CN1835355B - 电动机 - Google Patents

Abstract

即使是小型电动机也可将电动机壳体和安装用板进行焊接。一种电动机(1)，包括设置有开口部(46)的电动机壳体(37)、以及安装该电动机壳体(37)的安装用板(45)，电动机壳体(37)的开口部(46)截面的与安装用板(45)接触的平面、和安装用板(45)的平面通过激光焊接加以固定。

Description

电动机

(1)技术领域

本发明涉及电动机，尤其是涉及电动机壳体的焊接。

(2)背景技术

如图10所示，为了将电动机的电动机壳体100和安装该电动机壳体100的安装用板101加以固接，而采用点焊或激光焊接等。例如：在进行点焊时，在电动机壳体100上形成3个以上的凸部，通过对安装用板101边加压边通电而使凸部熔化进行焊接。

在这里，将凸部设置在安装用板101上也是可能的，但是由于安装用板101是按照各个顾客不同而定做的零件，在不同的机械种类上凸部的形状也会不一样，从而使得焊接变得不稳定。有鉴于此，凸部设置在作为通用零件的电动机壳体100上。

另一方面，近年来随着电动机的小型化，直径5mm左右的电动机也被研制出来。

专利文献1：日本专利特开2004-112985号公报

可是，在使用上述点焊的电动机中，特别是在电动机直径不足6mm时，在电动机壳体100或安装用板101上对凸部进行高精度加工是很困难的，从而很难固接安装用板101。

并且，激光焊接中，由于对电动机壳体100的缩小R面101a和安装用板101进行焊接，故受到电动机壳体100的缩小R面101a的影响使得焊接部分的激光很难对焦，从而焊接变得不稳定，不能批量化生产。

(3)发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种即便是小型电动机也能将电动机壳体和安装用板加以焊接的电动机。

为达到上述目的，本发明的电动机包括设置有开口部的电动机壳体、以及安装该电动机壳体的安装用板，其特征在于，电动机壳体的开口部截面的与安装用板接触的平面、和安装用板的平面通过激光焊接加以固定。

根据本发明，由于是对电动机壳体的开口部照射激光，故不会受到电动机壳体的R面等形状的影响，且可对电动机壳体从垂直方向和水平方向照射激光。由此，焊接部分的激光对焦变得简单，从而能够防止激光不能对焦所引起的电动机壳体和安装用板的偏离焊接。再者，由于是电动机壳体和安装用板的平面彼此间焊接，故能够确保稳定的焊接。

另外，本发明能够适用于下述电动机。所述电动机壳体收纳有：具有旋转轴和转子磁铁的转子部、以及和所述转子磁铁留有间隙地相向配置的定子部，所述定子部具有：形成有多个极齿的第一定子铁芯和形成有多个极齿的第二定子铁芯，在所述第一定子铁芯的所述极齿的外周和所述第二定子铁芯的所述极齿的外周配置有圆环状的空芯线圈。

另外，在本发明中，最好所述电动机壳体由收纳所述第一定子铁芯的第一电动机壳体和收纳所述第二定子铁芯的第二电动机壳体构成，所述开口部是通过在形成为圆筒状的所述第一电动机壳体和所述第二电动机壳体上、剪断圆周侧面的相对的2个面而形成的。采用这样的构成，由于电动机壳体是通过将圆周侧面的相对的2个面剪断后形成开口部的，故能实现电动机的小型化。

另外，本发明中，最好所述第一电动机壳体和所述第二电动机壳体兼作另一第一定子铁芯和另一第二定子铁芯。采用这样的构成，由于电动机壳体兼作定子铁芯，故能实现电动机的小型化。

另外，本发明中，最好所述激光焊接是通过在所述第一电动机壳体的与所述安装用板的平面接触的所述开口部截面上照射激光来进行的。

根据本发明，由于焊接部分的激光对焦变得简单，从而能够防止激光不能对焦所引起的电动机壳体和安装用板的偏离焊接，防止电动机壳体和安装用板的变形，使得电动机生产时的成品率良好。

再者，由于是电动机壳体和安装用板的平面彼此间进行焊接，故能够确保稳定的焊接。因此，也能提高电动机的精度和强度。

(4)附图说明

图1是表示步进电机的基本结构的侧向剖视图。

图2是表示空芯线圈和绝缘性薄板的分解组装图。

图3是表示端子台和定子的关系的主视图。

图4是表示端子台和定子的关系的俯视图。

图5是表示端子台的图，(a)为(b)中的I-I线剖视图，(b)为俯视图，(c)为(b)中的II-II线剖视图，(d)为仰视图。

图6是表示台阶部的详细结构的侧视图。

图7是表示电动机的图，(a)为侧视图，(b)为仰视图。

图8是表示本发明的电动机壳体和安装用板的焊接的仰视图。

图9是表示其他例的电动机壳体和安装用板的焊接的图，(a)为侧视图，(b)为仰视图。

图10是表示现有的电动机壳体和安装用板的焊接的侧视图。

(符号的说明)

1    步进电机

37   电动机壳体

45   安装用板

46   开口部

(5)具体实施方式

(电动机的结构)

图1为适用本发明的PM(永久磁铁)型步进电机的主要部分的剖视图。

图2为表示图1所示的步进电机1的定子部3的结构的说明图。

(电动机的构成)

图1所示的本实施形态的步进电机1，包括：具有旋转轴21和转子磁铁(永久磁铁)22的转子部2、以及与该转子磁铁22留有间隙地相向配置的定子部3。旋转轴21由轴承4旋转自如地支撑，且由与旋转轴21的一端抵接的弹簧构件5向轴线方向弹性施力。旋转轴21的另一端的支撑由与轴承4不同的另一轴承(省略图示)旋转自如地支撑。该另一轴承例如设置在第一定子铁芯31的出口端开口或者安装用板内侧的开口附近，或者通过未图示的套管设置在旋转轴21的前端部分。

在构成转子部2的旋转轴21上，转子磁铁22通过粘接固定在旋转轴21上，转子磁铁22由近似圆筒状的永久磁铁构成。

在转子磁铁22的轴向两端面上形成有圆形的凹部，通过形成这些凹部，使转子磁铁22自体分量更加轻。这样，由于分量轻而使转子磁铁22的惯性矩减小。

旋转轴21的另一端成为为了输出步进电机1的旋转而延长的输出轴。

定子部3具有第一定子铁芯31、以及与第一定子铁芯31背对地进行固定的第二定子铁芯32，故构成为2相结构。

第一和第二定子铁芯31、32构成为分别交替地组入有多个极齿(日文：極歯)。这些极齿的外周部和极齿间的齿座(日文：菊座)经过倒角加工。因此，可降低因极齿的毛刺(日文：バリ)而引起的空芯线圈33、34的绝缘不良。在这里，经倒角加工后的毛刺的大小最好为0.03mm以下。

在第一定子铁芯31的各极齿的外周配置有圆环状的空芯线圈33，同样，在第二定子铁芯32的各极齿的外周配置有圆环状的空芯线圈34。

这种圆环状的空芯线圈33、34的全部表面都形成有提高绝缘性用的绝缘膜50。

在第一定子铁芯31和空芯线圈33之间夹设有绝缘性薄板40，在本实施形态中，绝缘性薄板40用粘接剂固接在第一定子铁芯31和空芯线圈33上。

同样，在第二定子铁芯32和空芯线圈34之间使用粘接剂固接有绝缘性薄板40。

该步进电机1包括：第一和第二定子铁芯31、32；组装在该第一和第二定子铁芯31、32上的空芯线圈33、34；以及端子台35，设置有多个端子脚36，在该端子脚36上卷绕空芯线圈33、34的卷线末端33a、34a。如图3和图4所示，端子台35的嵌合部35a与第一和第二定子铁芯31、32的嵌合部31b、32b相嵌合，且端子台35和空芯线圈33、34之间设置有间隙41。

端子台35的嵌合部35a为通孔。第一和第二定子铁芯31、32的嵌合部31b、32b由压入端子台35的嵌合部35a中的突起构成。由此，使得装配简单，且可防止端子台35倒下。如图5所示，端子脚36由金属制的L字型的脚构成。并且，端子脚36与由液晶聚合物构成的绝缘材料一起镶嵌成形而形成为端子台35。利用液晶聚合物从而可以得到高耐热性。

端子脚36配置为正方形。由此，与现有的以直线状配置的情况相比，可缩短端子台35的电动机圆周方向的长度，故能够实现步进电机1的小型化。

各端子脚36朝向与步进电机1的径向相平行的方向设置。各端子脚36的底部36a朝向步进电机1的轴向设置，并从端子台35稍微突出。这样的话，端子脚36的底部36a也可进行配线，因此，例如由于设置空间的关系而不能在端子脚36上配线时，也可在端子脚36的底部36a进行配线。此外，即便是在将步进电机1设置在装置上后，也可利用端子脚36的底部36a确认步进电机1的电气特性。再者，端子脚36是L字型，故其耐脱落的强度极强。

此外，在被嵌合在第一和第二定子铁芯31、32的嵌合部31b、32b上的端子台35的嵌合部35a的周边上形成有多个突起42。这样的话，如图5(a)所示，防止卷线末端33a与用于从电动机壳体37引出卷线的通孔的边缘抵接，从而能够防止边缘引起的断线。并且，突起42卡在电动机壳体37的边缘上，能够防止端子台35倒下。

此外，在端子台35的端子脚36的周边形成有台阶部43，卷线末端33a、34a在台阶部43上攀爬地卷绕在端子脚36上。由此，如图4和6所示，卷线末端33a在台阶部43中到达端子脚36，故即使以后安装FPC44等也不会对卷线的到达端子脚36之前的部分33b进行干涉。因此，该部分33b不会因FPC44而被切断，能够提高安装步进电机1时的良品率。

此外，第一定子铁芯31被另一第一定子铁芯37收纳，同样，第二定子铁芯32被另一第二定子铁芯38收纳。

并且，本实施的形态中，另一第一定子铁芯37也作为电动机壳体的发挥作用，以下称为第一电动机壳体37。同样，另一第二定子铁芯38称为第二电动机壳体38。

如图1所示，第一和第二的定子铁芯31、32以及第一电动机壳体37、第二电动机壳体38被与旋转轴21的轴线同芯地设置，通过焊接加以固接。

在这里，如图7和8所示，该步进电机1具有：设置有开口部46的第一电动机壳体37和第二电动机壳体38、以及安装该第一电动机壳体37的安装用板45。第一电动机壳体37的开口部46截面的与安装用板45接触的平面、和安装用板45的平面以激光焊接加以固定。

第一电动机壳体37和第二电动机壳体38，通过拉深加工形成为有底的圆筒状，圆周侧面的相对的2个面沿轴向剪断，底面37a形成为鼓形。此外，安装用板45比第一电动机壳体37的底面37a相大得多。并且，如图8所示，对第一电动机壳体37的底面37a和安装用板45的台阶部分从沿着轴向的方向进行激光焊接(图中符号47为焊接部位)。焊接部位47的位置和数量可以适当的设定。

本实施的形态中，如图1和图2所示，由第一定子铁芯31和第一电动机壳体37形成的轴线方向的长度X、空芯线圈33的轴线方向的长度Y、以及绝缘性薄板40的厚度Z之间的关系为：X＞Y+Z。

为确保第一电动机壳体37的轴线方向的端面、和与该端面相对的空芯线圈33的端面之间的绝缘性，而形成有间隙S。在第二电动机壳体38和空芯线圈34的轴线方向上同样形成有间隙S。

轴承4由具有润滑性的树脂形成，并径向旋转自如地支撑旋转轴21的一端。

在支撑径向的轴承4上形成有：对插入的旋转轴21进行支撑的轴承部、压入固定于第二定子铁芯32的内径的压入部、外周部的一部分在径向上突出的边缘部。

轴承4的上述轴承部嵌入配置在转子磁铁22的凹部中，从而抑制步进电机1整体的轴向尺寸。

上述轴承部的内径与旋转轴21的外径相比，大小为能够形成余隙的程度。

此外，轴承4的上述边缘部载置在第二定子铁芯32上，进行轴线方向的定位。

弹簧构件5由一枚金属板形成，设置有与旋转轴21的一端抵接的弹簧片以及中心孔。

此外，弹簧构件5固定焊接在第二电动机壳体38上。

此外，弹簧构件5的上述弹簧片与旋转轴21的一端抵接，对旋转轴21在轴线方向上弹性施力。

以下，参照图2对构成定子部的空芯线圈和绝缘性薄板加以说明。

本实施形态中，定子部3由2组构成，由于是相同的结构，在此仅对第一定子铁芯31加以说明，第二定子铁芯32的说明省略。

嵌合于第一定子铁芯31的空芯线圈33，在卷绕多圈的线圈绕组的全部表面上涂敷绝缘膜50。

上述线圈绕组的表面上形成有薄的自融层，当加热时自融层熔化并与相邻的线圈绕组相互间固接。

此外，在卷绕多圈的线圈绕组的全部表面上形成的绝缘膜50，在本实施形态中是以聚酰胺-酰亚胺树脂为主的涂料。

该空芯线圈33的制造工序如下。

首先，将上述线圈绕组在作为卷芯的棒材上以能得到规定的电动机力矩的圈数进行卷绕，并使卷绕开始端33a和卷绕结束端33a露出卷绕层的表面。

并且，作为卷芯的棒材的外径与由形成于第一定子铁芯31上的多个极齿构成的外周大致相同。

绕组在卷绕的中途从外部吹入热风，在卷绕的同时使自身熔融，使卷绕在卷芯上的线圈绕组相互间粘接。熔融后，将作为卷芯的棒材抽出，卷绕的线圈绕组形成为空芯线圈33。

此外，卷线的自我熔融最好在卷绕后，在卷绕开始端33a和卷绕结束端33a之间施加规定的电压，使线圈绕组上通过电流，使之发热后，线圈绕组表面的自融层熔融固化，将卷绕在卷芯上的线圈绕组相互间粘接。

接下来，在空芯线圈33的表面上利用浸渍涂装形成绝缘膜50。

简单说明的话，浸渍涂装是将空芯线圈33浸渍在以聚酰胺-酰亚胺树脂为主的涂料槽内，提出后以吹风机将涂料吹去，并使其干燥。将上述工序反复实施，直到确保规定的膜厚、例如本实施形态中是30μm程度的膜厚为止。绝缘膜的厚度最好是在嵌合或固接有空芯线圈的定子铁芯的毛刺和缩孔的大小以上。另一方面，若绝缘膜加厚则会导致线圈大型化，故最好在100μm以下。

在空芯线圈33的轴线方向的端面33h上，在与第一定子铁芯31的端面31a之间夹设有绝缘性薄板40。

绝缘性薄板40是环状，且在本实施形态中，其材质为聚对苯二甲酸乙酯。本实施形态中，绝缘性薄板40的厚度是16μm，在其耐压电压在100v以上时能确保良好的绝缘性。

绝缘性薄板40与绝缘膜50相比具有韧性。

此外，本实施形态中，绝缘性薄板40的内径与第一定子铁芯31的多个极齿的外周大致相同，其外径比第一定子铁芯31的外径小。

由于比第一定子铁芯31的外径小，当焊接第一定子铁芯31和第二定子铁芯32时，不会形成妨碍。

空芯线圈33、绝缘性薄板40、第一定子铁芯31使用粘接剂加以固定。通过固定，可以防止空芯线圈33在轴线方向上移动而与轴线方向相向的第一电动机壳体37的端面接触。

此外，浸渍涂装时，与空芯线圈33的外周面33b及内周面33c相比，角部33d、33e、33f、33g不容易挂上涂料，用吹风机时又易于被吹走。因此，这些角部33d、33e、33f、33g与外周面33b及内周面33c相比，有时膜厚会变薄。

即，当在第一定子铁芯31的端面31a上残留有毛刺等时，由于第一定子铁芯31的多个极齿的基端部形成为R形状，从而在嵌合空芯线圈33时，推压到这些毛刺和R部上，绝缘膜50剥落，有可能会使线圈绕组与第一定子铁芯31之间短路，或线圈绕组断线。

但是，由于夹设有绝缘性薄板40，绝缘性薄板40比绝缘膜50具有韧性，故即使与第一定子铁芯31上形成的毛刺接触也不会破损，而会将毛刺覆盖。

因此，绝缘性薄板40起到补充空芯线圈33的端面33h(包括角部33d、33e、33f、33g在内)的绝缘膜50的厚度的作用，从而可确保与第一定子铁芯31的绝缘。

上述步进电机1组装时，如图2所示，在卸下第一电动机壳体37(或第二电动机壳体38)的第一定子铁芯31(或第二定子铁芯32)上用粘接剂固接绝缘性薄板40。

粘接后，将空芯线圈33(或空芯线圈34)嵌合在第一定子铁芯31(或第二定子铁芯32)的极齿的外周，粘接固定空芯线圈33。并且，将端子台35压入而临时固定于第一及第二定子铁芯31、32的嵌合部31b、32b上。并且，将空芯线圈33、34的末端33a、33b卷绕在端子脚36上。

接着，安装第一电动机壳体37(或第二电动机壳体38)，组装定子部3。如图1所示，该定子部3与转子磁铁22留有间隙地相对配置而组装。在这里，端子台35被最终粘接固定于第一及第二电动机壳体37、38上。

关于步进电机1的安装因为与现有众所周知的步进电机等的安装相同，在此详细说明从略。

(其他的实施形态)

上述的形态仅是本发明的较佳形态的一例，本发明并不局限于此，在不脱离本发明的宗旨的前提下可以进行各种变形实施。

例如，本实施形态中激光焊接从沿着轴向的方向进行，但并不局限于此，也可从倾斜方向进行。另外，上述实施形态中安装用板45比第一电动机壳体37的底面37a大得多，但并不局限于此，如图9所示，安装用板45也可与第一电动机壳体37的底面37a的宽度相同。这种情况下，激光照射的方向最好为与轴向正交的方向、即与安装用板45平行的方向。

本实施形态中作为电动机使用步进电机，但并不局限于此，也可使用其他种类的电动机。

例如，本实施形态中端子脚36的底部36a设置在步进电机1的轴向上，但并不局限于此，也可设置在圆周方向上。此外，端子脚36的底部36a的端部从端子台35突出，但也可不突出。再者，本实施形态中在端子部上设置有突起42和台阶部43，但也可不设置这些构件，最好是根据需要适当地设置。

本实施形态中端子脚36与由液晶聚合物构成的绝缘材料一起镶嵌成形，但并不局限于此，也可利用其他的材质进行镶嵌成形。或者也可通过压入端子脚36等而设置在端子台35上。

本实施形态中使用具有第一及第二定子铁芯31、32的步进电机1，但并不局限于此，定子铁芯也可是一个。另外，采用作为驱动线圈利用空芯线圈的没有绕线管的步进电机1，但并不局限于此，也可采用具有卷绕线圈的绕线管的步进电机1。

本实施形态中，绝缘性薄板40的材质为聚对苯二甲酸乙酯，但并不局限于此，也可以是聚酯或聚酰胺-酰亚胺树脂等。

此外，在绝缘性薄板40用与绝缘膜50相同的聚酰胺-酰亚胺树脂来形成时，能够构成绝缘性和耐热性都很优良的步进电机1。

本实施形态中，绝缘性薄板40是用粘接剂加以固定的，但并不局限于此，也可不粘接而以压入等方式固定。

本实施形态中，绝缘性薄板40是环状的，但并不局限于此，也可是断片地设置等其他的形状。

(步进电机的动作)

如上构成的步进电机1，向定子部3的空芯线圈33、34通入规定的电流，由于定子部3和转子磁铁22之间的磁场相互作用，转子磁铁22被施力旋转，与其一体的旋转轴21也旋转。因为步进电机1的动作与现有公知的步进电机等的动作相同，故在此详细说明从略。

包括设置有开口部46的第一电动机壳体37、以及安装该第一电动机壳体37的安装用板45的电动机中，第一电动机壳体37的开口部截面的与安装用板45接触的平面、和安装用板45的平面通过激光焊接加以固定。

因此，由于是对第一电动机壳体37的开口部46照射激光，故不会受到第一电动机壳体37的R面等形状的影响，且相对第一电动机壳体37可从垂直方向和水平方向照射激光。故焊接部位47的激光对焦变得简单，从而能够防止激光不能对焦引起的第一电动机壳体37和安装用板45的偏离焊接。再者，由于是第一电动机壳体37和安装用板45的平面彼此间焊接，故能够确保稳定的焊接。

如上所述，由于焊接部位47的激光对焦变得简单，从而能够防止激光不能对焦引起的第一电动机壳体37和安装用板45的偏离焊接，防止第一电动机壳体37和安装用板45的变形，使得电动机生产时的良品率良好。

再者，由于是第一电动机壳体37和安装用板45的平面彼此间焊接，故能够确保稳定的焊接。因此，能提高电动机的精度和强度。

Claims (4)

1.一种电动机，包括设置有开口部的电动机壳体、以及安装该电动机壳体的安装用板，其特征在于，所述电动机壳体形成为有底的圆筒状，所述开口部通过在形成为圆筒状的所述第一电动机壳体和所述第二电动机壳体上剪断圆周侧面的相对的2个面而形成，所述电动机壳体的开口部截面的与所述安装用板接触的平面是所述电动机壳体的底面，所述安装用板的宽度与所述电动机壳体的底面的宽度相同或者所述安装用板比所述电动机壳体的底面大得多，在所述电动机壳体的与所述安装用板的平面接触的所述开口部截面上照射激光，以将所述电动机的底面、即该电动机壳体的平面和所述安装用板的平面彼此间通过激光焊接加以固定。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电动机壳体收纳有：具有旋转轴和转子磁铁的转子部、以及和所述转子磁铁留有间隙地相向配置的定子部，

所述定子部具有形成有多个极齿的第一定子铁芯和形成有多个极齿的第二定子铁芯，

在所述第一定子铁芯的所述极齿的外周和所述第二定子铁芯的所述极齿的外周配置有圆环状的空芯线圈。

3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述电动机壳体由收纳所述第一定子铁芯的第一电动机壳体和收纳所述第二定子铁芯的第二电动机壳体构成，

所述激光焊接是通过在所述第一电动机壳体的与所述安装用板的平面接触的所述开口部截面上照射激光来进行的。

4.如权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述第一电动机壳体和所述第二电动机壳体兼作另一第一定子铁芯和另一第二定子铁芯。

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