專利名稱：內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在例如商業(yè)機(jī)器內(nèi)的無刷電動(dòng)機(jī)，并且特別涉及包括在該電動(dòng)機(jī)
內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)轉(zhuǎn)子直流無刷電動(dòng)機(jī)用在如激光打印機(jī)和復(fù)印機(jī)等商業(yè)機(jī)器中。由于這樣的內(nèi) 轉(zhuǎn)子直流無刷電動(dòng)機(jī)包括在定子芯內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子直徑較小，所以該電動(dòng)機(jī)的慣性 與外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的慣性相比較小，從而具有高的可控性。日本特開平03-235629號(hào)公報(bào)描 述了內(nèi)轉(zhuǎn)子直流無刷電動(dòng)機(jī)的一個(gè)例子。 圖16是在日本特開平03-235629號(hào)公報(bào)中描述的電動(dòng)機(jī)的截面視圖。該電動(dòng)機(jī) 包括定子芯1A ;繞定子芯1A纏繞的定子線圈2 ;布置在定子芯1A內(nèi)的轉(zhuǎn)子3 ;由軟鋼板形
成的框架(外筒)4A，定子芯1A被壓配入在該框架4A中使得該定子芯1A的外周面與框架 4A緊密接觸；以及與框架4A的開口相配合的前支架5。由螺栓6固定框架4A和前支架5。
以這樣的方式，通過將定子芯1A壓配入框架4A并將框架4A裝配于前支架5來保 持日本特開平03-235629號(hào)公報(bào)中描述的定子芯1A。 由于日本特開平03-235629號(hào)公報(bào)中描述的電動(dòng)機(jī)的定子芯1A基于如下前提而 被保持，即如上所述定子芯1A被壓配入框架4A并且框架4A被裝配于前支架5，所以就這一 點(diǎn)而言，需要減少部件的數(shù)量，即進(jìn)一步降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，該內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)包括由經(jīng)由薄壁部 彼此連接的定子芯塊構(gòu)成的的定子芯，每個(gè)定子芯塊包括齒部，勵(lì)磁線圈在定子芯塊內(nèi)繞 該齒部纏繞；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子布置在定子芯內(nèi)并包括驅(qū)動(dòng)磁體、支撐該驅(qū)動(dòng)磁體的轉(zhuǎn)子軛、及 與該轉(zhuǎn)子同軸地固定的軸；及構(gòu)造成保持定子芯的保持構(gòu)件。該保持構(gòu)件包括安裝面，該 安裝面布置為與該軸垂直并接觸于配合構(gòu)件，內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)安裝于該配合構(gòu)件；與該安裝 面形成為一體的彎曲部，該彎曲部向上彎曲以大體上垂直于安裝面，并構(gòu)造成保持定子芯 的外周面；及安裝凸緣，該安裝凸緣用來將電動(dòng)機(jī)固定到所述配合構(gòu)件。該安裝面、彎曲部 和安裝凸緣彼此成為一體。 從下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施方式的描述中，本發(fā)明的其它特征將變得清楚明 了。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的縱截面視圖。 圖2是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的橫截面視圖。 圖3示出了勵(lì)磁線圈的次序的示例。 圖4是示例的電動(dòng)機(jī)殼體在改進(jìn)之前的縱截面視圖。
圖5是另一個(gè)示例的電動(dòng)機(jī)殼體在改進(jìn)之前的縱截面視圖。 圖6是示出殼體和定子芯未以合適的相位位置裝配的情況的橫截面視圖。 圖7示出了當(dāng)殼體和定子芯未以合適的相位位置裝配時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁通密度
分布的仿真結(jié)果。 圖8示出了當(dāng)殼體和定子芯以適當(dāng)?shù)南辔晃恢醚b配時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁通密度分 布的仿真結(jié)果。 圖9示出了當(dāng)殼體和定子芯以圖2和圖6中所示的相位位置裝配時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩與機(jī) 械角度之間的關(guān)系的仿真結(jié)果。 圖10示出了當(dāng)殼體和定子芯以圖2和圖6所示的相位位置裝配時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩和機(jī) 械角度之間的關(guān)系的示例測(cè)量數(shù)據(jù)。 圖11是當(dāng)殼體和定子芯以圖2和圖6所示的相位位置裝配時(shí)頻率方面的抖動(dòng) (jitter)的示例測(cè)量數(shù)據(jù)。 圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的橫截面視圖。
圖13是示出殼體和定子芯以另一種不適當(dāng)?shù)南辔晃恢醚b配的情況的橫截面視 圖。 圖14示出了當(dāng)殼體和定子芯以圖12和圖13所示的相位位置裝配時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩與 機(jī)械角度之間的關(guān)系的仿真結(jié)果。 圖15是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式的殼體的彎曲部的示例形狀。
圖16是一個(gè)已知的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的縱截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將說明本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施方式。下面描述的各個(gè)示例性實(shí)施方式將 有助于從一般到具體來理解本發(fā)明的多種概念。而且，本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求書限 定，并且不局限于下面的各個(gè)示例性實(shí)施方式。
第一示例性實(shí)施方式 將參照?qǐng)D1和圖2來描述根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷l電動(dòng)析,的結(jié)構(gòu) 圖1和圖2分別是內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的縱截面視圖和橫截面視圖。殼體10包括 安裝面ll，該安裝面11保持定子芯20的底面；獨(dú)立的(s印arate)安裝凸緣12，電動(dòng)機(jī)在 該處螺紋連接至配合構(gòu)件；以及獨(dú)立的彎曲部13，該彎曲部13用作保持定子芯20的外周 面的外筒。殼體10用作保持定子芯20的支撐部件，并且可被稱為例如框架或支架。殼體 IO還與配合部14及套筒(bush)部15成為一體，該配合部14當(dāng)安裝電動(dòng)機(jī)時(shí)與配合構(gòu)件 接合并且定位電動(dòng)機(jī)的徑向位置，該套筒部15經(jīng)由球軸承41a和球軸承41b以能夠沿周向
轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支撐軸31。轉(zhuǎn)子30包括軸31 ;轉(zhuǎn)子軛32 ;驅(qū)動(dòng)磁體33 :和用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
的磁體34。在轉(zhuǎn)子30內(nèi)的軸31、轉(zhuǎn)子軛等同軸地固定。 現(xiàn)在詳細(xì)描述定子芯20的結(jié)構(gòu)。定子芯20包括彼此成為一體的具有12個(gè)由層 疊磁鋼片形成的齒部21的芯基部，和芯模部(core mold)22。芯模部22具有使勵(lì)磁線圈 23絕緣的功能，并具有用作將控制板24固定到定子芯20及將定子芯20固定到殼體10的 基座的功能。定子芯20成環(huán)狀，并且齒部面朝徑向內(nèi)側(cè)。兩個(gè)相鄰的齒部之間的空間稱作槽口 (slot opening)25。兩個(gè)相鄰槽(slot)之間的交界部26的徑向上的厚度在該定子 芯的外周部(后軛)是最小的。在本說明書中，用來描述交界部26的術(shù)語"槽"指的是相 鄰兩個(gè)交界部26(薄壁部26)之間的部分。從定子芯的各部分被交界部26分割這一意義 上來說，這些部分也能被稱為定子芯塊。當(dāng)使用術(shù)語"定子芯塊"時(shí)，能夠說12個(gè)定子芯塊 經(jīng)由薄壁部順序連接以構(gòu)成圖2所示的定子芯。盡管在下面的說明中與交界部相關(guān)地使用 術(shù)語"槽"，但術(shù)語"槽"可以用剛描述的術(shù)語"定子芯塊"代替。而且，術(shù)語"交界部"也可 以被術(shù)語"薄壁部"代替。相鄰兩個(gè)槽之間的交界部26的形狀并不局限于圖2中所示的形 狀，交界部26可以具有任何其它的形狀。繞齒部纏繞的勵(lì)磁線圈23分為三種線圈U相線 圈；V相線圈；及W相線圈，并如圖2中所示地配置。定子芯20和殼體10在彎曲部13處由 激光焊接而彼此固定。 控制板24包括用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子30的位置的三個(gè)霍爾元件(未示出)；及前級(jí)驅(qū)動(dòng) 集成電路(pre-driver IC)(未示出)，該前級(jí)驅(qū)動(dòng)集成電路基于來自外部的控制信號(hào)和來 自霍爾元件的信號(hào)，在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)產(chǎn)生并輸出激勵(lì)三相勵(lì)磁線圈23的相勵(lì)磁信號(hào)。控制板 24還包括例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FETs)等開關(guān)元件(未示出)，該開關(guān)元件通過從前級(jí)驅(qū)動(dòng)集 成電路輸出的相勵(lì)磁信號(hào)控制勵(lì)磁線圈23的勵(lì)磁；和圖案(未示出)，該圖案用來檢測(cè)磁 體34的磁通量以檢測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
勵(lì)磁序列和旋轉(zhuǎn)原理 圖3示出了在參考圖1和圖2描述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)以120°通電模式向三相 勵(lì)磁線圈通電的勵(lì)磁序列。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將從U相線圈向V相線圈通電的狀態(tài)定義為初始狀態(tài)(1)。線 圈勵(lì)磁狀態(tài)從啟動(dòng)狀態(tài)(1)依次切換到從W相線圈向V相線圈通電的狀態(tài)(2)、從W相線 圈向U相線圈通電的狀態(tài)(3)、從V相線圈向U相線圈通電的狀態(tài)(4)、從V相線圈向W相 線圈通電的狀態(tài)(5)、及從U相線圈向W相線圈通電的狀態(tài)(6)，并重復(fù)這六種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 這意味著存在于相鄰兩個(gè)槽中的兩相線圈相繼被勵(lì)磁，也就是說，磁通通過相鄰兩個(gè)相的 線圈之間，繼而轉(zhuǎn)移到相鄰相的線圈。 例如，當(dāng)兩相(例如，U相和V相)的線圈被勵(lì)磁時(shí)，根據(jù)磁通密度，在纏繞有其中 一相的線圈的齒部21的頂端形成N極(north pole)，在纏繞有另一相的線圈的齒部21的 頂端形成S極(south pole)。這些磁極和作為永久磁體的驅(qū)動(dòng)磁體33的磁極彼此吸引或 排斥，由此產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。以該方式，轉(zhuǎn)子30轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)在，將根據(jù)該示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)與改進(jìn)之前的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電
動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，以凸顯根據(jù)該示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)的特征。 第一特征 首先，將說明作為該示例性實(shí)施方式的獨(dú)特特征的殼體10。圖4和圖5示出了改 進(jìn)之前的殼體的示例結(jié)構(gòu)。在圖4中，使用螺釘42將框架106緊固到主基座100。主基座 100包括安裝面101，該安裝面保持定子的底面；配合部102，該配合部102也用作下軸承 41a'的套筒部；及安裝凸緣103?？蚣?06包括保持定子芯的外周的外筒部104 ;及套筒 部105，該套筒部105經(jīng)由上軸承41b'以能夠旋轉(zhuǎn)的方式在框架的頂面處支撐軸。盡管具 有如圖4所示的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)能夠通過使用螺釘從前部緊固電動(dòng)機(jī)而被安裝到配合構(gòu)件 中，但是部件的數(shù)量大，并且不能確保軸傾斜的精度。
在圖5中，電動(dòng)機(jī)安裝面111的還用作軸承套筒部的配合部112與用于定子芯的 外筒部113 —體形成為單個(gè)框架110，并且用于上軸承41b'的套筒部114與頂板115形成 為一體。由于用于下軸承和上軸承的兩個(gè)套筒部分別形成在兩個(gè)分開的部件中，即分別形 成在框架110和頂板115中，因此，如在圖4所示的套筒部中那樣，該電動(dòng)機(jī)具有與圖4所 示的電動(dòng)機(jī)相同的關(guān)于軸傾斜的問題。而且，由于該電動(dòng)機(jī)沒有任何安裝凸緣，所以該電動(dòng) 機(jī)需要通過從配合構(gòu)件的背面將螺釘插入到形成在安裝面中的螺釘孔116中而被螺紋連 接到該配合構(gòu)件。這導(dǎo)致了低下的工作效率。 與之形成對(duì)比，根據(jù)本示例性實(shí)施方式的殼體10包括如參考圖1和圖2所述的彼 此形成為一體的彎曲部13和用于將電動(dòng)機(jī)緊固到配合構(gòu)件的安裝凸緣等，該彎曲部13大 體上垂直于安裝面11地從安裝面11向上延伸并且保持定子芯的外周面。這種結(jié)構(gòu)能夠解 決上述問題。換句話說，由于減少了部件數(shù)量，從而帶來成本的降低，并且由于同時(shí)使安裝 凸緣一體化，從而確保了裝配工作的效率。而且，由于軸承套筒的一體化，能夠改進(jìn)軸傾斜 的精度。 第二特征 下面，將描述定子芯20和殼體10之間的位置關(guān)系，該位置關(guān)系是本示例性實(shí)施方 式的另一個(gè)獨(dú)特特征。 圖6示出了以與圖2所示的相位位置不同的相位位置而裝配的殼體10和定子芯 20。圖6中所示的是改進(jìn)之前的相位位置。 在圖6中所示的相位位置中，U相線圈和W相線圈之間的交界部26對(duì)應(yīng)于殼體10 的彎曲部13的中心。結(jié)果，沿周向彼此相鄰的U相線圈和V相線圈之間的交界部及沿周向 彼此相鄰的V相線圈和W相線圈之間的交界部位于安裝凸緣12的位置處，并且不接觸彎曲 部13。 另一方面，如圖2中所示，在根據(jù)該示例性實(shí)施方式的相位位置方面，U相線圈的 中心與彎曲部13的中心相對(duì)應(yīng)，并且僅V相線圈和W相線圈之間的交界部不接觸彎曲部。 現(xiàn)在將描述由這兩個(gè)相位位置形成的磁路之間的差異。
仿真結(jié)果 圖7和圖8示出了通過磁場(chǎng)分析獲得的當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁通密度分布 的仿真結(jié)果。 在圖7和圖8中，磁通密度隨顏色深度的加深而增大。圖7中示出的殼體10和定 子芯20以圖6中所示的相位位置裝配，圖8中示出的殼體10和定子芯20以圖2中所示的 相位位置裝配。在相鄰兩個(gè)槽之間的交界部26處，定子芯20的后軛的厚度在徑向上最小。
如圖7中的由虛線表示的圓A所示，在交界部的外周面處的不存在彎曲部13的交 界部處，由于磁通的集中而發(fā)生了磁飽和。圖2中的V相線圈和W相線圈之間的交界部、和 圖6中的U相線圈和V相線圈之間的交界部及V相線圈和W相線圈之間的交界部同樣如此。
另一方面，如圖7和圖8中由實(shí)線表示的圓B所示，在交界部26的外周面處存在 彎曲部13的交界部處，殼體10的彎曲部13用作后軛。由此，磁通除了流向定子芯的交界 部外，還流入彎曲部，從而減輕了磁通的集中。因此，與圓A所示的部分相比，圓B所示的部 分處不易于發(fā)生磁飽和。圖2中的U相線圈和V相線圈之間的交界部及U相線圈和W相線 圈之間的交界部、以及圖6中的U相線圈和W相線圈之間的交界部同樣如此。
6
在圖6中所示的相位位置中，在12個(gè)交界部26中僅有4個(gè)在其外周面處覆蓋有 彎曲部13，而在圖2所示的相位位置中，有8個(gè)交界部26覆蓋有彎曲部13，這是圖6中所 示的數(shù)目的2倍。 這些磁路之間的差別體現(xiàn)在齒槽轉(zhuǎn)矩上的不同。齒槽效應(yīng)(cogging)的發(fā)生取決 于轉(zhuǎn)子30的磁極和定子芯20的齒部21的頂端之間的位置關(guān)系，而與勵(lì)磁線圈23的勵(lì)磁 無關(guān)，并且齒槽效應(yīng)成為電動(dòng)機(jī)抖動(dòng)(旋轉(zhuǎn)波動(dòng)，rotational fluctuation)的因素。艮P， 隨著齒槽轉(zhuǎn)矩的減小，減少了抖動(dòng)中的齒槽效應(yīng)成分。 圖9示出了通過計(jì)算在兩個(gè)相位位置中的齒槽轉(zhuǎn)矩而獲得的仿真結(jié)果?？v坐標(biāo)表 示齒槽轉(zhuǎn)矩(mN*m)的大小，并且橫坐標(biāo)表示機(jī)械角度(° )，即，轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)角。
細(xì)虛線表示采用圖6中所示的相位位置的齒槽轉(zhuǎn)矩，細(xì)實(shí)線表示采用圖2中所示 的相位位置的齒槽轉(zhuǎn)矩。當(dāng)機(jī)械角度也就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角大約為30。和大約75°時(shí)，齒槽轉(zhuǎn) 矩存在很大的差異，并且當(dāng)電動(dòng)機(jī)以圖2所示的相位位置裝配時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩降低。而且，該 兩個(gè)齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值的紋波(ripple)分量(由粗虛線和粗實(shí)線表示的包絡(luò)線)呈現(xiàn)出在 從0°到90°的機(jī)械角度范圍內(nèi)具有兩個(gè)周期的周期性，并且如所預(yù)期的，處于圖2所示的 相位位置的紋波分量的幅值小于處于圖6所示的相位位置的紋波分量的幅值。
在具有8個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體和12個(gè)槽的三相無刷電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)圖6所示的相勵(lì)磁狀態(tài)形 成回路時(shí)，即，當(dāng)電角度前進(jìn)360。時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90。，即，機(jī)械角度前進(jìn)90。?？紤]到這一 點(diǎn)及參考圖9所描述的紋波分量的周期性，能想象到在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)一周期間出現(xiàn)8個(gè)轉(zhuǎn)矩 紋波。 試驗(yàn)結(jié)果 基于以上的描述和仿真結(jié)果，測(cè)量電動(dòng)機(jī)槽轉(zhuǎn)矩和抖動(dòng)。圖10和11分別示出了
處于圖2和圖6中所示的相位位置的該電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和抖動(dòng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。 在圖10中，縱坐標(biāo)表示齒槽轉(zhuǎn)矩(mN *m)的大小，并且橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)角
(° )。在圖11中，縱坐標(biāo)表示抖動(dòng)(％ )的大小，并且橫坐標(biāo)表示頻率(Hz)。 圖10中示出了齒槽轉(zhuǎn)矩，該絕對(duì)值與仿真結(jié)果中的絕對(duì)值略有不同。然而，除這
一點(diǎn)外，在峰值的紋波分量(由粗實(shí)線表示的包絡(luò)線)之間存在大的差異，并且另外，與仿
真結(jié)果類似地，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)一周期間出現(xiàn)了 8個(gè)紋波。 圖ll示出了所述抖動(dòng)的快速傅氏變換(FFT)結(jié)果，如被橢圓圍繞的部分所示，在8 倍于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率的頻率分量處存在很大的差異。兩種結(jié)果顯示，在圖2中所示的相位 位置下，紋波分量和抖動(dòng)減少。以這種方式，圖2中所示的相位位置能確保高的旋轉(zhuǎn)精度， 在該相位位置中，不接觸任何彎曲部13的2個(gè)或更多個(gè)交界部26不連續(xù)布置。更具體地， 特別是在8倍于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率的頻率分量處，與圖6所示的相位位置相比，能夠確保具有 更小的齒槽轉(zhuǎn)矩(抖動(dòng))的高的旋轉(zhuǎn)精度，在圖6中所示的相位位置中，不接觸任何彎曲部 13的兩個(gè)交界部26被連續(xù)布置。 盡管根據(jù)該示例性實(shí)施方式的無刷電動(dòng)機(jī)是三相型的并具有8個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體和12 個(gè)槽，但事實(shí)上本發(fā)明的范圍并不局限于此。而且，盡管4個(gè)安裝凸緣12和4個(gè)彎曲部13 的安裝間隔都是90。，本發(fā)明的范圍也不局限于此。
第一示例件實(shí)施方式的效果 如上所述，大體上垂直于安裝面且從安裝面向上延伸并保持定子芯的外周面的彎曲部、用于將電動(dòng)機(jī)緊固到配合構(gòu)件的安裝凸緣等被一體化為單個(gè)部件。由于減少了部件 數(shù)量帶來了成本的降低，并確保了優(yōu)異的工作效率。 另外，因?yàn)闅んw10與接合于電動(dòng)機(jī)所安裝到的配合構(gòu)件并在徑向上定位電動(dòng)機(jī) 的配合部成為一體，部件的數(shù)量能夠得以減少，并能夠精確地維持電動(dòng)機(jī)和經(jīng)由該配合部 與電動(dòng)機(jī)接合的配合構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系。這使成本得以降低并確保了高的旋轉(zhuǎn)精度。 而且，該殼體與套筒部成為一體，該套筒部保持以能沿周向旋轉(zhuǎn)的方式支撐該軸 的軸承。這樣，能夠減少部件的數(shù)量，并能精確地維持殼體和由套筒部經(jīng)由軸承支撐的轉(zhuǎn)子 之間的相對(duì)位置關(guān)系。這導(dǎo)致降低了成本并確保了高的旋轉(zhuǎn)精度。 在圖2的情況中，定子芯和殼體被裝配成使得兩個(gè)相鄰的槽之間的交界部當(dāng)中的 不與任何沿周向分開布置的彎曲部接觸的兩個(gè)或更多個(gè)交界部沿周向不連續(xù)布置。這樣， 減輕了交界部處的磁通的集中，并能夠抑制由于磁路導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩紋波。這也確保了高的旋 轉(zhuǎn)精度。 第二示例性實(shí)施方式 現(xiàn)在將描述第二示例性實(shí)施方式。由于除了安裝凸緣和定子芯處的彎曲部的形狀 外，根據(jù)第二示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)基本相同，將省略 關(guān)于它們的詳細(xì)描述。 將參照?qǐng)D12描述第二示例性實(shí)施方式。圖12是根據(jù)第二示例性實(shí)施方式的內(nèi)轉(zhuǎn) 子無刷電動(dòng)機(jī)的大體上橫截面視圖。與包括4個(gè)安裝凸緣12和4個(gè)彎曲部13的根據(jù)第一 示例性實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)不同，該電動(dòng)機(jī)包括3個(gè)安裝凸緣12和3個(gè)彎曲部13。此外，彎 曲部13沿周向的尺寸隨著彎曲部13的數(shù)量的減少而增大。安裝凸緣12和彎曲部13的安 裝間隔都是120。。 在圖12中，殼體10和定子芯12被裝配成使得每個(gè)彎曲部13的中心對(duì)應(yīng)于相鄰 兩個(gè)齒槽之間的交界部26的中心。這樣，僅一個(gè)未接觸于任何彎曲部13的交界部26被沿 周向布置在兩個(gè)相鄰的彎曲部13之間。 另一方面，圖13示出了被裝配成相位位置不同于圖12中所示的相位位置的殼體 10和定子芯20。在圖13中，每個(gè)彎曲部13的中心對(duì)應(yīng)于槽的中心。這樣，不接觸于任何 彎曲部13的兩個(gè)交界部26沿周向連續(xù)布置。 圖12和圖13中所示的彎曲部13和定子芯20之間的相位關(guān)系分別與第一示例性 實(shí)施方式中的圖2和圖6中所示的相位關(guān)系基本上相同。圖14示出了通過計(jì)算這兩個(gè)相 位位置的齒槽轉(zhuǎn)矩而獲得的仿真結(jié)果。 在圖14中，縱坐標(biāo)表示齒槽轉(zhuǎn)矩(mN *m)的大小，橫坐標(biāo)表示機(jī)械角度(° )，即， 轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)角。細(xì)虛線表示圖13中所示的相位位置下的齒槽轉(zhuǎn)矩，并且細(xì)實(shí)線表示圖12 中所示的相位位置下的齒槽轉(zhuǎn)矩。圖12中所示的相位位置的齒槽轉(zhuǎn)矩與圖13中所示的相 位位置的齒槽轉(zhuǎn)矩相比得以減小，在圖12中的相位位置，未接觸于任何彎曲部13的接連交 界部26的數(shù)目小于在圖13中的相位位置的相應(yīng)的數(shù)目。 能想到的是，由于以下兩個(gè)原因使得減少的齒槽轉(zhuǎn)矩的量小于在第一示例性實(shí)施 方式中的相應(yīng)的量。第一，由于彎曲部13的沿周向的尺寸增加，與第一示例性實(shí)施方式中 的相應(yīng)的絕對(duì)數(shù)目相比，未接觸于任何彎曲部13的交界部26的絕對(duì)數(shù)目減少。這減少了增加齒槽轉(zhuǎn)矩的因素。 第二，不接觸于彎曲部13的交界部26不位于特定相位的線圈處。在第一示例性 實(shí)施方式中，4個(gè)安裝凸緣12和4個(gè)彎曲部13都以90。的等間隔布置，并且不接觸于彎曲 部的交界部26位于特定相位的線圈處。相反，在第二示例性實(shí)施方式中，3個(gè)安裝凸緣12 和3個(gè)彎曲部13都以120°的等間隔布置，并且不接觸于彎曲部13的交界部26不位于特 定相位的線圈處。也就是說，即使當(dāng)殼體和定子芯被布置在圖13中所示的相位位置時(shí)，與 根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的相位位置相比，也分散了增加齒槽轉(zhuǎn)矩的因素。
如上所述，定子芯和殼體被裝配成使得兩個(gè)相鄰槽之間的交界部當(dāng)中的不接觸于 任何沿周向分開地布置的彎曲部的兩個(gè)或更多個(gè)交界部沿周向不連續(xù)布置。這樣，減輕了 在交界部處的磁通的集中，并能夠抑制由于磁路導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩紋波。這也確保了高的旋轉(zhuǎn)精 度。 第三示例性實(shí)施方式 現(xiàn)在將說明第三示例性實(shí)施方式。因?yàn)槌诙ㄗ有咎幍膹澢康男螤钔猓鶕?jù)第 三示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)基本上相同，因此，將省略關(guān) 于它們的詳細(xì)描述。 現(xiàn)在參照?qǐng)D15來描述第三示例性實(shí)施方式。圖15示出了從上方及從外部看到的 彎曲部13。兩個(gè)缺口部201對(duì)稱地形成在彎曲部13中，并且當(dāng)彎曲部13由于壓力加工而 從平板向上彎曲時(shí)，位于缺口部201外側(cè)的某些區(qū)域的厚度減小。這樣，在缺口部201外側(cè) 的兩個(gè)端部202進(jìn)一步向內(nèi)彎曲。當(dāng)定子芯20被裝配到殼體10中時(shí)，這些部分增強(qiáng)了在 定子芯20和殼體10之間的貼合性。由于改進(jìn)的貼合性，定子芯20能夠通過激光焊接而在 焊點(diǎn)203處可靠地固定到殼體10。 如上所述，形成在殼體10的彎曲部中且在周向上鄰近于彎曲部的兩端的缺口部 使得在彎曲部由于壓力加工而向上彎曲期間缺口部外側(cè)的端部的向內(nèi)變形變得容易。這改 進(jìn)了彎曲部和定子芯之間的貼合性。而且，殼體10和定子芯20能夠通過激光焊接而被可 靠地固定。 盡管參考了示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不局限于所公開的 示例性實(shí)施方式。所附權(quán)利要求的范圍符合最寬的闡釋以涵蓋所有的變型、等同結(jié)構(gòu)和功
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權(quán)利要求
一種內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子芯，該定子芯由經(jīng)由薄壁部彼此連接的多個(gè)定子芯塊構(gòu)成，每個(gè)定子芯塊包括齒部，勵(lì)磁線圈在定子芯塊內(nèi)部繞該齒部纏繞；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被布置在所述定子芯內(nèi)部并且包括驅(qū)動(dòng)磁體；保持該驅(qū)動(dòng)磁體的轉(zhuǎn)子軛；及與該轉(zhuǎn)子軛同軸地固定的軸；和保持構(gòu)件，該保持構(gòu)件被構(gòu)造成保持所述定子芯，所述保持構(gòu)件包括安裝面，該安裝面被布置為與所述軸垂直并且接觸配合構(gòu)件，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)被安裝于該配合構(gòu)件；彎曲部，該彎曲部與所述安裝面成一體且以大體上垂直于所述安裝面的方式向上彎曲，該彎曲部被構(gòu)造為保持所述定子芯的外周面；及安裝凸緣，該安裝凸緣用來將所述電動(dòng)機(jī)固定到所述配合構(gòu)件，其中，所述安裝面、所述彎曲部和所述安裝凸緣彼此成一體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在彼此相鄰的薄壁部當(dāng)中， 不與任何彎曲部接觸的兩個(gè)或更多個(gè)薄壁部沿所述電動(dòng)機(jī)的周向不連續(xù)地布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述彎曲部沿所述電動(dòng)機(jī) 的周向以等間隔分開地布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述保持構(gòu)件與配合部成 一體，所述配合部與安裝所述電動(dòng)機(jī)的所述配合構(gòu)件接合且所述配合部被構(gòu)造成在所述電 動(dòng)機(jī)的徑向上定位所述電動(dòng)機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述保持構(gòu)件與套筒成一 體，該套筒被構(gòu)造成保持軸承，所述軸承以能沿所述電動(dòng)機(jī)的周向旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述軸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述保持構(gòu)件 包括在每個(gè)彎曲部的在所述電動(dòng)機(jī)的周向上的兩端部處的缺口部，并且所述保持構(gòu)件在該 兩端部處被激光焊接到所述定子芯。
全文摘要
一種內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)，其包括被構(gòu)造成保持定子芯的保持構(gòu)件。該保持構(gòu)件包括布置為與軸垂直并接觸配合構(gòu)件的安裝面，該內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電動(dòng)機(jī)被安裝在該配合構(gòu)件中；與所述安裝面成為一體的彎曲部，該彎曲部以大體上垂直于安裝面的方式向上彎曲，并被構(gòu)造成保持定子芯的外周面；以及用來將電動(dòng)機(jī)固定到該配合構(gòu)件的安裝凸緣。該安裝面、彎曲部和安裝凸緣彼此成為一體。
文檔編號(hào)H02K29/03GK101714806SQ20091017745
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者增田博雅, 巖佐剛志 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社