申请/专利权人：三菱电机株式会社

申请日：2016-03-23

公开（公告）日：2021-01-05

公开（公告）号：CN109075619B

主分类号：H02K1/04(20060101)

分类号：H02K1/04(20060101);H02K23/04(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.05#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：套环14b设于转子轴12的外周面，并经由将转子轴12的外壁部贯穿的孔部12a而与筒状部14成为一体。

主权项：1.一种直流马达，其特征在于，包括：转子，所述转子具有以分布卷绕的方式卷绕有电磁线圈的转子铁芯和组装于所述转子铁芯的筒状的转子轴；螺纹部，所述螺纹部设于所述转子轴内部的、由树脂材料形成的筒状部的内周壁面，并将所述转子的旋转力转换为输出轴的直线运动方向的推力；以及环状的套环，所述套环设于所述转子轴的外周面，并经由将所述转子轴的外壁部贯穿的孔部而与所述筒状部成为一体，所述套环经由所述孔部从所述筒状部的一部分向所述转子轴的外周突出，其中，所述孔部形成于所述转子轴的、靠所述转子铁芯的轴向一端侧的部分，由树脂材料形成的所述套环夹在所述转子轴的外周面与所述电磁线圈的卷线之间，使所述电磁线圈的卷线与所述转子轴绝缘。

全文数据：直流马达和致动器技术领域本发明涉及一种直流马达和使用该直流马达的致动器，上述直流马达具有电刷和换向器，并且转子的电磁线圈是分布卷绕的。背景技术现有的一般的带电刷直流马达包括：有底圆筒状的定子；配置于定子的内周面的磁体；以磁体沿周向相对的方式配置的转子；固定于转子轴的换向器；以及沿轴向与换向器接触的电刷。此外，转子包括：转子铁芯，上述转子铁芯卷绕有电磁线圈；以及转子轴，上述转子轴将转子铁芯的轴孔贯穿。换向器固定于转子铁芯的轴向一端侧的转子轴，并与转子轴一起旋转。此外，换向器包括分别沿周向等间隔地配置的多个整流片，多个整流片彼此绝缘，并分别与对应的电磁线圈的卷线连接。在上述结构中，与彼此不同的整流片连接的卷线与转子轴接触而导通的情况下，整流片彼此经由转子轴而发生短路。作为能避免电磁线圈的卷线与转子轴导通的现有技术，例如可列举专利文献1所记载的结构体。在这种结构体中，作为转子铁芯的层叠板的外周面被绝缘覆膜部覆盖，并与绝缘覆膜部一体地形成有转子轴。即，转子轴由与绝缘覆膜部相同的树脂材料形成，因此，电磁线圈的卷线即使接触也不会导通，从而能保持绝缘状态。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平8-98473号公报发明内容发明所要解决的技术问题然而，在由树脂材料形成的转子轴中，很多情况下不满足由直流马达的用途所要求的刚性和耐热性。与此相对的是，金属制的转子轴一般来说刚性和耐热性比由树脂材料形成的转子轴的刚性和耐热性高，若为具有金属制的转子轴的直流马达，则能在各种各样的用途中使用。但是，如上所述，金属制的转子轴需要避免与电磁线圈的卷线导通。因而，在以往，采取的对策是对转子轴实施绝缘涂层，或是将绝缘性的热收缩管等绝缘构件装配于转子轴。在对转子轴实施绝缘涂层的情况下，由于工序顺序会受到限制，因此，工序管理变得繁杂。例如，实施了由粉末涂装实现的绝缘涂层的表面因粉末附着而变为非常粗糙的状态，因此，实施了粉末涂装的转子轴无法压入到转子铁芯的中心孔。在其它的绝缘涂层中，将转子轴压入到转子铁芯的中心孔时，绝缘涂层也可能会产生剥落。若这样在将转子轴组装于转子铁芯之前实施绝缘涂层，则有时会妨碍后续工序，因此，对将转子轴组装于转子铁芯的结构体实施绝缘涂层。在这种情况下，在对转子轴实施绝缘涂层之前，需要预先准备并组装转子轴和转子铁芯，从而工序顺序受到限制。另一方面，在将热收缩管装配于转子轴的情况下，能分别对转子轴和转子铁芯进行绝缘处理，不存在工序顺序的限制，工序管理也变得容易。但是，除了需要热收缩管这样的新的部件之外，热收缩管的装配需要将转子轴插入到热收缩管，随后对热收缩管进行加热并使其与转子轴紧贴这样的作业，而成为繁杂的工序。本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于能获得一种直流马达和致动器，工序管理容易且能通过简单的作业进行制造，并能使电磁线圈的卷线与转子轴恰当地绝缘。解决技术问题所采用的技术方案本发明的直流马达构成为包括转子、螺纹部和环状的套环。转子具有以分布卷绕的方式卷绕有电磁线圈的转子铁芯和组装于转子铁芯的筒状的转子轴。螺纹部设于转子轴内部的、由树脂材料形成的筒状部的内周壁面，并将转子的旋转力转换为输出轴的直线运动方向的推力。套环设于转子轴的外周面，并经由将转子轴的外壁部贯穿的孔部而与筒状部成为一体。发明效果根据本发明，利用将筒状部形成于转子轴内部的工序还能一体地形成套环，因此，工序管理容易且能通过简单的作业进行制造。此外，由树脂材料形成的套环夹在转子轴的外周面与电磁线圈的卷线之间，因此，能使电磁线圈的卷线与转子轴恰当地绝缘。附图说明图1是表示使用了本发明实施方式1的直流马达的致动器的剖视图。图2A是表示以集中卷绕的方式将电磁线圈卷绕于转子铁芯的转子的示意情况的图。图2B是表示以分布卷绕的方式将电磁线圈卷绕于转子铁芯的转子的示意情况的图。图3是表示实施方式1的直流马达的转子的立体图。图4是表示沿轴向将图3的转子剖切后的形态的剖视图。图5A是表示实施方式1的直流马达的转子轴的立体图。图5B是表示沿轴向将图5A的转子轴剖切后的形态的剖视图。图6是表示实施方式1的直流马达的转子轴的制造工序的一部分的图。图7是表示使用了本发明实施方式2的直流马达的致动器的剖视图。图8是表示实施方式2的直流马达的转子的立体图。图9是表示沿轴向将图8的转子剖切后的形态的剖视图。图10A是表示实施方式2的直流马达的转子轴的立体图。图10B是表示沿轴向将图10A的转子轴剖切后的形态的剖视图。图11是表示使用了本发明实施方式3的直流马达的致动器的剖视图。图12是表示沿轴向将实施方式3的直流马达的转子轴剖切后的形态的剖视图。具体实施方式以下，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的形态进行说明。实施方式1图1是表示使用了本发明实施方式1的直流马达2的致动器1的剖视图，其示出了沿轴向将致动器1剖切后的截面。通过对致动器1的位于外部输入连接器3处的端子4施加电压，从而使电流经由电刷5和换向器6流至转子7的电磁线圈8a。由此，在转子7中，分极为多个极的转子铁芯8被磁化成N极和S极。此外，转子7被定子9的磁化成N极和S极的磁体10的磁力吸引而旋转。在定子9中，在磁体10的外周配置有定子铁芯11，这些构件构成磁回路。转子7的转子轴12被输出侧的轴承部13a和换向器6一侧的轴承部13b保持为能自由旋转。此外，在转子轴12的内部，由树脂材料形成有筒状部14，在筒状部14的内周壁面形成有阴螺纹部14a。如图1所示，阴螺纹部14a与输出轴15的阳螺纹部15a啮合。在输出轴15外周面的周向的一部分形成有平面状的止转部15b，在供输出轴15穿过的轴套16内周面的一部分也形成有平面状的止转部16a。通过使止转部15b与止转部16a彼此的面与面相对，从而防止输出轴15在转子7的旋转力的作用下发生旋转。通过以上述方式使输出轴15止转，使转子7的旋转力转换为输出轴的直线运动方向的推力而驱动输出轴15直线运动。套环14b是设于转子轴12外周面的环状构件。如图1所示，在转子轴12的转子铁芯8与换向器6之间的部分形成有多个孔部12a，多个上述孔部12a将转子铁芯8与换向器6之间的部分的外壁部贯穿。套环14b经由多个孔部12a而与由树脂材料形成的筒状部14成为一体。即，套环14b是由与筒状部14相同的树脂材料形成的绝缘性构件，其防止电磁线圈8a的卷线在转子铁芯8与换向器6之间与转子轴12发生接触。衬套17是具有绝缘性的环状构件，在将转子轴12组装于转子铁芯8的状态下，衬套17装配在转子轴12的、位于转子铁芯8与输出侧的轴承部13a之间的部分处。由此，衬套17防止电磁线圈8a的卷线在转子铁芯8与轴承部13a之间与转子轴12发生接触。图2A是表示以集中卷绕的方式将电磁线圈8a卷绕于转子铁芯8的转子100的示意情况的图。图2B是表示以分布卷绕的方式将电磁线圈8a卷绕于转子铁芯8的转子7的示意情况的图。此外，图3是表示直流马达2的转子7的立体图。图4是表示沿轴向将图3的转子7剖切后的形态的剖视图，其省略了换向器6的记载。在带电刷直流马达的电磁线圈8a的卷绕方法中，存在集中卷绕和分布卷绕。在集中卷绕中，如图2A所示，卷线集中地卷绕于转子铁芯8的多个极齿的每一个。因而，电磁线圈8a的线圈边端部从转子铁芯8的轴向端面突出的量少，从而能缩短转子100的轴向长度，进而能实现直流马达的小型化。然而，若以集中卷绕的方式将电磁线圈8a卷绕于转子铁芯8，则在电刷5与换向器6之间产生的噪声会变大，因此，需要噪声去除用的缓冲电路。另一方面，在车载用的致动器等情况下，有时会在例如160度左右的高温下使用。在这样的温度环境下，构成缓冲电路的电容、电阻之类的电子元器件或供这些电子元器件安装的基板无法耐受温度，缓冲电路可能无法发挥功能。在分布卷绕中，如图2B所示，卷线以跨及多个极齿的方式卷绕，因此，从转子铁芯8的轴向端面突出的量多，从而无法缩短转子100的轴向长度。但是，在将电磁线圈8a分布卷绕于转子铁芯8的情况下，由于在电刷5与换向器6之间产生的噪声不会像集中卷绕那样变大，因此，无需缓冲电路。实施方式1的直流马达2还假定了在高温下的使用，电磁线圈8a以分布卷绕的方式卷绕于转子铁芯8。然而，在分布卷绕中，由于卷线以跨及多个极齿的方式被卷绕，因此，卷线逐渐接近于转子轴12。由此，从分布卷绕的电磁线圈8a的靠转子轴12一侧的端部至转子轴12的距离C2比从集中卷绕的电磁线圈8a的靠转子轴12一侧的端部至转子轴12的距离C1小。如图3所示，换向器6固定于转子铁芯8的轴向一端侧的转子轴12，并与转子轴12一起旋转。此外，换向器6包括多个整流片6a，多个上述整流片6a分别沿周向等间隔地配置，各整流片6a彼此绝缘且各自设有钩部6b。电磁线圈8a的、与各整流片6a对应的卷线跨接卷线钩挂于钩部6b，随后实施电阻焊等熔合。由此，钩部6b与电磁线圈8a的卷线连接、固定。如上所述，在分布卷绕中，电磁线圈8a的卷线接近于转子轴12，电磁线圈8a的卷线容易与转子轴12发生接触。即，在以分布卷绕的方式卷绕有电磁线圈8a的转子7中，通过使连接于彼此不同的整流片6a的卷线与转子轴12接触，从而换向器6的整流片彼此经由转子轴12发生短路的可能性高。因而，在实施方式1的直流马达2中，在转子轴12的、与转子铁芯8的输出侧相反一侧的部分设有具有绝缘性的套环14b。上述部分在将换向器6配置于与转子铁芯8的输出侧相反一侧的情况下，成为转子轴12的位于转子铁芯8与换向器6之间的部分。由此，套环14b夹在转子轴12的外周面与朝向换向器6的电磁线圈8a的卷线之间，因此，电磁线圈8a的卷线与转子轴12被恰当地绝缘。此外，在未设置套环14b而将热收缩管装配于转子轴12的情况下，电磁线圈8a的卷线暂时卷绕于热收缩管，随后与钩部6b连接。转子轴12上装配有热收缩管的部分的直径与转子轴12的直径大致相同。因而，装配有线圈边端部、热收缩管的部分的直径与换向器6上钩部6b排列的周向上的直径的直径差大，卷线的张力发生变化，从而在电磁线圈8a中产生应力。上述应力会成为电磁线圈8a的卷线散乱或松弛等的原因。与此相对的是，在设置套环14b的情况下，如图3所示，包括套环14b的直径D1与钩部6b排列的周向的直径D2的直径差D2－D1变小。由此，当将来自线圈边端部的卷线暂时卷绕于套环14b后与钩部6b进行连接时，卷线的张力的变化也会变小，因此能缓和电磁线圈8a的应力。此外，如图4所示，环状的套环14b经由多个孔部12a而与筒状部14成为一体。因而，在转子7的旋转力传递至输出轴15时，筒状部14的经由孔部12a而与套环14b连接的部分成为止转件，以防止在转子轴12内部的旋转。图5A是表示直流马达2的转子轴12的立体图。图5B是表示沿轴向将图5A的转子轴12剖切后的形态的剖视图。如图5A、图5B所示，转子轴12呈中空的筒状。此外，如图5A所示，在转子轴12的位于转子铁芯8与换向器6之间的部分处形成有孔部12a。而且，在转子轴12的内周壁面形成有图5B所示的凹凸部12b。在将树脂材料导入到转子轴12的内部以形成筒状部14时，筒状部14的外周形成为钩挂于凹凸部12b。由此，防止筒状部14从转子轴12脱落。图6是表示直流马达2的转子轴12的制造工序的一部分的图，其表示沿转子轴12的周向将除了模具20之外的转子轴12、模具18和模具19剖切后的形态。转子轴12以插入有模具20的状态被支承在模具18与模具19之间。在此，模具19中位于孔部12a周围的部分成为套环形成用的空间19a。模具20是在外周面形成有阳螺纹部15a的棒状的模具。当从与空间19a相连的浇口18a注入树脂材料时，树脂材料会被填充到空间19a，然后树脂材料还会经由孔部12a被填充在转子轴12的内周壁面与模具20的外周面之间。由此，形成具有阴螺纹部14a的筒状部14以及套环14b。通过在树脂材料充分变硬后将模具20拆除以将模具18与模具19分离，从而取出形成有筒状部14和套环14b的转子轴12。如此，在实施方式1的直流马达2中，能利用形成阴螺纹部14a的工序来形成套环14b。以上述方式形成筒状部14和套环14b的转子轴12从输出侧的端部被压入到转子铁芯8的中心孔来进行组装。随后，如图4所示，衬套17装配在转子轴12的、位于转子铁芯8与轴承部13a之间的部分处。如上所述，在实施方式1的致动器1中，直流马达2的套环14b设于转子轴12的外周面，并经由将转子轴12的外壁部贯穿的孔部12a而与筒状部14成为一体。通过如上所述构成，利用将筒状部14形成于转子轴12内部的工序还能一体形成套环14b，因此，工序管理容易且能通过简单的作业进行制造。此外，由树脂材料形成的套环14b夹在转子轴12的外周面与电磁线圈8a的卷线之间，因此，能使电磁线圈8a的卷线与转子轴12恰当地绝缘。此外，筒状部14与套环14b经由孔部12a连接的部分成为止转件，因此，防止筒状部14在转子轴12内部旋转。此外，在实施方式1的直流马达2中，套环14b设于转子轴12的与转子铁芯8的输出侧相反一侧的部分。由此，例如，能在转子铁芯8与换向器6之间使电磁线圈8a的卷线与转子轴12适当地绝缘。此外，通过套环14b使套环14b的直径与钩部6b排列的周向的直径的直径差变小，因此，与以往相比，能缓和电磁线圈8a中产生的应力。实施方式2图7是表示使用了本发明实施方式2的直流马达2A的致动器1A的剖视图，其表示沿轴向将致动器1A剖切后的截面。在直流马达2A的转子轴12A上设有孔部12c和套环14c，而非实施方式1所示的孔部12a和套环14b。在直流马达2A中，与实施方式1同样地，也以分布卷绕的方式将电磁线圈8a卷绕于转子铁芯8。另外，在图7中，对与图1相同的结构要素标注相同的符号并省略说明。如图7所示，孔部12c将转子轴12A中位于转子铁芯8与轴承部13a之间的部分的外壁部贯穿。套环14c经由孔部12c而与由树脂材料形成的筒状部14A成为一体。即，套环14c是由与筒状部14A相同的树脂材料形成的绝缘性构件，其防止电磁线圈8a的卷线在转子铁芯8与轴承部13a之间与转子轴12A发生接触。此外，套环14c的靠轴承部13a一侧的端面成为定位面14c-1。在将转子7A组装于轴承部13a时，套环14c以使定位面14c-1与轴承部13a内侧的环接触的状态，落座在轴承部13a内侧的环上。由此，能确定转子轴12A与轴承部13a的轴向位置。衬套20是具有绝缘性的环状构件，在将转子轴12A组装于转子铁芯8的状态下，衬套20装配在转子轴12A的、位于转子铁芯8与换向器6之间的部分处。即，衬套20防止电磁线圈8a的卷线在转子铁芯8与换向器6之间与转子轴12A发生接触。图8是表示直流马达2A的转子7A的立体图。图9是表示沿轴向将图8的转子7A剖切后的形态的剖视图，其省略换向器6的记载。如实施方式1中说明的那样，分布卷绕从转子铁芯8的轴向端面突出的量大，卷线在线圈边端部处靠近转子轴12A。其在轴承部13a一侧的线圈边端部处亦是如此。因此，在实施方式2的直流马达2A中，在转子轴12A的靠转子铁芯8的输出侧的部分设有具有绝缘性的套环14c。这样，通过将套环14c夹在转子轴12A的外周面与电磁线圈8a的线圈边端部的卷线之间，能使电磁线圈8a的卷线与转子轴12A恰当地绝缘。此外，如图9所示，套环14c经由孔部12c而与筒状部14A成为一体。因而，在转子7A的旋转力传递至输出轴15时，筒状部14A的经由孔部12c而与套环14c连接的部分成为止转件，以防止在转子轴12A内部的旋转。图10A是表示直流马达2A的转子轴12A的立体图。图10B是表示沿轴向将图10A的转子轴12A剖切后的形态的剖视图。如图10A、图10B所示，转子轴12A呈中空的筒状。此外，如图10A所示，在转子轴12A的位于转子铁芯8与轴承部13a之间的部分处形成有孔部12c。另外，如图10B所示，在转子轴12A的内周壁面形成有凹凸部12b。在将树脂材料导入到转子轴12A内部以形成筒状部14A时，筒状部14A的外周会形成为钩挂于凹凸部12b。由此，防止筒状部14A从转子轴12A脱落。形成有筒状部14A和套环14c的转子轴12A从设有换向器6一侧的端部被压入到转子铁芯8的中心孔来进行组装。接着，衬套20装配在转子轴12A的、位于转子铁芯8与换向器6之间的部分。如上所述，在实施方式2的直流马达2A中，套环14c设于转子轴12A的靠转子铁芯8的输出侧的部分。通过如上所述构成，例如，能在转子铁芯8与输出侧的轴承部13a之间的部分处，使电磁线圈8a的卷线与转子轴12A恰当地绝缘。此外，套环14c的靠轴承部13a一侧的端面成为定位面14c-1，从而能准确地确定转子轴12A与轴承部13a的轴向位置。实施方式3图11是表示使用了本发明实施方式3的直流马达2B的致动器1B的剖视图，其表示沿轴向将致动器1B剖切后的截面。在直流马达2B的转子轴12B设有实施方式1所示的孔部12a和套环14b以及实施方式2所示的孔部12c和套环14c这两方。此外，直流马达2B的转子7B与实施方式1同样地，以分布卷绕的方式将电磁线圈8a卷绕于转子铁芯8。另外，在图11中，对与图1及图7相同的结构要素标注相同的符号并省略说明。图12是表示沿轴向将直流马达2B的转子轴12B剖切后的形态的剖视图。如实施方式1和实施方式2说明的那样，图12所示的筒状部14B是将树脂材料导入到转子轴12B的内部而形成的。此外，在筒状部14B的内周壁面形成有阴螺纹部14a。套环14b经由孔部12a而与筒状部14B成为一体，套环14c经由孔部12c而与筒状部14B成为一体。即，套环14b和套环14c是由与筒状部14B相同的树脂材料形成的绝缘性环状构件。套环14b设于转子轴12B的、与转子铁芯8的输出侧相反一侧的部分，例如在转子铁芯8与换向器6之间使电磁线圈8a的卷线与转子轴12B绝缘。此外，套环14c设于转子轴12B的靠转子铁芯8的输出侧的部分，例如在转子铁芯8与轴承部13a之间使电磁线圈8a的卷线与转子轴12B绝缘。由此，无需实施方式1所示的衬套17，并且无需实施方式2所示的衬套20。另外，形成有套环14b和套环14c的转子轴12B并未组装于转子铁芯8。因而，在由树脂材料在转子轴12B上同时形成套环14b和套环14c的情况下，需要用于将套环14b和套环14c形成于结构体的模具，其中，上述结构体是将转子轴12B组装于转子铁芯8而成的。如上所述，在实施方式3的直流马达2B中，套环14b设于转子轴12B的、与转子铁芯8的输出侧相反一侧的部分。套环14c设于转子轴12B的、靠转子铁芯8输出侧的部分。通过如上所述构成，套环14b和套环14c能使电磁线圈8a的卷线与转子轴12B恰当地绝缘。此外，由于无需衬套，因此，还能削减部件个数。另外，本发明在其发明的范围内能进行各实施方式的自由组合、或是各实施方式的任意结构要素的变形、抑或是在各实施方式中省略任意的结构要素。工业上的可利用性本发明的直流马达由于工序管理容易且能通过简单的作业进行制造，并能使电磁线圈的卷线与转子轴恰当地绝缘，因此，理想地适用于车辆的排气再循环阀用的致动器等。符号说明1、1A、1B致动器；2、2A、2B直流马达；3外部输入连接器；4端子；5电刷；6换向器；6a整流片；6b钩部；7、7A、7B、100转子；8转子铁芯；8a电磁线圈；9定子；10磁体；11定子铁芯；12、12A、12B转子轴；12a、12c孔部；12b凹凸部；13a、13b轴承部；14、14A、14B筒状部；14a阴螺纹部；14b、14c套环；14c-1定位面；15输出轴；15a阳螺纹部；15b、16a止转部；16轴套；17、20衬套；18、19、20模具；18a浇口；19a空间。

权利要求：1.一种直流马达，其特征在于，包括：转子，所述转子具有以分布卷绕的方式卷绕有电磁线圈的转子铁芯和组装于所述转子铁芯的筒状的转子轴；螺纹部，所述螺纹部设于所述转子轴内部的、由树脂材料形成的筒状部的内周壁面，并将所述转子的旋转力转换为输出轴的直线运动方向的推力；以及环状的套环，所述套环设于所述转子轴的外周面，并经由将所述转子轴的外壁部贯穿的孔部而与所述筒状部成为一体。2.如权利要求1所述的直流马达，其特征在于，所述套环设于所述转子轴的、与所述转子铁芯的输出侧相反一侧的部分。3.如权利要求1所述的直流马达，其特征在于，所述套环设于所述转子轴的、靠所述转子铁芯的输出侧的部分。4.如权利要求1所述的直流马达，其特征在于，所述套环设在所述转子轴的、位于所述转子铁芯两侧的各部分。5.一种致动器，其特征在于，包括：输出轴；转子，所述转子具有以分布卷绕的方式卷绕有电磁线圈的转子铁芯和安装于所述转子铁芯的筒状的转子轴；螺纹部，所述螺纹部设于所述转子轴的内部的、由树脂材料形成的筒状部的内周壁面，并将所述转子的旋转力转换为所述输出轴的直线运动方向的推力；以及环状的套环，所述套环设于所述转子轴的外周面，并经由将所述转子轴的外壁部贯穿的孔部而与所述筒状部成为一体。

百度查询： 三菱电机株式会社 直流马达和致动器

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