电动机的制作方法

1.本发明涉及一种具备固定在转子的旋转轴上的惯性环的电动机。


背景技术：

2.目前，已知具备转子和配置于转子外周侧的筒状定子的内转子型电动机(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的电动机中，转子具备旋转轴、固定于旋转轴的外周面的转子铁芯、以及固定于转子铁芯的外周面的转子磁体。定子具备定子铁芯和经由绝缘部件卷绕于定子铁芯的定子线圈。定子铁芯具备圆环部和从圆环部向径向的内侧突出的多个突极。定子线圈经由绝缘部件分别卷绕于多个突极。绝缘部件由在定子铁芯的轴线方向上分割的第一绝缘部件和第二绝缘部件构成。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016－208782号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.在专利文献1所记载的电动机等中，为了增大转子的惯性力矩并抑制转子的旋转不均匀和振动，有时在构成转子的一部分的旋转轴上固定有惯性环。本技术的发明人对专利文献1所记载的电动机中将惯性环固定在旋转轴上的技术进行了研究。但是，如果将惯性环简单地固定到旋转轴上，则旋转轴变长惯性环的量，因此电动机在旋转轴的轴向上大型化。
8.因此，本发明的技术问题在于提供一种电动机，即使在旋转轴上固定有惯性环，也能够在旋转轴的轴向上小型化。
9.解决技术问题所采用的技术方案
10.为了解决上述技术问题，本发明的电动机的特征在于，具备：转子，其具有旋转轴；定子，其形成为筒状且配置于转子的外周侧；以及惯性环，其固定于旋转轴的外周面，惯性环具备固定于旋转轴的外周面的被固定部，被固定部的至少一部分配置于形成为筒状的定子的内周侧。
11.在本发明的电动机中，惯性环的被固定部的至少一部分配置于形成为筒状的定子的内周侧。即，在本发明中，惯性环的被固定部的至少一部分在转子的径向上与定子的一部分重叠，在旋转轴的轴向上进入定子的内部。因此，在本发明中，与惯性环的被固定部整体在旋转轴的轴向上配置于偏离定子的位置的情况相比，能够缩短旋转轴的长度。因此，在本发明中，即使在旋转轴上固定有惯性环，也能够使电动机在旋转轴的轴向上小型化。
12.另外，在本发明中，由于惯性环的被固定部的至少一部分在旋转轴的轴向上进入定子的内部，因此能够在使电动机在旋转轴的轴向上小型化的同时，确保被固定部在旋转轴的轴向上的长度。因此，在本发明中，能够在使电动机在旋转轴的轴向上小型化的同时，
确保惯性环相对于旋转轴的固定强度。
13.在本发明中，理想的是，转子具备驱动用磁体，定子具备：驱动用线圈；绝缘部件；以及定子铁芯，所述定子铁芯具有经由绝缘部件卷绕有驱动用线圈的多个突极部，突极部的前端部是与驱动用磁体的外周面对置配置的突极前端部，绝缘部件具备从旋转轴的轴向的一侧覆盖突极前端部的前端覆盖部，多个前端覆盖部以旋转轴的轴心为中心排列成环状，被固定部的至少一部分配置于排列成环状的多个前端覆盖部的内周侧。由于排列成环状的多个前端覆盖部的内周侧容易形成死角，因此如果像这样构成，则易于将被固定部的至少一部分配置于定子的内周侧。
14.在本发明中，理想的是，惯性环形成为带凸缘的圆筒状，具备形成为圆筒状的被固定部和从被固定部的一端部以凸缘状扩展的凸缘部，被固定部的一部分配置于定子的内周侧，凸缘部在旋转轴的轴向上配置于偏离定子的位置。如果像这样构成，则能够在防止凸缘部和定子的干扰的同时，扩大凸缘部的外径。因此，即使缩短惯性环在旋转轴的轴向上的长度，也能够通过凸缘部的作用来确保固定于旋转轴的惯性环的惯性力矩。因此，即使在旋转轴上固定有惯性环，也能够使旋转轴更短，其结果的，能够使电动机在旋转轴的轴向上进一步小型化。
15.在本发明中，理想的是，形成为圆筒状的被固定部的径向上的壁厚比凸缘部在旋转轴的轴向上的厚度厚。如果像这样构成，由于能够增加被固定部的径向上的壁厚，因此即使减薄凸缘部在旋转轴的轴向上的厚度，也能够确保固定于旋转轴的惯性环的惯性力矩。因此，能够减薄凸缘部在旋转轴的轴向上的厚度，并且进一步缩短惯性环在旋转轴的轴向上的长度。因此，即使在旋转轴上固定有惯性环，也能够使旋转轴进一步缩短，其结果是，能够有效地使电动机在旋转轴的轴向上小型化。
16.在本发明中，也可以是，惯性环具备：形成为圆筒状的被固定部；从被固定部的一端部以凸缘状扩展的凸缘部；以及从凸缘部的外周端部分沿旋转轴的轴向突出的圆筒状突出部，被固定部的一部分配置于定子的内周侧，凸缘部在旋转轴的轴向上配置于偏离定子的位置。即使在这种情况下，也能够在防止凸缘部和定子的干扰的同时，增大凸缘部的外径。
17.在本发明中，理想的是，定子具备电连接有驱动用线圈的基板，基板在旋转轴的轴向上配置于比定子铁芯靠电动机的输出相反侧的位置，惯性环在旋转轴的轴向上配置于比定子铁芯靠电动机的输出侧的位置。如果像这样构成，则与惯性环配置于配置有基板的定子铁芯的电动机输出相反侧的情况相比，容易配置惯性环。因此，能够提高电动机的设计自由度，并且能够容易地组装电动机。
18.发明效果
19.如上所述，在本发明的电动机中，即使在旋转轴上固定有惯性环，也能够使电动机在旋转轴的轴向上小型化。
附图说明
20.图1是本发明的实施方式所涉及的电动机的剖视图。
21.图2是图1所示的定子及壳体主体的前端部的立体图。
22.图3是图1所示的定子的分解立体图。
23.图4是图3所示的定子铁芯的立体图。
24.图5是图3所示的第一绝缘体的立体图。
25.图6是图3所示的第二绝缘体的立体图。
26.图7的(a)是图1所示的惯性环的侧视图，图7的(b)是图7的(a)所示的惯性环的剖视图。
27.图8是本发明的其他实施方式所涉及的惯性环的剖视图。
28.附图标记说明
[0029]1…
电动机；2
…
旋转轴；3
…
驱动用磁体；4
…
转子；5
…
驱动用线圈；6
…
定子；9
…
惯性环；9a
…
被固定部；9b
…
凸缘部；9c
…
突出部；27
…
绝缘体(绝缘部件)；28
…
定子铁芯；28b
…
突极部；28c
…
突极前端部；30b
…
前端覆盖部；32
…
基板；t1
…
被固定部的径向的壁厚；t2
…
凸缘部的厚度；z
…
旋转轴的轴向；z1
…
输出侧；z2
…
输出相反侧。
具体实施方式
[0030]
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0031]
(电动机的整体结构)
[0032]
图1是本发明的实施方式所涉及的电动机1的剖视图。图2是图1所示的定子6及壳体主体19的前端部的立体图。
[0033]
本实施方式的电动机1是内转子型电动机。电动机1具备：具有旋转轴2及驱动用磁体3的转子4；具有驱动用线圈5(参照图2)的定子6；以及用于检测转子4的旋转速度及旋转位置的检测机构7。另外，电动机1具备收容转子4、定子6及检测机构7的电动机壳体8和固定于旋转轴2的外周面的惯性环9。此外，在图1中，省略驱动用线圈5的图示。
[0034]
旋转轴2的输出侧的端部向电动机壳体8的外部突出。驱动用磁体3形成为圆筒状。驱动用磁体3固定于旋转轴2的外周面。稍后将对旋转轴2的具体结构进行叙述。此外，转子4也可以具备形成为圆筒状的转子铁芯。在这种情况下，转子铁芯固定于旋转轴2的外周面，驱动用磁体3固定于转子铁芯的外周面。
[0035]
定子6形成为筒状。具体地说，定子6形成为圆筒状。定子6配置于转子4的外周侧。具体地说，定子6配置于驱动用磁体3的外周侧。另外，定子6以形成为圆筒状的定子6的轴心和转子4的轴心(即，旋转轴2的轴心)一致的方式配置。关于定子6的具体结构将在后面叙述。
[0036]
在以下的说明中，将旋转轴2的轴向(即，转子4的轴向，图1等的z方向)设为“前后方向”。另外，将前后方向(旋转轴2的轴向)中的电动机1的输出侧(图1等的z1方向侧)设为“前”侧，将前后方向中的电动机1的输出相反侧(图1等的z2方向侧)设为“后(后表面)”侧。另外，在以下的说明中，将转子4及定子6的径向设为“径向”，将转子4及定子6的周向(圆周方向)设为“周向”。
[0037]
检测机构7是磁式旋转编码器。检测机构7具备检测用磁体13和配置于检测用磁体13的后侧的平板状基板14。在基板14的前表面安装有磁阻元件及霍尔元件。检测用磁体13经由磁体保持架15固定于旋转轴2的后端部。基板14经由基板保持架16固定于构成电动机壳体8的后述的轴承保持架21。
[0038]
电动机壳体8具备：在前后方向上开口的筒状壳体主体19；固定于壳体主体19的前
端的轴承保持架20；固定于壳体主体19的后端的轴承保持架21；以及覆盖检测机构7的罩22。在轴承保持架20上安装有将旋转轴2支承为能够旋转的轴承23。在轴承保持架21上安装有将旋转轴2支承为能够旋转的轴承24。罩22固定于轴承保持架21的后表面。
[0039]
(旋转轴的结构)
[0040]
旋转轴2由钢等金属材料形成。另外，旋转轴2形成为带阶梯的圆柱状。旋转轴2具备：固定驱动用磁体3的磁体固定部2a；固定惯性环9的环固定部2b；由轴承23支承的被支承部2c；由轴承24支承的被支承部2d；以及构成旋转轴2的前端部的输出部2e。
[0041]
被支承部2c的前端与输出部2e的后端连接。环固定部2b的前端与被支承部2c的后端连接。磁体固定部2a配置于比环固定部2b靠后侧的位置。被支承部2d配置于比磁体固定部2a靠后侧的位置。被支承部2c的外径大于输出部2e的外径。环固定部2b的外径大于被支承部2c的外径。磁体固定部2a的外径大于环固定部2b的外径。
[0042]
在环固定部2b和磁体固定部2a之间，形成有用于在前后方向上定位惯性环9的定位部2f。定位部2f的前端与环固定部2b的后端连接，定位部2f的后端与磁体固定部2a的前端连接。定位部2f的外径大于环固定部2b的外径。另外，定位部2f的外径小于磁体固定部2a的外径。
[0043]
(定子的结构)
[0044]
图3是图1所示的定子6的分解立体图。图4是图3所示的定子铁芯28的立体图。图5是图3所示的第一绝缘体30的立体图。图6是图3所示的第二绝缘体31的立体图。此外，在图3中，省略驱动用线圈5及基板32的图示。
[0045]
除了驱动用线圈5以外，定子6还具备作为绝缘部件的绝缘体27和经由绝缘体27卷绕驱动用线圈5的定子铁芯28。另外，定子6具备缠绕固定驱动用线圈5的端部的多个端子引脚29和软钎焊固定于多个端子引脚29的基板32(参照图1)。
[0046]
定子铁芯28是由磁性材料构成的薄磁性板层叠而形成的层叠铁芯。另外，通过将沿周向分割的多个分割铁芯组合并一体化而形成定子铁芯28。本实施方式的定子铁芯28由12个分割铁芯构成。定子铁芯28具备形成为圆环状的外周环部28a和从外周环部28a朝向径向的内侧突出的多个突极部28b(参照图4)。外周环部28a构成定子铁芯28的外周面。本实施方式的定子铁芯28具备12个突极部28b。
[0047]
多个突极部28b以等角度间距形成。即，多个突极部28b在周向上以恒定的间隔配置。突极部28b的前端部是与驱动用磁体3的外周面对置配置的突极前端部28c。从前后方向观察时，径向上的突极前端部28c的内侧面形成为以定子6的轴心为曲率中心的圆弧状。突极部28b在前后方向上的宽度比驱动用磁体3的长度(前后方向的长度)宽。
[0048]
绝缘体27由树脂等绝缘性材料形成。绝缘体27安装于每个突极部28b，定子6具备与突极部28b相同数量(即，12个)的绝缘体27。绝缘体27由在前后方向上分开的第一绝缘体30和第二绝缘体31构成，通过组合第一绝缘体30和第二绝缘体31而形成绝缘体27。在本实施方式中，第一绝缘体30配置于前侧，第二绝缘体31配置于后侧。
[0049]
第一绝缘体30具备从前侧覆盖突极部28b的覆盖部30a(参照图5)。覆盖部30a具备从前侧覆盖突极前端部28c的前端覆盖部30b。即，绝缘体27具备从前侧覆盖突极前端部28c的前端覆盖部30b。多个前端覆盖部30b以旋转轴2的轴心为中心排列成环状。具体地说，多个(12个)前端覆盖部30b以旋转轴2的轴心为中心排列成圆环状。即，从前后方向观察时，多
个前端覆盖部30b以旋转轴2的轴心为中心排列成圆环状。
[0050]
第二绝缘体31具备从后侧覆盖突极部28b的覆盖部31a(参照图6)。覆盖部31a具备从后侧覆盖突极前端部28c的前端覆盖部31b。即，绝缘体27具备从后侧覆盖突极前端部28c的前端覆盖部31b。与多个前端覆盖部30b同样，多个前端覆盖部31b以旋转轴2的轴心为中心排列成环状。具体地说，多个(12个)前端覆盖部31b以旋转轴2的轴心为中心排列成圆环状。即，从前后方向观察时，多个前端覆盖部31b以旋转轴2的轴心为中心排列成圆环状。
[0051]
端子引脚29固定于第二绝缘体31。具体地说，两根端子引脚29固定于一个第二绝缘体31。端子引脚29朝向后侧突出。驱动用线圈5经由绝缘体27卷绕于突极部28b。具体地说，驱动用线圈5经由覆盖部30a、31a卷绕于突极部28b。前端覆盖部30b、31b起到防止驱动用线圈5向径向的内侧解绕的作用。驱动用线圈5的一端部缠绕固定在固定于第二绝缘体31的两根端子引脚29中的一根上，驱动用线圈5的另一端部缠绕固定在两根端子引脚29中的另一根上。
[0052]
基板32是形成为平板状的刚性基板。如上所述，基板32软钎焊固定于多个端子引脚29。驱动用线圈5经由端子引脚29与基板32电连接。基板32配置为基板32的厚度方向和前后方向一致。如图1所示，基板32配置于比定子铁芯28靠后侧的位置。即，基板32在旋转轴2的轴向上配置于比定子铁芯28靠电动机1的输出相反侧的位置。另外，基板32配置于比驱动用磁体3靠后侧的位置。
[0053]
(惯性环的结构)
[0054]
图7的(a)是图1所示的惯性环9的侧视图，图7的(b)是图7的(a)所示的惯性环9的剖视图。
[0055]
惯性环9由钢等密度高的金属材料形成。另外，惯性环9形成为带凸缘的圆筒状，具备固定于旋转轴2的外周面的圆筒状被固定部9a和从被固定部9a的一端部以凸缘状扩展的凸缘部9b。旋转轴2的环固定部2b插通到被固定部9a的内周侧，被固定部9a固定于环固定部2b的外周面。被固定部9a的外径小于形成为圆筒状的定子6的内径。另外，被固定部9a的外径大于驱动用磁体3的内径，并且小于驱动用磁体3的外径。被固定部9a的长度(前后方向上的长度)比环固定部2b的长度(前后方向的长度)短。
[0056]
形成为圆筒状的被固定部9a的轴心与旋转轴2的轴心一致。凸缘部9b从被固定部9a的前端部向径向的外侧扩展。凸缘部9b形成为圆环状并且形成为平板状。凸缘部9b的外径大于定子6的内径。另外，凸缘部9b的外径大于轴承23的外径。此外，凸缘部9b的外径小于定子6的外径。形成为圆筒状的被固定部9a的径向的壁厚t1(参照图7的(b))比凸缘部9b的前后方向的厚度t2(参照图7的(b))厚。
[0057]
在本实施方式中，通过被固定部9a热套于环固定部2b，惯性环9被固定于环固定部2b。固定于环固定部2b的惯性环9的后端面(即，被固定部9a的后端面)与形成于环固定部2b和定位部2f的边界部分的台阶面接触。由于环固定部2b配置于比磁体固定部2a靠前侧的位置，因此惯性环9配置于比驱动用磁体3靠前侧的位置。另外，惯性环9配置于比定子铁芯28靠前侧的位置。即，惯性环9在旋转轴2的轴向上配置于比定子铁芯28靠电动机1的输出侧的位置。
[0058]
如图1所示，被固定部9a的一部分配置于形成为筒状的定子6的内周侧(径向上的定子6的内侧)。即，被固定部9a的一部分在径向上与定子6重叠，在前后方向上进入定子6的
内周侧。具体地说，被固定部9a的一部分配置于排列成环状的多个前端覆盖部30b的内周侧(径向上的多个前端覆盖部30b的内侧)。即，被固定部9a的一部分在径向上与多个前端覆盖部30b重叠，在前后方向上进入多个前端覆盖部30b的内周侧。
[0059]
更具体地说，被固定部9a的后端侧的一部分配置于排列成环状的多个前端覆盖部30b的内周侧。被固定部9a的后端面配置于比前端覆盖部30b的后端(即，突极前端部28c的前端面)靠前侧的位置。凸缘部9b配置于比定子6靠前侧的位置。即，凸缘部9b配置于在前后方向上偏离定子6的位置。凸缘部9b在前后方向上配置于定子6和轴承23之间。
[0060]
(本实施方式的主要效果)
[0061]
如上所述，在本实施方式中，惯性环9的被固定部9a的一部分配置于形成为筒状的定子6的内周侧，在前后方向上进入定子6的内周侧。因此，在本实施方式中，与被固定部9a整体配置于比定子6靠前侧的位置的情况相比，能够缩短旋转轴2的长度。因此，在本实施方式中，即使在旋转轴2上固定有惯性环9，也能够使电动机1在前后方向上小型化。
[0062]
另外，在本实施方式中，由于被固定部9a的一部分在前后方向上进入定子6的内部，因此能够在使电动机1在前后方向上小型化的同时，确保被固定部9a在前后方向上的长度。因此，在本实施方式中，能够在使电动机1在前后方向上小型化的同时，确保热套固定于旋转轴2的惯性环9相对于旋转轴2的固定强度。
[0063]
在本实施方式中，虽然排列成环状的多个前端覆盖部30b的内周侧容易形成死角，但惯性环9的被固定部9a的一部分配置于排列成环状的多个前端覆盖部30b的内周侧。因此，在本实施方式中，能够容易地将被固定部9a的一部分配置于定子6的内周侧。
[0064]
在本实施方式中，惯性环9形成为带凸缘的圆筒状，具备圆筒状的被固定部9a和凸缘部9b，凸缘部9b配置于比定子6靠前侧的位置。因此，在本实施方式中，能够在防止凸缘部9b和定子6的干扰的同时，增大凸缘部9b的外径。因此，在本实施方式中，即使缩短惯性环9在前后方向上的长度，也能够通过凸缘部9b的作用来确保固定于旋转轴2的惯性环9的惯性力矩。因此，在本实施方式中，即使在旋转轴2上固定有惯性环9，也能够进一步缩短旋转轴2，其结果是，能够使电动机1在前后方向上进一步小型化。
[0065]
在本实施方式中，被固定部9a的径向的壁厚t1比凸缘部9b在前后方向上的厚度t2厚，被固定部9a的径向的壁厚t1变得比较厚。因此，在本实施方式中，即使减薄凸缘部9b在前后方向上的厚度t2，也能够确保固定于旋转轴2的惯性环9的惯性力矩。因此，在本实施方式中，能够减薄凸缘部9b的厚度t2，进一步缩短惯性环9在前后方向上的长度。因此，在本实施方式中，即使在旋转轴2上固定有惯性环9，也能够更进一步缩短旋转轴2，其结果是，能够有效地使电动机1在前后方向上小型化。
[0066]
在本实施方式中，惯性环9配置于比定子铁芯28靠前侧的位置。即，在本实施方式中，惯性环9配置于没有配置基板32的定子铁芯28的前侧，而不是配置有基板32的定子铁芯28的后侧。因此，在本实施方式中，与惯性环9配置于比定子铁芯28靠后侧的位置的情况相比，变得容易配置惯性环9。因此，在本实施方式中，能够提高电动机1的设计自由度，并且能够容易地组装电动机1。
[0067]
(其他实施方式)
[0068]
上述实施方式是本发明的最佳实施方式的一个例子，但不限于此，在不变更本发明的宗旨的范围内，能够进行多种变形实施。
[0069]
在上述实施方式中，如图8所示，惯性环9也可以具备从凸缘部9b的外周端部分向前后方向突出的圆筒状突出部9c。在这种情况下，突出部9c可以如图8的(a)所示从凸缘部9b的外周端部分向前侧突出，也可以如图8的(b)所示从凸缘部9b的外周端部分向后侧突出。另外，惯性环9也可以具备从凸缘部9b的外周端部分向前侧突出的突出部9c和从凸缘部9b的外周端部分向后侧突出的突出部9c。
[0070]
即使在这种情况下，也是被固定部9a的后端部配置于定子6的内周侧，凸缘部9b配置于比定子6靠前侧的位置。此外，在突出部9c从凸缘部9b的外周端部分向前侧突出的情况下，以不使轴承保持架20和突出部9c干扰的方式设定突出部9c在前后方向上的长度。另外，在突出部9c从凸缘部9b的外周端部分向后侧突出的情况下，以不使定子6和突出部9c干扰的方式设定突出部9c在前后方向上的长度。
[0071]
在上述实施方式中，被固定部9a的后端面在前后方向上也可以配置于与前端覆盖部30b的后端(即，突极前端部28c的前端面)相同的位置。另外，在上述实施方式中，被固定部9a的后端面也可以配置于比前端覆盖部30b的后端(即，突极前端部28c的前端面)靠后侧的位置。即，被固定部9a的后端侧的一部分也可以配置于以环状排列的多个前端覆盖部30b的内周侧及以环状排列的多个突极前端部28c的内周侧。
[0072]
在上述实施方式中，惯性环9也可以配置于比定子铁芯28靠后侧的位置。在这种情况下，凸缘部9b从被固定部9a的后端部向径向的外侧扩展。即使在这种情况下，被固定部9a的一部分也配置于定子6的内周侧。例如，被固定部9a的前端部配置于以旋转轴2的轴心为中心排列成圆环状的多个前端覆盖部31b的内周侧。
[0073]
在上述实施方式中，被固定部9a的径向的壁厚t1和凸缘部9b的前后方向的厚度t2也可以相等，壁厚t1也可以比厚度t2薄。另外，在上述实施方式中，惯性环9也可以不具备凸缘部9b。即，惯性环9也可以形成为单纯的圆筒形状。在这种情况下，被固定部9a也可以整体配置于以环状排列的多个前端覆盖部30b的内周侧。即，被固定部9a也可以整体配置于定子6的内周侧。另外，被固定部9a也可以形成为圆筒以外的形状。
[0074]
在上述实施方式中，也可以通过将环固定部2b压入被固定部9a而将惯性环9固定于环固定部2b，也可以通过将被固定部9a粘接于环固定部2b而将惯性环9固定于环固定部2b。另外，在上述实施方式中，多个(12个)第一绝缘体30也可以一体形成。同样，多个(12个)第二绝缘体31也可以一体形成。另外，在上述实施方式中，也可以是转子4具备驱动用线圈5，定子6具备驱动用磁体3。