴3平行的轴为中心的旋转运动；以及运动转换机构40，其将由传递齿轮机构30传递来的旋转运动转换为直线运动。

在图8所示的例子中，采用了行星齿轮减速机构以作为减速机构20。具体而言，减速机构20由如下部分构成：太阳轮21，其与电动马达10的旋转轴3一体地旋转；齿轮圈22，其固定于比太阳轮21靠外径侧的位置；多个行星齿轮23，它们配置于太阳轮21与齿轮圈22之间；以及行星齿轮架24，其对行星齿轮23进行保持并使该行星齿轮23旋转。当太阳轮21与电动马达10的旋转轴3一同旋转时，伴随于此，多个行星齿轮23一边自转一边沿着齿轮圈22公转。而且，通过该行星齿轮23的公转运动而行星齿轮架24旋转，由此电动马达10的旋转被减速地传递。

传递齿轮机构30由如下部分构成：小径的传动齿轮31，其与减速机构20的行星齿轮架24以一体旋转的方式进行连结；以及大径的从动齿轮32，其与传动齿轮31啮合。当小径的传动齿轮31与行星齿轮架24一同旋转时，伴随于此，从动齿轮32旋转，由此，减速机构20(行星齿轮架24)的旋转运动被转换为以与电动马达10的旋转轴3平行的轴为中心的旋转运动。而且，在本实施方式中，旋转运动被从小径的传动齿轮31向大径的从动齿轮32传递，由此旋转被进一步减速地传递。

在运动转换机构40中，采用了滚珠丝杠机构。具体而言，运动转换机构40由如下部分构成：丝杠轴41，其配置于与电动马达10的旋转轴3平行的轴上；螺母42，其配置于丝杠轴41的外周；多个滚珠43，它们配置于分别在丝杠轴41的外周面与螺母42的内周面形成的螺旋状槽之间；以及未图示的循环构件。在螺母42的外周面以一体旋转的方式设置有传递齿轮机构30的从动齿轮32。因此，当从电动马达10输入来的旋转运动经由传动齿轮31传递至从动齿轮32时，从动齿轮32旋转，由此运动转换机构40的螺母42与该从动齿轮32一体地旋转。当螺母42旋转时，伴随于此，多个滚珠43一边沿着螺旋状槽移动一边经由循环构件循环，从而丝杠轴41沿轴向前进或者后退。通过像这样使得丝杠轴41前进或者后退，从而来自电动马达10的旋转运动被转换为与该旋转轴3平行的轴向的直线运动。

在这种电动致动器中，认为电动马达由于通电而发热、或者还会根据使用环境而受到来自外部的热的影响，因此在如以往那样使用粘接剂而将罩构件固定于转子时，必须考虑到耐热性、耐热寿命来选择粘接剂。与此相对，在如本发明的电动马达那样，利用凿紧部来机械地约束罩构件的结构中，不需要粘接剂的选定，并且伴随着经年劣化而产生的固定力降低的可能性也减少，因此能够更可靠地进行罩构件的固定以及位置限制。

另外，在电动致动器中，若转子的磁体的碎片即使飞散了少量，该碎片也会进入滚珠丝杠机构、齿轮机构等驱动传递部(例如，滚珠丝杠的滚珠转动面、齿轮彼此的啮合部分)，从而不仅对顺畅的驱动传递带来负面影响，而且在最坏的情况下，有可能导致驱动完全不能进行。然而，若应用本发明的电动马达，则能够可靠地防止罩构件相对于转子的脱离，因此能够长期良好地维持罩构件的磁体飞散防止效果。而且，通过如上述的实施方式那样，设为利用罩构件覆盖磁体整体的结构，从而即使万一磁体破损，也能够可靠地防止其碎片的飞散，而能够提供可靠性高的电动致动器。

以上，对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。不言而喻的是，在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式实施。在上述的实施方式中，作为对转子的轴向移动进行限制的移动限制部，而如图1所示，在旋转轴3设置有凿紧部3c与凸缘部3b，但也可以代替凸缘部3b，而使用与旋转轴3分体地构成的簧环等挡圈。另外，应用本发明的电动马达的电动致动器并不限于图8所示的电动致动器。本发明的电动马达也能够应用于仅具备上述的减速机构与运动转换机构中的一方的电动致动器。

附图标记说明：

1 转子单元

2 转子

2a 凸卡合部

3 旋转轴

3a 凹卡合部

3c 凿紧部

4 罩构件

4a 周壁部

4b 开口部

4c 端壁部

5 转子铁心

6 磁体

10 电动马达

12 定子

20 减速机构

40 运动转换机构

200 电动致动器。

Claims (7)

1.一种转子单元，其在电动马达中使用，该转子单元的特征在于，具备：

转子铁心；

旋转轴，其插入到所述转子铁心的内周；

多个磁体，它们安装于所述转子铁心的外周面；以及

罩构件，其覆盖所述磁体的外周，

在所述旋转轴的外周面设置有凿紧部，该凿紧部限制所述转子铁心相对于所述旋转轴的轴向移动，

所述转子单元构成为利用所述凿紧部来限制所述罩构件相对于所述转子铁心的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的转子单元，其中，

所述罩构件由一对罩构件构成，该一对罩构件具有：周壁部，其覆盖所述磁体的外周；开口部，其形成于所述周壁部的轴向一端部；以及端壁部，其设置于所述周壁部的轴向另一端部，并覆盖所述磁体及所述转子铁心的各端面，所述一对罩构件以各自的所述开口部彼此相互相对的方式装配于所述磁体的外周。

3.根据权利要求1或2所述的转子单元，其中，

所述罩构件由所述凿紧部与所述转子铁心沿轴向夹持。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子单元，其中，

在所述转子铁心的内周面沿周向隔开间隔地设置有多个凸卡合部，并且

在所述旋转轴的外周面沿周向隔开间隔地设置有与所述凸卡合部卡合的多个凹卡合部，

所述凿紧部经由所述多个凹卡合部被沿周向分割。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子单元，其中，

所述罩构件以覆盖所述多个磁体整体的方式形成为圆筒状。

6.一种电动马达，其具备：

转子铁心；

旋转轴，其插入到所述转子铁心的内周；

多个磁体，它们安装于所述转子铁心的外周面；

罩构件，其覆盖所述磁体的外周；以及

定子，其对所述转子铁心赋予旋转力，

所述电动马达的特征在于，

所述电动马达使用了权利要求1至5中任一项所述的转子单元，以作为具备所述转子铁心、所述旋转轴、所述磁体以及所述罩构件的转子单元。

7.一种电动致动器，其具备：

电动马达；以及

将所述电动马达的旋转转换为直线运动的运动转换机构、或者对所述电动马达的旋转减速地进行传递的减速机构，

所述电动致动器的特征在于，

所述电动致动器使用了权利要求6所述的电动马达，以作为所述电动马达。

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