專利名稱：無刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷電機(jī)，更具體而言，涉及容積效率高的無刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
在復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、或者復(fù)合機(jī)等OA (Office Automation,辦公自動化)設(shè)備中，在感光鼓、供紙機(jī)構(gòu)等的驅(qū)動中使用無刷電機(jī)。無刷電機(jī)通常具備由層壓鋼板形成的定子、和設(shè)置在定子的外周側(cè)的圓筒狀的轉(zhuǎn)子。定子包括定子鐵芯，其具有以相等間隔向徑向外方突出的多個(gè)突 出部；和線圈，其卷繞在多個(gè)突出部的每ー個(gè)上。轉(zhuǎn)子被支承為能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子在其內(nèi)周具備周期性地形成相互不同的磁極的磁鐵。無刷電機(jī)通過對定子的線圈的通電控制來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，向轉(zhuǎn)子的磁鐵施加旋轉(zhuǎn)カ而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。另外，無刷電機(jī)還具備設(shè)置于定子以及轉(zhuǎn)子的下部(沿著旋轉(zhuǎn)軸的一方的端部)的電路基板。在電路基板上形成有磁性地檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的磁性檢測元件。為了提高該磁性檢測元件對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的檢測精度，而使轉(zhuǎn)子磁鐵的寬度(沿旋轉(zhuǎn)軸的長度)比定子鐵芯的磁極基部的寬度長。進(jìn)而，為了増大定子鐵芯與轉(zhuǎn)子磁鐵的對置面積，而使結(jié)構(gòu)定子鐵芯的層壓鋼板之中的定子上下端部(沿旋轉(zhuǎn)軸的兩端部)的鋼板(端板)均以其外周端部向與磁鐵大致平行的方向延伸的方式彎折。另外，上述的無刷電機(jī)例如被下述專利文獻(xiàn)I中所公開。在下述專利文獻(xiàn)I的電機(jī)中，定子鐵芯具備將多張板狀體一體化地層壓而成的層壓部、和以夾著層壓部的兩面的方式配置的端板部。配置在層壓部的上面?zhèn)纫约跋旅鎮(zhèn)鹊亩税宀糠謩e由2張板狀體結(jié)構(gòu)，并且具有向相對于轉(zhuǎn)子的磁鐵大致平行的方向彎折的延長部。在制造該電機(jī)時(shí)，在不妨礙定子鐵芯的磁通的流動的位置上形成層壓部與端板部的定位部，在已定位的狀態(tài)下，暫時(shí)固定層壓部與端板部，通過粉末涂裝或者電泳涂裝形成并固定絕緣層。專利文獻(xiàn)I日本特開2009-201306號公報(bào)近年來，隨著設(shè)備的薄型化、省空間化，要求作為設(shè)備的一部分而組入的無刷電機(jī)的進(jìn)ー步小型化。因此，希望提高無刷電機(jī)的容積效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是解決上述問題的發(fā)明，其目的在于提供一種容積效率高的無刷電機(jī)。基于本發(fā)明的一種情況的無刷電機(jī)具備轉(zhuǎn)子框架，該轉(zhuǎn)子框架能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，并且具有內(nèi)壁面；環(huán)狀的磁鐵，該環(huán)狀的磁鐵安裝在內(nèi)壁面；和定子，該定子以與磁鐵對置的方式配置在轉(zhuǎn)子框架的內(nèi)周側(cè)，并且能夠產(chǎn)生使磁鐵旋轉(zhuǎn)的磁場，定子包括被層疊在一起的多個(gè)板狀體；和端部板狀體，該端部板狀體與多個(gè)板狀體的沿著旋轉(zhuǎn)軸的方向上的至少一方的面重疊，端部板狀體具有與至少一方的面重疊的主體部；和外周側(cè)端部，該外周側(cè)端部在主體部的外周側(cè)端部以與主體部形成直角或者鈍角的方式彎折。在上述無刷電機(jī)中，優(yōu)選外周側(cè)端部的彎折角度在87. 5度以上90度以下。[0011 ] 在上述無刷電機(jī)中，優(yōu)選主體部與外周側(cè)端部的邊界具有曲線的截面形狀。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供容積效率高的無刷電機(jī)。

圖I是示意性地表示本發(fā)明ー實(shí)施方式的無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是示意性地表示圖I的無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子以及定子的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是表示在從斜下方觀察的情況下的磁鐵的磁化狀態(tài)的ー個(gè)例子的立體圖。圖4是表示圖I的定子鐵芯以及磁鐵附近的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。圖5是示意性地表示從磁鐵朝向定子鐵芯的磁通的剖視圖。圖6是表不彎折角度0與感應(yīng)電壓的最大值的關(guān)系的圖(圖表)。符號說明10…轉(zhuǎn)子；11…轉(zhuǎn)子框架；lla…轉(zhuǎn)子框架側(cè)壁部的外壁面；llb…轉(zhuǎn)子框架側(cè)壁部的內(nèi)壁面；12…磁鐵；12a…主磁極磁化部；12b…FG磁化部；13…軸；14a…轉(zhuǎn)子框架頂部；14b…轉(zhuǎn)子框架側(cè)壁部；20…定子；21…定子鐵芯；21a…齒部；22…定子線圈；31…軸承；32…軸承外殼；33a…軸承外殼側(cè)壁部；33b…軸承外殼延伸部；40".基板；40a、40b...基板的面；41...霍爾元件；42…FG圖案(FGパターン);43…消除圖案(キヤンセルパターン)；51…多個(gè)板狀體；51a、51b…多個(gè)板狀體的平面；52a、52b…端板；53…絕緣層；60、61…孔；101…端板主體部；102…端板外周側(cè)端部；102a…端板外周側(cè)端部的前端；B1 B3…磁通；FR…主體部與外周側(cè)端部的邊界；0…彎折角度。
具體實(shí)施方式
以下，基于附圖對本發(fā)明的ー實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的無刷電機(jī)，例如在復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、或者復(fù)合機(jī)等OA設(shè)備中用于感光鼓或供紙機(jī)構(gòu)等的驅(qū)動。這種用途的無刷電機(jī)是需要強(qiáng)力的扭矩的大功率無刷電機(jī)。當(dāng)然，本實(shí)施方式的無刷電機(jī)并不局限于上述用途。[無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)]圖I是示意性地表示本發(fā)明ー實(shí)施方式的無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是示意性地表示圖I的無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子以及定子的結(jié)構(gòu)的立體圖。其中，在圖2中，僅示出了轉(zhuǎn)子以及定子的一部分。在下面的說明中，“外周側(cè)”的含義是指從無刷電機(jī)的軸13 (旋轉(zhuǎn)軸)朝向外部的一側(cè)，“內(nèi)周側(cè)”的含義是指朝向無刷電機(jī)的軸13的ー側(cè)。參照圖I以圖2，本實(shí)施方式的無刷電機(jī)主要具備轉(zhuǎn)子10、定子20、軸承31、軸承外殼32以及基板40。轉(zhuǎn)子10具備轉(zhuǎn)子框架11、磁鐵12以及軸13。對于轉(zhuǎn)子10，軸13以貫穿轉(zhuǎn)子框架11的中心部(圖I中的中央部)的方式沿圖I中的上下方向延伸。轉(zhuǎn)子框架11能夠以軸13為中心與軸13 —起旋轉(zhuǎn)。磁鐵12以與定子20對置的方式安裝于轉(zhuǎn)子框架11。軸13被軸承31支承為能夠相對于軸承外殼32旋轉(zhuǎn)。軸承31例如由滑動軸承形成，且沿軸13的延伸方向(旋轉(zhuǎn)軸)例如設(shè)置有2個(gè)。定子20以及基板40固定于軸承外殼32。轉(zhuǎn)子框架11防止磁場從轉(zhuǎn)子框架11內(nèi)部泄漏，并且例如由磁性體形成。轉(zhuǎn)子框架11具有沿著與軸13的延伸方向例如垂直的方向(外周方向，圖I中的橫向)延伸的頂部14a、和沿著與軸13的延伸方向例如平行的方向(圖I中的縱向)延伸的側(cè)壁部14b (轉(zhuǎn)子背軛)。俯視觀察時(shí)，頂部14a具有圓形形狀。在頂部14a的中心部設(shè)置有用于供軸13通過的孔60，從而轉(zhuǎn)子框架11在孔60處固定于軸13。側(cè)壁部14b從頂部14a的外周端部向基板40側(cè)(圖I中的下方向)延伸。側(cè)壁部14b為圓筒形狀，具有朝向外周側(cè)的面即外壁面11a、和朝向內(nèi)周側(cè)的面即內(nèi)壁面lib。磁鐵12被安裝在內(nèi)壁面lib。定子20具備定子鐵芯21，該定子鐵芯21具有以從中央向徑向外側(cè)呈放射狀延伸的方式形成的多個(gè)齒部21a ;和定子線圈22，該定子線圈22卷繞在齒部21a的周圍。定子20以與磁鐵12隔著空間而對置的方式配置在比磁鐵12靠內(nèi)周側(cè)的位置。通過對定子線圈22施加電壓，定子20能夠產(chǎn)生使磁鐵12旋轉(zhuǎn)的磁場。關(guān)于定子20的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，將在后面進(jìn)行說明。軸承外殼32具有側(cè)壁部33a和延伸部33b。側(cè)壁部33a具有圓筒形狀，在其內(nèi)周
側(cè)嵌入有軸承31。在側(cè)壁部33a的外周側(cè)安裝有定子鐵芯21。延伸部33b在側(cè)壁部33a的圖I中的下端部向外周側(cè)延伸。在延伸部33b安裝有基板40。由此基板40相對于軸承外殼32以及定子20被固定。在基板40的中心部形成有孔61，軸13以及軸承外殼32貫穿孔61。在基板40的轉(zhuǎn)子10側(cè)的面40a形成有FG圖案42和消除圖案43。FG圖案42基于從磁鐵12接受的磁場的變化來檢測磁鐵12的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度)。消除圖案43產(chǎn)生用于對由于激勵定子20而產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行消除的噪聲。另ー方面，在基板40的與轉(zhuǎn)子10相反側(cè)的面40b上，設(shè)置有檢測磁鐵12 (轉(zhuǎn)子10)的旋轉(zhuǎn)方向的位置的霍爾元件41。另外，也可以利用除霍爾元件41以外的傳感器來檢測磁鐵12 (轉(zhuǎn)子10)的旋轉(zhuǎn)方向的位置。另外，在基板40上，除上述的結(jié)構(gòu)以外，可以形成有用于驅(qū)動以及控制無刷電機(jī)的驅(qū)動/控制集成電路、芯片型電子部件(電阻、電容)、用于接通/斷開向各定子線圈22施加的電壓的功率MOS陣列等。接下來，對本實(shí)施方式的環(huán)狀的磁鐵12的磁化狀態(tài)進(jìn)行說明。圖3是表示在從斜下方觀察的情況下的磁鐵的磁化狀態(tài)的ー個(gè)例子的立體圖。另外在圖3中，雖然僅在沿著磁鐵12的圓周方向的局部示出了主磁極磁化部12a以及FG磁化部12b各自的磁化狀態(tài)(以標(biāo)號“N”以及“S”來表示)，但是實(shí)際上遍及磁鐵的圓周方向整體均成為同樣的磁化狀態(tài)。參照圖3，在環(huán)狀的磁鐵12形成有主磁極磁化部12a以及FG磁化部12b。主磁極磁化部12a是用于使轉(zhuǎn)子10相對于定子20旋轉(zhuǎn)的磁化部，并且是用于獲得驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的磁化部。主磁極磁化部12a沿圓周方向以恒定周期交互地設(shè)置有被磁化成N極的區(qū)域與被磁化成S極的區(qū)域。FG磁化部12b是用于檢測磁鐵12 (轉(zhuǎn)子10)相對于定子20以及基板40的轉(zhuǎn)速的磁化部。FG磁化部12b形成于磁鐵12的基板40側(cè)端面,并且沿圓周方向以恒定周期交互地設(shè)置有被磁化成N極的區(qū)域與被磁化成S極磁的區(qū)域。FG磁化部12b的磁化圖案的周期T2比主磁極磁化部12a的磁化圖案的周期Tl短。[定子鐵芯的結(jié)構(gòu)]圖4是表示圖I的定子鐵芯以及磁鐵附近的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。參照圖4，定子鐵芯21具有多個(gè)板狀體51 (疊加)、2張端板52a及52b (端部板狀體的ー個(gè)例子)、和絕緣層53。多個(gè)板狀體51均具有相同形狀，并在沿著軸13的延伸方向的方向(圖4中縱向)上重疊。端板52a與多個(gè)板狀體51的頂部14a側(cè)的平面51a (圖4中上側(cè)的面)重疊，端板52b與多個(gè)板狀體51的基板40側(cè)的平面51b (圖4中下側(cè)的面)重疊。絕緣層53分別形成于端板52a以及52b的表面。端板52a以及52b分別例如由I張板狀體結(jié)構(gòu),并且其外周側(cè)端部彎折。由于端板52a以及52b分別由I枚板狀體結(jié)構(gòu)，因此端板52a以及52b的加工以及配置變得容易。端板52a以及52b分別具有與多個(gè)板狀體51的面51a或者51b重疊的主體部101、和相對于主體部101彎折的外周側(cè)端部102。主體部101呈平面狀，并沿著與軸13的延伸方向垂直的方向(圖4中橫向)延伸。外周側(cè)端部102向遠(yuǎn)離主體部101的ー側(cè)彎折。具體而言，端板52a的外周側(cè)端部102向圖4中上方彎折,端板52b的外周側(cè)端部102向圖4中下方彎折。主體部101與外周側(cè)端部102的邊界FR例如具有曲線的截面形狀(即圓角形狀)。另外，邊界FR也可以不具有圓角形狀，而具有大致直角的截面形狀。磁鐵12可以比外周側(cè)端部102的前端102a向沿著軸13的延伸方向的外側(cè)(圖4中上側(cè)或者下側(cè))延伸。另外，磁鐵12也可以延伸至與外周側(cè)端部102的前端102a相同 的位置。在圖4中，磁鐵12的上側(cè)延伸至與端板52a的外周側(cè)端部102的前端102a相同的位置，磁鐵12的下側(cè)延伸至比端板52b的外周側(cè)端部102的前端102a更靠近下側(cè)的位置。端板52a以及52b各自的外周側(cè)端部102以與主體部101呈直角或者鈍角的方式彎折。換言之，從主體部101的內(nèi)周側(cè)端部朝向邊界FR的延伸方向DRl與從邊界FR朝向外周側(cè)端部102的前端102a側(cè)的延伸方向DR2所形成的角度0 (以下有時(shí)稱為彎折角度0，在該情況下，將端板未被彎折的狀態(tài)規(guī)定為彎折角度9 =0)大于0且在90度以下。由此，外周側(cè)端部102與磁鐵12對置。外周側(cè)端部的前端102a和磁鐵12的距離，與邊界FR和磁鐵12的距離相同或者較之小。特別優(yōu)選彎折角度0在87. 5度以上90度以下。圖5是示意性地表示從磁鐵朝向定子鐵芯的磁通的剖視圖。此外圖5示意性地表示圖I中右側(cè)的無刷電機(jī)的構(gòu)造。圖5中箭頭Al表示端板52a的彎曲方向，圖5中箭頭A2表不端板52b的彎曲方向。參照圖5，磁鐵12的中央部的磁通BI主要通過多個(gè)板狀體51而被引導(dǎo)至定子鐵芯21。另外，通過以彎折角度e為90度以下的方式來彎折端板52a，能夠?qū)碜源盆F12的上部的磁通B2主要通過端板52a的外周側(cè)端部102而引導(dǎo)至定子鐵芯21。同樣，通過以彎折角度9為90度以下的方式來彎折端板52b，能夠?qū)碜源盆F12的下部的磁通B3主要通過端板52b的外周側(cè)端部102而引導(dǎo)至定子鐵芯21。其結(jié)果，能夠提高無刷電機(jī)的容積效率。尤其是，通過分別彎折端板52a以及52b，以使得端板52a以及52b各自的外周側(cè)端部102與主體部101形成為鈍角(S卩，使得彎折角度0不到90度)，外周側(cè)端部102的每ー個(gè)均向磁鐵12側(cè)傾斜，外周側(cè)端部102的每ー個(gè)與磁鐵12的距離變短。由此，能夠?qū)⒏嗟拇磐˙2以及B3引導(dǎo)至定子鐵芯21。[實(shí)施例]本申請的發(fā)明人們?yōu)榱舜_認(rèn)上述的實(shí)施方式的有效性，改變端板52a以及52b各自的彎折角度e，對在各情況下的無刷電機(jī)的感應(yīng)電壓進(jìn)行了模擬。對于無刷電機(jī)的感應(yīng)電壓進(jìn)行模擬時(shí)的各部件的尺寸及各種條件設(shè)定為如表I所示的內(nèi)容。其中，表I的各部件的尺寸中的“厚度”是指圖I中橫向的長度,“高度”是指圖I中縱向的長度?！岸税甯叨取笔潜硎緢D4中的外周側(cè)端部102的縱向的長度。表I
權(quán)利要求1.ー種無刷電機(jī)，其特征在于，具備 轉(zhuǎn)子框架，該轉(zhuǎn)子框架能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，并且具有內(nèi)壁面； 環(huán)狀的磁鐵，該環(huán)狀的磁鐵安裝在所述內(nèi)壁面；和 定子，該定子以與所述磁鐵對置的方式配置在所述轉(zhuǎn)子框架的內(nèi)周側(cè)，并且能夠產(chǎn)生使所述磁鐵旋轉(zhuǎn)的磁場， 所述定子包括 被層疊在一起的多個(gè)板狀體；和 端部板狀體，該端部板狀體與所述多個(gè)板狀體的沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的方向上的至少一方的面重疊， 所述端部板狀體具有 與所述至少一方的面重疊的主體部；和 外周側(cè)端部，該外周側(cè)端部在所述主體部的外周側(cè)端部以與所述主體部形成直角或者鈍角的方式彎折。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無刷電機(jī)，其特征在干， 所述外周側(cè)端部的彎折角度在87. 5度以上90度以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的無刷電機(jī)，其特征在干， 所述主體部與所述外周側(cè)端部的邊界具有曲線的截面形狀。
專利摘要本實(shí)用新型提供容積效率高的無刷電機(jī)。該無刷電機(jī)具備能夠以軸為中心旋轉(zhuǎn)并且具有內(nèi)壁面的轉(zhuǎn)子框架(11)；安裝在轉(zhuǎn)子框架(11)的內(nèi)壁面的環(huán)狀的磁鐵(12)；和以與磁鐵(12)對置的方式配置在轉(zhuǎn)子框架(11)的內(nèi)周側(cè)、并且能夠產(chǎn)生使磁鐵(12)旋轉(zhuǎn)的磁場的定子。定子包括層疊在一起的多個(gè)板狀體(51)、和與多個(gè)板狀體(51)的平面(51a、51b)重疊的端板(52a、52b)，端板(52a、52b)具有主體部(101)、和在主體部(101)的外周側(cè)端部以與主體部(101)形成直角或者鈍角的方式彎折的外周側(cè)端部(102)。
文檔編號H02K1/12GK202524269SQ20112046337
公開日2012年11月7日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者井上康弘, 國重康男, 鈴木信也, 門脅功治, 高見典生 申請人:美蓓亞株式會社, 美蓓亞馬達(dá)株式會社