無刷電動機的製作方法
2023-12-12 10:08:32 4
專利名稱：無刷電動機的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及在CD-ROM(R/RW)裝置、DVD±(R/RW)裝置等記錄和再生信息的裝置中用於盤驅動的無刷電動機。特別涉及具有穩定的高速旋轉性能的電動機的定子構造。
背景技術：
在CD-ROM(R/RW)裝置、DVD±(R/RW)裝置等記錄和再生信息的裝置中，作為旋轉驅動盤的電動機，一直在使用在寬範圍的旋轉速度範圍內具有優良的控制性和可靠性的無刷電動機(以下，簡稱為電動機)。作為該種的電動機，有公開於日本專利申請特開2002-262540號公報的電動機。
圖5示出了上述第1現有例的電動機的構成。在圖5中，軸31是電動機的輸出軸，把旋轉傳遞給設置在軸31上的負載。在轉子框架32的內壁在圓周方向通過壓入或粘接設置有多極磁化的環狀的轉子磁鐵33。對轉子框架32的中央部施行內緣翻邊加工，軸31被直接壓入該內緣翻邊部。這樣，由軸31、轉子框架32和轉子磁鐵33構成了轉子組裝體(轉子)34。
軸承架35由磁性材料構成，可由衝壓加工形成。軸承架35在大體中央部具有臺階式突狀的內緣翻邊部35a。該內緣翻邊部35a起著用來收容軸承的軸承套的作用。此外，軸承架35由內緣翻邊部35a、用來進行電動機安裝的安裝基座部35b一體構成。在軸承架35的內緣翻邊部35a的內側壓入固定有軸承(含油軸承)36。軸承36可自由旋轉地支持軸31。
另一方面，在軸承架35的內緣翻邊部35a的外側，設置有具備多個凸極的定子鐵心37。以由樹脂構成的絕緣體介於中間把定子線圈38卷繞到該定子鐵心37上。由此，構成定子繞線組裝體39。
此外，通過兩面粘接帶(未圖示)把已安裝了用來驅動和控制電動機的電路的至少一部分的電路基板41(印刷線路板)粘接固定到安裝基座部35b。定子繞線組裝體39的定子線圈38的繞線端部，布線於電路基板41上，構成了定子組裝體(定子)42。
在定子組裝體42的定子鐵心37的內壁壓入固定有軸承保持器43，用來進行軸承(含油軸承)36的油的飛散防止和回收。
防止轉子組裝體34向推力(軸向力)方向脫落的脫落制止器44，被壓入到軸31的端部。底板45支持轉子組裝體34的推力(軸向力)方向的荷重。就是說，通過耐磨耗性的樹脂板46由底板45在推力(軸向力)方向支持軸31的頂端。底板45被壓入固定到軸承架35的內緣翻邊部35a的入口附近。
然而，近些年來，伴隨著CD-ROM(R/RW)裝置、DVD±(R/RW)裝置等的設備的迅猛的高速化，旋轉驅動盤的電動機的旋轉速度也超過了10000rpm。由於直流電動機的制約即定子線圈的感應逆電動勢必須比用來給電動機施加電壓的電源電壓更低，必須減小相當於電動機的單位旋轉數的發電電壓的發電常數。因此，作為電動機的單位電流的發生轉距的轉距常數也要減小。
此外，由於使盤高速旋轉，使得盤的不平衡、軸承損耗、電動機的磁路的鐵損、定子線圈的銅損等的損耗增大。其結果是電動機的電流消耗增大這樣的傾向就變得顯著起來。
因此，為了減少上述各種損耗，不僅電動機的各個構成要素的低損耗化是重要的，減少因其組合的誤差所產生的偏差也是重要的。
在無刷電動機中，雖然整流定時可通過用於檢測轉子磁鐵的磁極的霍爾元件和定子鐵心與轉子旋轉方向的位置關係決定，但當該整流定時發生了誤差時，上述轉距常數就會減小，電動機的消耗電流就要增大。
然而，該霍爾元件一般被安裝到電路基板上。例如，有公開於日本專利申請特開平8-172763號公報的構成。圖6示出了上述第2現有例的電動機的構成。
在圖6中，霍爾元件50被安裝到電路基板51上。電路基板51還固定有保持軸承的套52。該套52安裝有定子鐵心53。因此。霍爾元件50和定子鐵心53的轉子旋轉方向的位置關係，就可以通過霍爾元件50在電路基板51上的安裝位置、電路基板51在套52上的安裝位置以及定子鐵心53在套52上的安裝位置決定。
在上述的圖5所示的現有例的電動機中，電路基板41安裝於軸承架35上。此外，定子鐵心37安裝到了相當於一體形成於軸承架35的套的內緣翻邊部35a上。在圖5中雖然未圖示出霍爾元件，但是，安裝到電路基板41上的霍爾元件和定子鐵心37的轉子旋轉方向的位置關係，可通過霍爾元件50在電路基板41上的安裝位置、電路基板41在軸承架35的安裝位置以及定子鐵心37在內緣翻邊部35a的安裝位置決定。
然而，在上述的第1和第2現有例的構成中，雖然電路基板和定子鐵心的轉子旋轉方向的位置關係，為了進行定位採用設置凸極等的辦法使得精度的提高成為可能，但是由於霍爾元件在電路基板上的安裝要通過焊接進行，所以在以良好的位置精度進行安裝方面就受到限制。其結果是在要用超過10000rpm的旋轉速度驅動電動機的情況下，存在著電動機電流的增加顯著，由霍爾元件的焊接位置的偏差導致該增大了的電動機電流的偏差也擴大的問題。
發明內容
本發明的無刷電動機，是一種由轉子組裝體和定子組裝體構成的無刷電動機，具有如下的構成。
轉子組裝體包括軸、安裝軸的轉子框架、設置在轉子框架的內壁上的轉子磁鐵。
定子組裝體包括對軸進行軸支持的軸承，保持軸承的軸承套，具有軸承套的軸承架，具備與轉子磁鐵相對的多個凸極、配置在軸承套的外側的定子鐵心，以絕緣體介於中間卷繞在定子鐵心的各個凸極上的定子線圈，安裝有檢測轉子磁鐵的磁極的霍爾元件、電連接定子線圈的末端的電路基板。
其中，電路基板被固定到軸承架上，在既是定子鐵心的多個凸極的相鄰的2個凸極之間又是與凸極的頂端部對應的位置上，形成貫通軸承架的孔和貫通電路基板的孔。
根據該構成，可以在已經組裝好電動機的狀態下邊加上負載使之進行旋轉動作，邊把電動機的負載電流調整為使之成為最小值。就是說，通過貫通在既是定子鐵心的多個凸極的相鄰的2個凸極之間又是與凸極的頂端部對應的位置上形成的軸承架和電路基板的孔，從外部把夾具插入到已安裝到電路基板上邊的霍爾元件和定子鐵心的相對位置上。使該夾具與定子鐵心的凸極的頂端部接觸。然後，利用夾具使定子鐵心對於霍爾元件向電動機的旋轉方向進行正方向或逆方向旋轉，把電動機的負載電流調整為使之成為最小值。
如上述的構成那樣，本發明的電動機為了插入夾具，在與定子鐵心的凸極的頂端部對應的位置上形成貫通軸承架和電路基板的孔。由此，由於與在比定子鐵心的頂端部更往內徑一側形成孔的情況相比較，調整所需要的轉距小，調整量的控制更容易，所以可以良好的精度進行調整。由此，就可以消除把霍爾元件安裝到電路基板上的安裝位置精度的偏差所產生的整流定時的誤差。此外，採用精度良好地調整電路基板的霍爾元件與定子鐵心之間的轉子旋轉方向的位置關係的辦法，就可以抑制特別是高速運轉時的電動機電流的波動。其結果是本發明的電動機可以具備穩定的高速旋轉性能。
圖1是示出了本發明的實施方式1的電動機的構造的剖面圖。
圖2A是圖1所示的電動機的定子組裝體的俯視圖。
圖2B是在圖1所示的電動機中，在既是定子鐵心的相鄰的2個凸極間又是與凸極的頂端部對應的位置上，在軸承架和電路基板上形成的孔的說明圖。
圖2C是利用位置調整夾具，通過在軸承架和電路基板上形成的孔，對安裝到電路基板上的霍爾元件和定子鐵心的相對位置進行調整的說明圖。
圖3是圖1所示的電動機的定子組裝體的說明圖。
圖4A是圖1所示的電動機的軸承保持器的立體圖。
圖4B是本發明的實施方式2的軸承保持器的立體圖。
圖5是示出了第1現有例的電動機的構造的剖面圖。
圖6是示出了第2現有例的電動機的構造的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對用來實施本發明的優選實施方式進行說明。
(實施方式1)圖1是示出了本發明的實施方式1的電動機的構造的剖面圖。圖2A是圖1所示的電動機的定子組裝體的俯視圖，圖2B是在圖1所示的電動機中，在既是定子鐵心的相鄰的2個凸極間又是與凸極的頂端部對應的位置上，在軸承架和電路基板上形成的孔的說明圖，圖2C是利用位置調整夾具，通過在軸承架和電路基板上形成的孔，對安裝到電路基板上的霍爾元件和定子鐵心的相對位置進行調整的說明圖，圖3是圖1所示的電動機的定子組裝體的說明圖，圖4A是圖1所示的電動機的軸承保持器的立體圖。
首先，用圖1說明本實施方式的電動機的主要構造。
本實施方式的電動機包括轉子組裝體(轉子)10和定子組裝體(定子)9。
轉子組裝體10包括軸1、安裝軸1的轉子框架2和設置於轉子框架2的內壁的轉子磁鐵3。
定子組裝體9包括對軸1進行軸支持的軸承5，保持軸承5的軸承套4a，具有軸承套4a的軸承架4，具備與轉子磁鐵3相對的多個凸極、配置在軸承套4a的外側的定子鐵心8，以絕緣體介於中間卷繞在定子鐵心8的各個凸極上的定子線圈6，安裝有檢測轉子磁鐵3的磁極的霍爾元件20、電連接定子線圈6的末端的電路基板7。
電路基板7固定於軸承架4。在既是定子鐵心8的多個凸極的相鄰的2個凸極間又是與凸極的頂端部對應的位置上，形成有貫通軸承架4的孔4d和貫通電路基板7的孔7a。
下面，對同圖1中的本實施方式的電動機的構成，進行更為詳細的說明。
在圖1中，軸1是電動機的輸出軸，把旋轉傳遞給安裝在軸1上的負載。在轉子框架2的內壁的圓周方向上通過壓入或粘接設置有多極磁化的環狀的轉子磁鐵3。對轉子框架2的中央部施行內緣翻邊加工，把軸1直接壓入到該內緣翻邊部。這樣，用軸1、轉子框架2和轉子磁鐵3構成了轉子組裝體(轉子)10。
軸承架4由磁性材料構成，可通過衝壓加工形成。軸承架4在大體中央部具有臺階式突狀的軸承套4a。此外，軸承架4與軸承套4a一起，一體地構成用來進行電動機安裝的安裝基座部4b。
軸承架4的軸承套4a壓入固定有軸承5。軸承5可自由旋轉地支持軸1。作為軸承5例如可以使用含油軸承。
定子鐵心8由多塊薄的矽鋼板疊層形成，如圖3所示具有多個凸極8a。在該定子鐵心8的中央形成有孔8b。
下面，對圖1中的軸承保持器13說明其詳細的構成。軸承保持器13由絕緣性樹脂構成，圖4A示出了其立體圖。軸承保持器13具備具有與在定子鐵心8上形成的孔8b的內徑尺寸相同或小的外徑尺寸的圓筒部13a。此外，軸承保持器13還具有從圓筒部13a的軸方向的第1端部13e向內徑一側延伸的端面部13b。再有，軸承保持器13還具有從圓筒部13a的軸方向的第2端部13f以分別把定子鐵心8的各個凸極8a的軸方向的第1端面8c覆蓋起來的方式向對於軸方向成直角的方向延伸的多個翼部13c。
如圖3所示，從端面部13b側向定子鐵心8的中央的孔8b內插入軸承保持器13的圓筒部13a。然後，使軸承保持器13的翼部13c與定子鐵心8的各個凸極8a的軸方向的第一端面8c相一致地進行接觸。然後，通過壓入或粘接把圓筒部13a的外壁的一部分固定到定子鐵心8的孔8b的孔壁上。
然後，與翼部13c分開地以把定子鐵心8的各個凸極8a的第2端面8d覆蓋起來的方式設置絕緣體14，該第2端面8d位於用軸承保持器13的翼部13c覆蓋起來的第1端面8c的相反側。以翼部13c和絕緣體14介於中間把定子線圈6(在圖3中未圖示)卷繞到定子鐵心8上，構成定子繞線組裝體15。
如圖1所示，把軸承保持器13的圓筒部13a的內壁固定於軸承套4a的外壁。
此外，作為檢測轉子鐵心3的磁極的位置檢測元件的霍爾元件20、用來驅動和控制電動機的電路的至少一部分被安裝到電路基板7上。電路基板7例如是印刷線路板。
如圖2A、圖2B和圖2C所示，在軸承架4的安裝基座4b上形成有內緣翻邊部4c。形成內緣翻邊部4c的位置，是既是定子鐵心8的多個凸極8a的相鄰的2個凸極之間又是與凸極8a的頂端部對應的位置。內緣翻邊部4c具有圖1所示的那樣的孔4d。
在電路基板7上，在與內緣翻邊部4c對應的位置上，形成有該內緣翻邊部4c可插通的孔7a。
即，在既是定子鐵心8的多個凸極8a的相鄰的2個凸極之間又是與凸極8a的頂端部對應的位置上，形成有貫通軸承架4的孔4d和電路基板7的孔7a。
在把內緣翻邊部4c插通到電路基板的貫通孔7a內之後，通過把在與電路基板7的安裝基座部4b相反的一側的表面上突出出來的內緣翻邊部4c的部分鉚接到外周一側，把電路基板7固定到軸承架4上。
根據該構成，與把電路基板7固定到軸承架4上相對應，在既是定子鐵心8的多個凸極8a的相鄰的2個凸極8a之間又是與凸極8a的頂端部對應的位置上，形成貫通軸承架4和電路基板7的孔。
然後，如圖3所示，把軸承5插入到定子繞線組裝體15的軸承保持器13的圓筒部13a的內壁，並且通過壓入把它固定到軸承架4的軸承套4a的外壁上。
通過把定子繞線組裝體15的定子線圈6的繞組端部，布線到電路基板7上，構成定子組裝體9。
然後，把轉子組裝體10的軸1插通到定子組裝體9的軸承5內，從該插通後的軸1的頂端，通過壓入等把由磁性材料構成的環狀的止推環16固定到規定位置上。然後，通過壓入等從與軸承套4a的突出出來的方向相反的方向把由磁性材料構成的杯子形狀的止推杯17固定到軸承架4的軸承套4a的內壁的規定位置上。在止推杯17的底面上，在與軸1的頂端接觸的位置上預先設置有耐磨耗性優良的推力(軸向力)墊18。並且，在與止推環16相對的位置上預先設置有環狀的推力(軸向力)吸引用磁鐵19。通過在該推力(軸向力)吸引用磁鐵19與止推環16之間發生作用的吸引力使轉子10的推力(軸向力)方向位移穩定化。
根據以上的構成，本實施方式的電動機可以在已經組裝起來的狀態下邊加上負載使電動機旋轉，邊把安裝到電路基板7上的霍爾元件20與定子鐵心8之間的相對位置調整為使得電動機的負載電流成為最小值。
用圖2B和圖2C說明具體的調整的做法。通過在軸承架4的安裝基座4b的內緣翻邊部4c的內側形成的軸承架貫通孔4d從軸承架4外側插入位置調整夾具21。然後，如圖2B的實線或虛線箭頭所示，可以採用相對於安裝到固定於軸承架4的電路基板7上的霍爾元件20，使定子鐵心8稍微地向旋轉方向進行正方向或逆方向轉動的辦法進行上述的調整。
為了邊使電動機旋轉動作邊進行調整，在轉子磁鐵3不與調整夾具21的頂端抵接部接觸的位置上，形成有內緣翻邊部4c、以及插入內緣翻邊部4c的電路基板7的孔7a。由於把由樹脂構成的軸承保持器13的圓筒部13a的內壁通過壓入固定到軸承架4的軸承套4a的外壁上，所以與如現有技術的電動機那樣把定子鐵心直接壓入到軸承架的軸承套的外壁上的那樣的金屬材料之間的壓入構造相比，在電動機組裝後根據上述方法進行的定子鐵心8的轉動變得容易，其結果使得使電動機的負荷電流成為最小值的調整變得容易。
根據本實施方式，則可以抑制高速運轉時的電動機電流的增大及其波動，提供具備穩定的高速旋轉性能的優良的電動機。
(實施方式2)圖4B是本發明的實施方式2的軸承保持器的立體圖。在圖4B中，在軸承保持器13的圓筒部13a的內壁上，在軸方向上形成有具有與圖1所示的軸承套4a的外壁的外徑的尺寸相同或小的包絡面的多個凸極部13d(凸緣)。並且，在軸承套4a的外壁與軸承保持器13的圓筒部13a內壁接觸的部分成為被限定於凸極部13d(凸緣)的部分上的結構這一點與上述實施方式1不同。
根據該構成，由於通過把軸承套4a的外壁與軸承保持器13的圓筒部13a內壁接觸的部分限定於凸極部13d(凸緣)的一部分上，使得可以適宜調整軸承保持器13的圓筒部13a對軸承套4A的壓入力，所以可以容易地進行壓入。並且，由於可以進一步減小用調整用夾具進行的調整所必要的轉距，所以在把定子線圈6一直卷繞到定子鐵心8的凸極8a的頂端部附近的情況下，例如即便是調整用夾具21與定子線圈6接觸，也可以進行調整而不會給定子線圈6造成損傷。除此之外，由於在軸承保持器13的圓筒部13a內壁與軸承套4a的外壁之間形成有空間，所以採用向該空間內預先填充粘接劑，在位置調整結束後使之固化的辦法，可以增大軸承保持器13和軸承套4a之間的固定強度。
由此，在電動機旋轉動作狀態下，把霍爾元件與定子鐵心的相對位置調整為使得電動機的負載電流成為最小值就會變得更為容易，可以得到在調整後也可以維持穩定的性能這樣的有利的效果。
另外，在以上的實施方式的說明中，雖然是用以與在軸承架4的安裝基座部4b上形成內緣翻邊部4c、把電路基板7固定到軸承架4相應地形成貫通軸承架4和電路基板7的孔的方式構成的例子進行了說明，但只要是在既是定子鐵心8的多個凸極8a的相鄰的2個凸極8a之間又是與凸極8a的頂端部對應的位置上，形成貫通軸承架4和電路基板7的孔的構成，即便是不形成軸承架的內緣翻邊部而代以僅僅形成孔，並通過粘接等固定軸承架和電路基板7的構成也同樣可以實施。此外，雖然是用與軸承架4一體地形成了軸承套4c的例子進行了說明。但即便是先分開地形成軸承架和軸承套然後再組裝起來的構成也同樣可以實施。
權利要求
1.一種由轉子組裝體和定子組裝體構成的無刷電動機，其中，上述轉子組裝體包括軸，安裝上述軸的轉子框架，和設置於上述轉子框架的內壁的轉子磁鐵；上述定子組裝體包括對上述軸進行軸支持的軸承，保持上述軸承的軸承套，具有上述軸承套的軸承架，具備與上述轉子磁鐵相對的多個凸極、配置在上述軸承套的外側的定子鐵心，以絕緣體介於中間卷繞在上述定子鐵心的各個凸極上的定子線圈，和安裝有檢測上述轉子磁鐵的磁極的霍爾元件、電連接上述定子線圈的末端的電路基板；其中，上述電路基板被固定於上述軸承架；在既是上述定子鐵心的多個凸極的相鄰的2個凸極之間又是與凸極的頂端部對應的位置上，形成貫通上述軸承架的孔和貫通上述電路基板的孔。
2.根據權利要求1所述的無刷電動機，上述軸承架具備設置有貫通上述軸承架的孔的圓筒形狀的內緣翻邊部，通過將上述內緣翻邊部插通到貫通上述電路基板的孔內並且把上述內緣翻邊部的一部分鉚接到外周一側，把上述電路基板固定到上述軸承架上。
3.根據權利要求1所述的無刷電動機，還具備由絕緣性樹脂構成的軸承保持器；上述軸承保持器具備具有與在上述定子鐵心上形成的孔的內徑尺寸相同或小的外徑尺寸的圓筒部，從上述圓筒部的軸方向的第1端部向內徑側延伸的端面部，以及以從上述圓筒部的軸方向的第2端部把上述定子鐵心的軸方向的第1端面覆蓋起來的方式向相對於軸方向成直角的方向延伸的多個翼部；其中，把上述軸承保持器的上述圓筒部的外壁的一部分固定到上述定子鐵心的孔壁上，以上述軸承保持器的上述翼部和在上述定子鐵心的軸方向的第2端面上與上述翼部分開配置的絕緣體介於中間，卷繞上述定子線圈，把上述軸承保持器的上述圓筒部的內壁固定於上述軸承套的外壁。
4.根據權利要求3所述的無刷電動機，其中，在上述軸承保持器的上述圓筒部的上述內壁上，在軸方向上形成具有與上述軸承套的外壁的外徑尺寸相同或小的包絡面的多個突部，上述軸承套的上述外壁和上述圓筒部的上述內壁進行接觸的部分，被限定於上述突部的一部分。
全文摘要
無刷電動機的構成為在既是定子鐵心的多個凸極的相鄰的2個凸極之間又是與凸極的頂端部對應的位置上，形成貫通軸承架和固定到該軸承架上的電路基板的孔。在電動機動作狀態下，可通過該孔調整安裝到電路基板上的霍爾元件與定子鐵心之間的相對位置。
文檔編號G11B19/20GK1819414SQ20061000304
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年2月8日
發明者益田久光男, 衝永欽二郎 申請人:松下電器產業株式會社