CN203596682U - 安装构件及电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种安装构件及电动机。安装构件与电动机的定子接合，其具有：覆盖筒状的定子的一方的端面的基部；从基部的外缘向定子侧折弯，并以与定子的外周面对置的方式形成的圆弧状的多个折弯部。折弯部在与定子接合的区域附近的外周面形成有外侧凹部，外侧凹部形成为，在周向的宽度为W[mm]、折弯部的圆弧的半径为r[mm]时，满足W／r≤0.143。

Description

安装构件及电动机

技术领域

本实用新型涉及一种电动机。

背景技术

以往，使用电动机作为各种装置和产品的驱动源。尤其是在打印机、复印机等业务用设备和家电产品中，例如作为动作频率高的可动部件的驱动源，从耐久性和电干扰的观点出发存在使用无电刷电动机的情况(参照专利文献1)。这样的无电刷电动机可能具有用于相对于驱动对象将电动机本身固定在规定的位置的安装构件。

专利文献1：日本特开2011-167054号公报

作为将上述的安装构件接合到无电刷电动机的定子的外周的方法之一，使用激光焊接。然而，根据安装构件的形状不同，可能在安装构件与定子的接合可靠性方面存在改善的余地。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这种情况而作出的，其目的在于提供一种提高在电动机中使用的安装构件与定子的接合可靠性的技术。

为了解决上述课题，本实用新型的一方案的安装构件与电动机的定子接合，其特征在于，具有：基部，其覆盖筒状的定子的一方的端面；圆弧状的多个折弯部，其从基部的外缘向定子侧折弯，且以与定子的外周面对置的方式形成。折弯部在与定子接合的区域附近的外周面形成有外侧凹部，外侧凹部形成为，在周向的宽度为W[mm]、折弯部的圆弧的半径为r[mm]时，满足W／r≤0.143。

根据该方案，在从基部的外缘折弯而形成折弯部时，能够抑制在折弯部的内周侧产生的凹陷。因此，能够提高将安装构件的折弯部焊接到电动机的外周部上时的接合可靠性。

也可以构成为，折弯部在外侧凹部的底部形成有沿该折弯部的厚度方向贯通的贯通孔。由此，在从基部的外缘折弯而形成折弯部时，能够使因折弯部的内周侧的变形而多余的材料向贯通孔逃散，能抑制在折弯部的内周侧产生的凹陷。

也可以构成为，安装构件由金属材料构成，至少折弯部在表面形成有镀锌层。这种情况下，通过所述的贯通孔，能够使激光焊接时在定子与折弯部之间产生的含有锌的气体向外部逃散，能够抑制焊接部分的气孔的产生。

本实用新型适用于小型电动机，优选，折弯部的圆弧的半径r[mm]为50mm以下。

也可以构成为，外侧凹部的周向的宽度W[mm]为1mm以上。由此，可以扩大例如模制刀具的宽度，能够提高用于形成外侧凹部的模制刀具的耐久性。

也可以形成为，外侧凹部在轴向的长度为L[mm]时满足W<L。由此，能够在外侧凹部的底面高效地沿轴向配置所述的贯通孔与焊接部位，能够抑制外侧凹部的周向的宽度W。其结果是，能够抑制在折弯部的内周侧产生的凹陷，同时通过输出相对不高的激光焊接也能够实现安装构件与定子的稳定的焊接。

也可以构成为，外侧凹部形成至折弯部的前端。

也可以构成为，折弯部在与定子接合的区域附近的内周面形成有内侧凹部。由此，能够抑制在焊接时产生的气体被关闭在接合部附近的状况。

也可以构成为，内侧凹部形成至折弯部的前端。由此，激光焊接时在定子与折弯部之间产生的气体能够向外部逃散，能够抑制焊接部分的气孔的产生。

也可以构成为，内侧凹部以在折弯部的厚度方向上与外侧凹部重叠的方式形成。由此，能够在同时的工序中形成外侧凹部和内侧凹部。

也可以构成为，在基部的中央部形成有保持轴承的轴承保持部。

本实用新型的另一方案为电动机。该电动机具备：配置有多个绕组的筒状的定子；设置在定子的中心部的转子；对定子的多个绕组供电的供电部；固定在定子上的安装构件。安装构件在外侧凹部的附近与定子的外周面焊接。

根据该方案，在从基部的外缘折弯而形成折弯部时，能够抑制在折弯部的内周侧产生的凹陷。因此，能够提高在将安装构件的折弯部焊接到电动机的外周部时的接合可靠性。

【实用新型效果】

根据本实用新型，能够提高在电动机中使用的安装构件与定子的接合可靠性。

附图说明

图1是本实施方式的无电刷电动机的分机立体图。

图2是本实施方式的无电刷电动机的俯视图。

图3是图2所示的无电刷电动机的A-A剖面的局部剖视图。

图4(a)是定子的俯视图，图4(b)是图4(a)的B-B剖视图。

图5(a)是定子齿部的俯视图，图5(b)定子磁轭的俯视图。

图6(a)是与转子轴嵌合的转子铁芯的俯视图，图6(b)是不与转子轴嵌合的转子铁芯的俯视图。

图7是将两种转子铁芯层叠后的状态的剖视图。

图8(a)是转子的俯视图，图8(b)是图8(a)的C-C剖面的局部剖视图。

图9(a)是从轴向观察印制基板的主视图，图9(b)是从D方向观察图9(a)的印制基板的侧视图。

图10(a)是从编码盘的凹部侧观察到的主视图，图10(b)是图10(a)所示的编码盘的E-E′剖视图。

图11是示意性地表示将印制基板与编码盘组装时的状态的图。

图12是安装板的立体图。

图13(a)是安装板的主视图，图13(b)是从相反侧观察图13(a)所示的安装板的后视图。

图14(a)是图13(b)所示的安装板的F-F剖面的局部剖视图，图14(b)是图14(a)所示的区域G的放大图，图14(c)是从H方向观察图14(a)所示的安装板的折弯部的侧视图。

图15是示意性地表示将安装板焊接在定子铁芯后的状态下的各部分的尺寸的图。

图16是示意性地表示折弯部的主要部分的图。

图17是表示外侧凹部的周向的宽度与凹陷的深度的关系的曲线图。

图18(a)～图18(f)是用于说明安装构件的制造工序的图。

图19(a)～图19(e)是用于说明安装构件的制造工序的图。

符号说明

10 安装板、12 定子、14 转子、16 印制基板、18 编码盘、20罩、21 定子铁芯、22 转子轴、24 保持部、30 转子铁芯、34 定子齿部、36 定子磁轭、40 定子绕组、42 第一转子铁芯、44 第二转子铁芯、46 嵌合孔、48 磁铁、62 基部、62a 外缘、64 折弯部、64b前端、64c 内周面、66 安装部、68 外侧凹部、70 薄壁部、72 贯通孔、74 内侧凹部、100 电动机。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实用新型的实施方式。需要说明的是，在附图的说明中，对同一要素标注同一符号，适当省略重复的说明。另外，以下所述的结构为示例，并非对本实用新型的范围作出任何限定。

以下，以内旋转型的无电刷电动机为例进行说明。另外，本实用新型中的安装构件例如用于将电动机主体安装在复印机或打印机的箱体的规定位置。

(无电刷电动机)

图1是本实施方式的无电刷电动机的分解立体图。图2是本实施方式的无电刷电动机的俯视图。图3是图2所示的无电刷电动机的A-A剖面的局部剖视图。

本实施方式的无电刷电动机(以下，存在称为“电动机”的情况)100具备：作为安装构件的安装板10、定子12、转子14、印制基板16、编码盘18、罩20。

首先，预先准备进行装配或加工的各部件。然后，通过激光焊接将安装板10与定子12的定子铁芯21固定。接着，将转子14的转子轴22插入固定在安装板的轴承保持部24的规定位置的球轴承26中。此时，转子轴22还插入到保持在轴承保持部24中的另一个轴承27。其结果是，转子14由两个轴承支承为能够旋转。

接下来，在定子12的绝缘体(后述)上固定印制基板16。在印制基板16上设有光学式编码器50和连接器52。接着，以编码盘18的狭缝部进入设于印制基板16上的光学式编码器50的规定位置的方式将编码盘18安装在转子轴22上。并且，最后安装罩20。

如图3所示，电动机100是转子14保持在定子12的内部的内旋转型的无电刷电动机。并且，电动机100采用在安装板10上设置有两个轴承(球轴承26及轴承27)的单侧支承结构。另外，电动机100通过将转子铁芯30形成为杯形，从而能够以转子铁芯30的一部分和安装板10的轴承保持部24在径向上重叠的方式配置，因此能够缩短轴向的全长。安装板10通过将多个折弯部64激光焊接在定子铁芯21上而固定。并且，使支承转子轴22的两个轴承中的仅输出侧的轴承为球轴承26，使另一方的轴承27为烧结含油轴承，由此能够抑制成本且具有对外力(侧压)等的耐久性。

(定子)

接下来，详细说明定子12的结构。图4(a)是定子的俯视图，图4(b)是图4(a)的B-B剖视图。图5(a)是定子齿部的俯视图，图5(b)定子磁轭的俯视图。

定子铁芯21包括多个板状的定子齿部34(参照图5(a))和多个板状的定子磁轭36(参照图5(b))。定子齿部34及定子磁轭36通过冲压加工从一张无方向性电磁钢板(例如硅钢板)按照规定的形状冲裁而制成。并且，将多个定子齿部34层叠而一体化，并与此独立地将多个定子磁轭36层叠而一体化。

在层叠的定子齿部34的各齿部34a上，以从轴向的两侧夹住齿部34a的方式分别镶嵌有图4(a)所示的安装板侧绝缘体38a及基板侧绝缘体38b。并且，从绝缘体之上向每个齿部34a上卷绕导体而形成定子绕组40。

接着，在形成有定子绕组40的定子齿部34上嵌合层叠而一体化的定子磁轭36。然后，切断定子齿部34的相邻的齿部34a之间的桥接部34b。由此，防止齿部34a间的磁通的短路，提高电动机性能。

(转子)

接下来，详细说明转子14的结构。图6(a)是与转子轴嵌合的转子铁芯的俯视图，图6(b)是不与转子轴嵌合的转子铁芯的俯视图。图7是将两种转子铁芯层叠后的状态的剖视图。图8(a)是转子14的俯视图，图8(b)是图8(a)的C-C剖面的局部剖视图。

层叠的转子铁芯30包括多个板状的第一转子铁芯42(参照图6(a))和多个板状的第二转子铁芯33(参照图6(b))。第一转子铁芯42及第二转子铁芯44通过冲压加工从一张无方向性电磁钢板按照规定的形状冲裁而制成。圆板状的第一转子铁芯42在中央部形成有供转子轴22嵌合的嵌合孔46。另外，第二转子铁芯44为环形状。

并且，如图7所示，将多个第一转子铁芯42和多个第二转子铁芯44层叠而一体化成杯形，由此形成转子铁芯30。然后，如图8(a)及图8(b)所示，在转子铁芯30的嵌合孔46中嵌合转子轴22，在转子铁芯30的外周面上粘贴圆筒状的磁铁48，由此形成转子14。

需要说明的是，可以通过冲压加工由同一无方向性电磁钢带冲裁定子齿部34和定子磁轭36与第一转子铁芯42，或者通过冲压加二由同一无方向性电磁钢带冲裁定子齿部34和定子磁轭36与第二转子铁芯44。这种情况下，能够提高材料的利用率。

(印制基板及编码盘)

接下来，详细说明印制基板16的结构。图9(a)是从轴向观察印制基板的主视图，图9(b)是从D方向观察图9(a)的印制基板的侧视图。

如图9(a)所示，印制基板16在转子侧(图9(a)所示的印制基板的背面侧)的搭载面上具备霍尔元件等。另外，在印制基板16的转子的相反侧的搭载面上搭载有光学式编码器50和进行与外部的信号、电力输入输出的连接器52。光学式编码器50具备发光元件及受光元件，且在径向上彼此相对。并且，通过与后述的杯形的编码盘组合，从而能够检测旋转速度。

接下来，详细说明编码盘18的结构。图10(a)是从编码盘的凹部侧观察到的主视图，图10(b)是图10(a)所示的编码盘的E-E′剖视图。

如图10(a)所示，编码盘18在中央形成有供转子14的转子轴22插入的贯通孔54。另外，在筒状的编码盘18的外周面上大致等间隔地形成有多个狭缝56。

图11是示意性地表示组装印制基板16和编码盘18时的状态的图。如图11所示，在组合印制基板16和编码盘18时，编码盘18的形成有狭缝56的筒状部58进入光学式编码器50的间隙60中。如此，通过形成为杯形的编码盘18，能够从轴向相对于印制基板16组装，因此组装变得容易。

(安装构件)

接下来，详细说明作为安装构件的安装板10。图12是安装板10的立体图。图13(a)是安装板10的主视图，图13(b)是从相反侧观察图13(a)所示的安装板10的后视图。

安装板10是与定子12接合的构件，具有：覆盖筒状的定子12的一方的端面的基部62；以从基部62的外缘62a向定子侧折弯、且与定子的外周面对置的方式形成的圆弧状的多个折弯部64；为了通过螺钉等将电动机100本身固定到其他构件上而设置的多个安装部66；形成在基部62的中央部且保持轴承的轴承保持部24。因此，安装板10也作为轴承支架发挥功能。另外，安装板10由镀锌钢板形成。

如此，通过激光焊接将由镀锌钢板形成的安装板10的折弯部64接合到由电磁钢板构成的定子铁芯21上。由此，安装板10相对于定子铁芯21固定。

此时，若折弯部62的板厚较厚(例如，t>1.0mm)，则成为焊接强度不稳定的状况。因此，从成本方面出发，需要不使用高输出激光设备而能够进行稳定的焊接。尤其是，安装板10的折弯部64为圆弧状，在与定子铁芯之间需要进行曲面部分彼此的焊接，因此需要使通过冲压进行的拉深或弯曲加工精度稳定。另外，由于安装板10对镀敷钢板进行焊接，因此容易因低熔点的镀敷层的气化而产生气孔，焊接强度不稳定。

对于这样的问题，本实用新型发明人等锐意研究的结果是，想到通过对安装板10进行以下的改进，从而能够提高安装板10与定子12的接合可靠性这一点。

图14(a)是图13(b)所示的安装板10的F-F剖面的局部剖视图，图14(b)是图14(a)所示的区域G的放大图，图14(c)是从H方向观察图14(a)所示的安装板10的折弯部64的侧视图。

如图14(b)所示，折弯部64在与定子12接合的区域附近的外周面上形成有外侧凹部68。换言之，折弯部64的一部分在与定子12接合的区域附近具有薄壁部70。由此，在将折弯部64激光焊接到定子12上时，通过使薄壁部70附近成为接合部分，即使使用输出较低的低价的激光设备，也能够得到稳定的接合强度。其结果是，无需使用高输出且高价的激光设备，有助于制造成本的降低。需要说明的是，本实施方式的外侧凹部68也可以形成至折弯部64的前端64b。

另外，折弯部64在外侧凹部68的底部形成有沿折弯部的厚度方向贯通的贯通孔72。由此，在从基部62的外缘62a折弯而形成折弯部64时，能够使因折弯部64的内周侧的变形产生的多余的材料逃散到贯通孔72，能够抑制在折弯部64的内周侧产生的凹陷。

另外，安装板10由金属材料构成，且至少折弯部64在表面形成有镀锌层。因此，在通过激光焊接将折弯部64接合到定子12上的情况下，当对覆盖有锌这种低熔点金属的钢板(例如镀锌钢板)进行焊接时，可能因焊接时的激光的能量使表面的锌急剧地气化而在焊接部分产生气孔，导致焊接质量下降。然而，在本实施方式的安装板10中，由于在折弯部64上形成有贯通孔72，因此在激光焊接时，在定子12与折弯部64之间产生的含有锌的气体能够向外部逃散，能够抑制在焊接部分产生气孔。

另外，折弯部64在与定子12接合的区域附近的内周面64c上形成有内侧凹部74。由此，在焊接时产生的含有锌的气体被关闭在接合部附近的状况得以抑制。此外，内侧凹部74形成至折弯部64的前端64b。由此，焊接时在定子12与折弯部64之间产生的气体能够高效地向外部逃散，能够抑制在焊接部分产生气孔。

接下来，进一步详细说明外侧凹部68的形状。如上所述，通过设置外侧凹部68能够获得各种效果。本实用新型发明人等通过进一步的研究，想到了通过将外侧凹部68的形状最佳化可以获得更进一步的效果。

图15是示意性地表示将安装板10焊接到定子铁芯21上的状态下的各部分的尺寸的图。

本实施方式的安装板10通过对板厚T为1.0mm的镀锌钢板进行冲压加工而制成。需要说明的是，加工方法在后说明。

折弯部64的薄壁部70(外侧凹部68)的周向的宽度W为2.0mm，轴向的长度L为4.8mm，厚度D1为0.60mm。另外，外侧凹部68的深度D2为0.25mm，内侧凹部74的深度D3为0.15mm。此外定子铁芯21的外径φ1为40mm，贯通孔72的内径φ2为1.5mm。

如此，外侧凹部68优选轴向长的形状，可以形成为满足周向的宽度W<轴向的长度L。由此，能够抑制外侧凹部68的周向的宽度W，增大外侧凹部的轴向的长度，因此能够在外侧凹部的底面上沿轴向排列配置焊接部位和所述的贯通孔。其结果是，能够抑制在折弯部64的内周侧产生的凹陷，并且即使通过输出相对不高的激光焊接装置，也能够实现安装板10与定子12的稳定的焊接。需要说明的是，作为外侧凹部68的形状，更优选满足1.2W<L。

接下来，说明折弯部64的形状和外侧凹部68的周向的宽度对在折弯部64的内周面64c产生的凹陷(瑕疵)带来的影响。图16是示意性地表示折弯部64的主要部分的图。如图16所示，通过冲压加工将被冲裁成规定形状的平板的一部分折弯，在形成弯曲形状(圆弧状)的折弯部64时，由于使弯曲加工时作用在板上的力朝向薄壁部70，因而可能产生凹陷(瑕疵)76。当该凹陷76导致折弯部64与定子铁芯21的外周面的间隙扩大时，成为焊接不良的原因。

因此，锐意研究的结果是，发现优选凹陷76的深度d1小于折弯部64的板厚的10％，而用于满足该条件的外侧凹部68的周向的宽度W存在适当的范围。图17是表示外侧凹部68的周向的宽度W与凹陷78的深度d1的关系的曲线图。图17所示的曲线图是折弯部64的外周的圆弧的半径r为21mm的情况下的结果。如图17所示，在外侧凹部68的周向的宽度W为2mm时，凹陷76的深度d1为10μm，在周向的宽度W为3mm时，凹陷76的深度d1为30μm，在周向的宽度W为4mm时，凹陷76的深度d1为60μm。换言之，在折弯部64的外周的半径r相同的情况下，外侧凹部68的周向的宽度W越小，凹陷76的深度d1越小这一情况得以明确。

因此，为了使凹陷76的深度d1小于折弯部64的板厚的10％，在折弯部64的外周的半径r为21mm的情况下，使外侧凹部68的周向的宽度W为3.0mm以下即可。此外，在外侧凹部68的周向的宽度W相同的情况下，折弯部64的外周的半径r越大，凹陷76的深度d1越小这一情况也得以明确。因此，可知凹陷76的深度d1与W／r存在相关性。

具体而言，在板厚T为1mm的安装板10的情况下，为了使凹陷76的深度d1小于100μm，在折弯部64的外周的半径r为21mm时，使外侧凹部68的周向的宽度W为3.0mm以下即可。此时，满足W／r≤3／21≈0.143。

因此，外侧凹部优选形成为在周向的宽度为W[mm]、折弯部的圆弧的半径为r[mm]时，满足W／r≤0.143。通过使折弯部64、外侧凹部68形成为这样的形状，在从基部62的外缘折弯而形成折弯部64时，能够抑制在折弯部64的内周侧产生的凹陷76的大小。因此，能够提高将安装板10的折弯部64焊接到定子铁芯21的外周部上时的接合可靠性。另外，本实用新型适用于小型电动机，折弯部的圆弧的半径r[mm]优选为50mm以下。

需要说明的是，外侧凹部的周向的宽度W[mm]优选为1mm以上。由此，例如能够提高用于形成外侧凹部68的模制刀具的耐久性，降低制造成本。

(安装构件的制造方法)

图18(a)～图18(f)是用于说明安装构件的制造工序的图。图19(a)～图19(e)是用于说明安装构件的制造工序的图。

首先，通过冲裁由平板制造圆形的毛坯件80(参照图18(a)、图18(b))。接着，通过拉深或内缘翻边加工在成为轴承保持部24的毛坯件80的中央形成突出部82(参照图18(c)、图18(d))。接着，切断突出部82的顶部，形成轴承保持部24，并对成为折弯部64和安装部66的其他的部分进行脱模(参照图18(e)、图18(f))。

接着，除去连结4个折弯部64的支座(runner)，通过冲压等将折弯部64的一部分压扁，由此形成薄壁部70(参照图19(a)～图19(c))。在此，图19(c)是图19(a)的J-J剖视图。如图19(c)所示，优选内侧凹部74以在折弯部64的厚度方向上与外侧凹部68重叠的方式形成。由此，能够以同时的工序形成外侧凹部68和内侧凹部74。

如上所述，本实施方式的电动机100具备：配置有多个定子绕组40的筒状的定子12；设置在定子12的中心部的转子14；作为对定子12的多个定子绕组40供电的供电部的连接器52；固定在定子上的上述的安装板10。安装板10在外侧凹部68的附近与定子铁芯21的外周面焊接。

由此，在从安装板10的基部62的外缘62a折弯而形成折弯部64时，能够抑制在折弯部64的内周侧产生的凹陷76。因此，能够提高将安装板10的折弯部64焊接到定子铁芯21的外周部上时的接合可靠性。因此，根据上述的本实用新型，能够提高在电动机中使用的安装构件与定子的接合可靠性。

以上，参照上述的实施方式说明了本实用新型，但本实用新型不局限于上述的实施方式，对实施方式的结构进行适当地组合或置换所得的结构也包含在本实用新型中。另外，可以根据本领域技术人员的知识适当地将各实施方式中的组合或处理的顺序进行适当的重组或对实施方式施加各种设计变更等的变形，施加了这样的变形的实施方式也可以包含在本实用新型的范围中。

根据上述的方案，对安装板10是由镀锌钢板构成的安装板10的情况进行了说明，但在安装板不是镀锌钢板的情况下，不需要担心因含锌气体而产生的气孔，因此也可以不设置内侧凹部74。

另外，通过将在薄壁部70的内周侧形成的凹陷(瑕疵)利用作为供含有锌的气体的压力逃散的槽，也可以省略内侧凹部74。

Claims (10)

1.一种安装构件，其与电动机的定子接合，其特征在于，具有：

基部，其覆盖筒状的定子的一方的端面；

圆弧状的多个折弯部，其从所述基部的外缘向定子侧折弯，且以与定子的外周面对置的方式形成，

所述折弯部在与定子接合的区域附近的外周面形成有外侧凹部，

所述外侧凹部形成为，在周向的宽度为W、所述折弯部的圆弧的半径为r时，满足W／r≤0.143，其中W和r的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的安装构件，其特征在于，

所述折弯部在所述外侧凹部的底部形成有沿着该折弯部的厚度方向贯通的贯通孔。

3.根据权利要求2所述的安装构件，其特征在于，

所述外侧凹部形成至所述折弯部的前端。

4.根据权利要求1所述的安装构件，其特征在于，

所述折弯部的圆弧的半径r形成为满足r≤50。

5.根据权利要求4所述的安装构件，其特征在于，

所述外侧凹部的周向的宽度W为1mm以上。

6.根据权利要求5所述的安装构件，其特征在于，

所述外侧凹部在轴向的长度为L时满足W<L，其中L的单位是mm。

7.根据权利要求1所述的安装构件，其特征在于，

所述安装构件由金属材料构成，

至少所述折弯部在表面形成有镀锌层，在与定子接合的区域附近的内周面形成有内侧凹部。

8.根据权利要求7所述的安装构件，其特征在于，

所述内侧凹部形成至所述折弯部的前端。

9.根据权利要求8所述的安装构件，其特征在于，

所述内侧凹部以在所述折弯部的厚度方向上与所述外侧凹部重叠的方式形成。

10.一种电动机，其特征在于，具备：

配置有多个绕组的筒状的定子；

设置在所述定子的中心部的转子；

对所述定子的多个绕组供电的供电部；

固定在所述定子上的权利要求1至9中任一项所述的安装构件，

所述安装构件在所述外侧凹部的附近与所述定子的外周面焊接。

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