CN1926747A - 马达 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具备在旋转主体的外周面上固定有转子磁体的转子的马达，其利用具有自润滑性的材料形成前述支承轴部，并且该支承轴部的第1滑动面(33c)被旋转自如地支承。另外，具备金属制的马达壳体(10)、设置在马达壳体(10)内以便驱动从该马达壳体(10)内经由端壁部(11b)的轴孔(14)突出的马达轴(31)的转子(30)、设置在马达壳体(10)内的转子(30)周围并驱动转子(30)旋转的定子(20)、以堵塞马达壳体(10)的另一端开口部(12)的方式设置的盖体(40)、和以从盖体(40)外侧密闭马达壳体(10)的另一端开口部(12)的方式利用树脂一体成型的连接器主体(50)。如果采用这样的结构，则能实现马达的小型化并能提高耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备在外周配置有转子磁体的转子、且重视了气密性以及散热性的马达。
背景技术
作为这种马达，公知的有例如专利文献1所述的步进马达。该步进马达为下述结构：具有在支承轴部的外周面上固定有转子磁体的转子，利用滚动轴承旋转自如地支承上述支承轴部的外周面。又，为了保持气密性，设计为利用树脂覆盖马达整体的构造。
但在上述现有的步进马达中，由于利用滚动轴承支承转子的支承轴部，所以该滚动轴承所占空间区域大，不利于小型化。又，利用树脂覆盖马达整体这一点也妨碍小型化。
并且，在上述现有的步进马达中，由于利用隔热性强的树脂覆盖马达整体，所以还存在散热性差，因马达内的温度上升而导致耐久性下降的问题。特别是，在步进马达的情况下，还通过维持线圈的通电，来对输出轴的位置进行控制，所以马达内容易形成高温，因此必须提高散热性。
专利文献1：特公平8-28958号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，目的在于提供一种通过减少以往使用的轴承和覆盖马达的树脂而能够实现小型化的马达，并提供一种通过散热性的改善而能够实现耐久性的提高的密闭型马达。
为了解决上述课题，本发明的第1方案的马达特征在于，具备：马达壳体，具有形成为筒状的周壁部以及堵塞该周壁部的一端开口部的端壁部，由金属制成；转子，设置在前述马达壳体内，以便驱动从该马达壳体内经由前述端壁部的轴孔突出的输出轴；定子，设置在前述马达壳体内的前述转子周围，驱动该转子旋转；盖体，以堵塞前述马达壳体的另一端开口部的方式设置；连接器主体，由树脂一体成型，从该盖体的外侧密闭前述马达壳体的另一端开口部。
如果采用这样构成的马达，则由于具有以从盖体外侧密闭马达壳体的另一端开口部的方式利用树脂一体成型的连接器主体，所以仅通过例如注射成型出连接器主体，就能简单可靠地密闭马达壳体内部。
又，虽然马达壳体的另一端开口部附近部分为了封闭该开口部而用连接器主体的树脂覆盖，但形成为筒状的周壁部的大部分以及端壁部没有被树脂覆盖。即，金属制马达壳体的大部分为原样露出的状态，所以可通过该马达壳体将内部产生的热有效发散到外部。
因此，可降低马达壳体内的温度，所以能实现耐久性的提高。并且用树脂覆盖马达壳体的部分少，所以能实现小径、轻量化，并且因树脂的使用量减少而能实现成本的降低。
另外，在上述马达中，前述盖体利用一体构成前述定子的树脂而与该定子一体形成，并且以一体保持连接销的方式成型，所述连接销在成型出前述连接器主体时为末端侧部分配置在该连接器主体内的状态；前述连接销的基端部构成连接前述定子的线圈端部的端子。
设计为这样的结构时，可连续进行在定子上卷绕线圈、通过软钎焊等将该线圈的端部连接在端子上的作业，并且可将该作业机械化。而且，只要将一体化了的定子以及盖体插入马达壳体，就可堵塞马达壳体的另一端开口部。
因此，能实现组装作业或组装工序的简化，所以能实现不合格品率的降低，并且能实现成本的降低。
又，在上述马达中，前述端子设置成，位于前述定子中卷绕线圈的绕线管的轴向外侧，并且沿着该绕线管的轴向端面延伸到该绕线管的外周侧。如果利用这样的结构，则能实现将线圈的端部连接在端子上时的作业效率的提高。
又，在上述马达中，在前述盖体中与前述端子对应的部分上，设置有能使该端子露出的副盖体。这种情况下，通过卸下副盖体，可容易地在端子上连接线圈的端部，并且通过安装副盖体，能可靠堵塞马达壳体的另一端开口部。
并且，在上述马达中，前述连接器主体中朝向前述马达壳体的轴向上的前述端壁部侧的面，是用于抵接安装对象部件而安装到该安装对象部件上的突缘面。如果利用这样的结构，则可稳定地固定在安装对象部件上。又，在例如将马达壳体插入安装对象部件内时，可利用突缘面保持该安装对象部件上的插入部周围的气密性。
又，在上述马达中，前述转子具有由自润滑性的材料形成的支承轴部、和固定在该支承轴部的外周面上的转子磁体，前述支承轴部的外周面被旋转自如地支承。使用这样构成的转子时，可减少覆盖马达的树脂以及轴承，所以在小型化等方面可获得更大的效果。
又，本发明的第2方案的马达，是具备在支承轴部的外周面上固定有转子磁体的转子的马达，其特征在于，前述支承轴部由具有自润滑性的材料形成，并且该支承轴部中例如从转子磁体沿轴向突出的位置上的外周面被旋转自如地支承。
如果采用这样构成的马达，则由于用具有自润滑性的材料形成转子的支承轴部，并旋转自如地支承该支承轴部的外周面，所以可省略为了旋转支承转子而在以往必需的滚动轴承等轴承。
因此，能实现小型化。并且，由于轴承的去除而可减少部件数量，所以能实现轻量化、构造的简化、低成本化，并且基于构造的简化等能实现生产率的提高。
并且，在上述马达中，也可在旋转支承转子的旋转支承部上配置具有耐磨损性的小型圆管状部件，经由该圆管状部件旋转自如地支承前述支承轴部的外周面。如果采用这样的结构，则可抑制前述支承轴部和前述旋转支承部的磨损，能在维持小型化的同时提高部件精度(特别是径向的部件精度)和耐久性。
另外，在上述马达中，优选前述支承轴部的轴向端面被滑动自如地支承。如果采用这样的结构，则还可省去推力方向的轴承。
又，在上述马达中，作为前述支承轴部的前述材料，优选使用具有自润滑性的树脂。在使用这样的树脂作为前述支承轴部的前述材料时，可利用模制成型简单成型支承轴部，并且可在该成型过程中可靠地将转子磁体固定在该支承轴部上。
又，在上述马达中，例如可以通过压入、粘接或树脂磁体的后成型而将前述转子磁体固定在前述支承轴部的外周面上，或者，还可以通过在将前述转子磁体配置在外周的状态下成型加工前述支承轴部，将前述转子磁体固定在前述支承轴部的外周面上。哪种情况下都可简单地将转子磁体固定在支承轴部上。并且，在将转子磁体配置在外周的状态下成型加工支承轴部时，还可在该支承轴部的成型过程中将转子磁体可靠地固定在支承轴部上。
又，在上述马达中，希望在与前述支承轴部的轴向一侧端面对应的位置上，设置与该一侧端面滑动自如地抵接的推力轴承面，在与前述支承轴部的轴向另一侧端面对应的位置上，设置从该另一侧端面侧向前述推力轴承面侧施力的施力机构。如果采用这样的结构，则利用来自施力机构的作用力，可使支承轴部的一侧端面抵接推力轴承面，所以可防止转子在轴向上变位。
并且，在上述马达中，也可在前述支承轴部的轴向一侧端面与前述推力轴承面之间夹设具有耐磨损性的小型圆板状部件。如果采用这样的结构，则能在维持小型化的同时提高部件精度(特别是轴向的部件精度)和耐久性。
附图说明
图1是作为本发明的一实施方式而示出的步进马达的剖视图。
图2是从连接器方向观察该步进马达的外观侧视图。
图3是表示图1的步进马达的变形例的图。
附图标记说明
10马达壳体
11a周壁部
11b端壁部
12另一端开口部
14轴孔
15轴承衬套
17推力轴承面
20定子
21线圈
30转子
31马达轴(输出轴)
32磁体
33转子主体(支承轴部)
33c第1滑动面(外周面)
33d第2滑动面(一侧端面)
40盖体
40b副盖体
42径向轴承面
44钢球
45推压弹簧(施力机构)
50连接器主体
50a突缘面
51防水连接器
52连接销
52a端子
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的一个实施方式。
图1是表示将本发明用于密闭型步进马达的实施方式的剖视图，
图2是从连接器方向观察该步进马达的外观侧视图。
该实施方式中所示的步进马达，例如用作汽油发动机的混合气流量调节阀(安装对象部件)的驱动源等，在安装状态下要求高的气密性。一般，步进马达是将电脉冲信号转换成机械的断续的步进动作的装置，在此所示的步进马达是PM型的，通过切换流过定子线圈21的电流而产生旋转磁场，使在周向上磁化成多个极的转子磁体32同步旋转。
该步进马达具有马达壳体10、定子20、转子30、盖体40、连接器主体50。
马达壳体10，具有形成为圆筒状的周壁部11a以及堵塞该周壁部11a的一端开口部的端壁部11b，利用磁性金属(例如铁)一体形成为杯状。定子20，设置在马达壳体10内的转子30周围，驱动该转子30旋转，具有线圈21、绕线管22、磁轭(也叫做定子铁心)23、24。转子30，配置在马达壳体10内的定子20内侧，驱动从马达壳体10内经由端壁部11b上形成的轴孔14突出的马达轴(输出轴)31旋转，具有同轴状固定在马达轴31的外周面上的圆筒状转子主体(支承轴部)33、和同轴状固定在该转子主体33的外周的圆筒状转子磁体32。盖体40，设计成堵塞马达壳体10的另一端开口部12，且在内部具有支承转子30的后端部的径向轴承面(轴承部)42，利用树脂一体形成。连接器主体50，利用树脂一体成型，从盖体40的外侧密闭马达壳体10的另一端开口部12，在组装的最后工序中通过模制成型(例如注射成型)，而将马达壳体10的另一端开口部12完全气密。
盖体40，利用一体构成定子20的树脂而与该定子20一体形成，并且以一体保持连接销52的方式形成，所述连接销52在成型出连接器主体50时处于末端侧的部分配置在该连接器主体50内的状态。连接销52的基端部构成连接定子20上的线圈21端部的端子52a。
而且，例如利用成型绕线管22的树脂一体构成定子20和盖体40时，在将多个磁轭23、24以及多个连接销52嵌入模具内的状态下，同时注射成型(内嵌注射成型)出绕线管22和盖体40。然后，在绕线管22上卷绕线圈21，并将该线圈21的端部卷绕在连接销52的端子52a上，利用软钎焊或熔接等进行连接，从而可获得与盖体40一体化了的定子20。
又，连接销52的端子52a设置成，位于定子20的绕线管22的轴向外侧，并且沿着该绕线管22的轴向端部配置的端面延伸到该绕线管22的外周侧。
另外，利用连接器主体50和连接销52构成防水连接器51。又，在盖体40上，设置有可配置连接销52的端子52a的空间部40a。该空间部40a，通过将副盖体40b安装在盖体40上而形成在该盖体40内，通过卸下副盖体40b而向外部敞开。即，副盖体40b作为盖体40的一构成要素而拆装自如地设置在该盖体40上，以便在与端子52a对应的部分形成空间部40a，通过使端子52a露出而可进行线圈21向该端子52a上的卷绕、连接等，通过覆盖端子52a而保护该端子52a等。又，盖体40，通过安装副盖体40b而堵塞马达壳体10的整个另一端开口部12。
又，马达壳体10在另一端开口部12的周缘具有朝外的突缘13。在形成于端壁部11b的轴心部的轴孔14内，嵌合固定有轴承衬套15。轴承衬套15在外周具有阶梯部16，通过将阶梯部16从马达壳体10的内侧嵌在轴孔14上，而防止从轴孔14向前方脱落。又，轴承衬套15的轴向上的内侧端面成为由与转子30的轴线方向垂直的平面形成的推力轴承面17。
转子30，从马达壳体10的另一端开口部12插入马达壳体10内，配置在转子30的轴心上的马达轴31旋转自如地嵌合在轴承衬套15中。又，定子20以接近转子30外周面的状态嵌合在马达壳体10的周壁部11a上。
又，定子20，将卷绕线圈21的一对绕线管22在轴向上相邻设置，在各绕线管22上分别配置有一对磁轭23、24。各磁轭23、24，具有从绕线管22的轴向各端面沿该绕线管22的内周面向轴向延伸的多个极齿23a、24a。各极齿23a、24a在圆周方向上交替配置。
这样构成的定子20，在插入马达壳体10内的状态下，通过将周壁部11a局部缩径，而使该周壁部11a紧贴在各磁轭23、24的外周缘上。从而利用马达壳体10的一部分、磁轭23、24、转子磁体32构成闭合的磁路。
另一方面，转子主体33是利用具有自润滑性的树脂(材料)一体形成的，具有圆筒部33a和形成在该圆筒部33a的轴向后端部外周的突缘部33b。而且，在圆筒部33a中突缘部33b前方的外周面上嵌合固定转子磁体32。又，圆筒部33a中突缘部33b后方的外周面成为旋转自如地嵌合在径向轴承面42上的第1滑动面(外周面)33c，圆筒部33a的末端面成为滑动自如地抵接在轴承衬套15的推力轴承面17上的第2滑动面(一侧端面)33d。作为具有自润滑性的树脂，使用混合了固体润滑剂的PPS(聚苯硫醚)。
转子30，例如通过在将马达轴31以及转子磁体32嵌入模具内的状态下注射成型(内嵌注射成型)出转子主体33而一体化。另外，在此，虽然利用转子磁体32和转子主体33构成转子30，但该转子30也可以包括马达轴31。
盖体40在内侧的轴心部具有凹部41。该凹部41的开口部侧内周面成为径向轴承面42。即，通过在将转子30组装在马达壳体10中后，将盖体40嵌合在马达壳体10的另一端开口部12上，而使转子主体33的第1滑动面33c旋转自如地嵌合在盖体40的径向轴承面42上。这样，转子30的末端部以及后端部分别由轴承衬套15以及径向轴承面42旋转自如地支承。
又，在凹部41的最里部，与径向轴承面42同轴地形成能够导入马达轴31后端部的小直径引导凹部43。在引导凹部43中，收纳有钢球44和推压弹簧(施力机构)45，其中推压弹簧45用于通过将该钢球44推抵在马达轴31的后端面上而使转子主体33的第2滑动面33d抵接轴承衬套15的推力轴承面17。
连接器主体50，通过在组装工序的最终阶段，以从盖体40的外面包入马达壳体10的突缘13的方式模制成型，而完全封闭马达壳体10的另一端开口部12，并且，牢固地固定在该马达壳体10上。这种情况下，马达壳体10为除另一端开口部12附近部分以外的大部分原样露出在外面的状态。
又，连接器主体50中朝向马达壳体10的轴向端壁部11b侧的面成为用于安装在上述混合气流量调节阀上的突缘面50a。该突缘面50a由垂直于马达壳体10轴向的平面形成，通过将马达壳体10插入例如混合气流量调节阀的开口部，并使其紧贴在该开口部的周缘的平面状安装面上，而经由O形环等密封部件保持气密。又，具有连接器主体50以及连接销52的防水连接器51中与其他连接器连结的连结部51a，朝向垂直于马达壳体10轴向的方向。
下面说明上述结构的步进马达的作用效果。
在该步进马达中，通过从堵塞杯状马达壳体10的另一端开口部12的盖体40外面模制成型连接器主体50，能可靠密封该另一端开口部12。又，由于在连接器主体50上设置有突缘面50a，所以还可充分确保与混合气流量调节阀连结的部分的气密性。
又，在该步进马达中，即使通过以开环方式使用，而在线圈21中始终流过电流，使得焦耳热的产生量增多，也可通过大部分为曝露状态的金属制马达壳体10将上述热有效发散到外部。这种情况下，线圈21中产生的热经由绕线管22以及磁轭23、24传递给马达壳体10，并且还通过辐射从线圈21直接传递给马达壳体10。
因此，可降低线圈21自身的温度，所以可防止绝缘覆膜融化等绝缘不良，并且可防止线圈21、绕线管22、磁轭23、24、马达壳体10、盖体40等部件的热变形。而且，由于线圈21的温度下降，所以不用担心接近线圈21的转子30的磁体32发生热去磁，可防止转矩等马达特性的恶化。因此，能实现耐久性的提高。
又，由于由树脂覆盖的部分减少，所以能实现小径化、轻量化，并且由于树脂的使用减少而能实现成本的降低。
另一方面，可通过向马达壳体10内插入一体化了的定子20以及盖体40，来堵塞该马达壳体10的另一端开口部12，只要从盖体40的外面模制成型连接器主体50，就能可靠封闭另一端开口部12，所以容易制造，可提高生产率。
又，由于定子20与盖体40及连接销52一体构成，所以能实现部件数量的减少。并且，由于连接销52的基端部成为用于连接线圈21端部的端子52a，所以可连续进行在定子20上卷绕线圈21、通过软钎焊等将该线圈21的端部连接在端子52a上的作业，并且，可使该作业机械化。而且，由于端子52a设置成沿着绕线管22的轴向端面延伸到该绕线管22的外周侧，所以可利用端子52a简单连接线圈21的端部。因此，能实现组装作业和组装工序的简化，实现不合格品率的降低，并且实现成本的降低。
又，在盖体40中与端子52a对应的部分上，设置有能使该端子52a露出的副盖体40b，所以线圈21的端部相对于端子52a的连接容易进行，并且能可靠堵塞马达壳体10的另一端开口部12，可靠防止成型连接器主体50时的树脂流入马达壳体10内。
又，由于利用具有自润滑性的树脂(PPS)形成转子主体33，直接将该转子主体33上形成的第1滑动面33c滑动自如地嵌合在构成马达外壳81的盖体40的径向轴承面42上，而获得径向的支承力，所以可省去通常必须设置的径向轴承(现有技术例中所示的滚动轴承)。同样，由于构成为使转子主体33的第2滑动面33d直接滑动自如地抵接轴承衬套15的推力轴承面17，所以可省去通常必须设置的推力轴承。因此，能减少部件数量，实现小型·轻量·低成本化，并且，由于结构的简化而可提高生产率。
并且，由于利用具有自润滑性的树脂构成转子主体33，所以可利用注射成型(模制成型)简单地成型该转子主体33，并且可在其成型过程中可靠地将马达轴31以及转子磁体32固定在该转子主体33上。
又，推压弹簧45的作用力经由钢球44以及马达轴31传递给转子主体33，对该转子主体33向第2滑动面33d侧施力，所以该第2滑动面33d始终抵接推力轴承面17。因此，可防止转子30在轴向上变位。并且由于钢球44抵接马达轴31的端面的轴心位置，所以可将转子30上产生的旋转阻力抑制到最小限度。
另外，上述实施方式构成为使马达轴31与转子30一体旋转，但也可构成为利用转子30的旋转使马达轴31直线移动。即，也可构成为，通过使转子主体33的内周部上设置的内螺纹部与马达轴31的外周部上设置的外螺纹部相互旋合，而使马达轴31随着转子30的旋转向轴向移动。
又，上面介绍的是将本发明用于步进马达的例子，但也可将本发明用于其他种类的马达。
并且，上面构成为，通过注射成型转子主体33，而将马达轴31以及转子磁体32固定在该转子30上，但也可以下述方式构成：在转子主体33的内周面上压入马达轴31，在转子磁体32的内周面上压入转子主体33，从而将马达轴31以及转子磁体32固定在转子主体33上。这种情况下也能简单固定。
又，也可构成为利用粘接剂将马达轴31与转子主体33及转子磁体32固定成一体。进而也可构成为，使用树脂磁体作为转子磁体32，通过在转子主体33的外周面上一体成型该树脂磁体，而在转子主体33的外周面上固定转子磁体32。即，也可利用树脂磁体的后成型将转子磁体32固定在转子主体33的外周面上。
又，在上述实施方式中，设计成在盖体40的内部形成支承转子主体33后端部的径向轴承面42，但例如也可如图3所示，设计为下述结构：在盖体40的内部(旋转支承部)配置耐磨损性优良的小型圆管状部件71，经由该圆管状部件71旋转自如地支承转子主体33的外周面。如果采用该结构，则可抑制转子主体33和其旋转支承部的磨损，在维持小型化的同时实现部件精度(特别是径向的部件精度)和耐久性的提高。同样，也可在轴承衬套15与转子主体33的末端部之间，夹设耐磨损性优良的小型圆板状部件72。这种情况下也可抑制转子主体33的第2滑动面33d和轴承衬套15的推力轴承面17的磨损，能在维持小型化的同时提高部件精度(特别是推力方向的部件精度)和耐久性。
工业实用性
如果采用本发明，则可减少以往使用的轴承和覆盖马达的树脂，所以能实现马达的小型化。并且，由于改善了散热性，所以能实现耐久性的提高。
Claims (14)
1、一种密闭型马达，其特征在于，具备：
马达壳体，具有形成为筒状的周壁部以及堵塞该周壁部的一端开口部的端壁部，由金属制成；
转子，设置在前述马达壳体内，以便驱动从该马达壳体内经由前述端壁部的轴孔突出的输出轴；
定子，设置在前述马达壳体内的前述转子周围，驱动该转子旋转；
盖体，以堵塞前述马达壳体的另一端开口部的方式设置；
连接器主体，由树脂一体成型，从该盖体的外侧密闭前述马达壳体的另一端开口部。
2、如权利要求1所述的密闭型马达，其特征在于，
前述盖体利用一体构成前述定子的树脂而与该定子一体形成，并且以一体保持连接销的方式成型，所述连接销在成型出前述连接器主体时为末端侧部分配置在该连接器主体内的状态；
前述连接销的基端部构成连接前述定子的线圈端部的端子。
3、如权利要求2所述的密闭型马达，其特征在于，前述端子设置成，位于前述定子中卷绕前述线圈的绕线管的轴向外侧，并且沿着该绕线管的轴向端面延伸到该绕线管的外周侧。
4、如权利要求2所述的密闭型马达，其特征在于，在前述盖体中与前述端子对应的部分上，设置有能使该端子露出的副盖体。
5、如权利要求1所述的密闭型马达，其特征在于，前述连接器主体中朝向前述马达壳体的轴向上的前述端壁部侧的面，是用于抵接安装对象部件而安装到该安装对象部件上的突缘面。
6、如权利要求1所述的密闭型马达，其特征在于，前述转子具有由自润滑性的材料形成的支承轴部、和固定在该支承轴部的外周面上的转子磁体，前述支承轴部的外周面被旋转自如地支承。
7、一种马达，具备在支承轴部的外周面上固定有转子磁体的转子，其特征在于，
前述支承轴部由具有自润滑性的材料形成，并且该支承轴部的外周面被旋转自如地支承。
8、如权利要求7所述的马达，其特征在于，前述支承轴部的轴向端面被滑动自如地支承。
9、如权利要求7所述的马达，其特征在于，前述支承轴部的前述材料是具有自润滑性的树脂。
10、如权利要求7所述的马达，其特征在于，前述转子磁体通过压入、粘接或树脂磁体的后成型而固定在前述支承轴部的外周面上。
11、如权利要求7所述的马达，其特征在于，通过在将前述转子磁体配置在外周的状态下成型加工前述支承轴部，将前述转子磁体固定在前述支承轴部的外周面上。
12、如权利要求7所述的马达，其特征在于，在旋转支承前述转子的旋转支承部上配置有圆管状部件，经由该圆管状部件旋转自如地支承前述支承轴部的外周面。
13、如权利要求7所述的马达，其特征在于，在与前述支承轴部的轴向一侧端面对应的位置上，设置有与该一侧端面滑动自如地抵接的推力轴承面，在与前述支承轴部的轴向另一侧端面对应的位置上，设置有从该另一侧端面侧向前述推力轴承面侧施力的施力机构。
14、如权利要求13所述的马达，其特征在于，在前述支承轴部的轴向一侧端面与前述推力轴承面之间夹设有圆板状部件。
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