电机用转子铁心及小型电机.pdf

本发明提供一种在将信息设备等中使用的电机的旋转轴向铁心压入时旋转轴不会弯曲、受损伤的转子铁心。在铁心片(12a)的贯通孔(34)上设有压入部(36)和间隙部(35)，将旋转轴(11)压入层叠铁心片(12a)形成的铁心(12)中，通过在间隙部(35)上形成将旋转轴(11)与铁心(12)接合的树脂膜(37a)，从而能形成抑制旋转轴(11)的弯曲和损伤的转子铁心，提供小型且噪音少、可靠性高的电机。

1、  一种电机用转子铁心，在由多个铁心片层叠构成的铁心中压入有旋转轴，其特征在于，
在所述铁心的贯通孔与所述旋转轴的接合部设有压入部和间隙部，在所述间隙部形成有将所述铁心与所述旋转轴接合的树脂膜。

2、  如权利要求1所述的电机用转子铁心，其特征在于，所述铁心的所述间隙部和所述转子铁心的外侧面形成有一体的树脂膜。

3、  如权利要求1所述的电机用转子铁心，其特征在于，在所述铁心中，所述间隙部是以成列的状态层叠的。

4、  如权利要求1所述的电机用转子铁心，其特征在于，在所述铁心中，所述间隙部是在相对旋转轴的同心圆上等间隔地形成的。

5、  如权利要求2所述的电机用转子铁心，其特征在于，形成于所述间隙部和所述转子铁心外侧面上的所述树脂膜是绝缘性树脂膜。

6、  如权利要求2所述的电机用转子铁心，其特征在于，形成于所述间隙部和所述转子铁心外侧面上的所述树脂膜是聚酰亚胺类树脂膜。

7、  如权利要求1～6中任一项所述的电机用转子铁心，其特征在于，形成于所述间隙部和所述转子铁心外侧面上的所述树脂膜是电泳涂覆膜。

8、  一种小型电机，其特征在于，具有：在接合有铁心与旋转轴的转子铁心上卷绕绕组形成的转子线圈，其中所述铁心是将多片由电磁钢板制成的铁心片层叠构成的；以及与所述转子线圈相对配置的定子磁铁，且在该小型电机上装设有权利要求1～7中任一项所述的电机用转子铁心，该电机用转子铁心通过与所述转子线圈通电时产生的磁场的电磁相互作用获得旋转力。

9、  一种小型电机，其特征在于，具有：权利要求1所述的电机用转子铁心；卷绕在该电机用转子铁心上的转子线圈；以及与该转子线圈相对配置的定子磁铁。

10、  如权利要求9所述的小型电机，其特征在于，在所述铁心的所述间隙部和所述转子铁心外侧面上形成有绝缘性的树脂膜。

11、  如权利要求10所述的小型电机，其特征在于，在所述间隙部和所述转子铁心外侧面上形成的所述树脂膜是聚酰亚胺类树脂膜。

电机用转子铁心及小型电机
(1)技术领域
本发明涉及一种照相机的透镜驱动及CD、DVD等记录再生装置的信息设备领域中所使用的小型电机，尤其涉及其转子铁心。
(2)背景技术
近年来，对移动式个人计算机等信息设备中所使用的电机的小型化的要求不断提高。例如，在将信息设备等中所使用的电机的旋转轴压入铁心的转子铁心中，随着小型化而存在因旋转轴的弯曲、损伤产生的轴承的滑动音；因轴偏移引起的噪音；及因旋转轴的弯曲、损伤引起的电机的可靠性降低的问题。
以往，在大量用于上述那样的信息设备中的内转子型电机中，将旋转轴压入固定在多片铁心片层叠固定形成的铁心的贯通孔中。作为多片层叠的铁心片的固定方法，提出了下述的方法：在利用铁心片上形成的榫的接合将多片铁心片层叠后，在其表面上利用粉体涂覆等形成膜从而固定的方法；以及利用激光焊接将铁心片层叠固定的方法。作为不将旋转轴压入铁心而使铁心与旋转轴接合的方法，有将旋转轴插入铁心并在铁心端面侧将旋转轴的周围附近铆接固定的方法。
[专利文献1]日本专利特开2004-23848、特开2003-11326、特开2001-231191号公报
为了与信息设备的小型相对应实现电机的小型化，就要求电机所使用的转子铁心的小型化。
构成铁心的多个铁心片，分别通过个别加工来形成贯通孔。因此，在将铁心片外形作为基准将多个铁心片层叠的场合，会产生各铁心片的贯通孔的偏差(孔形状及孔位置)。该偏差在旋转轴的压入时成为旋转轴弯曲及损伤的原因。
一直以来使用将旋转轴向层叠固定的铁心中压入的方法，但由于电机的小型化故旋转轴的直径变细，机械强度降低。因此，当以与以往相同的压入余量将旋转轴向层叠固定后的铁心压入时，由于没有将层叠后的铁心片间的贯通孔的位置偏移进行推挪的机械强度，故会使旋转轴产生变形或损伤。
减小压入余量对减少旋转轴的弯曲及抑制表面的损伤来说是有效的方法，但存在铁心与旋转轴的接合强度不足、因冲击会产生铁心的位置偏移、或为了抑制在旋转方向上铁心的位置偏移而另外需要止转的问题。
另外，为了避免旋转轴的弯曲及表面的损伤，有将旋转轴向贯通孔插入、并将层叠后的铁心进行铆接而与旋转轴接合的方法。但是，若要利用铆接使铁心与旋转轴获得足够的接合强度，则会因铆接力引起铁心片的变形而使旋转轴变形。另外，存在因铁心片的变形引起铁心损耗增加而使电机特性降低的问题。当铁心的层叠片数增加时，与铁心的两端面相比，在两端面的内侧的铁心片地铆接力降低，存在铁心片空转或偏移的问题。
(3)发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种可进行抑制旋转轴的弯曲及损伤的转子铁心的制造、且小型、噪音少及可靠性高的电机。
为了解决上述问题，本发明的电机用转子铁心，在多个铁心片层叠构成的铁心中压入旋转轴，其特征在于，在转子铁心的贯通孔与旋转轴的接合部设有间隙部，在该间隙部形成有将该铁心与该旋转轴接合的树脂膜。
在本发明中，在层叠多个铁心片构成的铁心的贯通孔的周缘部，设置在将旋转轴压入时进行接合的压入部和具有间隙的间隙部，由于能降低将旋转轴向铁心压入时的压入力，故能抑制旋转轴的弯曲及损伤。另外，铁心片的间隙部起到作为因压入而变形的铁心片或旋转轴的避让部的作用，故能防止旋转轴的弯曲及铁心片的变形。在间隙部形成有树脂膜，故能增加由树脂膜产生的铁心与旋转轴的接合面积，使铁心与旋转轴牢固地接合。
在本发明中，最好是在该间隙部和该转子铁心外侧面形成一体的树脂膜。通过这样地构成，由于在一次的制膜工序中形成覆盖转子铁心的外侧面的树脂膜和形成于转子铁心与旋转轴的贯通孔的间隙部上的树脂膜，故能通过将电磁钢板冲压加工成所需形状的铁心片的端部形成防止转子线圈的绕组的被膜破损用的树脂膜、并同时进行转子铁心与旋转轴的牢固的连接，能使制造工序简单化。另外，在转子铁心上形成树脂膜后，能消除将旋转轴压入或将旋转轴插入进行铆接而使铁心与旋转轴接合的加工方法中的因压入应力或铆接应力引起的树脂膜的开裂或剥落的不良情况。
另外，在本发明中，最好是将该间隙部以成列状态进行层叠。通过这样地构成，由于能容易地将树脂材料附着于铁心片的贯通孔上所形成的该间隙部上、并使铁心与旋转轴的接合面积增大，故能进行牢固的接合。
另外，在本发明中，最好是该间隙部相对于旋转轴在同心圆上等间隔地形成。通过这样地构成，铁心与旋转轴的接合无偏心，能防止压入时的旋转轴的弯曲，实现均匀而牢固的接合。另外，若设置铁心齿数的正整数倍个间隙部，则在将铁心片层叠时与铁心片的表面还是背面无关，由于只要将齿的位置对准地进行层叠，就能形成间隙部成列层叠的铁心，故能防止不良状况的发生，使工序管理简单化。
另外，在本发明中，该树脂膜最好是绝缘性树脂膜。通过这样地构成，能在同一工序中实施铁心与旋转轴的接合及防止铁心与转子线圈的绕组短路用的绝缘膜的形成，能使工序简单化。作为绝缘性树脂膜，可使用环氧类、聚酰亚胺类、丙烯酸类等。作为成膜方法，可使用浸渍、喷射、静电涂覆(包括粉体涂覆)、电泳涂覆。
另外，在本发明中，该树脂被膜最好是聚酰亚胺类被膜。通过这样地构成，由于能以10μm～40μm的厚度形成电绝缘性、机械强度、密接性、耐腐蚀性、耐热性优异的被膜，故能相应地增加绕组的卷绕匝数，与相同尺寸的电机相比能提高电机的特性。
另外，在本发明中，该树脂被膜最好是电泳涂覆膜。通过这样地构成，由于能以均匀的膜厚形成台阶覆盖性优异的薄膜，故能在由于层叠而具有台阶的铁心上形成良好的绝缘膜。因此，由于能在转子铁心上较多地卷绕绕组，故与相同尺寸的电机相比能提高电机的特性。
另外，本发明的小型电机最好具有：转子线圈，在将铁心与旋转轴接合的上述记载的转子铁心上卷绕有绕组，所述铁心是将由电磁钢板制成的铁心片多片层叠地构成的；以及与该转子线圈相对地配置的定子磁铁，且该小型电机还装设有转子铁心，所述转子铁心利用与在转子线圈通电时产生的磁场的电磁相互作用可获得旋转力。通过这样地构成，由于能大幅度地减少旋转轴的弯曲及成为噪音产生原因的损伤，故能提供没有滑动音、因轴偏移引起的噪音、以及因旋转轴的弯曲和损伤引起的电机可靠性降低问题的小型电机。
在本发明中，通过在将多片铁心片层叠构成的铁心的贯通孔的周缘部设置与旋转轴接合的压入部和间隙部，从而能在将旋转轴向铁心压入时降低压入力，抑制旋转轴的弯曲及损伤。并且，通过在间隙部形成树脂膜，可增加铁心与旋转轴的接合面积，能使铁心与旋转轴牢固地接合。另外，由于铁心片的间隙部起到作为因压入而变形的铁心片或旋转轴的避让部的作用，故能防止旋转轴的弯曲及铁心片的变形。
(4)附图说明
图1是本发明实施例1的电机的侧剖视图。
图2是本发明实施例1的电机的剖视图。
图3(1)是本发明实施例1的转子铁心的旋转轴压入前的铁心片俯视图及转子铁心的侧剖视图；图3(2)是本发明实施例1的转子铁心的树脂膜形成后的铁心片俯视图及转子铁心的侧剖视图；图3(3)本发明实施例1的转子铁心及转子部的侧剖视图。
图4(1)是本发明实施例2的铁心片的贯通孔的俯视图；图4(2)是本发明实施例3的铁心片的贯通孔的俯视图；图4(3)是本发明实施例4的铁心片的贯通孔的俯视图。
(元件符号说明)
11旋转轴                             12铁心
12a铁心片                            13绕组
34贯通孔                             35间隙部
36压入部                             37树脂膜
37a树脂膜
(5)具体实施方式
以下，根据附图对实施本发明用的最佳实施例进行说明。
[实施例1]
图1是本发明实施例1的电机的主要部分剖视图。图2是相对实施例1的电机的旋转轴从垂直的方向看的图1的A-A’部的剖视图。图3是表示将旋转轴向层叠后的铁心压入、在铁心片的间隙部上形成树脂膜并将绕组卷绕在使旋转轴与铁心接合后的转子铁心上而形成转子部的1个过程的图。另外，所谓转子铁心是指在铁心中压入旋转轴并用间隙部的树脂膜接合的构件，所谓转子线圈是指将绕组卷绕在转子铁心上状态的构件。
图1中，电机1在层叠铁心片12a形成的铁心12上，并在压入有由不锈钢制成的旋转轴11的转子铁心上，卷绕着绕组13，并利用设在电机罩17上的轴承14和设在电机支架18上的轴承15可旋转地被支承。在电机罩17的内侧，由永久磁铁构成的定子磁铁16被固定在与铁心12相对的位置上。
构成转子部2的旋转轴11，被压入层叠铁心片12a构成的铁心12中，并利用形成在铁心片12a上所形成的间隙部和旋转轴11之间的树脂膜进行接合。在铁心12的外侧面形成树脂膜。在铁心12上以规定的匝数卷绕绕组13从而形成转子线圈。在旋转轴11上，为了使轴承14、15与铁心12的距离为一定而设置有套筒23、25及垫圈24、26。
图2表示图1的A-A’的横截面上的电机的结构。在将电磁钢板冲压加工成规定形状形成的铁心片12a上，在中央形成有贯通孔34。贯通孔34由将旋转轴11压入时进行接合的压入部36以及在旋转轴11压入后也在与旋转轴11之间形成间隙的间隙部35构成。当将旋转轴11向铁心12压入时，压入部36与旋转轴11嵌合地接合，而在间隙部35与旋转轴11之间产生间隙。
构成定子部3的由永久磁铁作成的定子磁铁16被固定在电机罩16的内侧。在实施例1中，电机罩17是椭圆形的，但也可构成圆形、多角形。定子磁铁16是分割的磁铁，但也可以用分极磁化的一体型磁铁来构成。
在电机罩17上设有可旋转地支承旋转轴11的轴承14。轴承14被压入固定于利用翻边加工等在电机罩11的一部分上形成的立起部中。
在电机支架18上设有可旋转地支承旋转轴11的轴承15、轴向推力板27和外部电极20。在本实施例中，对于轴承14、15使用含油轴承。在电机支架18上，为了与电机罩17卡合而设有台阶部，使台阶部与电机罩17的开放端部卡合从而与电机支架18作成一体化。
<转子部的形成>
图3(1)是旋转轴11的压入前状态的铁心片12a和铁心片12a的B-B’部的位置上的转子铁心的剖视图。利用冲压加工将电磁钢板冲压成规定形状的铁心片12a，被使用成列层叠用的固定夹具(未图示)多片层叠从而形成铁心12。单个地被冲压加工的铁心片12a会产生贯通孔34的孔径或孔位置的偏差。因此，在成列层叠用夹具上设置该偏差量以上的间隙。在成列层叠的铁心片12a之间，以未固定的状态，将旋转轴11向铁心12的贯通孔34压入。贯通孔34的中心位置相对旋转轴11的中心位置偏移的铁心片12a，利用旋转轴11压入时的压入应力向使旋转轴11的中心位置与贯通孔34的中心位置一致的方向移动。通过该移动使旋转轴11受到的不均匀的压入应力减少。在累积单个地被冲压加工的铁心片12a的贯通孔34的孔径或孔位置的偏差、以及成列层叠和固定时的位置偏移的状态下，对于将铁心片12a层叠固定成一体化的铁心12，能大幅度降低成为旋转轴11弯曲的原因的不均匀压入应力。
由于在压入时铁心片12a能移动，故能减小以往的铁心片12a层叠固定成一体化的铁心12的压入余量。通过减小压入余量，从而能减少在压入时发生的旋转轴11的弯曲、损伤。
减小压入余量，对于减少压入应力是有效的，但需要减小铁心片12a的贯通孔34的孔形状、孔位置的偏差，或提高铁心片12a的层叠精度。因此，存在零件合格率降低或工序管理变得烦杂、导致成本上升的问题。在本实施例中，通过变更在贯通孔34上形成的压入部36与间隙部35的比例，从而能调整压入力。因此，由于能不产生上述那样的问题地对压入力进行调整，故能防止、减少旋转轴的弯曲及损伤。
图3(2)表示用树脂膜将外周部覆盖后的铁心片12a和在将旋转轴11压入后的铁心12的外侧面及间隙部35上形成树脂膜37a后的状态。图3(2)与图3(1)同样是铁心片12a的俯视图和铁心片12a的B-B’位置上的转子铁心的侧剖视图。侧剖视图的铁心右部分随因制图关系未表示树脂膜37，但在整个铁心12的外侧面上形成有树脂膜。
在压入旋转轴11后的铁心12中，旋转轴11与铁心12的接合力，被设计成至少在间隙部35上形成树脂膜37a的工序中铁心12或铁心片12a不产生位置偏移的状态。
在压入旋转轴11后的铁心12的间隙部35上，利用浸渍、喷射、静电涂覆(包括粉体涂覆)、电泳涂覆形成树脂膜37a。树脂膜37a被形成在铁心片12a与旋转轴11的间隙部35上，旋转轴11与铁心12牢固地接合。利用向铁心12的压入产生的接合及间隙部35的树脂膜37a的接合，能确保电机在实际使用上具有足够的接合力。另外，即使在构成铁心12的所有铁心片12a的间隙部35上都未形成树脂膜37a，也能确保电机在实际使用上具有足够的接合力。
树脂膜37、37a向铁心12的外侧面和间隙部35的形成，只要在将旋转轴11向铁心12压入后，则无论在同一工序中形成相同的树脂膜、在不同工序中形成相同的树脂膜、或在不同的工序中形成不同种类树脂膜都可以，具有能增加工序自由度的优点。当在同一工序中形成相同的树脂膜37、37a时，有能减少一次防止树脂膜向不需要部分形成的掩膜加工的加工方法上的优点。另外，能消除在铁心12上形成树脂膜37后压入旋转轴11的加工方法及在铁心12上形成树脂膜37后插入旋转轴11进行铆接而使铁心12与旋转轴11接合的加工方法中发生的因压入应力或铆接应力引起的树脂膜的开裂或剥落的不良情况。
在本发明中，最好是将间隙部35以成列状态层叠。当间隙部35为成列状态时，在树脂膜37a向间隙部35的形成中，膜材料就容易进入间隙部35，具有容易缩短制膜时间及增加接合面积的优点。在图3(2)的实施例中，由于间隙部35在所有铁心12内以成列状态进行层叠，故能连通。
作为树脂膜材料，最好是使铁心12与旋转轴11的密接性(接合强度)高、能以均匀的膜厚并以数十μm左右的薄膜进行涂覆、台阶覆盖性优异的材料。由于电机小型化故铁心12的绕线空间减小，通过使用可形成薄膜、台阶覆盖性高的树脂材料，则能更多地卷绕绕组13，增高电机特性。
作为树脂材料，最好是具有绝缘性的材料。若是绝缘性树脂，则能在同一工序中进行树脂膜37a向间隙部35的形成及防止绕组13与铁心12短路的绝缘性的树脂膜37的形成，故能使工序简单化。
作为绝缘性树脂膜材料，能使用聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂、丙烯酸类树脂等。聚酰亚胺膜、环氧膜能形成均匀的薄膜，与基材的密接性、耐腐蚀性、电气绝缘性优异。尤其是聚酰亚胺类树脂，其耐热性高，即使在汽车等在环境温度高的状态下使用的信息设备中也因可靠性高，故更合适。
作为制膜方法，能用浸渍、喷射、静电涂覆(包括粉体涂覆)、电泳涂覆来进行制膜。从能进行均匀的薄膜涂覆、台阶覆盖性高、密接性高方面来说，作为涂覆方法最好采用电泳涂覆、粉体涂覆。尤其是电泳涂覆即使在形成树脂膜后不进行热处理也能实现密接性并形成气孔少的树脂膜。由电泳涂覆产生的聚酰亚胺类树脂，膜厚为10～15μm，密接性、耐腐蚀性、电气绝缘性、耐热性优异。
图3(3)表示将绕组13卷绕在铁心12上、将套筒23、25以及垫圈24、26安装在旋转轴11上的转子部2。与图3(2)同样是铁心片12a的B-B’位置上的转子铁心的侧剖视图。侧剖视图的铁心右部分因制图关系未表示树脂膜37，但在整个铁心12的外侧面上形成有树脂膜。
在铁心12上形成有树脂膜37，从其上将绕组13卷绕在铁心12的臂部32上。由于将电机1的轴承14、15与铁心12的距离设定为一定，故能将套筒23、25向旋转轴插入或压入而配置在规定的位置。另外，在套筒23、25的旋转轴11的端部侧将垫圈24、26插入或压入。
这样构成的电机，其旋转轴的弯曲及损伤，与以往的在层叠固定的铁心12上压入旋转轴11的转子铁心或利用铆接将层叠固定的铁心12与旋转轴11固定的转子铁心相比，由于能大幅度减少成为旋转轴弯曲或噪音原因的损伤，故能提供没有滑动音、因轴偏移引起的噪音、以及因旋转轴的弯曲、损伤引起的电机可靠性降低问题的小型电机。
(其它实施例)
图4表示本发明其它实施例的铁心片12a的贯通孔34。在图4(1)的实施例中，压入部36是圆弧形的。在间隙部35和压入部36的边界部分设有倾斜度。边界部的倾斜度是用于在将旋转轴11压入时防止因边界部的角对旋转轴11造成损伤。
在图4(2)的实施例中，贯通孔34为大致三角形，在3边上分别设有压入部36，角部成为间隙部35。在图4(3)中，贯通孔34是大致方形，在4边上分别设有压入部36，角部成为间隙部35。
由其它的实施例可知，最好是压入部36相对旋转轴11对称地形成。这是由于具有可减少各铁心片12a与旋转轴11在铁心片12a的面方向上的接合力偏差的效果、以及在压入旋转轴11时能抑制旋转轴11的中心与铁心12的中心偏移的效果。
间隙部35的配置，最好是与压入部36同样相对旋转轴对称地形成。通过这样地构成，可消除铁心12与旋转轴11接合的偏心，防止压入时的旋转轴的弯曲，实现均匀牢固的接合。另外，当设置铁心12齿数的正整数倍个间隙部时，在层叠铁心片12a时与是铁心片的表面还是背面无关，只要使齿的位置对准地层叠就能形成间隙部35成列层叠的铁心12，故能防止不良状况的发生，简化工序管理。
间隙部35的大小，由压入部36与间隙部35的比例、旋转轴11的直径、铁心12的长度(铁心片12a的层叠片数)、在间隙部35上所形成的树脂膜37a的树脂材料及形成方法来决定。
例如，按以下的条件制成的转子铁心，可以确认旋转轴11的弯曲、损伤在实用上没有问题，且在间隙部35上形成树脂膜37a，旋转轴11与铁心12有足够的接合力。制成的转子铁心的条件如下：间隙部35的形状是图4(1)，旋转轴11的直径是1mm，吊钟形的间隙部35的开口侧端的宽度为0.3mm、进深为0.3mm，铁心12的长度为3.5mm、外径为8mm，铁心片厚度为0.35mm。旋转轴11与铁心12的压入余量设定为5～20μm，在间隙部35上形成的树脂膜是利用电泳涂覆形成的聚酰亚胺类膜(厚10～15μm，包括偏差)。
以上说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例，在本发明的宗旨的范围中能进行各种各样的展开应用。
[产业上的可利用性]
如上所述，在本发明的转子铁心、电机中，在铁心片的贯通孔上设有压入部和间隙部，通过在层叠铁心片形成的铁心中将旋转轴压入，并在间隙部上形成使旋转轴与铁心接合的树脂膜，从而能形成抑制旋转轴弯曲和损伤的转子铁心，能提供小型且噪音小、可靠性高的电机。