CN1819414A - 无刷电动机 - Google Patents

Abstract

无刷电动机的构成为：在既是定子铁心的多个凸极的相邻的2个凸极之间又是与凸极的顶端部对应的位置上，形成贯通轴承架和固定到该轴承架上的电路基板的孔。在电动机动作状态下，可通过该孔调整安装到电路基板上的霍尔元件与定子铁心之间的相对位置。

Description

无刷电动机

技术领域

本发明主要涉及在CD-ROM(R/RW)装置、DVD±(R/RW)装置等记录和再生信息的装置中用于盘驱动的无刷电动机。特别涉及具有稳定的高速旋转性能的电动机的定子构造。

背景技术

在CD-ROM(R/RW)装置、DVD±(R/RW)装置等记录和再生信息的装置中，作为旋转驱动盘的电动机，一直在使用在宽范围的旋转速度范围内具有优良的控制性和可靠性的无刷电动机(以下，简称为电动机)。作为该种的电动机，有公开于日本专利申请特开2002-262540号公报的电动机。

图5示出了上述第1现有例的电动机的构成。在图5中，轴31是电动机的输出轴，把旋转传递给设置在轴31上的负载。在转子框架32的内壁在圆周方向通过压入或粘接设置有多极磁化的环状的转子磁铁33。对转子框架32的中央部施行内缘翻边加工，轴31被直接压入该内缘翻边部。这样，由轴31、转子框架32和转子磁铁33构成了转子组装体(转子)34。

轴承架35由磁性材料构成，可由冲压加工形成。轴承架35在大体中央部具有台阶式突状的内缘翻边部35a。该内缘翻边部35a起着用来收容轴承的轴承套的作用。此外，轴承架35由内缘翻边部35a、用来进行电动机安装的安装基座部35b一体构成。在轴承架35的内缘翻边部35a的内侧压入固定有轴承(含油轴承)36。轴承36可自由旋转地支持轴31。

另一方面，在轴承架35的内缘翻边部35a的外侧，设置有具备多个凸极的定子铁心37。以由树脂构成的绝缘体介于中间把定子线圈38卷绕到该定子铁心37上。由此，构成定子绕线组装体39。

此外，通过两面粘接带(未图示)把已安装了用来驱动和控制电动机的电路的至少一部分的电路基板41(印刷线路板)粘接固定到安装基座部35b。定子绕线组装体39的定子线圈38的绕线端部，布线于电路基板41上，构成了定子组装体(定子)42。

在定子组装体42的定子铁心37的内壁压入固定有轴承保持器43，用来进行轴承(含油轴承)36的油的飞散防止和回收。

防止转子组装体34向推力(轴向力)方向脱落的脱落制止器44，被压入到轴31的端部。底板45支持转子组装体34的推力(轴向力)方向的荷重。就是说，通过耐磨耗性的树脂板46由底板45在推力(轴向力)方向支持轴31的顶端。底板45被压入固定到轴承架35的内缘翻边部35a的入口附近。

然而，近些年来，伴随着CD-ROM(R/RW)装置、DVD±(R/RW)装置等的设备的迅猛的高速化，旋转驱动盘的电动机的旋转速度也超过了10000rpm。由于直流电动机的制约即定子线圈的感应逆电动势必须比用来给电动机施加电压的电源电压更低，必须减小相当于电动机的单位旋转数的发电电压的发电常数。因此，作为电动机的单位电流的发生转距的转距常数也要减小。

此外，由于使盘高速旋转，使得盘的不平衡、轴承损耗、电动机的磁路的铁损、定子线圈的铜损等的损耗增大。其结果是电动机的电流消耗增大这样的倾向就变得显著起来。

因此，为了减少上述各种损耗，不仅电动机的各个构成要素的低损耗化是重要的，减少因其组合的误差所产生的偏差也是重要的。

在无刷电动机中，虽然整流定时可通过用于检测转子磁铁的磁极的霍尔元件和定子铁心与转子旋转方向的位置关系决定，但当该整流定时发生了误差时，上述转距常数就会减小，电动机的消耗电流就要增大。

然而，该霍尔元件一般被安装到电路基板上。例如，有公开于日本专利申请特开平8-172763号公报的构成。图6示出了上述第2现有例的电动机的构成。

在图6中，霍尔元件50被安装到电路基板51上。电路基板51还固定有保持轴承的套52。该套52安装有定子铁心53。因此。霍尔元件50和定子铁心53的转子旋转方向的位置关系，就可以通过霍尔元件50在电路基板51上的安装位置、电路基板51在套52上的安装位置以及定子铁心53在套52上的安装位置决定。

在上述的图5所示的现有例的电动机中，电路基板41安装于轴承架35上。此外，定子铁心37安装到了相当于一体形成于轴承架35的套的内缘翻边部35a上。在图5中虽然未图示出霍尔元件，但是，安装到电路基板41上的霍尔元件和定子铁心37的转子旋转方向的位置关系，可通过霍尔元件50在电路基板41上的安装位置、电路基板41在轴承架35的安装位置以及定子铁心37在内缘翻边部35a的安装位置决定。

然而，在上述的第1和第2现有例的构成中，虽然电路基板和定子铁心的转子旋转方向的位置关系，为了进行定位采用设置凸极等的办法使得精度的提高成为可能，但是由于霍尔元件在电路基板上的安装要通过焊接进行，所以在以良好的位置精度进行安装方面就受到限制。其结果是在要用超过10000rpm的旋转速度驱动电动机的情况下，存在着电动机电流的增加显著，由霍尔元件的焊接位置的偏差导致该增大了的电动机电流的偏差也扩大的问题。

发明内容

本发明的无刷电动机，是一种由转子组装体和定子组装体构成的无刷电动机，具有如下的构成。

转子组装体包括：轴、安装轴的转子框架、设置在转子框架的内壁上的转子磁铁。

定子组装体包括：对轴进行轴支持的轴承，保持轴承的轴承套，具有轴承套的轴承架，具备与转子磁铁相对的多个凸极、配置在轴承套的外侧的定子铁心，以绝缘体介于中间卷绕在定子铁心的各个凸极上的定子线圈，安装有检测转子磁铁的磁极的霍尔元件、电连接定子线圈的末端的电路基板。

其中，电路基板被固定到轴承架上，在既是定子铁心的多个凸极的相邻的2个凸极之间又是与凸极的顶端部对应的位置上，形成贯通轴承架的孔和贯通电路基板的孔。

根据该构成，可以在已经组装好电动机的状态下边加上负载使之进行旋转动作，边把电动机的负载电流调整为使之成为最小值。就是说，通过贯通在既是定子铁心的多个凸极的相邻的2个凸极之间又是与凸极的顶端部对应的位置上形成的轴承架和电路基板的孔，从外部把夹具插入到已安装到电路基板上边的霍尔元件和定子铁心的相对位置上。使该夹具与定子铁心的凸极的顶端部接触。然后，利用夹具使定子铁心对于霍尔元件向电动机的旋转方向进行正方向或逆方向旋转，把电动机的负载电流调整为使之成为最小值。

如上述的构成那样，本发明的电动机为了插入夹具，在与定子铁心的凸极的顶端部对应的位置上形成贯通轴承架和电路基板的孔。由此，由于与在比定子铁心的顶端部更往内径一侧形成孔的情况相比较，调整所需要的转距小，调整量的控制更容易，所以可以良好的精度进行调整。由此，就可以消除把霍尔元件安装到电路基板上的安装位置精度的偏差所产生的整流定时的误差。此外，采用精度良好地调整电路基板的霍尔元件与定子铁心之间的转子旋转方向的位置关系的办法，就可以抑制特别是高速运转时的电动机电流的波动。其结果是本发明的电动机可以具备稳定的高速旋转性能。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式1的电动机的构造的剖面图。

图2A是图1所示的电动机的定子组装体的俯视图。

图2B是在图1所示的电动机中，在既是定子铁心的相邻的2个凸极间又是与凸极的顶端部对应的位置上，在轴承架和电路基板上形成的孔的说明图。

图2C是利用位置调整夹具，通过在轴承架和电路基板上形成的孔，对安装到电路基板上的霍尔元件和定子铁心的相对位置进行调整的说明图。

图3是图1所示的电动机的定子组装体的说明图。

图4A是图1所示的电动机的轴承保持器的立体图。

图4B是本发明的实施方式2的轴承保持器的立体图。

图5是示出了第1现有例的电动机的构造的剖面图。

图6是示出了第2现有例的电动机的构造的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对用来实施本发明的优选实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是示出了本发明的实施方式1的电动机的构造的剖面图。图2A是图1所示的电动机的定子组装体的俯视图，图2B是在图1所示的电动机中，在既是定子铁心的相邻的2个凸极间又是与凸极的顶端部对应的位置上，在轴承架和电路基板上形成的孔的说明图，图2C是利用位置调整夹具，通过在轴承架和电路基板上形成的孔，对安装到电路基板上的霍尔元件和定子铁心的相对位置进行调整的说明图，图3是图1所示的电动机的定子组装体的说明图，图4A是图1所示的电动机的轴承保持器的立体图。

首先，用图1说明本实施方式的电动机的主要构造。

本实施方式的电动机包括转子组装体(转子)10和定子组装体(定子)9。

转子组装体10包括：轴1、安装轴1的转子框架2和设置于转子框架2的内壁的转子磁铁3。

定子组装体9包括：对轴1进行轴支持的轴承5，保持轴承5的轴承套4a，具有轴承套4a的轴承架4，具备与转子磁铁3相对的多个凸极、配置在轴承套4a的外侧的定子铁心8，以绝缘体介于中间卷绕在定子铁心8的各个凸极上的定子线圈6，安装有检测转子磁铁3的磁极的霍尔元件20、电连接定子线圈6的末端的电路基板7。

电路基板7固定于轴承架4。在既是定子铁心8的多个凸极的相邻的2个凸极间又是与凸极的顶端部对应的位置上，形成有贯通轴承架4的孔4d和贯通电路基板7的孔7a。

下面，对同图1中的本实施方式的电动机的构成，进行更为详细的说明。

在图1中，轴1是电动机的输出轴，把旋转传递给安装在轴1上的负载。在转子框架2的内壁的圆周方向上通过压入或粘接设置有多极磁化的环状的转子磁铁3。对转子框架2的中央部施行内缘翻边加工，把轴1直接压入到该内缘翻边部。这样，用轴1、转子框架2和转子磁铁3构成了转子组装体(转子)10。

轴承架4由磁性材料构成，可通过冲压加工形成。轴承架4在大体中央部具有台阶式突状的轴承套4a。此外，轴承架4与轴承套4a一起，一体地构成用来进行电动机安装的安装基座部4b。

轴承架4的轴承套4a压入固定有轴承5。轴承5可自由旋转地支持轴1。作为轴承5例如可以使用含油轴承。

定子铁心8由多块薄的硅钢板叠层形成，如图3所示具有多个凸极8a。在该定子铁心8的中央形成有孔8b。

下面，对图1中的轴承保持器13说明其详细的构成。轴承保持器13由绝缘性树脂构成，图4A示出了其立体图。轴承保持器13具备具有与在定子铁心8上形成的孔8b的内径尺寸相同或小的外径尺寸的圆筒部13a。此外，轴承保持器13还具有从圆筒部13a的轴方向的第1端部13e向内径一侧延伸的端面部13b。再有，轴承保持器13还具有从圆筒部13a的轴方向的第2端部13f以分别把定子铁心8的各个凸极8a的轴方向的第1端面8c覆盖起来的方式向对于轴方向成直角的方向延伸的多个翼部13c。

如图3所示，从端面部13b侧向定子铁心8的中央的孔8b内插入轴承保持器13的圆筒部13a。然后，使轴承保持器13的翼部13c与定子铁心8的各个凸极8a的轴方向的第一端面8c相一致地进行接触。然后，通过压入或粘接把圆筒部13a的外壁的一部分固定到定子铁心8的孔8b的孔壁上。

然后，与翼部13c分开地以把定子铁心8的各个凸极8a的第2端面8d覆盖起来的方式设置绝缘体14，该第2端面8d位于用轴承保持器13的翼部13c覆盖起来的第1端面8c的相反侧。以翼部13c和绝缘体14介于中间把定子线圈6(在图3中未图示)卷绕到定子铁心8上，构成定子绕线组装体15。

如图1所示，把轴承保持器13的圆筒部13a的内壁固定于轴承套4a的外壁。

此外，作为检测转子铁心3的磁极的位置检测元件的霍尔元件20、用来驱动和控制电动机的电路的至少一部分被安装到电路基板7上。电路基板7例如是印刷线路板。

如图2A、图2B和图2C所示，在轴承架4的安装基座4b上形成有内缘翻边部4c。形成内缘翻边部4c的位置，是既是定子铁心8的多个凸极8a的相邻的2个凸极之间又是与凸极8a的顶端部对应的位置。内缘翻边部4c具有图1所示的那样的孔4d。

在电路基板7上，在与内缘翻边部4c对应的位置上，形成有该内缘翻边部4c可插通的孔7a。

即，在既是定子铁心8的多个凸极8a的相邻的2个凸极之间又是与凸极8a的顶端部对应的位置上，形成有贯通轴承架4的孔4d和电路基板7的孔7a。

在把内缘翻边部4c插通到电路基板的贯通孔7a内之后，通过把在与电路基板7的安装基座部4b相反的一侧的表面上突出出来的内缘翻边部4c的部分铆接到外周一侧，把电路基板7固定到轴承架4上。

根据该构成，与把电路基板7固定到轴承架4上相对应，在既是定子铁心8的多个凸极8a的相邻的2个凸极8a之间又是与凸极8a的顶端部对应的位置上，形成贯通轴承架4和电路基板7的孔。

然后，如图3所示，把轴承5插入到定子绕线组装体15的轴承保持器13的圆筒部13a的内壁，并且通过压入把它固定到轴承架4的轴承套4a的外壁上。

通过把定子绕线组装体15的定子线圈6的绕组端部，布线到电路基板7上，构成定子组装体9。

然后，把转子组装体10的轴1插通到定子组装体9的轴承5内，从该插通后的轴1的顶端，通过压入等把由磁性材料构成的环状的止推环16固定到规定位置上。然后，通过压入等从与轴承套4a的突出出来的方向相反的方向把由磁性材料构成的杯子形状的止推杯17固定到轴承架4的轴承套4a的内壁的规定位置上。在止推杯17的底面上，在与轴1的顶端接触的位置上预先设置有耐磨耗性优良的推力(轴向力)垫18。并且，在与止推环16相对的位置上预先设置有环状的推力(轴向力)吸引用磁铁19。通过在该推力(轴向力)吸引用磁铁19与止推环16之间发生作用的吸引力使转子10的推力(轴向力)方向位移稳定化。

根据以上的构成，本实施方式的电动机可以在已经组装起来的状态下边加上负载使电动机旋转，边把安装到电路基板7上的霍尔元件20与定子铁心8之间的相对位置调整为使得电动机的负载电流成为最小值。

用图2B和图2C说明具体的调整的做法。通过在轴承架4的安装基座4b的内缘翻边部4c的内侧形成的轴承架贯通孔4d从轴承架4外侧插入位置调整夹具21。然后，如图2B的实线或虚线箭头所示，可以采用相对于安装到固定于轴承架4的电路基板7上的霍尔元件20，使定子铁心8稍微地向旋转方向进行正方向或逆方向转动的办法进行上述的调整。

为了边使电动机旋转动作边进行调整，在转子磁铁3不与调整夹具21的顶端抵接部接触的位置上，形成有内缘翻边部4c、以及插入内缘翻边部4c的电路基板7的孔7a。由于把由树脂构成的轴承保持器13的圆筒部13a的内壁通过压入固定到轴承架4的轴承套4a的外壁上，所以与如现有技术的电动机那样把定子铁心直接压入到轴承架的轴承套的外壁上的那样的金属材料之间的压入构造相比，在电动机组装后根据上述方法进行的定子铁心8的转动变得容易，其结果使得使电动机的负荷电流成为最小值的调整变得容易。

根据本实施方式，则可以抑制高速运转时的电动机电流的增大及其波动，提供具备稳定的高速旋转性能的优良的电动机。

(实施方式2)

图4B是本发明的实施方式2的轴承保持器的立体图。在图4B中，在轴承保持器13的圆筒部13a的内壁上，在轴方向上形成有具有与图1所示的轴承套4a的外壁的外径的尺寸相同或小的包络面的多个凸极部13d(凸缘)。并且，在轴承套4a的外壁与轴承保持器13的圆筒部13a内壁接触的部分成为被限定于凸极部13d(凸缘)的部分上的结构这一点与上述实施方式1不同。

根据该构成，由于通过把轴承套4a的外壁与轴承保持器13的圆筒部13a内壁接触的部分限定于凸极部13d(凸缘)的一部分上，使得可以适宜调整轴承保持器13的圆筒部13a对轴承套4A的压入力，所以可以容易地进行压入。并且，由于可以进一步减小用调整用夹具进行的调整所必要的转距，所以在把定子线圈6一直卷绕到定子铁心8的凸极8a的顶端部附近的情况下，例如即便是调整用夹具21与定子线圈6接触，也可以进行调整而不会给定子线圈6造成损伤。除此之外，由于在轴承保持器13的圆筒部13a内壁与轴承套4a的外壁之间形成有空间，所以采用向该空间内预先填充粘接剂，在位置调整结束后使之固化的办法，可以增大轴承保持器13和轴承套4a之间的固定强度。

由此，在电动机旋转动作状态下，把霍尔元件与定子铁心的相对位置调整为使得电动机的负载电流成为最小值就会变得更为容易，可以得到在调整后也可以维持稳定的性能这样的有利的效果。

另外，在以上的实施方式的说明中，虽然是用以与在轴承架4的安装基座部4b上形成内缘翻边部4c、把电路基板7固定到轴承架4相应地形成贯通轴承架4和电路基板7的孔的方式构成的例子进行了说明，但只要是在既是定子铁心8的多个凸极8a的相邻的2个凸极8a之间又是与凸极8a的顶端部对应的位置上，形成贯通轴承架4和电路基板7的孔的构成，即便是不形成轴承架的内缘翻边部而代以仅仅形成孔，并通过粘接等固定轴承架和电路基板7的构成也同样可以实施。此外，虽然是用与轴承架4一体地形成了轴承套4c的例子进行了说明。但即便是先分开地形成轴承架和轴承套然后再组装起来的构成也同样可以实施。

Claims (4)

1.一种由转子组装体和定子组装体构成的无刷电动机，其中，

上述转子组装体包括：轴，安装上述轴的转子框架，和设置于上述转子框架的内壁的转子磁铁；

上述定子组装体包括：对上述轴进行轴支持的轴承，保持上述轴承的轴承套，具有上述轴承套的轴承架，具备与上述转子磁铁相对的多个凸极、配置在上述轴承套的外侧的定子铁心，以绝缘体介于中间卷绕在上述定子铁心的各个凸极上的定子线圈，和安装有检测上述转子磁铁的磁极的霍尔元件、电连接上述定子线圈的末端的电路基板；

其中，上述电路基板被固定于上述轴承架；

在既是上述定子铁心的多个凸极的相邻的2个凸极之间又是与凸极的顶端部对应的位置上，形成贯通上述轴承架的孔和贯通上述电路基板的孔。

2.根据权利要求1所述的无刷电动机，

上述轴承架具备设置有贯通上述轴承架的孔的圆筒形状的内缘翻边部，

通过将上述内缘翻边部插通到贯通上述电路基板的孔内并且把上述内缘翻边部的一部分铆接到外周一侧，把上述电路基板固定到上述轴承架上。

3.根据权利要求1所述的无刷电动机，

还具备由绝缘性树脂构成的轴承保持器；

上述轴承保持器具备：

具有与在上述定子铁心上形成的孔的内径尺寸相同或小的外径尺寸的圆筒部，

从上述圆筒部的轴方向的第1端部向内径侧延伸的端面部，以及

以从上述圆筒部的轴方向的第2端部把上述定子铁心的轴方向的第1端面覆盖起来的方式向相对于轴方向成直角的方向延伸的多个翼部；

其中，把上述轴承保持器的上述圆筒部的外壁的一部分固定到上述定子铁心的孔壁上，

以上述轴承保持器的上述翼部和在上述定子铁心的轴方向的第2端面上与上述翼部分开配置的绝缘体介于中间，卷绕上述定子线圈，

把上述轴承保持器的上述圆筒部的内壁固定于上述轴承套的外壁。

4.根据权利要求3所述的无刷电动机，其中，

在上述轴承保持器的上述圆筒部的上述内壁上，在轴方向上形成具有与上述轴承套的外壁的外径尺寸相同或小的包络面的多个突部，

上述轴承套的上述外壁和上述圆筒部的上述内壁进行接触的部分，被限定于上述突部的一部分。

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