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電機(jī)及殼體制造方法

文檔序號:4064193閱讀:199來源:國知局
專利名稱:電機(jī)及殼體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電動式電機(jī)及其制造技術(shù)。
背景技術(shù)
近年來,動力轉(zhuǎn)向裝置和燃料供給泵的動力源等汽車的各種機(jī)構(gòu)采用電動式電機(jī)。例如,公開了下述的電動式動力轉(zhuǎn)向裝置用的電機(jī),即,將容納了圓筒狀定子的有底圓筒狀的框架固定在殼體上,利用安裝在殼體中央的前軸承和安裝在框架底部中央的后軸承保持轉(zhuǎn)子的軸。
但是,使用電機(jī)的電動式動力轉(zhuǎn)向裝置(以下稱為“EPS(ElectricPower Steering)”)與將發(fā)動機(jī)輸出直接傳遞給油的液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置相比,作為發(fā)動機(jī)的功率損失較小的高效系統(tǒng)而備受關(guān)注。在這種EPS所使用的電機(jī)中,從燃料費(fèi)和車輛的運(yùn)動性能等方面考慮,對電機(jī)要求小型化和高可靠性。
在以往的電機(jī)中,利用獨(dú)立的軸承保持架從軸的兩端側(cè)保持一對軸承,因此軸承保持架相對于軸向的占有區(qū)域增大,使得電機(jī)在軸向變大。并且,軸承間的同軸度也降低。另外,作為檢測旋轉(zhuǎn)位置的傳感器,使用具有轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver),因此使得傳感器本身也大型化。
并且,以往,公知有如下的無刷電機(jī),即,利用霍爾元件等傳感器檢測由與轉(zhuǎn)子磁鐵分開設(shè)置的傳感器用磁鐵產(chǎn)生的磁場變化,由此間接地檢測轉(zhuǎn)子磁鐵的磁極位置。
但是,在像該無刷電機(jī)那樣將轉(zhuǎn)子磁鐵和傳感器用磁鐵分別安裝在轉(zhuǎn)子的不同部件上時,為了對準(zhǔn)轉(zhuǎn)子磁鐵和傳感器用磁鐵的周方向的位置,需要進(jìn)行煩雜的作業(yè)。并且,構(gòu)成轉(zhuǎn)子的部件數(shù)量增多。因此,電機(jī)的制造成本和工時增加。
假定在轉(zhuǎn)子鐵芯上配置傳感器用磁鐵時,轉(zhuǎn)子鐵芯的形狀變復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個示例的電動式電機(jī)具備具有定子的靜止部;具有與定子對置的轉(zhuǎn)子磁鐵的轉(zhuǎn)子;將轉(zhuǎn)子支撐成能夠以中心軸線為中心旋轉(zhuǎn)的軸承機(jī)構(gòu);以及形成為一個部件的用于容納靜止部和轉(zhuǎn)子的大致有底圓筒狀殼體。
殼體具備筒狀部、底部和大致圓筒狀的軸承保持部。在筒狀部的內(nèi)側(cè)配置有定子,底部覆蓋筒狀部的下端,并且在底部的中央形成有開口。此外,軸承保持部從底部的開口沿著中心軸線朝向筒狀部的上側(cè)突出,并且在內(nèi)側(cè)配置軸承機(jī)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子具備軸和轉(zhuǎn)子鐵芯。軸由軸承機(jī)構(gòu)支撐在軸承保持部內(nèi),軸的上端部從軸承保持部的上端部突出。轉(zhuǎn)子鐵芯形成為覆蓋軸承保持部的上端部的有蓋圓筒狀,蓋部連接在軸的上端部上,在側(cè)面安裝有轉(zhuǎn)子磁鐵。
并且,本發(fā)明的一個示例的電動式電機(jī)具備軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子磁鐵、殼體、定子和軸承機(jī)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子鐵芯是通過包括粉末材料的加壓成形和燒結(jié)的工序形成的磁性部件。轉(zhuǎn)子鐵芯具有圓筒部,并安裝在軸上。轉(zhuǎn)子磁鐵配置在轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)。殼體具有以中心軸線為中心的筒狀部。
定子固定在筒狀部的內(nèi)側(cè)面上,與轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面對置,與轉(zhuǎn)子磁鐵之間產(chǎn)生以中心軸線為中心的轉(zhuǎn)矩。軸承機(jī)構(gòu)將軸支撐成能夠以中心軸線為中心相對于殼體旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中,可以使保持軸承機(jī)構(gòu)的部位在軸向變短,使電機(jī)小型化。并且,殼體形成為一個部件,由此可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化,和提高包括軸承保持部在內(nèi)的整個殼體的剛性。
并且,在電機(jī)被用作泵時,可以容易地防止殼體內(nèi)的流體泄露。
并且,可以容易地形成具有圓筒部的轉(zhuǎn)子鐵芯,可以削減電機(jī)的制造成本。
另外,在本發(fā)明的說明中,在利用上下左右說明各個部件的位置關(guān)系和方向時,始終表示附圖中的位置關(guān)系和方向,不表示裝配在實(shí)際設(shè)備上時的位置關(guān)系和方向。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的電動式電機(jī)的縱剖面圖。
圖2是分解表示靜止部的主要結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖3是表示殼體的縱剖面圖。
圖4是表示殼體的制造流程的圖。
圖5a是表示殼體的制造中途的情況的剖面圖。
圖5b是表示殼體的制造中途的情況的剖面圖。
圖5c是表示殼體的制造中途的情況的剖面圖。
圖6是分解表示轉(zhuǎn)子鐵芯及其周圍的結(jié)構(gòu)元件的立體圖。
圖7是放大表示轉(zhuǎn)子的一部分的圖。
具體實(shí)施例方式
以下,根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外,在本發(fā)明的說明中,在利用上下左右說明各個部件的位置關(guān)系和方向時,始終表示附圖中的位置關(guān)系和方向,不表示裝配在實(shí)際設(shè)備上時的位置關(guān)系和方向。
圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方式所涉及的電動式電機(jī)1的縱剖面圖。電機(jī)1是所謂的無刷電機(jī),例如被用作對汽車的操縱進(jìn)行輔助的動力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動。另外,剖面的細(xì)節(jié)部分中平行斜線的圖示被省略一部分。
電機(jī)1具有轉(zhuǎn)子2、靜止部3、容納轉(zhuǎn)子2和靜止部3的大致有底圓筒狀的殼體11以及軸承機(jī)構(gòu)4。
殼體11通過鋁壓鑄(alumi die casting)形成為一個部件。殼體11的上側(cè)開口被蓋部件堵塞,在其上安裝著控制電機(jī)1的驅(qū)動的控制電路單元(以下,稱為“ECU(Electronic Control Unit)”)71。并且,在殼體11的底部外側(cè)安裝有泵,泵的內(nèi)部和殼體11的內(nèi)部充滿了動力轉(zhuǎn)向裝置用的流體、即油。
在以下的說明中,為了方便,沿著中心軸線J1(central axis)把殼體11的開口側(cè)稱為上側(cè)、把殼體11的底部側(cè)稱為下側(cè)來進(jìn)行說明,但中心軸線J1未必需要與重力方向一致。
殼體11具有以中心軸線J1為中心的大致圓筒狀的筒狀部111、底部112和軸承保持部113。底部112覆蓋筒狀部111的下端,在底部112的中央形成有開口1121。軸承保持部113形成為大致圓筒狀,并且從開口1121朝向筒狀部111的上端在軸向延伸形成。
轉(zhuǎn)子2具有軸21、轉(zhuǎn)子鐵芯22、轉(zhuǎn)子磁鐵230、傳感器用磁鐵24、上轉(zhuǎn)子罩25a和下轉(zhuǎn)子罩25b。
軸21以中心軸線J1為中心,上端從軸承保持部113的前端突出。轉(zhuǎn)子鐵芯22具有以中心軸線J1為中心的圓筒部222,并且安裝在軸21的上端。轉(zhuǎn)子磁鐵230安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯22的側(cè)面。傳感器用磁鐵形成為以中心軸線J1為中心的環(huán)狀,安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯22的上側(cè)的外周面上。上轉(zhuǎn)子罩25a覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵230的上部和傳感器用磁鐵24。下轉(zhuǎn)子罩25b覆蓋上轉(zhuǎn)子罩25a和轉(zhuǎn)子磁鐵230的下部。
轉(zhuǎn)子鐵芯22是通過包括金屬粉末的加壓成形和燒結(jié)的工序形成的磁性體(具有磁性的部件)。金屬粉末例如是以鐵粉為主成分并含有總體的1~2%的銅粉的混合粉末等。轉(zhuǎn)子鐵芯22具有封閉圓筒部222的上端部的蓋部221。軸21被壓入蓋部221的中央開口中,由此轉(zhuǎn)子鐵芯22被安裝在軸21上。
軸承機(jī)構(gòu)4利用所謂的懸臂結(jié)構(gòu)支撐轉(zhuǎn)子鐵芯22。根據(jù)這種結(jié)構(gòu),可以將軸承機(jī)構(gòu)4配置在轉(zhuǎn)子鐵芯22的內(nèi)側(cè),從而減小電機(jī)1的軸向長度。另外,軸承機(jī)構(gòu)4不需要位于轉(zhuǎn)子鐵芯22的內(nèi)側(cè),也可以僅軸承機(jī)構(gòu)4的至少一部分位于轉(zhuǎn)子鐵芯22的圓筒部222的內(nèi)側(cè)。
轉(zhuǎn)子磁鐵230是分別在中心軸線J1方向較長的多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件(所謂分塊磁鐵(segment magnet))的集合體,沿著周方向排列在轉(zhuǎn)子鐵芯22的外周面上。轉(zhuǎn)子磁鐵230例如利用包括釹的燒結(jié)材料形成。
在殼體11的筒狀部111的內(nèi)周面與轉(zhuǎn)子磁鐵230對置地安裝有定子30。并且,定子30的中心軸線與軸21的中心軸線J1一致。
定子30具有由磁性體構(gòu)成的鐵芯31的環(huán)狀部(所謂鐵芯背部(coreback))、多個齒(ティ一ス)、絕緣體32和線圈35。多個齒以中心軸線J1為中心呈放射狀配置,從鐵芯背部向半徑方向內(nèi)側(cè)延伸。絕緣體32覆蓋多個齒,線圈35通過在多個齒上隔著絕緣體32纏繞導(dǎo)線而形成。線圈35是在多個齒和絕緣體32的外周朝向軸向卷繞導(dǎo)線而形成的。
在定子30的上側(cè)配置有母線(busbar)51,在該母線51上實(shí)施了用于向定子30的線圈35供給驅(qū)動電流的接線,母線51也與ECU 71連接。在母線51的上表面載置并安裝著安裝有后述的霍爾元件等的電路基板52。母線51形成為以中心軸線J1為中心的大致環(huán)狀,并隔開間隙包圍傳感器用磁鐵24的外周。另外,母線51只要包圍傳感器用磁鐵24的外周,則不限定于環(huán)狀,也可以是U字狀或C字狀等。
在電機(jī)1中,定子30、母線51和電路基板52構(gòu)成配置在殼體11內(nèi)的靜止部3,在殼體11的軸承保持部113內(nèi)側(cè)保持著軸承機(jī)構(gòu)4。軸承機(jī)構(gòu)4是沿著中心軸線J1排列的一對軸承41、42。軸21由一對軸承41、42支撐著,從而轉(zhuǎn)子2被支撐成能夠以中心軸線J1為中心相對于靜止部3進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
并且,通過母線51向定子30供給驅(qū)動電流,由此在轉(zhuǎn)子磁鐵230和定子30之間產(chǎn)生以中心軸線J1為中心的轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。
在電路基板52的下部安裝有霍爾元件53,霍爾元件53由后述的傳感器保持架54保持著?;魻栐?3是與各種電子部件一起檢測轉(zhuǎn)子鐵芯22的朝向(即,旋轉(zhuǎn)位置)的傳感器?;魻栐?3相對于中心軸線J1,配置在傳感器用磁鐵24的外側(cè),傳感器用磁鐵24與霍爾元件53對置。
傳感器用磁鐵24與轉(zhuǎn)子磁鐵230相同被磁化為多極,霍爾元件53檢測來自傳感器用磁鐵24的磁場,由此間接地檢測轉(zhuǎn)子磁鐵230的旋轉(zhuǎn)位置。并且,根據(jù)檢測結(jié)果,控制對定子30的驅(qū)動電流。
圖2是分解表示靜止部3的主要結(jié)構(gòu)元件的立體圖。在圖2中,對于定子30僅示出鐵芯31,但實(shí)際上在母線51被安裝于定子30上時準(zhǔn)備如下的定子30,即,鐵芯31的齒311被絕緣體32覆蓋,并且從絕緣體32上纏繞導(dǎo)線而形成線圈35(參照圖1)。
母線51具有環(huán)狀的樹脂部511、多個(在本實(shí)施方式中為4個)圓弧狀的布線板512(參照圖1)和多個連接器銷513(connector pin)。樹脂部511通過樹脂的注射模塑成形而形成。各個布線板512在樹脂部511內(nèi)沿軸向隔開間隔層疊起來。多個連接器銷513分別是具有剛性的大致線狀的金屬。各個連接器銷513形成為J字狀,兩端部513a、513b從樹脂部511向上方露出。
布線板512具有與定子30接線用的多個端子5121和與外部的電流供給部接線用的平端子5122。連接多個端子5121和平端子5122之間的部位以及連接器銷513的兩端部之間的一部分被模制成通過注射模塑成形時的嵌入成形而位于樹脂部511內(nèi)。
另一方面,各個連接器銷513的兩端部中與電路基板52連接的一個端部(以下稱為“基板側(cè)端部”)513a從樹脂部511的與電路基板52對置的表面垂直地突出。并且,連接器銷513的與電路基板52相反側(cè)的端部(以下稱為“連接器側(cè)端部”)513b與向ECU 71輸出信號的外部連接器(省略圖示)可拆裝地連接。
省略圖示的來自線圈35的導(dǎo)線通過鉚接與外周的端子5121連接,由此母線51與定子30電連接。此時,設(shè)于母線51外周的多個腳部514抵接于鐵芯31的上表面。另外,形成于各個腳部514前端的突起部卡合在鐵芯31的外周面的縱槽中,從而母線51相對于鐵芯31被定位。
在母線51的內(nèi)周面形成有圓弧狀的凹部516,該凹部516用于收容樹脂制的圓弧狀的傳感器保持架54?;魻栐?3安裝在電路基板52上。首先,霍爾元件53被插入并保持于傳感器保持架54的各個凹部541中。并且,霍爾元件53的端部被插入到形成于電路基板52的焊盤(land)上的孔中后,將傳感器保持架54固定在電路基板52的母線51側(cè)的面上。
在將傳感器保持架54的突起部542插入電路基板52的孔521中后,通過將突起部542加熱熔融并壓平的熱熔敷,傳感器保持架54被固定在電路基板52上。然后,霍爾元件53的端子通過錫焊接合在電路基板52上。
電路基板52相對于母線51的固定是在傳感器保持架54被安裝在電路基板52上后進(jìn)行的。首先,傳感器保持架54被嵌入凹部516內(nèi)。然后,設(shè)于樹脂部511上表面的兩個樹脂制的突起部5111被插入電路基板52的孔522中,并且多個連接器銷513的基板側(cè)端部513a被插入電路基板52的孔523中。而后,通過將突起部5111加熱熔融并壓平的熱熔敷,電路基板52被牢靠地固定在母線51上,進(jìn)而,基板側(cè)端部513a通過錫焊接合在電路基板52上。
圖3是表示殼體11的縱剖面圖。殼體11通過鋁壓鑄形成為一個部件。軸承保持部113上形成有作為內(nèi)側(cè)面的一部分的、保持軸承機(jī)構(gòu)4的第1軸承保持面1131和第2軸承保持面1132,在筒狀部111的內(nèi)側(cè)形成有用于安裝定子30的高精度的內(nèi)側(cè)面1111。
通常,在一對軸承的大小互不相同的情況下,將輸出側(cè)(泵側(cè))的軸承配置得較大,但在電機(jī)1中相反,一對軸承中的被保持在軸承保持部113的前端側(cè)的軸承41大于被保持在底部112側(cè)的軸承42(參照圖1)。
由此,可以增大第2軸承保持面1132附近的軸承保持部113的厚度尺寸,而且可以將軸承保持部113和底部112之間的剛性保持得較高。另外,所謂軸承“大”不僅指軸承的外徑和圈的寬度大的情況,也包括軸向厚度較厚的情況。
如以上說明的那樣,在電機(jī)1中采用利用一個部件保持軸承機(jī)構(gòu)4的懸臂結(jié)構(gòu)。由此,可以使第1軸承保持面1131和第2軸承保持面1132連續(xù)地形成,可以容易提高一對軸承41、42的同軸度,并且可以牢靠地支撐軸21。
并且,利用懸臂結(jié)構(gòu)支撐轉(zhuǎn)子2,由此可以使保持軸承機(jī)構(gòu)4的部位在軸向變短,而且軸承保持部113和軸承機(jī)構(gòu)4位于轉(zhuǎn)子鐵芯22內(nèi),因此能夠使電機(jī)1小型化。
另外,在殼體11中,通過使筒狀部111、底部112和軸承保持部113形成為一體結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)1的小型化以及提高包括軸承保持部113在內(nèi)的整個殼體11的剛性。
另外,在轉(zhuǎn)子鐵芯22的一部分(上部)配置傳感器用磁鐵24,將傳感器用磁鐵24和霍爾元件53配置成在半徑方向上對置。由此,可以形成使母線51在徑向與轉(zhuǎn)子鐵芯22的一部分重疊的結(jié)構(gòu),可以進(jìn)一步縮短電機(jī)1的軸向長度。
電機(jī)1如前面敘述的那樣,被用作送出流體、即油的泵的動力源,殼體11內(nèi)充滿油。在本發(fā)明中,殼體11形成為一個部件,由此可以容易地防止流體泄漏,其結(jié)果,可以提高對汽車的操縱進(jìn)行輔助的系統(tǒng)的可靠性。
另外,在母線51的各個端子、霍爾元件53和其他電子部件等與電路基板52的接合部適當(dāng)?shù)赝糠竺芊鈩?br> 下面,說明電機(jī)1的殼體11的制造方法。圖4是表示殼體11的制造流程的圖,圖5a~圖5c是表示殼體11的制造中途的情況的剖面圖。
首先,通過鑄造來制造殼體11的基礎(chǔ)部件(加工件(workpiece))9(步驟S11),對基礎(chǔ)部件9的外周面適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行整形后,如圖5a所示,將基礎(chǔ)部件9保持在NC車床的保持部、即卡盤81上(步驟S12)。
如圖5a所示,基礎(chǔ)部件9具有以預(yù)定的中心軸線J2為中心的大致圓筒狀的筒狀部111、底部112和大致圓筒狀的軸承保持部(bearingretainer)113。底部112覆蓋筒狀部111的一端(圖5a中的左側(cè),以下稱為“保持端”),并且中央具有開口1121。軸承保持部113從開口1121沿著中心軸線J2朝向筒狀部111的另一端(圖5a中的右側(cè),以下稱為“加工端”)突出。
這些標(biāo)號與圖3一致??ūP81使基礎(chǔ)部件9相對于刀具(即鉆頭和車刀等工具),以從基礎(chǔ)部件9的加工端朝向保持端的中心軸線J2為中心相對地旋轉(zhuǎn)。
然后,如圖5b所示,在基礎(chǔ)部件9的保持端側(cè)被卡盤81保持的狀態(tài)下,利用車刀對軸承保持部113內(nèi)進(jìn)行加工。在圖5b中,利用標(biāo)號82表示車刀的軌跡。首先,將軸承保持部113內(nèi)部的保持端側(cè)切削成以中心軸線J2為中心的環(huán)狀,形成以中心軸線J2為中心的圓筒面、即第2軸承保持面1132。第2軸承保持面1132是圖1所示的軸承42用的保持面。
然后,通過與中心軸線J2平行地切削軸承保持部113的內(nèi)側(cè)面,從而以比第2軸承保持面1132小的直徑對比第2軸承保持面1132更靠加工端側(cè)的部分的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行整形。
在車刀移動到軸承保持部113的加工端側(cè)的前端附近時,要切削的直徑增大,車刀在該狀態(tài)下移動到軸承保持部113的前端,由此形成以中心軸線J2為中心的圓筒面、即第1軸承保持面1131(步驟S13)。第1軸承保持面1131是圖1所示的軸承41用的保持面。
另外,在車刀沿著軌跡82移動期間,可以適當(dāng)改變用于形成各個部位的車刀的種類,在形成軸承保持面時為了較深地下挖,也可以進(jìn)行車刀的往復(fù)移動。并且,各個部位的切削順序也可以適當(dāng)改變。
當(dāng)在軸承保持部113的內(nèi)部形成第1軸承保持面1131和第2軸承保持面1132后,形成大致圓筒面的內(nèi)側(cè)面1111。如圖5c所示,內(nèi)側(cè)面1111是在基礎(chǔ)部件9由卡盤81保持并旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下,使車刀按照箭頭83所示那樣與中心軸線J2平行地切削筒狀部111的內(nèi)部而形成的(步驟S14)。通過以上步驟,完成殼體11的制造。
另外,內(nèi)側(cè)面1111是內(nèi)徑與定子30的外徑相等且能夠高精度地安裝定子30的面。并且,步驟S14也可以在步驟S13之前進(jìn)行。
如以上說明的那樣,在圖5a~圖5c所示的制造方法中,在不更換基礎(chǔ)部件9而保持在同一保持部、即卡盤81上的狀態(tài)下,形成第1軸承保持面1131、第2軸承保持面1132和內(nèi)側(cè)面1111。因此,可以容易提高一對軸承41、42的同軸度,并且還可以容易提高軸承機(jī)構(gòu)和定子30的同軸度。另外,僅通過一次卡緊即可進(jìn)行殼體11的主要部分的加工,因此能夠降低因卡緊作業(yè)引起的成本上升。
圖6是分解表示轉(zhuǎn)子鐵芯22及其周圍的結(jié)構(gòu)元件的立體圖。如圖6所示,轉(zhuǎn)子磁鐵230是分別在中心軸線J1方向較長的多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件23(所謂分塊磁鐵)的集合,沿著周方向排列在轉(zhuǎn)子鐵芯22的外周面上。作為轉(zhuǎn)子磁鐵元件23,例如使用含有釹的燒結(jié)材料。
轉(zhuǎn)子鐵芯22具有第1磁鐵抵接部223、第2磁鐵抵接部224和傳感器用磁鐵抵接部225。第1磁鐵抵接部223與各個轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端抵接,由此確定各個轉(zhuǎn)子磁鐵元件23在中心軸線J1方向上的位置。第2磁鐵抵接部224確定各個轉(zhuǎn)子磁鐵元件23在周方向上的位置。傳感器用磁鐵抵接部225與傳感器用磁鐵24的下表面抵接,從而確定傳感器用磁鐵24在中心軸線J1方向上的位置。
上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a和下側(cè)轉(zhuǎn)子罩25b利用不銹鋼形成為大致圓筒狀。上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a在上端具有向內(nèi)側(cè)擴(kuò)開的緣部,下側(cè)轉(zhuǎn)子罩25b在下端具有向內(nèi)側(cè)擴(kuò)開的緣部。
上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a從安裝了多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件23和傳感器用磁鐵24的轉(zhuǎn)子鐵芯22的上側(cè)覆蓋,并且利用粘接劑固定。下側(cè)轉(zhuǎn)子罩25b從該轉(zhuǎn)子鐵芯22的下側(cè)覆蓋,并且利用粘接劑固定。由此,可以利用上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵230和傳感器用磁鐵24的一部分,可以利用兩個轉(zhuǎn)子罩25a、25b不僅覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵元件23,而且也覆蓋傳感器用磁鐵24,從而能夠可靠地防止這些磁鐵脫落。并且,由于可以利用與只覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵元件23時相同的結(jié)構(gòu)覆蓋傳感器用磁鐵24,所以能夠削減轉(zhuǎn)子2的部件數(shù)量。
圖7是放大表示轉(zhuǎn)子2的一部分的圖。另外,在圖7中利用剖面表示其一部分。第1磁鐵抵接部223具有對置面2231和突出部2232。對置面2231與轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端面231對置。突出部2232從對置面2231朝向轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端面231突出。
突出部2232從與轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的中心軸線J1側(cè)的面(即,轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的背面)接觸的轉(zhuǎn)子鐵芯22上的面226離開。并且,突出部2232從對置面2231突出并抵接于轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端面231。
在轉(zhuǎn)子磁鐵元件23被固定在轉(zhuǎn)子鐵芯22上時,如圖7所示,首先,轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端面231抵接于第1磁鐵抵接部223的突出部2232。由此,可以正確進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鐵元件23在中心軸線J1方向上的定位。另外,突出部2232可以減小轉(zhuǎn)子鐵芯22與轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上端面231抵接的面積。并且,通過在上端面231和對置面2231之間以及轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的下端面和轉(zhuǎn)子鐵芯22之間設(shè)置間隙,可以抑制從轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的上下端面向轉(zhuǎn)子鐵芯22泄漏磁通,可提高驅(qū)動效率。
如圖6和圖7所示,轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的一個側(cè)面抵接于第2磁鐵抵接部224,由此能夠正確進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鐵元件23在周方向上的定位。
另外,轉(zhuǎn)子磁鐵元件23所嵌入的凹部的寬度形成為能夠使轉(zhuǎn)子磁鐵元件23通過間隙配合嵌入的寬度。該情況時,凹部的兩側(cè)的面和轉(zhuǎn)子磁鐵元件23基本上抵接,因此凹部的兩側(cè)的面發(fā)揮進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的周方向定位的第2磁鐵抵接部224的作用。轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的背面粘接在面226上,從而轉(zhuǎn)子磁鐵元件23被固定在轉(zhuǎn)子鐵芯22上。
如以上說明的那樣,在電機(jī)1中,軸承機(jī)構(gòu)4被保持在形成為一個部件的殼體11的軸承保持部113內(nèi),轉(zhuǎn)子鐵芯22利用內(nèi)部配置有軸承機(jī)構(gòu)4的所謂懸臂結(jié)構(gòu)支撐著。
因此,雖然與中心軸線垂直的轉(zhuǎn)子鐵芯22的剖面形狀復(fù)雜變化,但由于經(jīng)過金屬的粉末材料的加壓成形、燒結(jié)等工序形成轉(zhuǎn)子鐵芯22,所以即使是具有這種復(fù)雜形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯22也能夠容易形成。并且,可以削減電機(jī)的制造成本,同時,可以自由設(shè)計轉(zhuǎn)子鐵芯22的形狀。
另外,轉(zhuǎn)子鐵芯22的形狀不限于圖1所示形狀,在轉(zhuǎn)子鐵芯22與軸21連接并且至少具有圓筒部的情況下,與中心軸線垂直的剖面形狀復(fù)雜變化。該情況下,轉(zhuǎn)子鐵芯22難以通過層疊電磁鋼板和切削金屬而形成。但是,在本發(fā)明中,由于利用粉末材料制造轉(zhuǎn)子鐵芯22,所以能夠解決前述問題。
另外,通過利用粉末材料制造轉(zhuǎn)子鐵芯22,從而可以容易形成第1磁鐵抵接部223、第2磁鐵抵接部224以及確定傳感器用磁鐵24的安裝位置的傳感器用磁鐵抵接部225。第1磁鐵抵接部223相對于中心軸線方向和周方向確定轉(zhuǎn)子磁鐵元件23的安裝位置。
由此,可以在轉(zhuǎn)子磁鐵元件23和傳感器用磁鐵24被一體地安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯22上的狀態(tài)下對傳感器用磁鐵24進(jìn)行磁化。并且,可以高精度地對準(zhǔn)轉(zhuǎn)子磁鐵230和傳感器用磁鐵24的磁化位置。
并且,在電機(jī)1中,不需要用于進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鐵元件23和傳感器用磁鐵24的定位的特殊部件和夾具。
此外,可以利用上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a和下側(cè)轉(zhuǎn)子罩25b覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵元件23和傳感器用磁鐵24。
因此,可以削減轉(zhuǎn)子2的部件數(shù)量,從而可以降低電機(jī)1的制造成本和工時。
另外,傳感器用磁鐵24設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯22上端的外周面上,并且被配置成使傳感器用磁鐵24和霍爾元件53在半徑方向上對置。根據(jù)這種結(jié)構(gòu),可以減小母線51從轉(zhuǎn)子鐵芯22向定子30的相反側(cè)突出的量,可以縮短電機(jī)1的軸向長度。
僅以所選實(shí)施方式描述了本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員,顯然可以在不脫離由所附權(quán)利要求定義的發(fā)明范圍的前提下,進(jìn)行各種變更和改進(jìn)。并且前述實(shí)施方式并非對本發(fā)明由權(quán)利要求定義或等同的范圍的限制,而僅用于進(jìn)行解釋說明。
例如,電機(jī)1的殼體11通過鋁壓鑄形成為一個部件,但也可以利用鋁之外的材料形成為一個部件。并且,殼體11通過利用一個部件容納電機(jī)1的各個部件,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)1的小型化。通過使利用電機(jī)1的機(jī)構(gòu)的其他部件與殼體11形成為一個部件,可以實(shí)現(xiàn)包括利用電機(jī)1的機(jī)構(gòu)在內(nèi)的整個系統(tǒng)的小型化。例如,泵的外殼和殼體11可以形成為一體。
第1磁鐵抵接部、第2磁鐵抵接部和傳感器用磁鐵抵接部的形狀可以進(jìn)行各種變形。
例如,通過在轉(zhuǎn)子磁鐵元件的上端設(shè)置凸部,從轉(zhuǎn)子鐵芯的凹部的對置面省去突出部,使磁鐵的凸部抵接于對置面,從而也可以確定轉(zhuǎn)子磁鐵元件的安裝位置。
并且,也可以省略轉(zhuǎn)子磁鐵元件所嵌入的凹部,使設(shè)于轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面上的突起發(fā)揮第1磁鐵抵接部和第2磁鐵抵接部的作用。例如,也可以設(shè)置從轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面向外側(cè)突出、再向下側(cè)突出并抵接于轉(zhuǎn)子磁鐵元件的上端面的突出部,或者從轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面向斜下方突出的突出部。
并且,傳感器用磁鐵也可以在安裝之前被磁化,該情況時,可以容易地在轉(zhuǎn)子鐵芯上形成用于周方向定位的D形切口。
并且,也可以通過注射模塑成形來形成傳感器用磁鐵,利用產(chǎn)生于澆口部的突起和形成于轉(zhuǎn)子鐵芯的凹部,進(jìn)行傳感器用磁鐵的定位。
并且,在電機(jī)1中,上側(cè)轉(zhuǎn)子罩25a和下側(cè)轉(zhuǎn)子罩25b利用不銹鋼形成為大致圓筒狀,但也可以利用不銹鋼之外的非磁性體材料(例如樹脂等)形成。
軸承機(jī)構(gòu)4也可以具有一對軸承41、42之外的軸承,例如利用含油套筒支撐軸。
并且,軸也可以不需要利用懸臂結(jié)構(gòu)支撐,而利用雙支撐結(jié)構(gòu)支撐。即,將軸支撐為相對于殼體可以旋轉(zhuǎn)的軸承機(jī)構(gòu)也可以相對于轉(zhuǎn)子鐵芯上下分離。
上側(cè)轉(zhuǎn)子罩和下側(cè)轉(zhuǎn)子罩也可以設(shè)置成一體,轉(zhuǎn)子磁鐵和傳感器用磁鐵整體由一個轉(zhuǎn)子罩覆蓋。
電機(jī)1相對于漏油的可靠性較高,因此除汽車的電動動力轉(zhuǎn)向裝置外,也可以用于電動制動系統(tǒng)和電磁懸吊系統(tǒng)、傳動系統(tǒng),還可以用于輔助汽車之外的車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)操作的各種系統(tǒng)。并且,也可以用于采用具有復(fù)雜形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯的電機(jī)的各種系統(tǒng)。
另外,電機(jī)1也可以用于油之外的流體的泵。
權(quán)利要求
1.一種電動式電機(jī),該電動式電機(jī)具備靜止部,其具有定子;轉(zhuǎn)子,其具有轉(zhuǎn)子磁鐵,該轉(zhuǎn)子磁鐵在與所述定子之間產(chǎn)生以中心軸線為中心的轉(zhuǎn)矩;軸承機(jī)構(gòu),其將所述轉(zhuǎn)子支撐成能夠以所述中心軸線為中心相對于所述靜止部旋轉(zhuǎn);以及大致有底圓筒狀的殼體,其形成為容納所述靜止部和所述轉(zhuǎn)子的一個部件,所述殼體具備在大致圓筒面的內(nèi)側(cè)面安裝所述定子的筒狀部;覆蓋所述筒狀部的下端,并在中央形成有開口的底部;以及大致圓筒狀的軸承保持部,其從所述開口沿著所述中心軸線朝向所述筒狀部的上方突出,并且在內(nèi)側(cè)保持所述軸承機(jī)構(gòu),所述轉(zhuǎn)子具備軸,其由所述軸承機(jī)構(gòu)支撐在所述軸承保持部內(nèi),并且上端部從所述軸承保持部的上端部突出;以及轉(zhuǎn)子鐵芯,其是覆蓋所述軸承保持部的所述上端部的有蓋圓筒狀,蓋部連接在所述軸的所述上端部上,在側(cè)面安裝有所述轉(zhuǎn)子磁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī),其特征在于,所述軸承機(jī)構(gòu)是沿著所述中心軸線排列的一對軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī),其特征在于,所述一對軸承中的在所述軸承保持部的所述上方側(cè)的軸承大于下方側(cè)的軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī),其特征在于,所述電機(jī)被用作送出流體的泵的動力源,所述殼體內(nèi)充滿所述流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī),其特征在于,所述流體是油,在輔助車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)操作的系統(tǒng)中使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī),其特征在于,所述電機(jī)對汽車的操縱進(jìn)行輔助。
7.一種殼體制造方法,該方法用于制造電動式電機(jī)的殼體,其特征在于,該殼體制造方法具備如下工序通過鑄造來制造殼體的基礎(chǔ)部件的工序,該基礎(chǔ)部件具備以中心軸線為中心的大致圓筒狀的筒狀部;覆蓋所述筒狀部的下端并在中央形成有開口的底部;以及大致圓筒狀的軸承保持部,其從所述開口沿著所述中心軸線朝向所述筒狀部的上方突出;利用卡盤保持所述基礎(chǔ)部件的工序;在所述基礎(chǔ)部件被所述卡盤保持的狀態(tài)下,使所述基礎(chǔ)部件以所述中心軸線為中心相對于切削工具進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn),由此切削所述軸承保持部的內(nèi)部來形成軸承保持面的工序;以及在所述基礎(chǔ)部件被所述卡盤保持的狀態(tài)下,使所述基礎(chǔ)部件以所述中心軸線為中心相對于切削工具進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn),由此切削所述筒狀部的內(nèi)部來形成內(nèi)側(cè)面的工序。
8.一種電動式電機(jī),其特征在于,該電動式電機(jī)具備軸;轉(zhuǎn)子鐵芯,其是通過包括粉末材料的加壓成形和燒結(jié)的工序形成的磁性部件,具有中心軸線與所述軸的中心軸線大致一致的圓筒部,并且安裝在所述軸上;配置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)的轉(zhuǎn)子磁鐵;具有以所述中心軸線為中心的筒狀部的殼體;定子,其固定在所述筒狀部的內(nèi)側(cè)面上,與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的所述外周面對置,與所述轉(zhuǎn)子磁鐵之間產(chǎn)生以所述中心軸線為中心的轉(zhuǎn)矩;以及軸承機(jī)構(gòu),其將所述軸支撐成能夠以所述中心軸線為中心相對于所述殼體旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有將所述殼體的圓筒部的上端部封閉的蓋部,所述蓋部安裝在所述軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)子磁鐵是多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件的集合,所述轉(zhuǎn)子鐵芯具備通過分別與所述多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件抵接,進(jìn)行所述多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件的軸向定位的第1磁鐵抵接部和進(jìn)行所述多個轉(zhuǎn)子磁鐵元件的周方向定位的第2磁鐵抵接部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機(jī),其特征在于,所述第1磁鐵抵接部具有突出部,所述突出部從與所述轉(zhuǎn)子磁鐵元件的內(nèi)側(cè)面接觸的所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的面離開,并且朝向所述轉(zhuǎn)子磁鐵元件的上端面突出而抵接于所述上端面。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī),其特征在于,該電機(jī)還具有傳感器用磁鐵,其是以所述中心軸線為中心的環(huán)狀,安裝在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面上;以及傳感器,其相對于所述中心軸線配置在所述傳感器用磁鐵的外側(cè),檢測來自所述傳感器用磁鐵的磁場,從而檢測所述轉(zhuǎn)子鐵芯的位置,所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有傳感器用磁鐵抵接部,該傳感器用磁鐵抵接部與所述傳感器用磁鐵抵接,從而進(jìn)行所述傳感器用磁鐵的軸向定位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機(jī),其特征在于,所述傳感器用磁鐵配置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的上部外周面上,并且該電機(jī)還具有母線,所述母線安裝在所述定子的上端部并包圍所述傳感器用磁鐵的外周,所述傳感器配置在所述母線的內(nèi)周部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)子鐵芯還具有覆蓋所述傳感器用磁鐵和所述轉(zhuǎn)子磁鐵的至少一部分的轉(zhuǎn)子罩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電機(jī)及殼體制造方法,在所述電機(jī)中,具有軸承保持部的殼體形成為一個部件。在軸承保持部內(nèi)配置有一對軸承,軸由一對軸承支撐著可以旋轉(zhuǎn)。通過利用所謂的懸臂結(jié)構(gòu)支撐具有軸的轉(zhuǎn)子,從而可以使保持軸承的部位在軸向變短,使電機(jī)小型化。
文檔編號B62D5/04GK1980007SQ20061016455
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者內(nèi)谷良裕, 磯谷康次, 芳賀英博 申請人:日本電產(chǎn)株式會社
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