圓筒無芯馬達的制作方法

專利名稱：圓筒無芯馬達的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圓筒無芯馬達，將設置在圓筒狀外殼中央的軸的輸出端的相反側端部與換向器連結，并在上述換向器上設置與上述外殼同心的圓筒狀的線圈部件，而構成馬達的轉子單元，并且具有在上述軸和上述線圈部件之間設置空氣隙而配置了圓筒狀的磁鐵的定子單元。
背景技術：
以往，作為小型的電氣設備或者電子設備的驅動源，使用小型的圓筒無芯馬達。圖8表示該圓筒無芯馬達的現有例的概略構成。在圖8中，現有的圓筒無芯馬達具有由磁性材料形成的外殼I (馬達殼體)；沿著 外殼I的旋轉中心軸配置的軸2 ;用于旋轉自如地支持軸2的軸承3、4 ;用于維持軸承3和軸承4之間的距離的軸環5 ;收容了軸2、軸承3、4及軸環5的、兼作為磁軛的軸承座6 ;設置在軸承座6外周的磁鐵7 ;配設在磁鐵7和外殼I之間的空氣隙中的圓筒狀的線圈8 ;用于進行向線圈8供電等的換向器(換向器單元)9 ;用于將換向器9與軸2的一個端部進行連結的軸連結部10 ;以及封閉外殼I的開口部并設置了換向器9的電刷等的模壓部件11。此外，外殼I、軸承座6以及磁鐵7構成該圓筒無芯馬達的定子單元，線圈8、軸2、軸連結部10以及換向器9構成該圓筒無芯馬達的轉子單元。在這種圓筒無芯馬達中，在使外殼I的外形尺寸一定的情況下，為了增大輸出轉矩,基本上需要使磁鐵7的體積增加而增大磁導率。例如，在專利文獻I中公開有如下裝置將軸承(軸承)架形成為粗直徑和細直徑的兩段，從外側將軸承插裝到粗直徑部分，并且將圓筒磁鐵配置到細直徑部分，由此能夠增大圓筒磁鐵的壁厚并增加體積。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平5-344700號公報

發明內容
發明要解決的課題但是，在這樣的專利文獻I所公開的現有裝置中，軸承位于圓筒磁鐵的外側，因此產生如下問題不能夠使軸的長度小于軸承的軸延長方向的長度和圓筒磁鐵的軸延長方向的長度的合計，而難以在軸向上將用于得到需要的輸出轉矩的圓筒無芯馬達的形狀小型化。本發明是鑒于所述實際情況而進行的，其目的在于提供一種圓筒無芯馬達，容易小型化，且能夠抑制用于得到需要的輸出轉矩的磁鐵的大小。用于解決課題的手段本發明的圓筒無芯馬達為，將設置在圓筒狀外殼中央的軸的輸出端的相反側端部與換向器連結，在上述換向器上相對于上述外殼設置圓筒狀的線圈部件，而構成馬達的轉子單元，并且具有在上述軸和上述線圈部件之間配置了圓筒狀的磁鐵的定子單元，在該圓筒無芯馬達中，上述定子單元具有樹脂模壓部件，該樹脂模壓部件將上述磁鐵固定到上述外殼上并且將上述軸旋轉自如地支承在外殼上。此外，也可以為，在上述外殼的上述輸出端側，在相對于上述軸垂直的方向上設置壁部，并且在該壁部上，從上述輸出端側朝向相反側地設置凹部和至少一個以上的貫通孔，在此基礎上，上述樹脂模壓部件成型為至少將供上述軸通過的部分留出而填埋上述凹部的形態。此外，也可以為，上述樹脂模壓 部件成型為將上述磁鐵的與上述換向器對置的面卡止的形態。此外，也可以為，在上述樹脂模壓部件上，在上述軸的周圍進一步設置供上述軸貫通的磁軛部件。此外，也可以為，在上述磁鐵的與上述換向器對置的面上設置止轉的槽，上述樹脂模壓部件成型為填埋上述槽的形態。此外，也可以為，填埋上述凹部的上述樹脂模壓部件成型為如下形態在上述輸出端側形成有圓筒狀凸部，并在其內周部或外周部中的至少任意一方形成螺紋部。并且，也可以為，上述圓筒狀的磁鐵成型為空出將上述軸與上述換向器連結的連結部的空間的形態。發明的效果根據以上那樣的本發明的圓筒無芯馬達，能夠得到容易小型化、且能夠抑制用于得到需要的輸出轉矩的磁鐵的大小這種效果。此外，在相同尺寸的圓筒無芯馬達中，能夠增大能夠配置的磁鐵的體積，因此得到能夠增大輸出轉矩這種效果。此外，通過一體的樹脂模壓部件來成型支承旋轉軸的樹脂軸承，由此得到能夠削減零件數量和制造工時數這種效果。此外，得到如下效果除了作為樹脂軸承的功能以外，通過一體的樹脂模壓部件進行成型，還能夠實現作為磁鐵的防脫、止轉的功能、作為齒輪頭的連結部的功能。此外，得到如下效果不對用于樹脂模壓的模具施加較大的修正，就能夠應用于多種大小的外殼的圓筒無芯馬達。


圖I是表示本發明實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的圖。圖2是表示本發明實施例的圓筒無芯馬達所使用的磁鐵的形狀的截面圖以及側視圖。圖3是用于對設置在本發明實施例的樹脂模壓部件上的軸承進行說明的局部放大截面圖。圖4是表示本發明實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的圖。圖5是表示本發明實施例的樹脂模壓前后的外殼的狀態的圖。圖6是表示本發明實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的圖。
圖7是表示本發明實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的圖。圖8是表示現有的圓筒無芯馬達的構成概略的概略截面圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。實施例I圖1(a)是表示本發明一個實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的概略截面圖。另夕卜，圖1(a)的圓筒無芯馬達為，外殼的外徑尺寸與圖8所示的現有裝置相同，此外，軸2、線圈8、換向器9以及軸連結部10也與圖8所示的現有裝置同樣地構成。另外，在圖1(a)中，省略了在現有裝置中封閉外殼I的開口部并設置了換向器9的電刷等的模壓部件11的圖示。 圖I (b)是從外殼I的開口部側(軸2的輸出側的相反側)觀察圖I (a)的圓筒無芯馬達的圖。此外，在圖I (b)中，省略了模壓部件11以及由線圈8、軸2、軸連結部10、換向器9構成的該圓筒無芯馬達的轉子單元的圖示。在圖1(a)、(b)中，在由磁性材料形成的外殼20中，配置有構成該圓筒無芯馬達的轉子單元的軸2、軸連結部10以及換向器9，軸2貫通在樹脂模壓部件23的中央形成的軸孔而被支承為旋轉自如，該樹脂模壓部件23用于將圓筒狀的磁鐵21 —體地固定安裝在外殼20上。此外，帶邊緣的套筒狀的由磁性材料形成的磁軛部件24被設置為，在樹脂模壓部件23的軸孔周圍供軸2貫通。另外，在軸2由磁性材料制作的情況下，磁軛部件不是必需的，但在設置了磁軛部件時，磁路的效率提高，馬達的輸出也增大。而且，通過該外殼20、磁鐵21、樹脂模壓部件23以及磁軛部件24，構成該圓筒無芯馬達的定子單元。此外，如圖2(a)、(b)所示，磁鐵21為，與圓筒形的旋轉軸同軸地形成直徑比樹脂模壓部件23的軸孔(省略圖示)大若干的貫通孔21a，并將一個端部成型為直徑比貫通孔21a的直徑大的階梯21b，并且，在形成了階梯21b的端部上，與階梯21b相連接地在兩個方向上設置有止轉的槽21c。另外，該槽21c還兼作為表示使磁鐵21磁化時的磁化方向的標記，但不限于兩個方向，也可以在多個方向上設置。如圖3所示，樹脂模壓部件23形成為如下的形態填埋從磁鐵21的貫通孔21a到軸孔為止的間隙、階梯21b的角的部分(圖中由標記23c表示的部分)以及槽21c。而且，通過階梯21b的角的部分23c將磁鐵21卡止，由此能夠防止磁鐵21沿軸2的軸向脫落，并且，通過由樹脂模壓部件23封閉槽21c，由此能夠防止磁鐵21圍繞軸2進行帶動旋轉這種事態。此外，如圖3所示，樹脂模壓部件23為，在軸孔的端部附近形成有承托軸2的軸承部23a、23b，在軸承部23a、軸承部23b以及軸2之間的間隙中充滿潤滑油等，由此能夠使軸2的旋轉順暢。另外，軸承部23a、23b除了分別形成為一個圓環狀的突起以外，還能夠形成為多個圓環狀的關起。此外，磁軛24具有形成磁路的功能，但在成型樹脂模壓部件23的階段，還具有如下功能在向成型用的模具(省略圖示)中注入樹脂時，降低對磁鐵21施加的樹脂注射壓力，防止由于樹脂注射壓力而磁鐵21破損。如以上那樣，本實施例的圓筒無芯馬達為，將承托軸2的軸承部23a、23b形成在設置于樹脂模壓部件23的軸孔中，因此不需要設置在現有裝置中為了承托軸2而需要的軸承
3、4、軸環5以及軸承座6，因此能夠減小設置在圓筒狀的磁鐵21上的貫通孔21a的直徑。此處，當使本實施例的磁鐵21的外徑與現有裝置的磁鐵7為相同尺寸時，本實施例的磁鐵21能夠減小貫通孔21a的直徑，因此本實施例的磁鐵21與現有裝置的磁鐵7相比徑向的實質尺寸變大，在使軸向的尺寸相同的情況下，磁鐵21的體積變得比現有裝置的磁鐵7的體積大。因此，即使磁鐵21的外形尺寸相同，也能夠增大馬達的輸出。在圖1(a)、(b)所示的實施例中，表示為了得到與圖8所示的現有裝置的圓筒無芯馬達同等的輸出轉矩，而將磁鐵21的體積設定為與現有裝置的磁鐵7的體積為同樣大小的 情況，在這種情況下，在外殼20內，即使將磁鐵21在軸向上小型化，也能夠確保與現有裝置的磁鐵7同樣的體積。此外，在本實施例的情況下，作為磁鐵21的形狀，以空出軸連結部10的方式設置有階梯21b，因此能夠將磁鐵21的形狀延長到在圖2(a)中由符號21d表示的部分，與其體積相應地，能夠使磁鐵21的體積進一步增加。因此，例如在本實施例的情況下，能夠進一步減小外殼20的軸向尺寸。即，在本實施例中，能夠使圓筒無芯馬達小型化。實施例2圖4是表示本發明另一個實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的圖。尤其是，圖4 (a)通過概略截面表示圓筒無芯馬達的構成，圖4(b)表示從圓筒無芯馬達的輸出側的相反側觀察的側面的狀態。另外，在圖4(a)、(b)中，省略了設置換向器、電刷等的模壓部件的圖示，并且，在圖4(b)中，為了表示樹脂模壓部件23以及磁鐵31的狀態，還省略了轉子單元的圖示。在本實施例中構成為，沒有配置在上述實施例I的方式中在軸向上被小型化了的磁鐵21，而配置了軸向尺寸量較大的磁鐵31。這時，本實施例的磁鐵31的體積當然比現有裝置的磁鐵7大。當成為該構成時，能夠增大該圓筒無芯馬達的輸出轉矩。與圖8所示的現有裝置構成相比較，由于磁鐵的體積較大，因此能夠增大圓筒無芯馬達的輸出轉矩。本發明人，在使外殼20的外徑為(pl7mm、磁鐵31的外徑為(pl2mm、全長為Ilmm的條件下，制作了本實施例的圓筒無芯馬達和現有裝置的圓筒無芯馬達，并比較了轉矩特性。關于本實施例的圓筒無芯馬達的樹脂軸承，形成樹脂軸承部的樹脂模壓部件23，使用硬質的PPS樹脂，在支承旋轉軸的部分，在輸出軸側和其相反側分別形成有三個具有十幾Pm的高度的圓環狀的突起。其結果，確認了如下情況在本實施例的構成中，能夠得到比現有裝置的構成高19%的輸出轉矩。另外，在本實施例中，使圓筒無芯馬達的尺寸的外徑為cp17mm，但是能夠應用于所有尺寸的圓筒無芯馬達。其中，當考慮到樹脂模壓的模具、馬達的輸出以及樹脂軸承的適合性時，特別優選應用于外徑為(p4 20mm程度的尺寸的圓筒無芯馬達。在本實施例中，樹脂模壓部件使用了硬質PPS樹脂，但并不特別限定原材料。能夠適當地選擇具有滑動特性、并適合于基于注射成型的樹脂成型的材質。實施例3圖5表不的形態為，作為本發明的實施例之一,對于分別不同的外形尺寸的外殼，在輸出軸端側壁部上設置相同尺寸的凹部，并通過樹脂模壓部件填埋該凹部而進行了成型。
圖5(a)、(b)表示在本實施例中進行樹脂模壓成型之前的外徑為(pl2mm的外殼30。圖5(a)是從輸出軸側觀察外殼30的圖，圖5(b)是其側視截面圖。如圖5(a)、(b)所示，外殼30具有壁部30a，在該壁部30a上設置有凹部30b。而且，在凹部30b中具有孔部30c和30d。在樹脂模壓成型時，從壁部30a的輸出軸側注入樹脂，樹脂通過孔部30d流入到外殼30內部。圖5 (C)、(d)是表不本實施例的使用了外殼30的樹脂模壓后的外殼部組件的圖。圖5(c)是從輸出軸側觀察的圖，圖5(d)是其側視圖。如圖5(c)所示，樹脂模壓部件23被成型為，將孔部30c中的成為輸出軸的軸孔的部分留出，而填埋凹部30b。這時，孔部30d也成為由樹脂模壓部件填埋的狀態，但該狀態還具有將樹脂模壓部件23相對于外殼30止轉的功能。圖5(e)、(f)是表示本實施例的使用了外徑為(pi 7mra的外殼40的樹脂模壓后的外殼部組件的圖。圖5(e)是從輸出軸側觀察的圖，圖5(f)是其側視圖。與外殼30同樣，夕卜殼40具有壁部，在該壁部上設置有凹部，在該凹部中，樹脂模壓部件被成型為，將輸出軸的軸孔部分留出而填埋凹部。設置在外殼30以及40上的各個凹部的形狀是內徑為(PI Omrn、深度為o. 5mm左右的相同形狀。而且，填埋凹部的樹脂模壓部件23分別在外殼30或外殼40的內部形成有樹脂軸承。該樹脂模壓部件為，在進行樹脂模壓成型時，在模具中從凹部側注入。這時，外殼30和40的凹部的形狀相同，因此模具的固定側能夠使用相同部件。S卩，不對用于樹脂模壓的模具施加較大的修正，就能夠應用于多種大小的外殼的圓筒無芯馬達。實施例4圖6表示的形態為，作為本發明的實施例之一，填埋輸出軸端側壁部的凹部的樹脂模壓部件，朝向輸出端側形成了大致圓筒狀凸部23a。此外，在本實施例的圓筒無芯馬達的構成中，在軸2上固定配置有小齒輪12。并且，在大致圓筒狀凸部23a的外周部上形成有螺紋部23b，能夠將齒輪頭組合到此處。另外，也可以根據所組合的齒輪頭側的構成，在大致圓筒狀凸部23a的內周部形成螺紋部。實施例5圖I是表示本發明另一個實施例的圓筒無芯馬達的構成概略的概略截面圖。
在本實施例中，樹脂模壓部件成為完全覆蓋了磁鐵41的外周部41a的形態。而且，磁鐵41的外徑尺寸小于實施例I的方式中的磁鐵21的外徑。但是，與實施例I的磁鐵21相比較，磁鐵41具有同等以上的體積。樹脂模壓部件完全覆蓋磁鐵41的外周部41a，因此例如不需要對磁鐵41實施電鍍等表面處理。以上所述的各實施例的構成以及變形例，也能夠在不矛盾的范圍內適宜組合而應用。工業上的可利用性本發明為，只要是圓筒無芯馬達，則能夠同樣地應用于各種用途所使用的圓筒無芯馬達。符號的說明I 外殼2 軸3、4 軸承 5 軸環6軸承座7 磁鐵8 線圈9換向器10軸連結部11模壓部件12小齒輪20,30,40 外殼21、31、41 磁鐵21a貫通孔21b 階梯21c 槽23樹脂模壓部件23a大致圓筒狀凸部23b螺紋部24磁軛部件30a 壁部30b 凹部30c、30d 孔部41a磁鐵外周部。
權利要求
1.一種圓筒無芯馬達，將設置在圓筒狀外殼中央的軸的輸出端的相反側端部與換向器連結，在上述換向器上設置圓筒狀的線圈部件，而構成馬達的轉子單元，并且具有在上述軸和上述線圈部件之間配置了圓筒狀的磁鐵的定子單元，該圓筒無芯馬達的特征在于， 上述定子單元具有樹脂模壓部件，該樹脂模壓部件將上述磁鐵固定到上述外殼上并且將上述軸旋轉自如地支承在外殼上。
2.如權利要求I所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 在上述外殼的上述輸出端側，在相對于上述軸垂直的方向上具有壁部， 在上述壁部上，從上述輸出端側朝向相反側地具有凹部， 在上述凹部中具有至少一個以上的貫通孔， 在上述貫通孔內，至少將成為用于使上述軸通過的軸孔的部分留出，而上述樹脂模壓部件成型為填埋上述凹部的形態。
3.如權利要求I或2所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 上述樹脂模壓部件成型為將上述磁鐵的與上述換向器對置的面卡止的形態。
4.如權利要求廣3中任一項所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 在上述樹脂模壓部件上，進一步設置了供上述軸貫通的、直徑比上述軸的直徑大的磁軛部件。
5.如權利要求廣4中任一項所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 在上述磁鐵的與上述換向器對置的面上設置止轉的槽， 上述樹脂模壓部件成型為填埋上述槽的形態。
6.如權利要求廣5中任一項所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 上述樹脂模壓部件成型為覆蓋上述磁鐵的表面部分中的至少圓筒外周面整體的形態。
7.如權利要求1飛中任一項所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 填埋上述凹部的上述樹脂模壓部件成型為如下的形態 在上述輸出端側形成有圓筒狀凸部， 在上述圓筒狀凸部的內周部或外周部中的至少某一方形成螺紋部。
8.如權利要求廣7中任一項所述的圓筒無芯馬達，其特征在于， 上述圓筒狀的磁鐵成型為空出將上述軸與上述換向器連結的連結部的空間的形態。
全文摘要
提供一種圓筒無芯馬達，容易小型化，且能夠抑制用于得到所需要的馬達的輸出轉矩的磁鐵的大小。在外殼(20)中配置有構成圓筒無芯馬達的轉子單元的軸(2)、軸連結部(10)以及換向器(9)，軸(2)被設置為，貫通在樹脂模壓部件(23)的中央形成的軸孔，該樹脂模壓部件(23)用于將圓筒狀的磁鐵(21)一體地固定到外殼(20)上。
文檔編號H02K23/58GK102742130SQ20118000789
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月8日 優先權日2010年4月30日
發明者駒井悠二 申請人:并木精密寶石株式會社