專(zhuān)利名稱(chēng)：小型馬達(dá)的制作方法
〔技術(shù)領(lǐng)域〕本發(fā)明涉及一種具有磁力吸引機(jī)構(gòu)的小型馬達(dá)，該機(jī)構(gòu)利用吸力磁鐵在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生引力。
〔背景技術(shù)〕作為帶有懸臂支承結(jié)構(gòu)的外轉(zhuǎn)子式無(wú)刷馬達(dá)，已知設(shè)有與驅(qū)動(dòng)磁鐵相分離的吸力磁鐵，以便朝定子方向吸引轉(zhuǎn)子外殼的結(jié)構(gòu)。
圖11示出了日本實(shí)用新型公開(kāi)63-100979所公開(kāi)的一種小型馬達(dá)。在該小型馬達(dá)中，定子鐵芯4和線圈5構(gòu)成定子，而中心固定在軸10上的轉(zhuǎn)子外殼20和固定在轉(zhuǎn)子外殼20上的驅(qū)動(dòng)磁鐵23構(gòu)成轉(zhuǎn)子。該馬達(dá)具有固定在轉(zhuǎn)子外殼20的內(nèi)表面上的吸力磁鐵22，以便朝定子側(cè)的定子鐵芯4的方向吸引轉(zhuǎn)子。
在第一傳統(tǒng)技術(shù)中，如圖12所示，吸力磁鐵22具有沿軸向極化的位于其一側(cè)的N極和位于其相對(duì)側(cè)的S極。也就是，面向定子鐵芯4的整個(gè)表面是一個(gè)磁極(例如N極)。
但是，該磁極結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是異物和磁粉會(huì)粘附到軸10上。這是因?yàn)檩S10形成了吸力磁鐵22的磁通路。磁通量從吸力磁鐵22，例如從N極經(jīng)間隙進(jìn)入相對(duì)的定子鐵芯4，并最后返回到位于固定于轉(zhuǎn)子外殼20的固定表面上的吸力磁鐵的S極。但是，在經(jīng)各種通路返回的過(guò)程中，部分磁通量穿過(guò)軸。這種磁通量流動(dòng)也從圖15所示的磁通路分析圖中得到證實(shí)。該分析圖示出了通過(guò)設(shè)定馬達(dá)的模擬預(yù)定狀態(tài)并用箭頭的方向和長(zhǎng)度來(lái)表示流經(jīng)每個(gè)磁通路的磁通量的方向和值而做出的磁場(chǎng)分析結(jié)果。該分析結(jié)果表明來(lái)自吸力磁鐵的大部分磁通量穿過(guò)軸。
由于軸10如上所述被磁化，它就會(huì)吸引如空氣中的磁塵和鐵粉。如果這樣一種物質(zhì)進(jìn)入軸10和軸承之間的間隙或軸10和軸支座9之間的間隙，就不能實(shí)現(xiàn)其正常的支承功能。
在第二傳統(tǒng)技術(shù)中，吸力磁鐵22具有8個(gè)極化的磁極，如圖13所示，N和S極沿周向交替出現(xiàn)。圖14示出了從這些磁極出發(fā)的磁通路。來(lái)自吸力磁鐵22的大部分磁通量進(jìn)入定子鐵芯4。由于吸力磁鐵22具有如圖13所示的沿周向交替出現(xiàn)的N和S極，因此，從面向吸力磁鐵22的定子鐵芯4的表面上的一些固定位置看，來(lái)自吸力磁鐵22的磁通量方向隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。也就是，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸力磁鐵磁通路上的磁通量方向交替變化，因此就會(huì)產(chǎn)生磁滯阻力和渦流阻力而引起力矩?fù)p失。例如，在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，磁滯阻力和渦流阻力產(chǎn)生在吸力磁鐵22和定子鐵芯4之間。
〔發(fā)明內(nèi)容〕針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種馬達(dá)，其中，即使采用將轉(zhuǎn)子朝定子方向吸引的吸力磁鐵，軸也不會(huì)被磁化，因此，空氣中的磁塵和來(lái)自周?chē)h(huán)境的鐵粉不會(huì)進(jìn)入到軸和軸承之間的間隙或軸和軸支座之間的間隙中，并且可可靠地實(shí)現(xiàn)正常的支承功能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不產(chǎn)生磁滯阻力和渦流阻力的吸力磁鐵結(jié)構(gòu)。
具有本發(fā)明磁吸力結(jié)構(gòu)的小型馬達(dá)采用在轉(zhuǎn)子和定子之間吸引的吸力磁鐵。該吸力磁鐵形成中空的圓筒形形狀，并具有兩個(gè)平表面，在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度。磁化吸力磁鐵，使得在其兩個(gè)平表面中的每一個(gè)上的沿徑向劃分的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)具有不同的極性，并且在其兩個(gè)平表面之間以交替的方式使極性相反。吸力磁鐵的一個(gè)平表面與所要吸引的配合部件(轉(zhuǎn)子或定子)相對(duì)，而另一個(gè)平表面固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
通過(guò)將帶有線圈的定子鐵芯設(shè)置在支承轉(zhuǎn)子軸的軸承座的外周部分上來(lái)形成定子。該軸承座由高導(dǎo)磁性材料制成，并具有面向轉(zhuǎn)子的平表面。該平表面與固定在轉(zhuǎn)子上的吸力磁鐵相對(duì)，或者該吸力磁鐵固定在該平表面上。
可替換的是，通過(guò)將磁鐵和吸力磁軛組合而形成吸力磁鐵，上述磁鐵為中空?qǐng)A筒形形狀，并具有兩個(gè)平表面，在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度，吸力磁軛由高導(dǎo)磁性材料制成，并形成中空?qǐng)A筒形形狀，使其具有兩個(gè)平表面，且在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度。磁化吸力磁鐵中的磁鐵，使得其兩個(gè)平表面中的每一個(gè)上具有唯一的極性，兩個(gè)平表面的極性被制成互不相同。磁鐵和吸力磁軛在徑向設(shè)定在不同的位置上。構(gòu)成吸力磁鐵的磁鐵和所述吸力磁軛中的每一個(gè)的一個(gè)平表面與所要吸引的配合部件相對(duì)，而另一個(gè)平表面固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
〔


〕圖1是局部剖去轉(zhuǎn)子外殼的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的小型馬達(dá)的頂部視圖；圖2是圖1所示小型馬達(dá)的截面?zhèn)纫晥D；圖3A和3B是從不同方向看的軸承座的透視圖；圖4是用于說(shuō)明作為本發(fā)明的一個(gè)特征的吸力磁鐵的示圖；圖5是用于說(shuō)明以分段方式來(lái)對(duì)由磁性材料整體形成的環(huán)形磁性件進(jìn)行磁化的方法的示圖；圖6A和6B示出了與圖5所示對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，其用于說(shuō)明分別單獨(dú)進(jìn)行兩次磁化操作的方法；圖7示出了一種布置結(jié)構(gòu)的例子，其中，外周磁鐵和內(nèi)周磁鐵在軸向的厚度設(shè)定為不同的數(shù)值；圖8示出了一種布置結(jié)構(gòu)的例子，其中，兩個(gè)磁鐵沿徑向相互間隔開(kāi)；圖9示出了一種布置結(jié)構(gòu)的例子，其中，兩個(gè)磁鐵中的一個(gè)固定在轉(zhuǎn)子外殼上，而另一個(gè)磁鐵固定在定子側(cè)；圖10是用于說(shuō)明吸力磁鐵1的磁通路的示圖；圖11是日本實(shí)用新型公開(kāi)63-100979所公開(kāi)的小型馬達(dá)的示圖；圖12是用于說(shuō)明第一傳統(tǒng)技術(shù)的示圖；圖13是用于說(shuō)明第二傳統(tǒng)技術(shù)的示圖；圖14是用于說(shuō)明傳統(tǒng)技術(shù)中從磁極出發(fā)的磁通路的示圖；圖15是傳統(tǒng)技術(shù)的磁場(chǎng)分析圖；圖16是表示本發(fā)明馬達(dá)的磁場(chǎng)分析結(jié)果的示圖；圖17示出了與圖2所示類(lèi)似的小型馬達(dá)的一個(gè)例子，但其不同之處在于形成一個(gè)吸力磁軛而不是兩個(gè)吸力磁鐵；圖18示出了與圖2所示小型馬達(dá)結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，除了為吸力磁鐵設(shè)置了一個(gè)磁軛；圖19是從圖18下部所視的小型馬達(dá)轉(zhuǎn)子的底部視圖；圖20A和20B分別是磁軛的橫截面圖和平面圖；圖21是用于說(shuō)明磁軛固定在轉(zhuǎn)子外殼上的示圖。
〔具體實(shí)施方式
〕下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1和2分別是本發(fā)明實(shí)施例的小型馬達(dá)的頂部視圖和截面?zhèn)纫晥D。在圖1中，轉(zhuǎn)子外殼被局部剖去。圖3A和3B是從不同方向看的軸承座的透視圖。
圖示的小型馬達(dá)是一種具有懸臂支承結(jié)構(gòu)的外轉(zhuǎn)子式無(wú)刷主軸馬達(dá)。在該小型馬達(dá)的定子側(cè)，帶有線圈5的定子鐵芯4設(shè)置在軸承座3的外周部分上，軸承座3固定在安裝板8的孔中。如圖3所示，軸承座3通過(guò)由諸如鐵、鈷和鎳構(gòu)成的高導(dǎo)磁性材料制成的一個(gè)圓板拉制而整體形成。軸承座3具有中心圓筒形部分和位于其外周側(cè)并由中心圓筒形部分延伸而成的圓槽部分，中心圓筒形部分具有中心底部和開(kāi)口，圓槽部分具有在軸向分別與中心圓筒形部分的中心底部和開(kāi)口相對(duì)設(shè)置的底部和開(kāi)口。通過(guò)拉制而不是機(jī)加工來(lái)形成這些部分，因此，軸承座的成本較低。而且，由于選擇了高導(dǎo)磁性材料，因此，軸承座可為吸力磁鐵提供磁通路。如圖2所示，中空的含油軸承6設(shè)置在中心圓筒形部分中并支承著軸10，用于支承插入到中心圓筒形部分開(kāi)口的軸10的端部的軸支座9設(shè)置在中心圓筒形部分的中心底部。最好，圓槽部分的底部是平的，且其外表面面向下面所要詳細(xì)描述的吸力磁鐵1。
中心固定在軸10上(通過(guò)軸套11)的轉(zhuǎn)子外殼2和固定在轉(zhuǎn)子外殼2上的驅(qū)動(dòng)磁鐵7構(gòu)成轉(zhuǎn)子。該磁鐵7呈圓筒形形狀，因此，它從定子鐵芯4的外側(cè)沿徑向面向定子鐵芯4，并在兩者之間形成間隙。圖示的無(wú)刷馬達(dá)設(shè)有電子整流電路(未示出)，其通過(guò)利用Hall元件或類(lèi)似元件(未示出)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角位置，并根據(jù)表示檢測(cè)位置的檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制分別流經(jīng)多個(gè)線圈5的電流。電子整流電路本身是已知的，與本發(fā)明無(wú)直接的關(guān)系。因此就不再對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明了。
在圖示的小型馬達(dá)中，呈中空?qǐng)A筒形形狀的吸力磁鐵1通過(guò)粘結(jié)或類(lèi)似的方式固定在轉(zhuǎn)子外殼2上，其與軸的軸線保持同軸并面向位于定子側(cè)的軸承座3的圓槽部分的底部外表面。按照本發(fā)明，吸力磁鐵1以特殊的方式制成并進(jìn)行磁化。也就是，吸力磁鐵1形成一個(gè)具有預(yù)定厚度的中空?qǐng)A筒形部件，該圓筒形部件具有兩個(gè)平表面，一個(gè)平表面作為固定在轉(zhuǎn)子外殼2上的固定表面，另一個(gè)平表面位于相對(duì)的一側(cè)并面向圓槽部分的底部。對(duì)吸力磁鐵1進(jìn)行磁化，從而使其在其兩個(gè)平表面的每一個(gè)上沿徑向劃分的內(nèi)和外周側(cè)具有不同的極性，而且在其兩個(gè)平表面之間以交替的方式使極性相反。
圖4是用于說(shuō)明作為本發(fā)明一個(gè)特征的吸力磁鐵1的示圖。吸力磁鐵1是中空的且呈圓筒形，其整體厚度均勻，為便于說(shuō)明，圖4只示出了吸力磁鐵1的一半。如圖所示，對(duì)厚度恒定的兩個(gè)平表面進(jìn)行磁化，使其具有沿徑向劃分的不同的極性，同時(shí)以交替的方式使極性相反。例如，如果磁鐵在其一個(gè)平表面(圖示的上平表面)的內(nèi)周側(cè)具有N極，那么該表面外周側(cè)的極性為S。相反，在其相對(duì)的平表面(圖示的下平表面)上，內(nèi)周側(cè)的極性為S，而外周側(cè)的極性為N。最好，徑向內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間的分配(L1和L2的比值)可使得從兩個(gè)磁極出發(fā)的磁通線數(shù)目彼此相等。例如，將每個(gè)平表面中的分配設(shè)置成使相應(yīng)的表面面積彼此相等。
圖10是用于說(shuō)明吸力磁鐵1的磁通路的示圖。如圖10所示，如果吸力磁鐵1面向軸承座3的平表面的內(nèi)周側(cè)的極性為N，那么，從該磁極出發(fā)的磁通量就經(jīng)過(guò)間隙進(jìn)入軸承座3的圓槽部分的平的底部，并從此沿徑向向外流動(dòng)，然后流出軸承座3的底部，并經(jīng)過(guò)間隙返回到外周側(cè)的S極。在吸力磁鐵1的轉(zhuǎn)子外殼2的固定側(cè)，從外周側(cè)N極出發(fā)的磁通量流入由高導(dǎo)磁性材料制成的轉(zhuǎn)子外殼2中，并返回到內(nèi)周側(cè)的S極。如上所述，實(shí)際上只有磁通量循環(huán)流過(guò)的磁通路可形成圖示那樣的從磁極發(fā)出的磁通線數(shù)目在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)相等的情況。在此情況下，基本上可消除或減小從這些部件的漏磁。圖16示出了圖示馬達(dá)的磁場(chǎng)分析結(jié)果?？梢岳斫?，與圖15所示的傳統(tǒng)技術(shù)的情況相比，通過(guò)軸等的漏磁通量顯著地減小。
圖示的磁極結(jié)構(gòu)關(guān)于軸是對(duì)稱(chēng)的，且沿著同一周向線的磁場(chǎng)密度是恒定的。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從定子鐵芯4表面上的一些固定位置所看的轉(zhuǎn)子和定子之間的磁場(chǎng)密度相對(duì)于轉(zhuǎn)子上的任意一點(diǎn)基本上是恒定的。因此，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中所出現(xiàn)的磁滯阻力和渦流阻力。
而且，可減小吸力磁鐵1和軸承座3的圓槽部分上形成的平的底部之間的軸向距離，從而即使吸力磁鐵1的體積較小也可從吸力磁鐵1產(chǎn)生出足夠大的吸引力。
吸力磁鐵1可在定子側(cè)固定于軸承座3上，而不是固定在轉(zhuǎn)子外殼2上，從而形成與上述類(lèi)似的磁通路并獲得同樣的效果。
盡管如圖4所示方式布置的吸力磁鐵1按照磁鐵極性分配在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間，但其也可由一個(gè)磁性材料整體構(gòu)成。圖5就示出了以分段的方式對(duì)由一磁性材料整體構(gòu)成的環(huán)形磁性部件進(jìn)行磁化的方法。在圖5中，只示出了吸力磁鐵的一半截面。圖5所示的面向吸力磁鐵1的兩個(gè)表面其中之一(圖示的上表面)的磁化磁軛形成一個(gè)從內(nèi)周側(cè)到外周側(cè)的部件，而分離的磁化磁軛分別在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)與另一個(gè)表面(圖示的下表面)相對(duì)。在此結(jié)構(gòu)中，面向內(nèi)周側(cè)下表面的磁化磁軛所發(fā)出的磁通量穿過(guò)構(gòu)成吸力磁鐵1的磁性材料進(jìn)入面向上表面的磁化磁軛，并在該磁軛返回而進(jìn)入外周側(cè)的磁性材料中，穿過(guò)該磁性材料并進(jìn)入面向外周側(cè)下表面的磁化磁軛中。該結(jié)構(gòu)可通過(guò)一次磁化操作來(lái)形成分布在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間的磁極。
圖6A和6B示出了與圖5所示相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，其用于描述單獨(dú)進(jìn)行兩次磁化操作的方法。在第一次磁化操作中，如圖6A所示，磁化磁軛設(shè)置在用于形成吸力磁鐵的磁性部件的相對(duì)的兩側(cè)來(lái)對(duì)該磁性部件進(jìn)行磁化，因此，在兩個(gè)表面之一(從內(nèi)周端到外周端)上完全形成S極，而在另一個(gè)表面上完全形成N極。其次，在第二次磁化操作中，如圖6B所示，磁化磁軛只在內(nèi)周側(cè)(或在外周側(cè))設(shè)置在該磁性部件的相對(duì)的兩側(cè)，并以與進(jìn)行第一次磁化相反的方向進(jìn)行磁化。因此，可通過(guò)兩次磁化操作來(lái)形成分布在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)之間的磁極。
另外，吸力磁鐵1可由兩個(gè)磁鐵構(gòu)成。分別單獨(dú)形成兩個(gè)直徑不同的中空?qǐng)A筒形磁鐵，并將其相互組合形成一個(gè)整體而構(gòu)成基本上與圖4所示吸力磁鐵相同的吸力磁鐵1。其具有外周磁鐵1a和內(nèi)周磁鐵1b。外周磁鐵1a的內(nèi)徑大致與內(nèi)周磁鐵1b的外徑相等。外周磁鐵1a和內(nèi)周磁鐵1b組合而實(shí)際上形成一個(gè)中空的圓筒形磁鐵。外周磁鐵1a和內(nèi)周磁鐵1b的磁極具有與圖4所示整體結(jié)構(gòu)相同的關(guān)系，也就是，磁極以交替的方式相反。
圖7示出了一種結(jié)構(gòu)，其中，外周磁鐵1a和內(nèi)周磁鐵1b在軸向具有不同的厚度。在圖2所示實(shí)施例中，吸力磁鐵1固定成使其整個(gè)表面與軸承座相對(duì)。磁鐵相對(duì)于軸承座的位置并不局限于此。吸力磁鐵1可固定成使吸力磁鐵1的一部分在靠近軸承座3的位置處面向定子鐵芯4。
在圖7所示的實(shí)施例中，最好，在軸向相互面對(duì)的內(nèi)周磁鐵1b和軸承座3之間的距離L3、外周磁鐵1a和軸承座3之間在徑向的距離L4以及在軸向相互面對(duì)的外周磁鐵1a和定子鐵芯4之間的距離L5應(yīng)當(dāng)是彼此大致相等的最佳距離。也就是，轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子和靜止的定子之間所需的距離等于或大于預(yù)定的值。但是，如果增大該距離，磁阻力就會(huì)增大且吸引力就會(huì)降低。因此，在圖示實(shí)施例中，分別沿軸向固定在轉(zhuǎn)子外殼2上的外周磁鐵1a和內(nèi)周磁鐵1b的厚度設(shè)定為不同的值，從而，到軸承座3和定子鐵芯4的距離就都設(shè)定為彼此大致相等的最佳值。
該結(jié)構(gòu)可確保吸力磁鐵1的位置相對(duì)于各種定子形狀都是最佳的。另外，磁鐵可形成為具有增大的相面對(duì)的面積，從而可可靠地產(chǎn)生較大的吸引力。
圖8示出了一種結(jié)構(gòu)，其中，兩個(gè)磁鐵1a和1b在徑向相互間隔。內(nèi)周磁鐵1b的外徑小于外周磁鐵1a的內(nèi)徑。在該結(jié)構(gòu)中，由于減小了兩個(gè)磁鐵之間的短接，因此減小了不進(jìn)入相對(duì)的軸承座的無(wú)用磁通量的量，從而使磁鐵材料量減小。而且，不必對(duì)外周磁鐵1a的內(nèi)徑和內(nèi)周磁鐵1b的外徑尺寸進(jìn)行嚴(yán)格準(zhǔn)確控制。
圖9示出了一種結(jié)構(gòu)，其中，一個(gè)磁鐵1b固定在轉(zhuǎn)子外殼2上，而另一個(gè)磁鐵1a固定在定子(軸承座3)上。外周磁鐵1a的內(nèi)徑大于內(nèi)周磁鐵1b的外徑，因此，兩個(gè)磁鐵在徑向相互間隔開(kāi)。該結(jié)構(gòu)也具有圖8所示結(jié)構(gòu)同樣的效果。
圖17示出了一種小型馬達(dá)，其與圖2所示的小型馬達(dá)類(lèi)似，但不同之處在于形成一個(gè)吸力磁軛而不是兩個(gè)吸力磁鐵。圖17所示的吸力磁鐵1由一個(gè)磁鐵1a和一個(gè)吸力磁軛1c構(gòu)成。磁鐵1a自身形成中空?qǐng)A筒形形狀，并磁化(通過(guò)單極磁化)成在沿軸的軸向(圖示的豎直方向)的兩個(gè)相對(duì)側(cè)的兩個(gè)表面中的每一個(gè)上具有唯一的一個(gè)磁極，就如圖2所示的磁鐵一樣，兩個(gè)表面的磁極互不相同。另外，吸力磁軛1c形成中空?qǐng)A筒形形狀，其通過(guò)由諸如鐵、鈷和鎳構(gòu)成的高導(dǎo)磁性材料制成。磁鐵1a和吸力磁軛1c組合起來(lái)圍繞軸的軸線同軸設(shè)置，并在徑向看位于不同位置上。最好，磁鐵1a和吸力磁軛1c設(shè)置成在徑向相互間隔開(kāi)。
另外，就象上述實(shí)施例一樣，吸力磁鐵1可固定在軸承座3和轉(zhuǎn)子外殼2上。而且，兩個(gè)元件中的一個(gè)可以是分離的，就象圖9所示的結(jié)構(gòu)一樣，它們中只有一個(gè)固定在定子側(cè)。而且，就象圖7所示的結(jié)構(gòu)一樣，磁鐵1a和吸力磁軛1c的厚度可制成互不相同。
因此，馬達(dá)就可形成如圖17中箭頭所示的吸力磁鐵1的磁通路。也就是，可確保軸10不構(gòu)成磁通路。這是因?yàn)樵趫D示的結(jié)構(gòu)中，吸力磁軛1c和軸承座3之間的距離很小，使得主磁通路的磁阻力小于軸10中所形成的磁通路的磁阻力。
可使吸力磁軛1c的表面面積小于磁鐵1a的表面面積。這是因?yàn)闃?gòu)成吸力磁軛1c的高導(dǎo)磁性材料，例如由鐵、鈷和鎳構(gòu)成的一種材料的導(dǎo)磁性高于磁鐵的導(dǎo)磁性，且吸力磁軛1c具有較高的飽和磁通量密度。例如，在圖示結(jié)構(gòu)中，采用由稀土材料4MGOe制成的吸力磁鐵，吸力磁軛的表面面積可設(shè)定為磁鐵表面面積的大約1/5-1/10。
圖18-21示出了小型馬達(dá)的另一個(gè)實(shí)施例。圖18所示的結(jié)構(gòu)與圖2所示小型馬達(dá)的結(jié)構(gòu)相同，除了設(shè)置了磁軛。圖19是從與圖18下方所視的小型馬達(dá)轉(zhuǎn)子的底部視圖。圖20A和20B分別是磁軛的橫截面圖和平面圖。圖21示出了磁軛固定在轉(zhuǎn)子外殼上。
中空?qǐng)A筒形吸力磁鐵1通過(guò)粘結(jié)的方式并與軸的軸線同軸進(jìn)行固定，其面向定子側(cè)軸承座3的圓槽部分的底部外表面。在該實(shí)施例中，磁軛12設(shè)置在吸力磁鐵1和轉(zhuǎn)子外殼2之間。磁軛本身具有圖20A和20B所示的結(jié)構(gòu)。磁軛12由高導(dǎo)磁性材料制成，例如鐵、鈷和鎳。磁軛12具有盤(pán)形部分12a和周壁部分12b，盤(pán)形部分12a的中心具有開(kāi)孔，周壁部分12b從盤(pán)形部分12a的周端大致豎直地伸出(參見(jiàn)圖20A和20B)。最好，周壁部分12b的高度大致等于或小于吸力磁鐵1的厚度。通過(guò)采用周壁部分12b就可形成適當(dāng)結(jié)構(gòu)的磁通路，周壁部分12b可防止粘結(jié)劑向外流出。
圖2所示的吸力磁鐵1的磁通路只形成為包括轉(zhuǎn)子外殼2中的通路的一個(gè)磁通路，實(shí)際上，如圖10所示，整個(gè)磁通量循環(huán)經(jīng)過(guò)該磁通路。相反，在圖18所示的結(jié)構(gòu)中，磁軛12取代轉(zhuǎn)子外殼2用作磁通路的一部分。因此，就象圖2所示結(jié)構(gòu)一樣，實(shí)際上只形成整個(gè)磁通量循環(huán)經(jīng)過(guò)的該磁通路，并可消除或減小該通路的漏磁。
下面將結(jié)合附圖21對(duì)磁軛12固定在轉(zhuǎn)子外殼2上的情況進(jìn)行描述。吸力磁鐵1a和1b粘結(jié)到磁軛12上，并保持彼此同軸，它們的中心開(kāi)孔位置與磁軛12的中心開(kāi)孔位置對(duì)準(zhǔn)。然后，將粘結(jié)吸力磁鐵1的磁軛12粘結(jié)到轉(zhuǎn)子外殼2上，并與軸的軸線保持同軸。在圖21中，粘結(jié)層具有預(yù)定的厚度，并表示為13。
需要將相互面對(duì)的吸力磁鐵1和軸承座3的表面之間的距離調(diào)節(jié)到預(yù)定的值。如果該距離過(guò)大，就不能獲得預(yù)定的吸引力。如果距離太小，吸引力就過(guò)大，支承軸10端部的軸支座9上的摩擦力就明顯增大，從而增大了能量消耗。
在粘結(jié)吸力磁鐵1a和1b與磁軛12時(shí)，實(shí)際上，在設(shè)定粘結(jié)層之前，不可能將它們之間的距離，也就是粘結(jié)層的厚度調(diào)節(jié)到預(yù)定的值，因?yàn)樵谒鼈冎g作用有磁引力。在圖示結(jié)構(gòu)中，如圖21所示，通過(guò)將磁軛12和轉(zhuǎn)子外殼2之間的粘結(jié)層13的厚度調(diào)節(jié)到預(yù)定的值，從而將相互面對(duì)的吸力磁鐵1和軸承座3之間的距離調(diào)節(jié)到預(yù)定的值。從吸力磁鐵1發(fā)出的磁通量穿過(guò)磁軛12，但其不流入到轉(zhuǎn)子外殼2中，因此，實(shí)際上在磁軛12和轉(zhuǎn)子外殼2之間沒(méi)有磁吸力作用。因此，在設(shè)定之前可自由地調(diào)節(jié)粘結(jié)層13的厚度。由于所形成的磁通路不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子外殼2，但經(jīng)過(guò)上述磁軛12，因此，通過(guò)選擇最適當(dāng)?shù)拇磐凡牧献鳛榇跑?2的材料，就可減小磁通路的磁阻力。
上面已描述了將吸力磁鐵1在徑向分配并進(jìn)行磁化，從而使其具有不同的極性，例如，如圖2所示，且將該吸力磁鐵1與磁軛12組合在一起。但是，如圖7所示，吸力磁鐵1可由彼此具有不同厚度的磁鐵1a和磁鐵1b構(gòu)成，或者如圖8所示，由在徑向相互間隔開(kāi)的兩個(gè)磁鐵1a和1b構(gòu)成。而且，如圖17所示，吸力磁軛可形成于兩個(gè)吸力磁鐵其中之一上。另外，如上所述的固定在轉(zhuǎn)子側(cè)的磁軛和吸力磁鐵的組合可能與固定在定子側(cè)的吸力磁鐵和磁軛的組合一樣的好。
根據(jù)本發(fā)明，采用特殊結(jié)構(gòu)的吸力磁鐵來(lái)避免軸的磁化。因此，空氣中的磁塵和來(lái)自周?chē)h(huán)境的鐵粉不會(huì)進(jìn)入到軸和軸承之間的間隙或軸和軸支座之間的間隙中，并且可可靠地實(shí)現(xiàn)正常的支承功能。而且，不會(huì)產(chǎn)生磁滯阻力和渦流阻力以及由這些阻力所引起的力矩?fù)p失。
本發(fā)明的由高導(dǎo)磁性材料制成的軸承座在靠近吸力磁鐵的位置處可用作吸力磁鐵的磁通路。而且，該軸承座可通過(guò)拉制成型，制造成本低。
如果采用由磁鐵和磁軛組合而成的吸力磁鐵，可采用普通磁鐵的單極磁極結(jié)構(gòu)以便于制造磁鐵。另外，由于少量的磁性材料就足以獲得同樣的吸引力，因此也降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種小型馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子、定子和磁吸力結(jié)構(gòu)，該磁吸力結(jié)構(gòu)采用在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間吸引的吸力磁鐵，其中，所述吸力磁鐵形成中空的圓筒形形狀，并具有兩個(gè)平表面，在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度，磁化所述吸力磁鐵，使得在其兩個(gè)平表面中的每一個(gè)上的沿徑向劃分的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)具有不同的極性，并且在其兩個(gè)平表面之間以交替的方式使極性相反，其中，所述吸力磁鐵的一個(gè)所述平表面與所要吸引的配合部件相對(duì)，而另一個(gè)所述平表面固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，通過(guò)將帶有線圈的定子鐵芯設(shè)置在支承轉(zhuǎn)子軸的軸承座的外周部分上來(lái)形成所述定子；所述軸承座由高導(dǎo)磁性材料制成，并具有面向所述轉(zhuǎn)子的平表面；所述軸承座的所述平表面與固定在所述轉(zhuǎn)子上的所述吸力磁鐵相對(duì)，或者所述吸力磁鐵固定在所述軸承座的所述平表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述吸力磁鐵包括整體形成的磁性材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述吸力磁鐵包括兩個(gè)彼此單獨(dú)形成的磁鐵，它們?cè)O(shè)置在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)，所述兩個(gè)磁鐵中的每一個(gè)具有中空的圓筒形形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的馬達(dá)，其中，所述兩個(gè)磁鐵的厚度互不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的馬達(dá)，其中，所述兩個(gè)磁鐵中的一個(gè)固定在所述轉(zhuǎn)子上，而所述兩個(gè)磁鐵中的另一個(gè)固定在所述定子上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的馬達(dá)，其中，位于內(nèi)周側(cè)的兩個(gè)磁鐵中的一個(gè)的外徑大致等于或小于位于外周側(cè)的所述兩個(gè)磁鐵中的另一個(gè)的內(nèi)徑，從而使所述兩個(gè)磁鐵相互間隔開(kāi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，通過(guò)將由高導(dǎo)磁性材料制成的磁軛插入并限定在所述吸力磁鐵和所述轉(zhuǎn)子之間或所述吸力磁鐵和所述定子之間，從而將所述吸力磁鐵固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
9.一種小型馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子、定子和磁吸力結(jié)構(gòu)，該磁吸力結(jié)構(gòu)采用在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間吸引的吸力磁鐵，其中，通過(guò)將磁鐵和吸力磁軛組合而形成所述吸力磁鐵，上述磁鐵形成中空?qǐng)A筒形形狀，使其具有兩個(gè)平表面，在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度，吸力磁軛由高導(dǎo)磁性材料制成，并形成中空?qǐng)A筒形形狀，使其具有兩個(gè)平表面，且在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度，磁化所述磁鐵，使得其兩個(gè)平表面中的每一個(gè)上具有唯一的極性，兩個(gè)平表面的極性互不相同，所述磁鐵和所述吸力磁軛在徑向設(shè)定在不同的位置上，其中，構(gòu)成所述吸力磁鐵的所述磁鐵和所述吸力磁軛中的每一個(gè)的一個(gè)所述平表面與所要吸引的配合部件相對(duì)，而另一個(gè)所述平表面固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，通過(guò)將帶有線圈的定子鐵芯設(shè)置在支承轉(zhuǎn)子軸的軸承座的外周部分上來(lái)形成所述定子；所述軸承座由高導(dǎo)磁性材料制成，并具有面向所述轉(zhuǎn)子的平表面；所述軸承座的所述平表面與固定在所述轉(zhuǎn)子上的所述吸力磁鐵相對(duì)，或者所述吸力磁鐵固定在所述軸承座的所述平表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，所述吸力磁鐵中的吸力磁軛沿徑向設(shè)置在內(nèi)周側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，構(gòu)成所述吸力磁鐵的磁鐵和吸力磁軛都固定在轉(zhuǎn)子側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，所述磁鐵和所述吸力磁軛的厚度互不相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，所述磁鐵和所述吸力磁軛中的一個(gè)固定在所述轉(zhuǎn)子上，而所述磁鐵和所述吸力磁軛中的另一個(gè)固定在所述定子上。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，所述磁鐵和所述吸力磁軛相互間隔開(kāi)設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，通過(guò)將由高導(dǎo)磁性材料制成的磁軛插入并限定在所述磁鐵和吸力磁軛與所述轉(zhuǎn)子之間或所述磁鐵和吸力磁軛與所述定子之間，從而將所述磁鐵和所述吸力磁軛固定在轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè)。
全文摘要
在本發(fā)明的馬達(dá)中采用在轉(zhuǎn)子和定子之間吸引的吸力磁鐵。該吸力磁鐵形成中空的圓筒形形狀，使其具有兩個(gè)平表面，在這兩個(gè)平表面之間形成預(yù)定的厚度。磁化吸力磁鐵，使得在其兩個(gè)平表面中的每一個(gè)上的沿徑向劃分的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)具有不同的極性，并且在其兩個(gè)平表面之間以交替的方式使極性相反。吸力磁鐵固定在轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)表面上，并與軸承座相對(duì)。在采用吸力磁鐵結(jié)構(gòu)的馬達(dá)中，即使采用將轉(zhuǎn)子朝定子方向吸引的吸力磁鐵，軸也不會(huì)被磁化?？諝庵械拇艍m和來(lái)自周?chē)h(huán)境的鐵粉不會(huì)進(jìn)入到軸和軸承之間的間隙或軸和軸支座之間的間隙中，并且也避免產(chǎn)生磁滯阻力和渦流阻力。
文檔編號(hào)H02K21/22GK1461094SQ0313686
公開(kāi)日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者脅田忠行, 佐田信幸, 荻野久忠, 古川真治, 角岡一夫, 板谷英樹(shù) 申請(qǐng)人:馬淵馬達(dá)株式會(huì)社