專利名稱：電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種軸承機構，其用于通過磁性吸引電機的轉子部分而降低噪音并減少電機厚度。
背景技術：
目前，電子設備中安裝有多個電機。電機用于運轉風扇并用于對驅動電機進行驅動。由于越來越多的電子設備用于住宅和辦公空間中，因而要求電子設備比以往更加安靜地運行。傳統(tǒng)上，電機的轉子部分(例如，轉子單元)上施加有通常稱作套筒軸承的軸承機構，并且設計成使該轉子部分能夠沿軸向朝向和遠離電機的定子部分自由運動。已經(jīng)設計了一些電機結構以防止轉子部分沿軸向自由運動。這樣的電機結構中的一種是這樣的結構，其中轉子磁體的磁力中心移動到軸向高于定子芯的磁力中心的位置，使得轉子部分被沿軸向向下磁性拉動。通過該結構，轉子部分的軸的端部與設在電機的定子部分中的止推板接觸，從而防止轉子部分沿軸向自由運動。
然而，對于上述結構，可能出現(xiàn)不能產(chǎn)生足夠強的磁力來保持轉子部分的情況。特別地，當具有上述結構的電機安裝在電子設備上時，并且當轉子部分處于電機垂直下方的位置時，由于轉子部分的自身重量，所述軸的端部可能與止推板分離并沿軸向運動。即，當電機安裝在電子設備上時，轉子不能在轉子部分垂直面向下方的同時安裝在電子設備上。另外，當沿軸向向電機施加外部壓力時，電機的轉子部分可能會被迫沿軸向運動。當向電機施加所述壓力時，可能會由于軸的端部和止推板彼此接觸和分離而產(chǎn)生撞擊噪音。為此，可能出現(xiàn)如下情況，其中電機噪音增加，或者由于軸的端部與止推板之間的接觸而損壞軸端部表面和止推板表面。另外，由于定子芯的磁中心(magnetic center)和轉子磁體的磁中心的偏移，可能產(chǎn)生磁噪音或磁振動。對于需要安靜運行的電子設備，電機的電機噪音、磁噪音和磁振動會是成問題的。如上所述，在轉子磁體的磁中心相對于定子芯的磁中心沿軸向向上偏移的結構中，需要在組裝電機之前精密地限定轉子磁體與定子芯之間的位置關系從而補償產(chǎn)品中推力強度的變化。這需要高精度地設計和組裝轉子磁體，從而增加電機生產(chǎn)中所包含的步驟數(shù)量。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的軸承單元包括磁體，該磁體設在該軸承單元的軸的底部下方從而將軸保持在其內。該磁體固定在磁體支架上。利用嵌件成型(insert molding)等形成的磁體支架緊密地固定在用于固定軸套的軸承保持部上。
其中磁體支架固定到軸承保持部上的上述構造允許在其間保持強的連接強度。而且，因為磁體支架的表面和軸承保持部彼此緊密地固定，所以會防止從由磁體支架與軸承保持部之間的邊界限定(bordering)的部分漏油。
通過防止漏油的上述構造，能夠減少軸承保持部的厚度，以使得磁體支架的底面暴露于軸承保持單元的外部。上述構造有利于減少軸承單元的厚度。
在磁體支架的周面上可以有凸區(qū)域或凹區(qū)域。設在磁體支架上的凸區(qū)域或凹區(qū)域有利于進一步加強磁體支架與軸承保持部之間的連接強度。


圖1是表示本發(fā)明電機的實施例的剖視圖。
圖2(a)是表示本發(fā)明磁體支架的實施例的剖面圖。
圖2(b)是表示本發(fā)明磁體支架的實施例的立體圖。
圖3(a)是表示本發(fā)明止推板的實施例的立體圖。
圖3(b)是表示本發(fā)明止推板的變型例的立體圖。
圖4是表示用于當將軸插入軸套時產(chǎn)生的氣流的路徑的圖，其中箭頭表示氣流。
圖5是用于生成本發(fā)明磁體支架的實施例的嵌件成型的流程圖。
圖6是表示用于注射成型的模具的實施例的圖。
圖7是表示用于本發(fā)明的注射成型的模具的隔離空間(alienatedspace)的圖。
圖8是表示被壓力供入用于本發(fā)明的注射成型的模具的樹脂的圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1至圖8描述本發(fā)明電機的實施例。注意，這里在本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明中，諸如上、下、左、右、向上、向下、頂部和底部的、用于說明各個部件之間的位置關系和方向的詞僅僅表示圖中的位置關系和方向。這些詞不表示安裝在實際裝置中的部件的位置關系和方向。
<第一優(yōu)選實施例>
圖1是表示本發(fā)明電機的實施例的剖視圖。下面將描述用于風扇的電機。
風扇1具有這樣的結構，其中轉子部分3上安裝有具有多個葉片的葉輪4，并且一旦向轉子部分3施加外部電流，則該轉子部分旋轉驅動。轉子部分3包括軸7。軸7和葉輪4一體設置，以使得軸7的一端固定于葉輪4的中央部分。葉輪4通過樹脂注射成型而形成。將軸7的所述一端插入形成葉輪4的模具中，并且這一端將由形成葉輪4的樹脂覆蓋，從而將軸7固定在葉輪4上。
另外，風扇1中包括軸承單元30。軸承單元30中包括軸7、軸承保持部、軸套8和稍后將描述的吸引磁體。
在框架12的中央部分處設置有大致杯狀的軸承殼體12a，其作為軸承保持部。軸承殼體12a和框架12利用注射成型而彼此一體且無縫地形成。
軸套8通過壓配入軸承殼體12a而被支承。另外，軸套8中包括通孔8a從而允許軸7在其內旋轉。將軸7插入穿過所述通孔。軸套8由多孔燒結金屬材料構成并通過粉末冶金方法形成。軸套8被浸有油作為用于使軸7在其內旋轉的潤滑劑。因此，軸7或其旋轉由軸套8通過潤滑劑支承。
在軸7的外表面與軸套8的內表面之間形成徑向軸承機構32，當轉子部分3旋轉時，所述軸承機構用于在保持作為工作流體的上述潤滑劑的同時支承軸7。徑向軸承機構32例如包括滑動軸承、流體動力軸承等。
定子部分13由軸承殼體12a的外部分支承。定子部分13包括定子芯、線圈、用于使定子芯與線圈絕緣的絕緣體17、以及電路板16。定子芯被絕緣體17圍繞，該絕緣體由電絕緣材料構成從而使上端、底端和多個齒部電絕緣。線圈卷繞各個齒部連同絕緣體17。在其上安裝有驅動電路的電路板16設在定子部分13的底部處。電路板16控制轉子部分3的旋轉驅動。電路板16包括在其上安裝有電子元件的印刷板。將待安裝在印刷板上的電路圖案(design)印刷在電路板16的表面上，線圈和電子元件與其電連接以形成驅動控制電路。電路板16固定到絕緣體17的底端。當通過包括IC(集成電路)和霍爾元件19的電子元件向線圈施加外部供應電時，定子芯產(chǎn)生磁場。
在葉輪4的內周上設置有多極轉子磁體6。而且設置有用于從轉子磁體6的周邊保持轉子磁體6的轉子軛5，從而減少可能泄漏至風扇1的磁通量。當將與葉輪4一體形成的軸7插入軸套8中時，轉子磁體6和定子芯將定位成使得轉子磁體6和定子芯彼此徑向面對。由于定子芯產(chǎn)生的磁場與轉子磁體6產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而在轉子部分3中產(chǎn)生的旋轉扭矩使轉子部分3圍繞軸7旋轉。在霍爾元件19檢測到由旋轉的轉子磁體6產(chǎn)生的磁通量變化之后，通過切換電壓輸出的驅動IC來控制轉子部分3的旋轉穩(wěn)定性。保持在轉子部分3外周上的葉輪4由于轉子部分3的旋轉驅動而旋轉，從而產(chǎn)生氣流。
框架12沿軸向面向電路板16定位，并形成為外徑基本等于(但不限于)電路板16外徑的盤狀。在框架12的徑向外部設置有空氣通路部分2，用于形成用于由葉輪4產(chǎn)生的氣流的路徑。在框架12的外部上設置有多個沿徑向向外伸出的肋15。各個肋15沿徑向的端部連接固定至空氣通路部分2。將包括葉輪4的轉子部分3容納在空氣通路部分2的內部空間中。
在軸承殼體12a的面向上的底端處設置有用于在軸7的底端沿軸向支承軸7的止推板10。因為軸7的底端與止推板10接觸，所以接觸面彼此抵靠地滑動。因此，止推板10由耐受當止推板10和軸7彼此抵靠地滑動時產(chǎn)生的摩擦的材料構成。
用于磁吸引包括部分磁性材料的軸7的吸引磁體9設在止推板10的底端處。大致杯狀的磁體支架11圍繞吸引磁體9的周邊設置。磁體支架11通過保持吸引磁體9的底端和徑向周邊而保持吸引磁體9。磁體支架11和吸引磁體9通過吸引磁體9的磁力而彼此固定。應注意，當磁體支架11和吸引磁體9需要比通過吸引磁體9的磁力更加牢固地彼此固定時，可以在它們之間使用粘合劑。因為磁體支架11是磁性物質，所以磁體支架11顯著減少了可能漏出吸引磁體9至風扇1的磁通量。另外，由于磁體支架11和吸引磁體9產(chǎn)生的磁路，吸引磁體9的磁通密度將增加，從而增加吸引磁體9吸引軸7的吸力。因此，轉子部分3將在軸向上穩(wěn)定。所以，與其中根據(jù)等同于定子部分13的部分的軸向磁中心來修正等同于轉子磁體6的部分的軸向磁中心的現(xiàn)有方法相比，會降低磁場產(chǎn)生的噪音。
如圖2所示，磁體支架11通過稍后將描述的嵌件成型方法而形成在軸承殼體12a的底面處，從而磁體支架11和軸承殼體12a彼此成一體并且面向同一方向。即，大致杯狀的磁體支架11的內部和軸承殼體12a的內部以與將吸引磁體9固定在軸承單元30內部的方式相同的方式一體形成。
在磁體支架11的與軸承殼體12a和框架12接觸的表面部分上施加熔融樹脂。熔融樹脂在所述表面上冷卻，從而連接磁體支架11與軸承殼體12a之間的表面，以及磁體支架11與框架12之間的表面。因此，磁體支架11與軸承殼體12a和框架12緊密連接，從而在磁體支架11與軸承殼體12a之間，以及在磁體支架11與框架12之間不會產(chǎn)生間隔，由此防止油從在框架12的連接至磁體支架11的底端附近的區(qū)域泄漏至風扇1的外部。
另外，大致杯狀的底部11e的外部暴露于框架12的外部。因此，可以減少軸承單元的厚度。應注意，磁體支架11的底部11e可以用樹脂覆蓋而不暴露于框架12的外部，從而加強磁體支架11與軸承殼體12a之間，以及磁體支架11與框架12之間的連接。
另外，本實施例的磁體支架11由磁性燒結金屬構成。即，磁體支架11是通過金屬陶瓷工藝形成的多孔燒結金屬。當磁體支架11的內徑大于φ3mm時，磁體支架能容易地通過擠壓磁性金屬板而形成。因此，根據(jù)磁體支架11的尺寸，磁體支架11能夠通過除了金屬陶瓷工藝之外的方法形成。因為磁體支架11的底部11e暴露于框架12的外部，所以重要的是防止保持在軸承機構中的油通過磁體支架11的內部和底部11e泄漏至風扇1。為了防止漏油，有一種減小形成在磁體支架11內部中的孔的數(shù)量和尺寸的方法。例如，磁體支架11將主要由鐵構成，其中其總重量的少于10％由鐵—銅類材料構成，以使得磁體支架11的比重為6.45至6.80g/cm3。通過這種材料，可以減小形成在磁體支架11內部中的孔的數(shù)量和尺寸，從而防止漏油。然而，使用與上述材料不同的材料來構成磁體支架11會形成尺寸不同的孔。因此，根據(jù)新材料需要采用控制比重的新標準。
另外，可對磁體支架11應用蒸汽處理工藝。蒸汽處理工藝是這樣的工藝，其中，用溫度在500至600℃之間的過熱蒸汽將磁體支架11加熱大約30至60分鐘，從而在磁體支架11的表面上形成氧化膜(例如，F(xiàn)e3O4)，由此改進磁體支架11的表面的耐磨性和耐蝕性。當形成在磁體支架11表面上的氧化膜覆蓋所述孔時，就會防止油泄漏至風扇1。
另外，可在磁體支架11的表面上應用遮蔽工藝(masking process)，從而防止油通過磁體支架11的孔泄漏至風扇1。遮蔽工藝是其中在磁體支架11的表面上施加涂層劑的工藝，或者是其中研磨磁體支架的表面直到該表面沒有孔的工藝，從而防止油從磁體支架11泄漏至風扇1。更具體地，遮蔽工藝可以通過使用切削工具研磨磁體支架11的表面而應用；可以是噴砂工藝，其中在磁體支架11上噴布金屬粉末或顆粒，從而將孔從其表面上除去；或者可以是涂覆工藝，其中在磁體支架11的表面上涂覆樹脂，從而覆蓋其表面上的孔。
另外，磁體支架11可涂覆有疏油樹脂以至少覆蓋磁體支架11的表面上的孔，從而覆蓋形成在磁體支架11內部的多數(shù)孔。通過采用上述工藝中的任何一種或組合，磁體支架11能夠通過疏油樹脂的作用而排斥泄漏至該處的油。應注意，遮蔽工藝或/和其中磁體支架11被浸有疏油樹脂的工藝要在磁體支架11形成于框架12內部之前執(zhí)行。
另一種防止油滲透形成在磁體支架11內部的孔的手段如下。在磁體支架11形成于框架12內部之前，在磁體支架11與框架12之間的上邊界的整個周邊、以及磁體支架11上部的整個暴露區(qū)域涂覆有疏油樹脂。因為磁體支架11與框架12之間的上邊界的整個周邊、以及磁體支架11上部的整個暴露區(qū)域涂覆有疏油樹脂，所以磁體支架11表面的疏油作用防止了漏油滲入形成在磁體支架11內部的孔內。
圖2(a)是表示磁體支架11的剖面圖。圖2(b)是表示磁體支架11的立體圖。如圖2(a)和圖2(b)所示，在磁體支架11周邊的上部上設置有徑向向外突出的復曲面凸部11a。另外，在凸部11a的周邊上設有四個凹部11b，其中各個凹部11b彼此等距地周向定位。應注意，在凸部11a的表面上可以設置多于或少于四個的凹部11b。
因為凸部11a和凹部11b設在磁體支架11上，其中框架12和磁體支架11通過嵌件成型而一體形成，所以框架12保持磁體支架11的保持強度、以及框架的旋轉強度將得以提高。在注射成型中，注射熔融樹脂的注射壓力最大超過1000kg/cm2。即，在嵌件成型中，在作為被嵌入材料的磁體支架11上施加超過1000kg/cm2的壓力。雖然沿徑向向磁體支架11施加所述高壓，但由于設在磁體支架11周邊上的凸部11a，所以磁體支架11可能產(chǎn)生的徑向變形保持為最小。凸部11a和凹部11b的構造不限于圖中所示。可對所述構造進行修正，只要它們能夠提高框架12保持磁體支架11的保持強度；并且使得由于注射壓力而使磁體支架11產(chǎn)生的變形保持為最小。
圖3是表示止推板10的立體圖。圖4是詳細地表示用于當將軸7插入軸套8時產(chǎn)生的氣流的路徑的圖，其中箭頭表示氣流。如圖3所示，止推板10是在其周邊上具有至少一個切口部的盤狀。
如圖4所示，在將軸7插入軸套8的通孔8a中時，通過軸7的頂端、軸套8的內部和止推板10產(chǎn)生幾乎封閉的空間(以下稱為封閉空間)。當將軸7的頂端插入該封閉空間中時，封閉空間內的空氣沿著箭頭所示的氣流路徑，通過止推板的切口部、以及軸套8外部與軸承殼體12a內部之間的間隙，或者通過設于軸套8內的小孔而排向風扇1。
設在止推板10周邊上的切口部10a的構造設計成使得當將軸7插入穿過軸套8時，封閉空間內的空氣將通過切口部10a排出。如果切口部10a未設在止推板10和軸7的頂端會合的部分處，則切口部10a可以呈圖3(a)和圖3(b)所示的任何形狀。
至于形成框架12的手段，可以利用注射成型等，其中熔融樹脂被壓力供入精密金屬模內，從而使樹脂形成預定形狀。而且，框架12能夠通過模鑄成型而形成，其中將熔融金屬注入精密模內從而使金屬形成預定形狀。當使用模鑄成型來形成框架12時，可以使用諸如鋁、鋁基合金等的材料。
下面將參照圖5來描述用于嵌件成型的成型方法?？蚣?2、空氣通路部分2和肋15一體成型并且其間無縫。首先，制備使框架12在其內成型的模具(步驟S11)。如圖7所示，使框架12在其內成型的模具包括固定插入模(insert die)100和可動插入模101。當將固定插入模100和可動插入模101放在一起時，將產(chǎn)生模具內空間102。
在模具內空間102中，框架12、空氣通路部分2和肋15一體形成并且其間無縫。在固定插入模100中，設置有對應于軸承殼體12a內部的區(qū)域1001(以下稱為“軸承殼體內部形成部1001”)。在軸承殼體內部形成部1001的頂端處，設置有與大致杯狀的磁體支架11內部配合的區(qū)域1002(以下稱為“磁體支架保持部1002”)。在可動插入模101和固定插入模100彼此分離時，將磁體支架11的內部配合地置于磁體支架保持部1002上，如圖6所示(步驟S12)。
將可動插入模101滑動地置于固定插入模100上。于是在可動插入模101和固定插入模100之間產(chǎn)生模具內空間102(步驟S13)。而且，可動插入模101和固定插入模100是使得磁體支架11的底部與可動插入模101會合的結構。
在可動插入模101中設置有澆口1011，熔融樹脂通過該澆口被壓力供入模具內空間102中。如圖8所示，熔融樹脂200通過設在澆口1011中的噴嘴300被壓力供入模具內空間102中(步驟S14)。熔融樹脂200被壓力供入模具內空間102中，從而填充模具內空間102的整個空間。于是，磁體支架11的外部被熔融樹脂200包圍。雖然當熔融樹脂被壓力供入模具內空間102時在磁體支架11外部上施加注射壓力，但由于設在磁體支架11外部上的凸部11a，所以磁體支架11外部上產(chǎn)生的變形保持為最小。
接著，填充模具內空間102的熔融樹脂200冷卻，同時保持模具內空間102的形狀。即，熔融樹脂在模具內空間102內圍繞磁體支架11的外部凝固。
當從固定插入模100移去可動插入模101時，就一體形成了框架12、空氣通路部分2、肋15和磁體支架11(步驟S15)。
以上僅選擇了選定實施例來闡述本發(fā)明。然而對于本領域技術人員，從前述公開中顯而易見的是，在不脫離所附權利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下，能夠對本發(fā)明進行各種改變和修改。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的前述說明僅用于例示，而不用于限制由所附權利要求及其等同物限定的本發(fā)明。
例如，盡管在上述各個實施例中軸旋轉，但軸也可以固定，而可使軸套或/和軸承保持部旋轉。
權利要求
1.一種安裝在電機上的軸承單元，該單元包括軸套，其具有大致柱形的通孔；大致柱形的軸，用于相對于所述軸套旋轉，其中該軸插入穿過所述通孔；徑向軸承機構，其由所述通孔的內周表面、所述軸的周面、以及用于填充在所述通孔的內周表面與所述軸的周面之間產(chǎn)生的微小間隙的潤滑液體形成；軸承保持部，用于在其內周處保持所述軸套，其中所述軸承保持部利用模鑄成型或注射成型而形成；吸引磁體，用于沿軸向向下方向吸引所述軸的底部，其中所述吸引磁體設在所述軸承保持部的內底部處；以及磁體支架，由磁性材料制成，用于在其內設置所述吸引磁體并用于通過其底面和徑向周面來保持所述吸引磁體，其中所述軸承保持部和所述磁體支架利用嵌件成型而彼此一體地形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，其特征在于，所述磁體支架的底部暴露于所述軸承保持部的底部之外。
3.根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，其特征在于，所述磁體支架由磁性燒結材料制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，其特征在于，在所述磁體支架的周面的至少一部分上，形成有沿徑向向外突出的凸部或者作為沿徑向向內凹進部分的凹部。
5.根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，其特征在于，在所述磁體支架的周面的至少一部分上，形成有沿周向向外伸出的凸部或者作為沿周向向內凹進部分的凹部。
6.根據(jù)權利要求3所述的軸承單元，其特征在于，在所述磁體支架的表面上應用遮蔽工藝。
7.根據(jù)權利要求3所述的軸承單元，其特征在于，在通過嵌件成型形成所述磁體支架之前，使所述磁體支架浸有疏油樹脂。
8.根據(jù)權利要求3所述的軸承單元，其特征在于，在由所述磁體支架與所述軸承保持單元的內表面之間的邊界限定的邊界部的整個周邊、以及所述軸承保持部的內周邊的暴露部分上施加疏油涂層。
9.根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，其特征在于，在所述吸引磁體的頂面與所述軸的底面之間設置耐磨的止推板。
10.根據(jù)權利要求9所述的軸承單元，其特征在于，所述止推板為大致盤狀，并且其周邊的至少一個區(qū)域形成切口。
11.一種電動的電機，在其上安裝有根據(jù)權利要求1所述的軸承單元，該電機包括轉子部分，在其內具有用于圍繞旋轉軸線旋轉的所述軸和轉子磁體；定子，在其內具有線圈，該線圈設在沿徑向或軸向面向所述轉子磁體的位置以使所述轉子部分旋轉驅動，其中所述定子設在所述軸承保持部的周邊處；和框架，通過樹脂注射成型或模鑄成型而形成，以使得所述框架和所述軸承保持部一體形成。
12.根據(jù)權利要求11所述的電機，其特征在于，所述轉子部分上設置有葉輪，該葉輪上安裝有多個葉片，從而在所述轉子部分旋轉時產(chǎn)生氣流。
13.根據(jù)權利要求12所述的電機，其特征在于，在所述轉子部分的周邊上設有葉輪，該葉輪上安裝有多個葉片，所述葉片用于在所述轉子部分旋轉時將空氣沿軸向吸入所述電機內并且沿軸向排出，其中所述葉輪被與所述框架一體形成的空氣通路圍繞。
14.根據(jù)權利要求12所述的電機，其特征在于，在所述轉子部分的徑向外部上設有葉輪，該葉輪上以環(huán)形方式布置有多個葉片；所述葉輪被插入形成在所述框架外部的外殼體的內周空間中，在所述外殼體中的一部分處設有排出口從而允許氣流從其排出；所述外殼體的頂端由殼體蓋覆蓋，該殼體蓋中具有至少一個用于空氣入口的部分；并且所述電機形成為使得當所述葉輪旋轉時，空氣通過所述空氣入口被吸入并通過所述排出口被排出，從而形成氣流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電機。在軸承殼體的底部的頂面上設有用于沿軸向支承軸的底端的止推板。在止推板的下方設有用于沿軸向吸引由磁性材料制成的軸的吸引磁體。圍繞吸引磁體的周邊設有大致杯狀的磁體支架。該磁體支架通過吸引磁體的底部和徑向周面而保持吸引磁體。磁體支架通過嵌件成型與軸承殼體的底部一體形成。
文檔編號F16C32/04GK1905326SQ20061010898
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權日2005年7月29日
發(fā)明者大槻貴成, 山下隆正, 竹本心路 申請人:日本電產(chǎn)株式會社