马达

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术

马达通过固定在转子铁芯上的转子磁体所形成的磁极和定子侧的磁极间的作用，使转子旋转。以往，已知有在转子铁芯的内周表面上用粘接剂固定转子磁体的方法(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6200920号公报

但是，在用粘接剂将转子磁体固定于转子铁芯的情况下，在负载变动大的马达中，转子磁体有可能从转子铁芯剥离而脱落到转子铁芯和定子铁芯之间，导致将转子锁定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够更可靠地将转子磁体保持在转子铁芯上的马达。

本申请的示例性第一发明是一种马达，具有：沿轴向延伸的中心轴；以所述中心轴为中心沿所述轴向延伸的定子；以及与所述定子的径向外侧相对且以所述中心轴为中心旋转的转子，所述转子具有：与所述中心轴嵌合的转子板；以及与所述转子板嵌合且在径向内侧具有朝向径向外侧凹陷的收容部的转子铁芯；收纳于所述收纳部且与所述定子在径向内侧相对的转子磁体；以及具备限制所述转子磁体向轴向一侧及径向内侧移动的保持架爪部的磁体保持架。

根据本申请的示例性第一发明，能够提供能更可靠地将转子磁体保持在转子铁芯上的马达。

附图说明

图1是示出本发明第一实施方式的马达且省略了绕组的图示的立体图。

图2是从+Y侧观察图1所示的马达100的背面立体图。

图3是从+X侧观察图1所示的马达100的侧视图。

图4是将图3所示的马达100用与X轴正交且通过中心轴J的面剖切示出的侧剖视图。

图5是从图1去除转子板302而示出的立体图。

图6是-从Y侧观察从图1所示的马达100去除转子板302后的状态的主视图。

图7是从+Y侧观察从图1所示的马达100去除壳体500、基板400和磁体保持架330后的状态的后视图。

图8是从图5中去除转子铁芯310及转子磁体320而示出的立体图。

图9是从图6中去除磁体保持架330而示出的立体图。

图10是从-Y侧观察基板400的主视图。

图11是从图2中去除轴301、壳体500及基板400而示出的背面立体图。

图12是转子铁芯310的背面立体图。

图13是转子板302的背面立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方式的马达进行说明。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使各结构中的比例尺及数量等与实际的结构不同。

另外，在附图中，作为三维直角坐标系，适当地示出XYZ坐标系。XYZ坐标系中，Y轴方向设为与图1所示的中心轴J的轴向平行的方向。Z轴方向设为相对于中心轴J的径向中的图1的上下方向。X轴方向设为与Z轴方向和Y轴方向这两个方向正交的方向。在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的任一方向上，图中所示的箭头所指的一侧设为+侧，相反侧设为-侧。

另外，在以下的说明中，将Y轴方向的正侧(+Y侧)称为“前侧”或“一侧”，将Y轴方向的负侧(-Y侧)称为“后侧”或“另一侧”。另外，后侧(另一侧)和前侧(一侧)仅是为了进行说明而使用的名称，不限定实际的位置关系和方向。另外，只要没有特别说明，则将与中心轴J平行的方向(Y轴方向)简称为“轴向”，将以中心轴J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴J为中心的周向、即中心轴J的绕轴方向(θ方向)简称为“周向”。在径向上，将靠近中心轴J的一侧称为“径向内侧”，将远离中心轴J的一侧称为“径向外侧”。在周向上，将图中箭头所指的一侧设为+侧，将相反侧设为-侧。将周向的正侧(+θ侧)称为“一侧”，将周向的负侧(-θ侧)称为“另一侧”。

另外，在本说明书中，所谓“沿轴向延伸”，除了严格地沿轴向(Z轴方向)延伸的情况之外，还包括在相对于轴向以小于45°的范围倾斜的方向上延伸的情况。另外，在本说明书中，所谓“沿径向延伸”，除了严格地沿径向、即与轴向(Z轴方向)垂直的方向延伸的情况之外，还包括在相对于径向以小于45°的范围倾斜的方向上延伸的情况。另外，所谓“平行”，除了严格平行的情况以外，还包括在相互所成的角小于45°的范围内倾斜的情况。

[第一实施方式]

<整体结构>

图1是示出本发明第一实施方式的马达且省略了绕组的图示的立体图。

图2是从+Y侧观察图1所示的马达100的背面立体图。

马达100包括沿轴向延伸的轴301、定子200、转子300、基板400和壳体500。马达100是在定子200的径向外侧配置有转子300的外转子型马达。

转子300在轴向一侧具有磁体保持架330。转子300在轴向另一侧具有转子板302。转子板302由非磁性材料制成，例如是铝压铸件。转子板302具有沿轴向贯通的贯穿孔305。贯穿孔305在周向上等间隔地设有10个。

基板400安装霍尔IC(集成电路)411、412和413(参见图7)以及连接器402。霍尔IC411、412和413是检测转子300的旋转位置的旋转位置检测电路的一例。连接器402具有能将由霍尔IC411、412和413检测出的信号输出到外部的端子。基板400具有沿轴向贯穿的贯穿孔403、404及405。

壳体500位于比基板400更靠轴向一侧的位置。壳体500支撑定子200。壳体500也可以不直接支撑定子200。基板400通过将螺钉经由贯穿孔403、404及405固定于壳体500的螺纹孔513、514及515而固定在壳体500上。壳体500的螺纹孔513、514及515从轴向一侧端部向轴向另一侧延伸。壳体500的螺纹孔513、514及515是固定部的一例。基板400的贯穿孔403、404及405是被固定部的一例。固定部及被固定部设有三个以上。基板400被固定到壳体500而不是定子200，由此，能够容易地进行基板400的后安装及更换。

基板400的贯穿孔403、404和405位于转子300的径向外侧。即，固定部及被固定部位于比转子300靠径向外侧的位置。由此，能够容易地进行基板400的固定及拆卸。

图3是从+X侧观察图1所示的马达100的侧视图。

图4是将图3所示的马达100用与X轴正交且通过中心轴J的面切断而示出的侧剖视图。

在图3和图4中，省略了安装在基板400上的部件的图示。

轴301沿中心轴J延伸。定子200以中心轴J为中心沿轴向延伸。转子300在径向外侧与定子200相对，并以轴301为中心旋转。转子300从轴向一侧朝向轴向另一侧依次具有磁体保持架330、转子铁芯310及转子板302。磁体保持架330具有沿轴向贯通的贯穿孔331。贯穿孔331在周向上等间隔地设有10个。转子铁芯310具有沿轴向贯通的贯穿孔311。贯穿孔311在周向上等间隔地设有10个。转子板302、转子铁芯310和磁体保持架330通过贯通贯穿孔305、311和331的螺栓等进行固定。即，转子铁芯310与转子板302嵌合。

转子板302具有圆筒部304，其具有沿轴向贯通的筒孔。圆筒部304的中心沿中心轴J配置。轴301贯通圆筒部304的筒孔。马达100在轴301的外周面与圆筒部304的内周面之间具有转子衬套306。轴301经由转子衬套306固定在转子板302上。即，转子板302与轴301嵌合。

壳体500具有沿轴向贯通的贯穿孔501。壳体500在贯穿孔501内具有轴承502和503。轴承502配置于轴承503的轴向一侧。轴承502及503的外圈的外周面在贯穿孔501内固定于壳体500。轴301固定于轴承502及503的内圈的内周面。轴301通过轴承502和503被轴支撑为能够以中心轴J为中心转动。

图5是从图1中去除转子板302而示出的立体图。

转子铁芯310是沿轴向延伸的圆环状部件。转子铁芯310例如由将电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠钢板构成。转子铁芯310在其内周在面上具有向径向内侧突出并沿轴向延伸的侧壁部312。侧壁部312在周向上等间隔地设有10个。转子300具有转子磁体320。转子磁体320为长方体。转子磁体320固定于侧壁部312和与该侧壁部312相邻的侧壁部312之间。转子磁体320在周向上等间隔地设有10个。转子磁体320在径向内侧与定子200相对。

图6是从-Y侧观察从图1所示的马达100去除转子板302后的状态的主视图。

转子磁体320的径向内侧的面与磁体保持架330的爪部332在径向上相对。转子磁体320的轴向一侧的面与磁体保持架330的爪部332在轴向上相对。由此，爪部332限制转子磁体320向轴向一侧及径向内侧的移动。爪部332是保持架爪部的一例。

图7是从+Y侧观察从图1所示的马达100去除了壳体500、基板400及磁体保持架330后的状态的后视图。

转子磁体320的径向内侧的面与转子板302的爪部303在径向上相对。由此，爪部303限制转子磁体320朝向径向内侧的移动。爪部303是板爪部的一例。转子磁体320的轴向另一侧的面与转子板302在径向上相对。转子板302限制转子磁体320向轴向另一侧的移动。

图8是从图5中去除转子铁芯310及转子磁体320而示出的立体图。

定子200具有定子铁芯210。定子铁芯210具有收纳定子200的绕组的12个槽。定子铁芯210例如由将电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠钢板构成。定子200具有从轴向另一侧覆盖定子铁芯210的绝缘体220。定子200具有从轴向一侧覆盖定子铁芯210的绝缘体230。绝缘体220及230固定在定子铁芯210上。

磁体保持架330是设置在转子铁芯310和转子磁体320的轴向一侧的部件。磁体保持架330是在轴向上具有平板面且绕周向一周的圆环状部件。磁体保持架330例如由铝那样的非磁性材料构成。由于磁体保持架330是非磁性材料，因而不会对转子磁体320产生的磁场造成影响。磁体保持架330的轴向厚度比构成转子铁芯310的电磁钢板中的一张的轴向厚度厚。由此，能够确保磁体保持架330的强度。

图9是从图6中去除磁体保持架330而示出的立体图。

绝缘体230在其外周侧具有径向厚度薄的薄壁部230a、230b和230c。薄壁部230a在其径向外侧的面上具有凸部231。薄壁部230b在其径向外侧的面上具有凸部232。薄壁部230c在其径向外侧的面具有凸部233。凸部231、232及233朝径向外侧突出并沿轴向延伸。

基板400在与凸部231、232及233对应的位置具有形状与凸部231、232和233对应的凹部421、422及423。凹部421、422和423从基板400的内周面向径向外侧凹陷。

凸部231、232及233通过与凹部421、422及423嵌合而限制基板400的周向位置。凸部231、232及233以及凹部421、422及423的沿轴向观察的形状只要是圆形或角形等能限制基板400的周向位置的形状，则可以是任何形状。凸部231、232及233是限制部的一例。凹部421、422及423是被限制部的一例。也可以将限制部设为设置于绝缘体230的外周面的凹部，将被限制部设为设置于基板400的凸部。如本实施方式那样，通过将限制部设为设置于薄壁部230a、230b及230c的凸部231、232及233，凸部231、232及233作为薄壁部230a、230b及230c的加强肋发挥功能，能够抑制绝缘体230的径向变形。绝缘体230的径向变形是导致基板400的位置偏移的主要原因。

图10是从-Y侧观察基板400的主视图。

基板400在周向上以60度的间隔安装霍尔IC411、412及413。基板400在周向上具有120度的长度。

基板400的凹部421、422及423从轴向观察为半圆形状。凹部421、422及423中的周向最一侧凹部是凹部421。凹部421、422及423中的周向最另一侧凹部是凹部423。凹部421的周向一侧侧面的切线即线A与凹部423的周向另一侧侧面的切线即线B平行。由此，在后安装基板400时，能够在凹部421、422及423中顺利地嵌入凸部231、232及233，基板400的后安装容易。凸部231、232及233从轴向观察也可以是三角形。凸部231、232和233从轴向观察也可以是梯形。

凹部421、422及423位于作为以基板400的贯穿孔403、404及405为顶点的多边形的三角形C中。由此，能够减少基板400的周向的位置偏移。三角形C是以固定部及被固定部为顶点的多边形的一例。

在本实施方式中，从定子200的绕组引出的引出线没有与基板400连接。因此，在基板400上没有马达100驱动用的电源线。在基板400上配置有与马达驱动控制用IC连接的霍尔信号用部件，没有马达驱动控制用IC等。因此，能够容易地进行基板400的后安装及更换。

图11是从图2去除轴301、壳体500和基板400而示出的背面立体图。

磁体保持架330的爪部332在周向上等间隔地设有10个。

转子磁体320的径向内侧的面为平面。爪部332位于转子磁体320的周向端部。由于转子磁体320的径向内侧的面为平面，因而转子磁体320与定子200之间的间隙在转子磁体320的周向端部比周向中央部大。通过在这种转子磁体320的周向端部设置爪部332，爪部332不会成为马达100旋转的障碍，能够可靠地保持转子磁体320。

多个爪部332中的一个爪部332保持多个转子磁体320中相邻的两个转子磁体320的两个周向端部。由于一个爪部332保持相邻的转子磁体320双方，因而能够加长爪部332的周向长度，能够提高爪部332的强度。由于周向上相邻的转子磁体320的磁极彼此不同，因而当与定子200相对时，若一方的转子磁体320受到向径向内侧的力，则另一方的转子磁体320受到朝向外向外侧的力。因此，对相邻的两个转子磁体320的周向端部进行支撑的一个爪部332只要能够支撑任一方的转子磁体320即可。

多个爪部332中的一个位于转子磁体320的周向一侧端部，与该爪部332相邻的另一个位于相同的转子磁体320的周向另一侧端部。通过利用某个爪部332和与该爪部332相邻的爪部332保持转子磁体320的周向两端，能够进一步防止转子磁体320向径向内侧脱落。

爪部332具有：从磁体保持架330的内周部向径向内侧延伸的第一爪部332a；以及从第一爪部332a向轴向另一侧延伸的第二爪部332c。爪部332在从第一爪部332a向第一爪部332a弯曲时形成弯曲部332b。第一爪部332a与转子磁体320的轴向一侧相对。由此，第一爪部332a限制转子磁体320向轴向一侧的移动。第二爪部332c与转子磁体320的径向内侧相对，由此，第二爪部332c限制转子磁体320向径向内侧的移动。第二爪部332c的径向厚度比构成转子铁芯310的电磁钢板中的一张的轴向厚度厚。由此，能够确保第二爪部332c的强度。

磁体保持架330通过粘接剂保持转子磁体320。由此，能够利用粘接剂吸收磁体保持架330和转子磁体320之间的尺寸公差。特别是，构成转子铁芯310的层叠钢板的尺寸公差大，需要吸收尺寸差异的结构。

第二爪部332c通过粘接剂保持转子磁体320。由此，能够用粘接剂调整第二爪部332c与转子磁体320之间的距离，因此，即使在爪部332的第一爪部332a与第二爪部332c之间的弯曲部332b的曲率小(圆角大)的情况下，爪部332和转子磁体320也不会干涉(转子磁体320不受弯曲部332b的曲面影响)，能够保持转子磁体。

图12是转子铁芯310的背面立体图。

转子铁芯310在侧壁部312和与该侧壁部312相邻的侧壁部312之间具有平面部313。平面部313是转子铁芯310的径向内侧的面。转子磁体320的径向外侧的面通过粘接剂固定于平面部313。即，转子铁芯310具有由侧壁部312和与该侧壁部312相邻的侧壁部312之间的平面部313形成的收纳部314。收纳部314在转子铁芯310的径向内侧向径向外侧凹陷。收纳部314收纳转子磁体320。

图13是转子板302的背面立体图。

转子板302在转子铁芯310的内周侧具有比转子铁芯310的轴向另一侧端部更向轴向一侧延伸的爪部303。转子板302的爪部303在周向上等间隔地设有10个。爪部303设置在与磁体保持架330的爪部332的周向位置对应的位置。爪部303通过粘接剂保持转子磁体320。

与转子磁体320的径向内侧面相对的爪部332的周向长度比与转子磁体320的径向内侧面相对的爪部303的周向长度短。爪部303与转子磁体320的相对面的周向长度比轴向长度长。爪部332与转子磁体320的相对面的周向长度比轴向长度短。

爪部303主要以周向的长度保持转子磁体320的径向内侧面。在转子板302为铝压铸件的情况下，爪部303在轴向上较长时容易折断。因此，通过使爪部303在轴向上较短而在周向上较长，能够较大地确保爪部303与转子磁体320的接触面积，能够提高保持力。爪部332主要以轴向长度保持转子磁体320的径向内侧面。在磁体保持架330为铝板的情况下，当形成爪部332时，爪部332在轴向上较长而在周向上较短时容易在轴向上弯曲。另外，通过使爪部332在轴向上较长而在周向上较短，能够较大地确保与转子磁体320的接触面积，能够提高保持力。

<马达100的作用和效果>

接着，对马达100的作用和效果进行说明。

在上述实施方式的发明中，提供一种马达，其具有：沿轴向延伸的中心轴；以所述中心轴为中心沿所述轴向延伸的定子；以及与所述定子的径向外侧相对且以所述中心轴为中心旋转的转子，所述转子具有：与所述中心轴嵌合的转子板；与所述转子板嵌合且在径向内侧具有向径向外侧凹陷的收纳部的转子铁芯；收纳于所述收纳部且与所述定子在径向内侧相对的转子磁体；以及具备限制所述转子磁体向轴向一侧及径向内侧移动的保持架爪部的磁体保持架。

因此，能够通过磁体保持架防止转子磁体向径向内侧脱落。

因此，能够通过转子板进一步防止转子磁体向径向内侧脱落。

另外，所述保持架爪部具有从内周部向径向内侧延伸的第一爪部和从所述第一爪部向轴向另一侧延伸的第二爪部，所述第一爪部与所述转子磁体的轴向一侧相对，所述第二爪部与所述转子磁体的径向内侧相对。

因此，能够通过转子铁芯、转子板和磁体保持架从六个方向保持转子磁体，能够进一步防止转子磁体的脱落。

另外，所述转子磁体的径向内侧的面为平面，所述保持架爪部位于所述转子磁体的周向端部。

由于转子磁体的径向内侧的面为平面，因此转子磁体与定子之间的间隙在转子磁体的周向端部比周向中央部大。通过在这样的转子磁体的周向端部设置保持架爪部，保持架爪部不会妨碍马达的旋转，能够可靠地保持转子磁体。

另外，所述转子具有在周向上相邻的多个所述转子磁体，所述保持架爪部保持相邻的所述转子磁体的两个周向端部。

由于保持架爪部保持相邻的转子磁体双方，因此能够加长保持架爪部的周向长度，能够提高保持架爪部的强度。

由于相邻的转子磁体彼此磁极不同，因此在与定子相对的情况下，若一方的转子磁体受到朝向径向内侧的力，则另一方的转子磁体受到朝向径向外侧的力。因此，对相邻的两个转子磁体的周向端部进行支撑的一个保持架爪部只要能仅支撑任一方的磁体即可。

另外，所述磁体保持架具有在周向上相邻的多个所述保持架爪部，多个所述保持架爪部中的一个位于所述转子磁体的周向一侧端部，与所述保持架爪部相邻的另一个位于所述转子磁体的周向另一侧端部。

通过保持转子磁体的周向两端，能够进一步防止转子磁体向径向内侧脱落。

另外，所述磁体保持架是非磁性材料。

由于磁体保持架是非磁性材料，因而不会对转子磁体的磁极产生影响。另外，即使相邻的转子磁体的磁极不同，磁力也不会短路。另外，对朝向霍尔IC的磁力也没有影响。

另外，所述转子铁芯由将多个电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠钢板构成，所述磁体保持架的轴向厚度比一张所述电磁钢板的轴向厚度厚。

因此，能够确保磁体保持架的强度。

另外，第二爪部的径向厚度比一张电磁钢板的轴向厚度厚。

另外，所述磁体保持架通过粘接剂保持所述转子磁体。

因此，能够通过粘接剂吸收磁体保持架与转子磁体之间的尺寸公差。特别是，层叠钢板的尺寸公差大，需要吸收尺寸差异的结构。

另外，即使在保持架爪部的第一爪部和第二爪部之间的弯曲曲率小(圆角平缓)的情况下，也能够在保持架爪部与转子磁体不干涉(转子磁体不受弯曲的表面影响)的情况下保持转子磁体。

另外，所述转子板具备板爪部，该板爪部限制所述转子磁体朝向轴向另一侧及径向内侧移动。

能够通过转子板进一步防止转子磁体向径向内侧的脱落。

另外，所述板爪部从所述转子板的内周部向轴向一侧延伸，所述板爪部与所述转子磁体的径向内侧相对。

能够通过转子铁芯、转子板及磁体保持架从六个方向保持转子磁体，能够进一步防止转子磁体的脱落。

另外，与所述转子磁体的内侧面相对的所述保持架爪部的周向长度比与转子磁体的内侧面相对的所述板爪部的周向长度短。

板爪部主要以周向长度保持转子磁体的内侧面。转子板是铝压铸件，轴向较长时容易折断。因此，通过使板爪部在轴向上较短、在周向上较长，能够较大地确保与转子磁体的接触面积，能够提高保持力。

保持架爪部主要以轴向长度保持转子磁体的内侧面。磁体保持架为铝板，保持架爪部在轴向上较长而在周向上较短时容易在轴向上弯曲。另外，通过使保持架爪部在轴向上较长而在周向上较短，能够较大地确保与转子磁体的接触面积，能够提高保持力。

另外，板爪部与磁体的相对面的周向长度比轴向长度长。

另外，保持架爪部与磁体的相对面的周向长度比轴向长度短。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于这些实施方式，可以在其主旨的范围内进行各种变形及变更。这些实施方式及其变形都包含在本发明的范围和主旨内，并包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

(符号说明)

100马达

200定子

300转子

400基板

500外壳。