电动机 【技术领域】
本发明涉及电动机，具体涉及内转子型电动机。
背景技术
以往，公知有一种把磁铁配置在定子内周侧的内转子型电动机。在这种内转子型电动机中，如图14的俯视图所示，形成有把多个铁心片C1通过薄壁的连接部连接的直型铁心C。该直型铁心C是对由硅钢板等的磁性材料制成的平板作了冲压的部件，通过将其如图15的立体图所示进行多片叠层来形成定子磁心体U。各铁心片C1具有铁心背部Y和齿(tooth)T。在定子磁心体U上，从使直型铁心C叠层的方向两方(图15的上下方向)安装有图略的树脂制绝缘子，之后在齿T上卷绕图16所示的绕组P，直型铁心C在图15所示的平直状态下被卷绕。
然后，为了使在齿T上卷绕了绕组P之后的定子磁心体U的圆周方向端面X、X(参照图15)吻合，通过使各铁心片C1的连接部折曲并变形成环状来形成定子S。定子S如图16的半径方向剖面图所示，压入在圆筒状的壳体H内和/或由粘合剂等的方式固定。
此时，定子S的外径形成为比壳体H地内径稍小，该定子S的外形尺寸对电动机的特性产生影响。即，如果使定子S的外径尺寸比壳体H的内径尺寸过小，则在把定子S压入到壳体H内时，向壳体H的内周面和定子S的外周面施加的面压变小，因而定子S不会被牢固固定在壳体H内，定子S和壳体H的同轴度不良，电动机旋转时，定子S振动大。
相反，如果把定子S的外形尺寸形成为与壳体H的内径尺寸大致相同的尺寸，则在把定子S压入到壳体H内时，在定子S和壳体H接触的部位，壳体H和/或定子S发生擦伤(scoring)，成为电动机旋转时的定子S振动的原因。此外，如果在发生这种擦伤的状态下把定子S压入到壳体H内，则与定子S的圆周方向邻接的齿T和齿T的圆周方向间隙(slot)不均匀，由于施加电流而在定子S发生的磁场在圆周方向不均匀，定子S的特性劣化。
并且，在使用粘接剂把定子S固定在壳体H内时，有必要在粘接剂干燥前使用任何方法把定子S点固定在壳体H内，并且在使用易燃性的粘接剂时，还需要在定子S和/或壳体H内形成防火结构。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种可容易地把定子固定在壳体内的电动机。
本发明的其它目的是提供一种可把定子牢固固定在壳体内的电动机。
为了达到上述目的，本发明的一例的电动机，把铁心背部外周部形成为其直径与壳体的内周面的直径相等或者比其短。因此，可防止由于定子和壳体接触而使定子和/或壳体发生擦伤。而且，在把定子插入到壳体内之后，把棒状部件压入到定子磁心体的圆周方向两端端面间。结果，端面间的间隙由棒状部件扩大，同时在铁心背部外周部和壳体的内周面之间产生面压。这样，定子被固定在壳体内。
并且，在本发明的另一电动机中，把铁心背部外周部形成为其直径与壳体的内周面的直径相等或者比其短。因此，可防止由于定子和壳体接触而使定子和/或壳体发生擦伤。此外，在上述另一电动机中，在壳体的内周面上形成在轴线方向延伸且向半径方向内方突出的契合部，同时使定子磁心体的圆周方向端部端面与契合部嵌合或契合。因此，在把定子插入到壳体内时，由于以契合部为目标可把定子插入到壳体内，因而可容易把定子固定在壳体内，并可简化电动机的组装作业工序。而且，通过契合部，在把定子固定在壳体内之后，可防止定子相对于壳体在圆周方向旋转。
【附图说明】
图1是表示本发明第一实施方式的电动机的轴线方向剖面图。
图2是图1的电动机的A-A剖面图。
图3是表示供图1的电动机使用的直型铁心的俯视图。
图4是图2的B部的放大图。
图5是表示本发明第一实施方式的变形例的电动机的要部的半径方向剖面图。
图6是表示本发明第二实施方式的电动机的轴线方向剖面图。
图7是图6的电动机的A-A剖面图。
图8是表示供图6的电动机使用的直型铁心的俯视图。
图9是表示供图6的电动机使用的壳体的轴线方向剖面图。
图10是表示供图6的电动机使用的壳体的要部的放大立体图。
图11是表示供图6的电动机使用的壳体的立体图。
图12是图7的B部的放大图。
图13是表示第2实施方式的变形例的轴线方向剖面图。
图14是表示现有的电动机的直型铁心的俯视图。
图15是表示把现有的电动机的直型铁心作了叠层的状态的立体图。
图16是表示把现有的电动机的定子固定在壳体内的状态的半径方向剖面图。
【具体实施方式】
以下，参照图1至图16对根据本发明的电动机的一实施方式进行说明。另外，在本发明的说明的一实施方式中，为了方便起见，把各图的上下方向称为“上下方向”，然而对实际安装状态的方向不作限定。
1、第一实施例
根据附图，对本发明第一实施方式的电动机1进行说明。图1是表示第一实施方式的电动机1的轴线方向剖面图，图2是图1的A-A剖面图。其中，在图2中，旋转轴和绕组等的周边部件被省略。
电动机1具有：具有在轴线方向另一端侧的轴线方向上方形成的小开口部2a和轴线方向一端侧的轴线方向下方形成的比小开口部2a直径大的大开口部2b的圆筒状壳体2；固定在壳体2内周面的定子3；安装在定子3上的电路基板6；以及安装在壳体2上的板8。
在壳体2的轴线方向上方的小开口部2a安装有上轴承51，在壳体2的轴线方向下方的大开口部2b固定有在中心设有轴孔的板8。在板8的轴孔安装有下轴承52，转子由上轴承51和下轴承52支撑且旋转自如。
转子具有：由上轴承51和下轴承52支撑的旋转轴5；配置在上轴承51和下轴承52之间、且安装在该旋转轴5上与旋转轴5一体旋转的圆筒状的轭铁4；以及与轭铁4的外周面通过粘接等的方法粘接的环状磁铁10。
旋转轴5在轴线方向贯通壳体2、轭铁4、盖7、下述的电路基板6以及板8。在旋转轴5上，在轭铁4的上端面和上轴承51之间的位置固定有树脂垫圈53，并且在旋转轴5的下轴承52的略微轴线方向上方分别固定有金属垫圈54和树脂垫圈55。金属垫圈54防止旋转轴5的脱落。
轭铁4是采用例如SECE材料(镀锌钢板)等的磁性材料成形的环状圆筒部件，与壳体2配置在同心圆上，并具有在轴线方向上方形成的小开口部2a和在轴线方向下方形成的比小开口部2a直径大的大开口部2b。在轴线方向下方的大开口部2b的内周面安装有在中心具有轴孔的盖7。并且，如上述那样，在轭铁4的外周面通过接合等的方法固着有定子3和与半径方向对置的磁铁10。轭铁4是通过把旋转轴5压入到轴线方向上方的轴孔和盖7的轴孔内而被固定在旋转轴5上。
在轭铁4及定子3和金属垫圈54的轴线方向之间设置有被固定在绝缘子35上的电路基板6，在电路基板6上安装有用于使绕组33和外部电路连接的引线61，在电路基板6的上面装载有孔元件62。
如图1和图2所示，定子3具有：定子磁心体32；卷绕在定子磁心体32上的绕组33；以及把定子磁心体32从轴线方向上方侧和下方侧夹住的绝缘子34、35。定子磁心体32是把使多个铁心片31在圆周方向连接的直型铁心30如图1所示在轴线方向作了多片叠层的叠层体。各铁心片31具有：呈背面圆弧状延伸的铁心背部31a；和从铁心背部31a的中央向半径方向内方突出的齿31b。各齿31b使其与电动机1的旋转轴线垂直的平面剖面(以下记为俯视面)形成为大致T字状，在该T字的向半径方向延伸的棒部件上卷绕有绕组33。
作为这种定子3的制造方法，首先，通过对例如电磁钢板进行冲压，形成使多个铁心片31通过薄壁的连接部31c连接成一排的直型铁心30。各铁心片31具有在连接部31c间形成的铁心背部31a和从铁心背部31a的中心垂直延伸的T字状的齿31b，在齿31b的纵棒部分，与在对电磁钢板进行冲压的同时形成有俯视面为槽部(或凸部)、仰视面为凸部(或槽部)的直型铁心定位部31d。在要连接的各铁心片31中除了两端铁心片31A和31B以外的各铁心片31，以各齿31b为中心形成线对称形状。
如图3所示，具有对称形状的铁心片31的铁心背部31a的长度L为，在把含有两端铁心片31A和31B的铁心片31的全数设为n、并把壳体2的内周的圆周方向长度设为H时，满足H＝2L×n的条件式的长度。然后，在两端铁心片31A和31B上形成有比连接部31c侧的长度L稍短的长度K。此外，在两端铁心片31A和31B的两端面30a和30b上形成有俯视面为V字形状的面，即相互交叉的二面。
对直型铁心30进行多片叠层，使得各直型铁心30的直型铁心定位部31d与图1所示的轴线方向一致。这样，形成定子磁心体32。然后，把定子磁心体32从轴线方向上方侧和下方侧用绝缘子34、35夹住，之后把绕组33卷绕在定子磁心体32的叠层的齿31b上。最后，通过使叠层的多个铁心片31的连接部折曲并变形成环状来形成定子3。此时，定子3的外周长度比壳体2的内周长度仅短2(nL-K)。
下面，对电动机1的组装方法进行说明。
首先，把上轴承51压入到壳体2的小开口部2a内。并且把下轴承52压入到板8内。然后，从壳体2的大开口部2b侧插入定子3。如上所述，由于直型铁心30的外周长度比壳体2的内周长度H短，因而可防止损伤定子3和/或壳体2。之后，如图4即图2的B部放大图所示，把作为棒状部件的销钉9插入到在定子3的两端面30a和30b之间形成的在轴线方向延伸的菱形间隙内。此时，销钉9被插入直到在轴线方向贯通定子3。销钉9是把钢琴丝、SK材料、SUS材料等的磁性材料通过切削、拉拔等的加工方法而成形的可变形的俯视面圆形状部件。销钉9，具有在俯视面上比在使定子3的叠层的两端铁心片31A和31B的端面31a和31b相互接触时形成的菱形间隙内的内接虚拟圆大且比(nL-K)小的半径。由于销钉9在俯视面上形成为大致圆形状，因而通过压入销钉9，使得在两端铁心片31A和31B形成的端面30a和端面30b的间隔由销钉9扩大。此时，由于端面30a和端面30b的合计4面与销钉9在轴线方向进行线接触，因而压入力被充分传递到定子磁心体32，同时在定子磁心体32的外周面和壳体2的内周面之间产生均等面压。因此，可用小的力产生更大的面压。并且，由于端面30a和端面30b形成为V字形状，因而依靠端面30a和端面30b的合计4面中半径方向内方的面，可防止销钉9向半径方向内方移动，同时只要不使销钉9从端面30a和端面30b之间的间隙脱落，就能确实保持面压。因此，可把定子3进一步牢固地固定在壳体2内。另外，端面30a和端面30b的V字形状可以是凹形状。在该情况下，期望的形状是越向凹部的底部，凹部两侧面的间隔就越变得狭窄。
然后，把树脂垫圈53、附有磁铁10的轭铁4和盖7压入到旋转轴5内。然后，把旋转轴5连同轭铁4等一起收容在固定有定子3的壳体2内，同时把旋转轴5的前端插入到前轴承51内。接着，在把装载了孔元件62等的电路基板6固定在壳体2内，之后，在旋转轴5的电路基板6的轴线方向下方压入金属垫圈54和树脂垫圈55。最后，通过用安装了下轴承52的板8封闭壳体2，形成电动机1。
在本实施方式中，由于不硬把定子3压入固定在壳体2内，也不使用粘接剂进行固定，就能容易地把定子3固定在壳体2内，因而可使电动机的可靠性和生产性提高。
图5是表示第一实施方式的电动机的变形例的局部的剖面图，与第一实施方式的图4对应。在变形例中也与第一实施方式相同，把直型铁心30的两端面30a、30b形成为V字形状，从而阻止销钉9向半径方向移动，同时把销钉9的压入时的力通过两端面30a、30b的合计4面充分传递到定子3。因此，可取得与上述第一实施方式同样的作用效果。此外，与第一实施方式不同，在壳体72的内周面形成有移动限制部72b。移动限制部72b是通过使用工具对壳体72的外周面在半径方向内方进行冲压加工，依靠该按压力而使壳体72的外周面凹下，同时使壳体72的内周面突出。移动限制部72b形成为壳体72上的轴线方向整体或局部。因此，当把定子3插入到壳体72内时，由于定子3的两端面30a、30b与移动限制部72b契合，因而可针对壳体72容易决定定子3的圆周方向位置。并且，在把定子3插入到壳体72内之后，一旦定子3在圆周方向移动，直型铁心30的端面30a和30b就与移动限制部72b契合，因而可防止定子3在圆周方向移动。在销钉9压入后，与第一实施方式相同，在直型铁心30的外周面和壳体72的内周面之间施加面压，并把定子3固定在壳体72内。
2、第二实施例
图6是表示本发明第二实施方式的电动机101的轴线方向剖面图。图7是图6的A-A线剖面图。其中，在图7中，旋转轴和绕组等的周边部件被省略。该实施方式的电动机101，由于基本结构与上述第一实施方式同等，因而把对应部件的符号以百位为1的3位数对应表示，并对不同的部分进行说明。
在本实施方式中，如图8所示，在直型铁心130的两端铁心片131A和131B的两端面130a、130b中，在铁心背部131a的背面侧端部形成有俯视面上的切口面。
作为放大立体图和立体图，如图10和图11所示，在壳体102的外周部形成有从壳体102的外周面向半径方向内方突出的俯视面呈V字状的契合部21。在契合部21形成有：通过使用工具对壳体102的外周面在半径方向内方进行冲压加工，依靠该工具的按压力而从壳体102的外周面向半径方向内方凹下的变形凹部21a，和从与变形凹部21a在半径方向对置的壳体102的内周面向半径方向内方突出的变形凸部21b。这样，通过采用冲压加工形成契合部21，不降低契合部21的形成精度就能简便形成契合部21，而且通过调整冲压加工时的按压力，可改变契合部21的形状。
壳体102的契合部21的轴线方向长度形成为至少与定子磁心体132的轴线方向长度同等的长度或者其以上的长度。另外，如图11所示，契合部21可以形成到壳体102的轴线方向下端部。
并且，如图6和图11所示，在壳体102的外周部的契合部21的轴线方向上方，形成有第一定位部(first positioning portion)22。第一定位部22是通过使用工具对壳体102的外周面在半径方向内方进行冲压加工，依靠该工具的按压力使壳体102的外周面在半径方向内方凹下，同时通过使壳体102的内周面向半径方向内方突出而形成。另外，如图11所示，尽管第一定位部22形成在壳体102的外周部的局部，然而也能把第一定位部22在圆周方向形成为环状。并且，第一定位部22可在与壳体102的外周部的契合部21同一轴线方向上形成，或者也能在壳体102上的契合部21的轴线方向上方的任何部位形成。此外，也可以在壳体102上设置2个以上的多个第一定位部22。
下面，对电动机101的组装方法进行说明。
首先，把上轴承151压入到壳体102的小开口部102a内。并且把下轴承152压入到板108内。然后，从壳体102的大开口部102b侧插入定子103，并使直型铁心130的轴线方向上方端部与第一定位部22接触。
而且，当定子103被插入到壳体102内时，由于直型铁心130的两端面130a、130b与契合部21的变形凸部21b嵌合或契合，因而可容易决定相对于壳体102的定子103的圆周方向位置，同时可防止在把定子103插入到壳体102内之后定子103向圆周方向的旋转。此时，如图12即图7的B部的放大图所示，如上述那样，壳体102的契合部21的变形凸部21b与定子103的两端面130a、130b接触，在俯视面上变形凸部21b的角度θ21，和直型铁心130的两端面130a、130b的与变形凸部21b接触的部位的角度θ32成为约(θ21+θ32)＝360°的关系。因此，变形凸部21b的与两端面130a、130b接触的面，和两端面130a、130b的与契合部21接触的面相互平行，成为更容易把定子103固定在壳体102内的结构。因此，在电动机101旋转时，端面130a、130b及变形凸部21b不会移动，并且端面130a、130b及变形凸部21b不会损伤，并确实把定子103固定在壳体102内。
在本实施方式中，由于直型铁心130的外周长度形成为与壳体的内周长度相等或者比其短，因而可防止由于定子103和壳体102接触而使定子103和/或壳体102发生擦伤。即，可防止损伤定子103和/或壳体102。而且，在把定子3插入到壳体102内之后，在壳体102的外周部中定子103的轴线方向下端部附近的部位形成有向半径方向内方突出的第二定位部23。第二定位部23是在把定子3插入到壳体102内之后，通过使用工具对壳体102的外周面在半径方向内方进行冲压加工，依靠该工具的按压力使壳体102的外周面在半径方向内方凹下，同时通过使壳体102的内周面向半径方向内方突出而形成。定子103是通过使直型铁心130的轴线方向上端部与壳体102的第一定位部22接触，并使直型铁心130的轴线方向下端部与壳体102的第二定位部23接触而被固定在壳体102内，并被限制向轴线方向移动。
然后，把树脂垫圈153、附有磁铁110的轭铁104和盖107压入到旋转轴105内。然后，把旋转轴105连同轭铁104等一起收容在固定有定子103的壳体102内，同时把旋转轴105的前端插入到前轴承151内。接着，在把装载了孔元件162等的电路基板106固定在壳体102内之后，在旋转轴105的电路基板106的轴线方向下方压入金属垫圈154和树脂垫圈155。最后，通过用安装了下轴承152的板108封闭壳体102，形成电动机101。
另外，如图12所示，在壳体102的突部21的轴线方向下端部，可以形成从突部21到壳体102的下部外周部倾斜延伸的锥形部24(taper-shaped portion)。使用该结构，在把定子103插入到壳体102内时，容易插入定子103，并可进一步防止由于定子103和壳体102接触而使定子103和/或壳体102发生擦伤。
另外，也可使凸部21b的半径方向前端部向在使定子103变形成环状时的铁心背部131a的内周面的半径方向内方突出。即，可以把峰部21b的半径方向前端部形成在铁心131a的内周面的半径方向内方(图12的上方)。
另外，在本各实施方式中，尽管在铁心背部形成一个齿，然而可以在铁心背部形成2个以上的齿。并且，也可以在把齿和铁心背部用不同部件形成之后，把齿固定在铁心背部上。
尽管以上仅对本发明的某些示范性实施例作了详细说明，然而对于本领域技术人员来说，很明显，在不背离本发明的技术思想的情况下，可以对实施方式进行各种变更。因此，所有这些修改都应包含在本发明的范围内。