CN1206787C - 风扇电动机 - Google Patents

Abstract

本发明用于外转形电动机中的塑料磁体，能减少零件数目，降低振动和噪音。作为在外转形磁电动机(18)中采用塑料磁体(16)的结构，同时在该塑料磁体(16)的外周一体地设置风扇部(17)。

Description

风扇电动机

技术领域

本发明涉及用于外转形磁电动机并与风扇部一体配置的风扇电动机。

背景技术

以前，作为这种风扇电动机，已知的有用于冷藏库的风扇电动机，这样的风扇电动机靠其送风作用向库内循环供给冷气。对于最近的风扇电动机，考虑到库内的设置空间，采用用于对径向及轴向进行紧凑化改进的外转形(外转子形)电动机。

图11是表示其中一例的纵剖侧视图。图11所示的风扇电动机大致上由壳体1、安装在该壳体1上的后部轴承组件2、安装在该后部轴承组件2上的定子3、安装在该定子3上的前部轴承组件4、转子6以及与转子6的外周呈一体设置的风扇部7构成。在转子6的中心部具有可自由转动地被支撑在上述两轴承组件2，4上的电动机轴5。

如果稍微具体地描述，上述转子6被配设在定子3的外周，由呈圆筒杯状的镀锌钢板制转子铁心8和被安装在转子铁心内周面例如12极的转子磁体9构成。该转子磁体9从转子铁心8的后端侧插入固定在其内周面上。上述电动机轴5的一端部通过压入固定在转子铁心8一端的中心部。通过将电动机轴5可回转地支持在上述前部轴承组件4及后部轴承组件2上，并将转子磁体9相对于上述定子3以微小间隙地对置，这样结构的转子6构成外转子形的所谓外转形磁电动机10。

一方面，上述风扇部7由合成树脂材料构成，首先将上述转子铁心8塞入未图示出成型金属模内，通过注入熔融材料成型，与上述风扇部7形成一体。该风扇部7主要由覆盖在转子铁心8外周围的风扇基部7a和沿径向伸出的例如3根叶片部7b构成。

另外，当回转驱动叶片部7b时，送风方向为箭头W所示的方向(图示右方)。

然而，在使用上述外转形磁电动机10时，虽然使风扇部7与转子6形成一体结构，但回转驱动时所产生的转子6侧的振动或与之相反来自风扇部7侧的振动相互直接传递，特别在共振状态的场合，对外转形电动机10的影响大，对噪音以至于风扇电动机整体耐久性都产生影响。

因此，特别有必要将振动的发生抑制得尽可能小，而在上述结构中，却难以确保电动机轴5的安装精度，且难以稳定。不仅包含转子磁体9对于转子铁心8内面的定位在内的组装作业不容易，而且在相对于附加风扇部7的结构体压入并固定电动机轴5的结构中，因所谓组合部件多而容易出现误差。因此，得到高精度的回转风扇部7、转子铁心8、转子磁体9及电动机轴5的同轴度很难，而且对它们的整体回转平衡的调整是很麻烦的，同时由于难以得到稳定化品质等理由，存在难以将振动抑制得较小的间题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种风扇电动机，其在外转形磁电动机中采用塑料磁体，减少零件数量，同时得到高的电动机轴组装精度，能减小振动和噪音。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的风扇电动机是在定子的外周配设转子磁体的外转形磁电动机，其特征是用塑料磁体构成上述转子磁体，将风扇部成一体地设置在该塑料磁体的外周上(权利要求1的发明)。

根据这种结构，由于能减少零件数目，其轴心调整仅需对塑料磁体和风扇部两部件的精度进行控制，因此容易得到高精度的轴心平衡，能减小振动和噪音，仅此就能使组装作业简便。品质稳定，同时能提供在成本上有利的风扇电动机。

根据权利要求1所述的风扇电动机，其特征是在用热塑性树脂成型风扇部时，插入成型塑料磁体(权利要求2的发明)。

根据这种结构可提供一种风扇电动机，它不仅可通过模型成型容易地构成(组装)，而且插入成型的塑料磁体和风扇部之间的轴心平衡通过成型金属模内的平衡调整可大体实现，调整之后既平衡又稳定且基本上可抑制振动量。

另外，根据权利要求2所述的风扇电动机，其特征是在塑料磁体的外周面上形成凹凸部，而且风扇部的热塑性树脂的成型收缩率比上述塑料磁体大(权利要求3的发明)。

根据这种结构，成型后的风扇部象压缩内侧塑料磁体那样保持，但是，由于利用设置在塑料磁体的外周面上的凹凸部将两者更牢固地结合起来，在它们的结合处不会发生滑动(空转)，得到牢固的止转功能。

根据权利要求1所述的风扇电动机，其特征是将塑料磁体成型为轴方向的一端基本封闭的大致的杯状，同时在其封闭端侧的中心插入成型电动机轴(权利要求4的发明)。

根据这种结构，由于不仅通过模型成型可容易地构成(组装)，而且可在金属模内成型电动机轴，所以能提供下述特性的风扇电动机，特别是在得到轴心平衡方面，可以容易地在金属模内对重要的电动机轴进行平衡调整，有效地抑制振动量，稳定了品质。

另外，根据权利要求1所述的风扇电动机，其特征是在塑料磁体的磁体内部形成磁路，以将其异向化(权利要求5的发明)。

根据这种结构，通过与定子构成磁路，在塑料磁体的外周没有漏磁，因此，不会附着异物(磁性体)，且不需转子铁心，以简单的结构有效地实现外转形磁电动机本来的紧凑化。

附图说明

图1是表示本发明一个实施例整体构成的纵剖侧视图；

图2是整体后视图；

图3是具有电动机轴的塑料磁体的纵剖视图；

图4是图3的正视图；

图5是沿图3中A-A线切断的电动机轴的剖视图；

图6是成型后主要部分的纵剖视图；

图7是说明成型金属模的大致构成和成型过程的纵剖视图；

图8是说明不同于图7的过程的纵剖视图；

图9是沿图8中B-B线切断表示主要部分的放大剖视图；

图10是关于与图9不同的状态的主要部分的放大剖视图；

图11是表示以前例子与图1相当的图。

具体实施方式

下面参照图1至图10说明本发明的一个实施例。

首先，图1及图2是表示风扇电动机的整体构成的纵剖侧视图及后视图。根据这些图面大致描述其构成，其由壳体11、安装在该壳体11上的后部轴承组件12、安装在该后部轴承组件12上的定子13、安装在该定子13上的前部轴承组件14、作为转子磁体的塑料磁体16以及设置在塑料磁体16外周上的风扇部17构成。磁体16在中心部具有被可自由转动地支撑在上述两轴承组件12，14上的电动机轴15。

其中，后面将详述的上述塑料磁体16仅以微小的间隙对置在上述定子13的外周，构成外转形磁电动机18，这样的塑料磁体16兼有以前转子的整体构成。

首先，上述壳体11由例如PBT(聚丁二烯对苯二酸盐)等合成树脂构成，具有中心部后面(图1右侧的面)开放的薄圆筒状部11a，同时特别如图2所示，在其外周部上大致以90度的间隔成一体地设置有四根沿放射方向延伸的电动机支承件11b，另外在其外周部上一体地设置有短圆筒状的喇叭口11c。在该喇叭口11c的外周部3处一体地形成用于安装在未图示出的冷藏库库内的环状安装部11d。

然而，在上述后部轴承组件12嵌装在壳体的圆筒状部11a上的结构中，具有由镀锌钢板构成并贯通上述电动机轴15的筒状托架19、由安装在其内侧后部的烧结金属构成的轴承20、充填润滑油的含油毛毡21等，在其后面开口部用适宜的盖件22塞住。另外，在该盖件22的内面中心部上构成接受上述电动机轴15的前端的结构。

这样，后部轴承组件12从后侧紧密地嵌入上述壳体11内，再压入托架19。

另外，上述定子13的构成概述如下，在中心具有轴向贯通孔的定子磁心13a上卷绕卷线23，并利用成树脂(PBT)的模型体25将其与端子部24同时模塑成型。该模型体25的后端部与上述壳体11配合，通过将定子磁心13a的中心孔压入嵌合到上述托架19处，后部轴承组件12和定子13从两侧夹着壳体11牢固地固定。

一方面，上述前部轴承组件14与上述后部轴承组件12大致对称并具有相同的结构，因而，具有筒状托架26、由烧结金属构成的轴承27、含油毛毡28及盖件29。但是，电动机轴15完全贯通并穿过该前部轴承组件14。因此，与上述相同，将前部轴承组件14的托架26压入嵌合到定子磁心22的贯通孔中，从而固定到该定子13上。

另外，在上述两轴承组件12、14的各托架19、26的端部间设置例如由尼龙材料形成的环状止拔件30，实现后述的电动机轴15的止拔功能。

作为上述转子磁体的塑料磁体16以覆盖上述定子13及前部轴承组件14的形式被设置，并在中心部一体地安装上述电动机轴15。下面描述该塑料磁体16的具体构成，特别在图3及图4中，分别表示装有电动机轴15的塑料磁体16的纵剖侧视图及正视图，整体形状呈轴方向的一端侧基本上封闭的大致杯形，由于用将作为结合材料的例如尼龙系合成树脂加入到铁素体等磁性粉末中所形成的材料通过后述的注塑成型形成塑料磁体16，与此同时通过插入成型组装固定电动机轴15。

然而，塑料磁体16的具体形状形成由一端的封闭端部16a和与之相连的筒部16b构成的杯状，在其封闭端部16a的中心处具有通过插入埋设电动机轴15的凸起部16c。在筒部16b上以后面开口端侧的右半部作为厚壁部31，在剩下的左半部的外周面上形成径向上呈台阶状的凹凸部32(特别参照图3、4)，在前者的厚壁部31按后述方法磁化规定极数的磁极，例如8极。另外在本结构中，在上述封闭部16a的前面形成浅环状凹槽33。

另外，电动机轴15例如由SUS材料构成，在中部形成小直径部15a，另外，特别如图5的剖视图所示，在埋在上述凸起部16c中的端部上形成径向切除的切口部15b。

在一体成型这种结构的塑料磁体16时，插入成型上述风扇部17(后面将详述)。该风扇部17由例如聚丙烯等热塑性树脂构成，如图6所示，其主要由风扇基部17a和例如3根叶片部17b构成。特别地，除了构成风扇部17中的叶片部17b外的部分，相当于上述风扇基部17a，其覆盖在上述塑料磁体16的外周，因而也形成大致的杯状。在成型后，流入塑料磁体16上形成的上述凹槽33和凹凸部32的熔融树脂经冷却固化，将两者牢固地结合起来，同时实现防止向风扇部17的回转方向转动的功能。

但是，风扇基部17a的后面开口端侧的图示右半部与上述塑料磁体16的厚壁部31的外周存在间隙34，以不紧密的方式覆盖。在这种场合下，相对于厚壁部31的轴向长度L1，间隙34的轴向长度L2较长，以与该间隙34的长度L2大致相当的部位作为沿径向伸出的叶片部17b的根部。另外，风扇基部17a中心部的凸出部17c与塑料磁体16的凸起部16c一起挡住电动机轴15的前端部。若这种结构的风扇部17被回转驱动，就会沿图1中箭头W所示方向，即从塑料磁体16轴向一端侧的前端侧向另一端的后端侧产生风。

这样，如图6所示由塑料磁体16、风扇部17及电动机轴15一体构成的结构体通过将电动机轴15插入图1所示的上述前部及后部轴承组件14及12内组装而成。即贯通前部轴承组件的轴承27，通过更深地插入而贯穿上述止拔件30后，贯通后部轴承组件12的轴承20，通过与盖件22接触并被压插直到被以推力支持为止，将其前端装入。

另外，在插入上述电动机轴15的场合下，电动机轴15在对止拔件30的开口部径向扩孔的同时被插入，在其组装状态下，一旦止拔件30形成配合在电动机轴15的小直径部15a的状态并被组装好，电动机轴15就靠止拔件30简单地构成不能拔出的止拔结构。

这样，与风扇部17和塑料磁体16成一体的电动机轴15可转动地支撑在前部和后部二个轴承27，20上，作为转子磁体的塑料磁体16，其筒部16b内周面以接近的状态覆盖定子13，具体而言，至少与厚壁部31的轴向长度L1大致相当的内周面以与上述定子磁心22的外周面存在微小间隙的方式对置。

然后，参照图7，8说明使上述风扇部7、塑料磁体16及电动机轴15一体化的成型方法。图7及图8表示在显示一个成型金属模35的大致构造的纵剖视图，用于说明其成型过程的不同状态。该金属模35的图示左侧是固定模35a，右侧是可动模35b，特别在本实施例中，在一个金属模35内部的上下部，设置可同时进行不同形态成型的第一成型部36及第二成型部37。在各固定模35a的上下部形成流道39，42及40，43，该流道与靠合模形成的模腔38，41连通。

另外，第一成型部36，在成型塑料磁体16的同时，进行电动机轴15的插入成型，一方面，在第二成型部37中，进行继续上述第一成型部36成型的成型工序中的风扇部17成型。因而，由于这些风扇部17及塑料磁体16等成型品都呈杯状，在合模时，以可动模35b作为阳模嵌合到固定模35a上。另外，在可动模35b中，为了插入成型电动机轴15并对该电动机轴15进行定位，设有固定支撑的轴支撑部44，45。

在本实施例中，在上述第一成型部36中，当成型塑料磁体16时，在组合的该金属模35内形成沿该磁体各向异性取向的磁路。因此，在可动模35b上设置用于形成磁场的磁体46，其对应于塑料磁体16的厚壁部配设。

在这种结构的成型金属模35中，在参照图7描述上部第一成型部36中塑料磁体16的成型方法时，几乎同时将插入成型的电动机轴15固定在可动模35b的轴支撑部44的预定位置上。并且，在合模后，从浇口40和流道39注入熔融材料(尼龙系磁性粉末)，充填到模腔38内。因此，在如图8所示的第一成型部36中，形成杯状塑料磁体16，同时将电动机轴15的前端侧的一端埋设到其凸起部16c中，即所谓的插入成型。

在这种情况下，由于在电动机轴15的被埋设的端部上形成如图3，5等所示的切口部15b，所以通过成型后的塑料磁体16冷却固化，该电动机轴15不能抽出或空转而被牢固地固定。并且，利用轴支撑部44电动机轴15不会歪倒、可靠地保持固定在可动模的预定位置上。由于在设定支持在塑料磁体16(模腔38)中心位置的状态下插入成型，不会与塑料磁体16的轴心偏离，在高精度下进行一体化组装。

但是，充填在模腔38内的磁性粉末等的熔融材料，特别地对应于厚壁部31、且沿着用于形成磁场的磁体46所产生的磁力线的方向取向，并进行各向异性处理。即，在用于说明其作用沿图8中B-B线剖开表示的主要部分的扩大剖视图图9、图10中，如图9所示，通过用于形成磁场的磁体46的N，S极在与塑料磁体16的厚壁部31的磁场中形成磁路，成型中的熔融材料的磁性粒子与该磁路一致呈各向异性取向。

因此，在塑料磁体16的厚壁部31中形成作为其磁路的一部分的图9中虚线所示箭头方向的磁路47a，47b，47c。这样的厚壁部31其厚度尺寸可在内部形成足够的磁路47a等。另外，由于图10表示对应于经上述步骤成型后的塑料磁体16根据需要一旦脱磁后由公知磁化装置将本实施例中预定极数磁化成八极的形态，在这种情况下，按与上述成型时形成的磁路47a等相同的方向使磁力线一致。

因而，在根据本构成配置在内部的定子13之间可形成磁路，可构成不需以前的转子铁心(支撑铁心)的外转形磁电动机18。

一方面，在前面的图7，8中，在第一成型部36中成型后的塑料磁体16再被装到金属模35内，与此同时在成型金属模35下部的第二成型部37中成型风扇部17。即，将电动机轴15组装成型到第一成型部36中的塑料磁体16，在开模后利用未图示的机器人的卡盘臂取出，然后装入下部的第二成型部37。在这种情况下，在第二成型部将电动机轴15支撑在可动模35b的轴支撑部45上保持固定。

然后，在再次合模的同时，通过浇口43和流道42将熔融材料充填到模腔41内，如图8所示，在塑料磁体16的外周进行风扇部17的外部成型。换句话说，在成型风扇部17时，插入成型塑料磁体16。在这种情况下，由于作为风扇部17的材料热塑性树脂(聚丙烯)的成型收缩率比塑料磁体16的材料大，在成型后风扇部17相对于塑料磁体16以对其进行压缩的方式结合。因而，在这些风扇部17和塑料磁体16间，熔融材料流入其外周面的凹凸部32及凹槽33中，进一步牢固地结合。

这样，在第一，第二成型部36，37中同时成型塑料磁体16及风扇部17，即，可在一个金属模35内简单地进行已插入电动机轴15的塑料磁体16和风扇部17的组合，同时能在保持三者的轴心高精度的状态下形成一体化。

这样，上述结构的风扇电动机(参照图1，2)通过其安装部11d被装入例如未图示出的冷藏库库内，用于库内的冷气循环。

这样，根据上述实施例本发明具有下面的效果。

现在，对图1所示的定子线圈23通电，使作为转子磁体的塑料磁体16回转。即，外转形磁电动机18被通电驱动，从而风扇部17也一体回转，沿箭头W的方向送冷气。当这样回转驱动电动机18时，靠作用在定子13和被磁化的塑料磁体16的厚壁部31之间的电磁力产生吸引力或排斥力，基于此发生振动。特别地，在本构成中没有以前的定子铁心，其振动从塑料磁体16直接向风扇部17传递。

然而根据本实施例，由于厚壁部31的外周与相当于叶片部17b根部的风扇基部17a之间存在间隙34，能有效地降低振动的传递。即使在发生来自风扇部17的3根叶片部17b的送风阻力或者伴随共振现象的振动的场合，也同样切断振动的传递，并使其有效地降低。

另外，特别根据本实施例，能高精度地确保电动机轴15。作为转子磁体的塑料磁体16及风扇部17同轴心，能得到低振动的风扇电动机。即，在前述的图11所示的现有结构中，由于相对于装入转子磁体9的转子铁心8(转子6)压入电动机轴5，同时在风扇部7成型时插入成型为一体，零件数量多，零件精度偏差或组装误差大。另外，由于组装作业麻烦，难以确保同轴心嵌入这些零件的精度，因此，难以降低因失衡引起的振动及噪音。

与此相对，在本实施例中，由于由电动机轴15。塑料磁体16及风扇部17的3点构成，不仅去掉所谓以前的转子铁心8的零件，如图7，8所示靠采用成型金属模35的成型方法能容易地组装这3个零件，而且靠模型成型能形成高精度，同时特别将成为轴心的电动机轴15插入成型等，能得到轴心精度更优的风扇电动机。但是，由于电动机轴15端部的切口部15b被埋设在塑料磁体16的凸起部16c内，该电动机轴不会倒塌或转动，能可靠地固定位置。

因而，根据本实施例，能大幅地改善因零件精度和组装精度等的不平衡引起的振动，降低风扇电动机整体振动和噪音。当然，由于零件数少，组装作业就简便，减轻对不平衡调整作业，对成本也是有利的，能确保稳定的品质。

另外，在成型热塑性树脂的风扇部17时，插入成型塑料磁体16，但由于该风扇部17材料的热收缩率比塑料磁体16的材料(例如尼龙系磁性材料)大，靠成型后的收缩对内部塑料磁体16在压缩结合的方向作用，但是由于在该结合的塑料磁体16的外周面上形成凹凸部32，得到牢固的结合状态，风扇部17和该磁体16间不会产生滑动(空转)。

由于塑料磁体16在成为磁体16内部的厚壁部31内形成异向化处理的磁路47a，47b，47c(参照图9)，即使没有以前的转子铁心(支撑铁心)，也不会漏磁，能在定子13间构成必要的磁路，能得到结构更简单的紧凑化的外转形磁电动机18。

但是，风扇部17和塑料磁体16被结合成一体，是直接传递振动的结构，同时能将上述轴心平衡精度高、振动量抑制得较小，能提供实用的风扇电动机。

另外，本发明不限于上述图面中所示的上述实施例，实施时在不脱离主旨的范围内对具体形状等作各种设计上的变更，也是能实施的。

本发明如上述说明的那样，作为外转形磁电动机，其转子磁体由塑料磁体构成，该塑料磁体的外周上成一体地设有风扇部。

因此，提供一种风扇电动机，可降低零件数目，并且轴心调整可仅控制塑料磁体和风扇部两个部件的精度，因而，可容易地获得高精度的轴心并且可降低振动和噪音，进而，可使组装作业简化并稳定品质，同时有利于降低成本。

Claims (5)

1、一种风扇电动机，所述电动机是在定子外周配设了转子的外转形电动机上，一体化设置风扇部的风扇电动机，其特征在于：

上述转子由塑料磁体构成，

电动机轴插入成形于该塑料磁体转子中，

在该塑料磁体转子的外周设置有风扇部。

2、如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于：所述风扇部由热塑性树脂成型，在该热塑性树脂风扇部上插入成型有所述塑料磁体转子。

3、如权利要求2所述的风扇电动机，其特征在于：所述塑料磁体转子的外周面为凹凸状，而且在具有所述凹凸状外周面的所述塑料磁体转子上，接合有成型收缩率大于上述塑料磁体转子的所述热塑性树脂风扇部。

4、如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于：所述塑料磁体转子成型为有底筒状，在其底部的中心有插入成型的所述电动机轴。

5、如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于：所述塑料磁体转子被各异向化，在其磁体内部形成磁路。

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