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CN1881751B - 轴向空隙型电动机 - Google Patents

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CN1881751B CN2006100833434A CN200610083343A CN1881751B CN 1881751 B CN1881751 B CN 1881751B CN 2006100833434 A CN2006100833434 A CN 2006100833434A CN 200610083343 A CN200610083343 A CN 200610083343A CN 1881751 B CN1881751 B CN 1881751B
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Abstract

本发明提供一种轴向空隙型电动机的构造，其将2个转子固定在旋转轴上，在相同的旋转轴上具有2个径向球轴承，并且，具有向旋转轴方向预压该径向球轴承的内圈的预压单元。其设置有利用2个转子的永久磁铁的磁力的不同，向轴向预压轴承的内圈的磁力预压单元。并且，磁力预压单元通过由形成各个转子所具有的永久磁铁(8b、9b)的充磁量的差构成，或由定子(2)与永久磁铁(8b1)的空隙(L1)和定子(2)与永久磁铁(9b1)的空隙(L2)的距离差构成，或由各个转子所具有的永久磁铁(8b1)和永久磁铁(962)的旋转轴方向的厚度差构成。

Description

轴向空隙型电动机
技术领域
本发明涉及轴向空隙型电动机的轴承，更详细地说，是关于防止使用了径向球轴承的轴承震动或噪音的构造。
背景技术
一直以来，作为防止使用了球轴承的轴承的震动或噪音的构造，采用的是使球轴承的内圈和外圈之间无间隙的构造。即为以下构造：设置有预压外圈侧的预压单元，以有意地使球轴承的内圈和外圈向旋转轴方向移动。
例如，使用图13所示的径向空隙型电动机说明该构造。
在图13的剖面图中，81是电动机的旋转轴，82是转子，83是绕线后的定子，84是反负载侧的托架，85是负载侧的托架，86是框架，87是多列角接触球轴承，88是球轴承，89是压板，90是弹性体的波形弹簧(预压单元)，91是分离型的光学编码器，92是油封装置。
下面，围绕组装方法进行说明。转子82预先以N极、S极交替的方式将外周的磁铁充磁，压入固定在旋转轴81上，定子83热压固定在框架86上。
然后，将多列角接触球轴承87以及球轴承88的内圈压入固定在旋转轴81的规定位置上。并且，多列角接触球轴承87的外圈收容于托架84的机架部中，以由机架部和压板89挟持的方式，螺栓固定在托架84上。将该状态下的托架84固定在框架86的反负载侧开口端部上。并且，使框架86的相反(负载)侧开口端部与托架85嵌合，以使得球轴承88的外圈和波形弹簧90在托架85的机架内部抵接。
在固定托架85和框架86时，在球轴承88的外圈上预先涂敷粘合剂，使波形弹簧90向轴向压缩与施加适当压力相当的尺寸量而固定。也就是说，成为多列角接触球轴承87和球轴承88的内外圈，成为以承受适当预压的状态完全被固定的电动机(例如，参考专利文献1)。
另外，说明将这种设置了预压单元的轴承构造应用到轴向空隙型电动机上的例子。
如图11的电动机剖面图以及图12的定子铁心的平面图所示，3相9槽的轴向空隙型电动机，包括成为大致圆盘状的定子20和一对由塑料磁铁构成的转子31、32，这些转子在定子20的两侧隔着规定空隙而相对配置，转子31、32共用同一个旋转轴24，定子20具有将旋转轴24支撑在其内周侧的轴承部26。
并且，实际上，定子20以及转子31、32收容于未图示的托架(壳体)内，定子20的外周侧固定在托架上。
定子20具有形成为环状(所谓圆环状)的定子铁心25，和同轴地插入定子铁心25的内周侧的轴承部26，定子铁心25利用合成树脂21一体地模制而成。在本例中，每个轴承部26具有一个径向球轴承。
如图12所示，定子铁心25通过将9个磁极元件25a～25i连接成环形而构成。各个磁极元件25a～25i都是相同的形状。
另外，一个磁极元件25d如图11所示，具有将多块金属板层压成梯形而构成的齿(铁心)51，在齿51的周围，除了其两个侧面，一体地形成由合成树脂构成的绝缘体50。
绝缘体50的包含沿着齿51的两个侧面作为左右一对配置的大致成扇形的凸缘52、53的整体，形成剖面H字形的线轴状。成为线圈27卷绕在该凸缘52、53之间的构造。
另外，在形成3相的磁极元件单元之后，如图12所示，将U相用磁极元件依次配置成圆弧状。然后，将V相、W相的各个磁极元件在相邻位置处分别配置成圆弧状，分别将这些磁极元件的相邻两侧相互连接。由此，9个磁极元件组装成环状。
此外，Ua、Ub是U相用的引出线，Va、Vb是V相用的引出线，Wa、Wb是W相用的引出线，将各个引出线通过用于保持在定子铁心25上的树脂性的保持体30，连接到未图示的电动机用的驱动电路基板上。
并且，通过嵌入成型、利用合成树脂21固定各个磁极元件的外周部分以及内周部分、引出线用的保持体30。然后，使将轴承部26固定在一侧的规定位置的旋转轴24，从定子铁心25的一侧的表面插入其中心，然后，将该轴承部26压入定子铁心25。
然后，在定子铁心25的另一侧的内周侧和轴承部26之间，配置剖面波形的环状的板弹簧(波状垫圈弹簧)33，并将另一个轴承部26从旋转轴24的另一侧插入，固定在旋转轴24的规定位置(例如，参考专利文献2)。
但是，在前述的2个现有例中，因为轴承使用径向球轴承，所以在其内圈和外圈之间存在游隙的空间，而由磁力产生的转子的吸引和排斥所产生的旋转轴方向的滑动周期，和预压外圈的板弹簧的恢复常数的值产生共振，有时候会造成很大的振动与噪音。另外，关于该共振原理，在实施例中进行详细说明。
专利文献1：特开2003-161328号公报(第3-4页，图1)
专利文献2：特开2004-282989号公报(第9-12页，图1)
发明内容
本发明目的在于解决上述的问题，提供一种轴向空隙型电动机，其构造为，将2个转子固定在旋转轴上，在同一个旋转轴上具有2个滚动轴承，并具有向旋转轴方向预压旋转轴的单元。
本发明为了解决上述问题，提供一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时固定2个前述转子；以及2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上，外圈固定在前述定子上，并且，设有磁力预压单元，其利用一侧的前述空隙和另一侧的前述空隙处的轴向磁力的不同，将前述内圈向轴向预压。
或者，提供一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时固定2个前述转子；2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上；以及2个托架，其形成分别安装该球轴承的安装部，并且，前述球轴承的外圈固定在前述安装部上，此外，设有磁力预压单元，其利用一侧的前述空隙和另一侧的前述空隙处的轴向磁力的不同，将前述内圈向轴向预压。
或者，提供一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时固定2个前述转子；以及2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上，并且，一侧的前述球轴承的外圈固定在前述定子上，设有将另一侧的前述球轴承的外圈向轴向预压的预压单元、和利用一侧的前述间隙和另一侧的前述间隙处的轴向的磁力的不同而将前述内圈向轴向预压的磁力预压单元。
或者，提供一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时固定2个前述转子；2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上；以及2个托架，其形成分别安装该球轴承的安装部，并且，一侧的前述球轴承的外圈固定在前述安装部上，设有将另一侧的前述球轴承的外圈向轴向预压的预压单元、和利用一侧的前述间隙和另一侧的前述间隙处的轴向的磁力的不同而将前述内圈向轴向预压的磁力预压单元。
另外，前述磁力预压单元，由各个前述转子所具有的前述永久磁铁的充磁量的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由一侧的前述空隙的距离和另一侧前述空隙的距离的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由设置在各个前述转子上的前述永久磁铁的体积的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由各个前述转子所具有的前述永久磁铁的材质的差异所引起的磁力的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由与一侧的前述空隙相对的前述齿部的相对面积、和与另一侧的前述空隙相对的前述齿部的相对面积的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由一侧的前述空隙处的透磁率和另一侧的前述空隙处的透磁率的差构成。
另外，前述磁力预压单元，由一侧的前述空隙的平均距离和另一侧的前述空隙的平均距离的差构成。
发明的效果
通过使用以上方法，根据本发明涉及的轴向空隙型电动机，则具有以下效果。
技术方案1及技术方案2涉及的发明，其通过设置利用一侧的空隙和另一侧的空隙处的轴向磁力的不同，而将内圈向轴向预压的磁力预压单元，因为不必通过机械机构进行预压，所以不必设置附加部件就能够将旋转轴、即固定在其上的径向球轴承的内圈向旋转轴方向预压，能够降低振动或噪音。
技术方案3及技术方案4涉及的发明，以一侧的球轴承的外圈固定在定子上的方式构成，通过设置将在轴向滑动的另一侧的球轴承的外圈向轴向预压的预压单元、以及利用一侧的空隙和另一侧的空隙处的轴向磁力的不同而将内圈向轴向预压的磁力预压单元，即使在电动机的制造工序中，2个球轴承的轴向距离发生波动，也能够通过预压单元简单地修正该距离波动，以可靠地得到技术方案1和技术方案2的效果。
技术方案5涉及的发明，磁力预压单元由各个转子所具有的永久磁铁的充磁量的差构成，由此，因为使电动机的构造和部件的尺寸与现有的相同，仅各个永久磁铁的充磁量不同，因此，即使是已经开始批量生产的机种，也可以只部分改变制造工序就可以处理。
技术方案6涉及的发明，磁力预压单元由一侧的空隙距离和另一侧的空隙距离的差构成，由此，因为使电动机的部件和尺寸与现有的相同，只改变用于确定转子的固定位置的夹具，所以即使是已经开始批量生产的机种，也可以不改变制造工序就能够处理。
技术方案7涉及的发明，磁力预压单元由各个转子所具有的永久磁铁的体积的差构成，由此，因为使永久磁铁本身为不同的部件，所以能够防止由于在制造工序中的作业波动而造成的预压力波动。
技术方案8涉及的发明，磁力预压单元由各个转子所具有的永久磁铁的材质的不同所造成的磁力的差构成，由此，因为永久磁铁本身是不同的部件，所以能够防止由于在制造工序中的作业波动而造成的预压力波动。
技术方案9涉及的发明，磁力预压单元由与一侧的空隙相对的齿部的相对面积、和与另一侧的空隙相对的齿部的相对面积的差构成，由此，因为可以不改变转子或永久磁铁的构造而只改变定子铁心，所以可以缩短电动机的设计周期。
技术方案10涉及的发明，磁力预压单元由一侧的空隙处的透磁率、和另一侧的空隙处的透磁率的差构成，由此，例如将具有与空隙的透磁率不同的透磁率的磁性薄板粘贴在齿面或永久磁铁表面上，就能够在制造工序中简单地调整预压力，所以可简单地制造预压力不同的多品种的电动机。
技术方案11涉及的发明，磁力预压单元由一侧的空隙平均距离和另一侧的空隙平均距离的差构成，由此，不改变旋转轴和转子、永久磁铁或齿的构造，而只改变永久磁铁或齿即可，所以能够缩短电动机的设计周期。
附图说明
图1是表示本发明涉及的轴向空隙型电动机的实施例的剖面图。
图2是表示定子铁心的斜视图。
图3是表示定子和驱动用印刷电路板的斜视图。
图4是表示定子和径向球轴承、旋转轴的分解斜视图。
图5是表示定子的径向球轴承周边的主要部分剖面图。
图6说明止动器的构造，(A)是平面图，(B)是斜视图。
图7是本发明涉及的轴向空隙型电动机的主要部分剖面的说明图，(A)是2个轴承的内圈和外圈对齐的状态，(B)～(D)是旋转轴以及2个轴承会产生的3个状态。
图8是说明定子和转子的主要部分的剖面构造的说明图，(A)～(C)表示各个不同的磁力预压单元的构造。
图9是说明定子和转子以及铁心的主要部分的剖面构造的说明图，(A)～(C)是表示各个不同的磁力预压单元的构造。
图10是使用了本发明的实施例2涉及的轴向空隙型电动机的剖面图。
图11是表示现有的轴向空隙型电动机的剖面图。
图12是表示现有的轴向空隙型电动机的定子的平面图。
图13是表示现有的径向空隙型电动机的剖面图。
具体实施方式
以下，作为实施例，根据附图详细说明本发明的实施方式。另外，对于与在背景技术中说明过的图11～图12相同的部件标记相同的标号，省略其详细的说明。
本发明的特征为，在具有隔着定子而相对的转子、具有球轴承的轴向空隙型电动机中，为了向旋转轴方向预压球轴承的内圈，而打破2个转子的磁力平衡。以下说明为此的构造。
实施例1
本发明涉及的3相9槽的轴向空隙型电动机1如图1所示，包括形成为大致圆盘状的定子2、和一对转子8、9，这一对转子8、9在定子2的两侧隔着规定的空隙相对地配置，转子8、9共用同一个旋转轴4，定子2同轴地插入其内周侧，具有由支撑旋转轴4的径向球轴承构成的第1轴承26a和第2轴承26b。
于是，该电动机以旋转轴4为中心，依次设置分别为圆形的托架盖15、安装有电动机的驱动电路的印刷电路板14、转子8、定子2、转子9、以及托架盖16。
另外，在与转子8的位置检测用的永久磁铁8c相对的印刷电路板14上，设置有孔元件14c，以检测转子8的旋转位置。另外，在印刷电路板14的外周附近，软钎焊有接线体11的绕线连接端子11a，成为通过接线体11将定子2的线圈27的引出线连接到印刷电路板14上的构造。
另外，托架盖15、16通过冲压钢板而形成，成为分别嵌固在定子2的两侧的构造。当然，是否安装托架盖15、16由电动机的设计来决定。
另一方面，定子2通过由合成树脂7将定子铁心5一体地模制而形成，该定子铁心5为将9个磁极元件配置成环形(即圆环状)而成的，这9个磁极元件是将线圈27卷绕在对齿51施加的绝缘体10的周围而成的。此时，定子2通过由合成树脂7一体地模制而形成，从而使得用于保持第1轴承26a和第2轴承26b的轴承孔2d和轴承孔2e与旋转轴4同心。
并且，在转子2的一个侧面，使轴承孔2d和设置在其内部的第1轴承26a向转子8突出的突出部2f，以及在另一个侧面，使轴承孔2e和配置在其内部的第2轴承26b向转子9突出的突出部2g，分别通过由合成树脂7一体地模制而形成。这些突出部保持轴承孔的外周，将各个径向球轴承可靠地保持在定子上，同时能够精确地使2个径向球轴承的轴心一致。
转子8在由圆形钢板构成的背部磁轭8a的与定子铁心5相对的一侧表面上，以圆环状具有扇形的永久磁铁8b，并且在另一侧表面上设置位置检测用的永久磁铁8c。另外，转子9在由钢板构成的背部磁轭9a的与定子铁心5相对的一侧表面上，以圆环状设置扇形的永久磁铁9b。其结果，在永久磁铁8b和永久磁铁9b的内周附近，分别形成与这些永久磁铁相同厚度的圆柱状的空间即凹部8d、凹部9d。此外，成为在这些凹部的空间中配置突出部2f、2g的构造。
由此，因为通过在对电动机的性能影响较少的转子的永久磁铁内周附近设置空间，将包括径向球轴承的定子的一部分配置在该空间内，能够减小电动机整体在旋转轴方向的厚度，所以可实现小型化。
下面，对定子铁心进行说明。
如图2所示，定子铁心5通过将9个磁极元件5a～5i连接成环形而构成。各个磁极元件5a～5i，除了将固定在5a、5d、5g上的线圈电气转接而连接的接线体11之外都是相同的形状。
磁极元件5e如图1所示，具有将多块金属板层压为梯形而得到的齿(铁心)51，在齿51的周围，除了其两个侧面，一体地形成由合成树脂构成的绝缘体10。绝缘体的10包含沿齿51的两个侧面作为左右一对配置的大致扇形的凸缘12、13的整体，形成剖面H字形的线轴状。
并且，任意的磁极元件，例如如果是U相，则在磁极元件5d的后方(形成定子时的外周侧)的凸缘12表面，安装将L字形的线圈连接端子l1a固定在左右两端的接线体11。并且，在向水平方向突出的一侧的线圈连接端子11a上结束磁极元件5e的线圈卷绕，即，将U相的线圈终端Ub束起而软钎焊到其上，将U相的线圈始端Ua束起并软钎焊在另一侧的线圈连接端子11a上。
由此，在形成3相的磁极元件单元之后，如图2所示，以圆弧状配置U相用的磁极元件，相邻地以圆弧状配置V相用的磁极元件，再相邻地以圆弧状配置W相用的各个磁极元件，分别连接各个这种磁极元件的两侧。由此，9个磁极元件组装成环形。
然后，如图3的斜视图所示，通过嵌入成型，利用合成树脂固定各个磁极元件的外周部分、包括轴承孔2d和轴承孔2e的内周部分、以及引出线用的接线体11，制成定子2。此时，在定子2的轴承孔2d的底面，同时利用嵌入成型设置约束旋转轴方向的滑动的凸形状的止动器2c。
在该定子2上具有嵌合托架盖15的台阶2a，嵌合印刷电路板的外周附近的台阶部2b。另外，在嵌入成型后，成为接线体11的线圈连接端子11a和基板定位凸起11c露出的构造。
此外，向接线体11的垂直方向突出的线圈连接端子l1a，插入到安装有电动机用的驱动电路的印刷电路板14的孔14a中，并软钎焊在该印刷电路板14的焊盘图形上。同时，接线体11的基板定位凸起11c和印刷电路板14的凹口14b嵌合。此外，图3所示的印刷电路板14在安装了各个转子后进行安装。
下面，使用图4的分解斜视图说明定子2和轴承的构造。
如图4的斜视图所示，在与负载连接的负载安装部4a的相反一侧的旋转轴4上，固定第2轴承26b，该旋转轴4分别插入定子铁心2的轴承孔2e、轴承孔2d、环形的板弹簧(波状垫圈弹簧)33、第1轴承26a中。并且，第2轴承26b向轴承孔2e压入，另外，第1轴承26a安装在轴承孔2d中，并且，在轴承孔2d和第1轴承26a的外圈之间留有少许空隙。另外，将第1轴承26a的内圈固定在旋转轴4上。
另外，如图1所示，由于不在轴承孔2e上设置止动器和环状的板弹簧，第2轴承26b的内圈受到环状的板弹簧33的影响，成为频繁向旋转轴4的负载方向(图1的左侧)推压的状态。另外，限制各部分的尺寸，以使得即使旋转轴4向负载方向滑动，转子9和定子2也不接触。
下面，使用图6的说明图说明止动器2c和板弹簧33的构造。
图6(A)的右侧的图是从轴向观察定子2的轴承孔2d的平面图。在轴承孔2d底面，从底面突出设置利用模制成型与定子2一体地形成的矩形的止动器2c，并且该止动器2c在圆周方向均匀地配置4个。另外，如图6(A)左侧的图所示，沿着圆周方向，剖面为波形的环状的板弹簧33以覆盖该轴承孔2d的底面的方式安装。
由此，通过使止动器设置在形成轴承孔的定子的旋转轴方向的表面，做成向板弹簧凸出的形状，可以使止动器作为定子的一部分，利用模制一体地形成，从而减少组装的工时。
另一方面，板弹簧33具有朝向轴承孔2d的底面的4个波形顶点(以-的记号图示)，和朝向轴承孔2d的开口的4个波形顶点(以+的记号图示)，2种顶点在圆周方向相互交替且均匀地配置，与止动器2c的位置相对应。
图6(B)的斜视图表示止动器2c和板弹簧33的位置关系，以跨过4个止动2c的方式配置板弹簧33的4个波形的顶点(以+的记号图示)。这样，未图示的第1轴承26a的一侧的侧面与板弹簧33的4个波形顶点(以+的记号图示)抵接，板弹簧33的4个波形顶点(以一的记号图示)，与轴承孔2d的底面抵接，成为向旋转轴4的负载方向预压第1轴承26a的构造。
图5是表示本发明的定子的径向球轴承周边的主要部分剖面图，是表示矩形的止动器的例子。
在图5中，在嵌入成型的由树脂7构成的定子2的轴承孔2d的底面和第1轴承26a之间的空隙中，配置环状的板弹簧33，如前所述，成为向图1的左侧的轴向预压第1轴承26a的外圈的构造。
另外，利用嵌入成型，成为设置约束转子8、9以及旋转轴4向图1的右侧旋转轴方向滑动的止动器2c的构造。该止动器2c作为设置在定子2的轴承孔2d的底面的圆周方向的4个矩形突起而形成。因此，在该止动器2c的端部和轴承孔2d的底面之间，存在配置环状的板弹簧33的空间。
另外，在该止动器2c的端部和第1轴承26a的一个侧面之间也存在规定的空间，环状的板弹簧33在该空间内，以及前述的止动器2c的端部和轴承孔2d的底面之间的空间内发生弹性变形，即，进行作为弹簧的动作。
因此，即使成为旋转轴4大幅滑动，第1轴承26a的一个侧面将环状的板弹簧33向轴承孔2d的底面方向推压，与止动器2c的端部抵接的状态，环状的板弹簧33也会成为利用前述空间，在弹性变形的中途阶段停止的状态。由此，因为环状的板弹簧33不会压坏，所以成为能够保持弹性的构造。另外，因为存在止动器2c，所以旋转轴4的滑动、即第1轴承26a的滑动被停止，结果转子8与定子2将不会接触，能够防止因此造成的电动机旋转的锁死。另外，预压单元也可以不是环状的板弹簧，用弹簧等代替也可以。
下面，使用图7的主要部分剖面的说明图，对旋转轴4以及2个轴承的动作进行说明。图7(A)表示2个轴承的内圈和外圈齐的状态，图7(B)～图7(D)表示旋转轴4以及2个轴承会产生的3种状态。并且，在各图中，图中的箭头表示各个轴承和旋转轴从各个轴承的中央位置(内圈和外圈对齐的位置用虚线表示)偏离的方向。
使用图7(A)说明各部分的构造。在定子2的内周附近的两个侧面，配置有轴支撑旋转轴4的第1轴承26a和第2轴承26b。另外，第1轴承26a由外圈26a1、内圈26a2以及配置在它们之间的多个第1球26a3构成。
另外，同样地，第2轴承26b由外圈26b1、内圈26b2以及设置在它们之间的多个第2球26b3构成。并且，内圈26a2和内圈26b2固定在旋转轴4上，另外，第2轴承26b的外圈26b1通过向定子2压入而固定。另一方面，第1轴承26a的外圈26a1相对定子2自由。
并且，第1轴承26a的外圈26a1通过板弹簧33(预压单元)向负载方向预压。另外，在各个轴承的外圈和球、该球和内圈之间分别存在间隙。因此，旋转轴4会以该间隙的量在轴向上滑动。
图7(B)表示利用板弹簧33向负载方向对第1轴承26a的外圈26a1进行预压，并且，旋转轴4向最大限度负载侧滑动前述间隙的量的状态。因此，成为2个轴承的间隙消失，由于旋转轴4的转动平稳而可以降低振动和噪音的状态。
图7(C)表示由于负载的特性或磁力的吸引、排斥等外部原因，旋转轴4在最大限度负载侧向与负载相反的方向(图7的右侧)滑动前述间隙的量的状态。这种情况也成为2个轴承的间隙消失，由于旋转轴4的转动平稳而可以降低振动或噪音的状态。
图7(D)表示从图7(C)的状态，由于载荷的特性或磁力的吸引、排斥等剧烈外部原因，使得旋转轴4向负载侧滑动的状态。因此，表示由板弹簧33的排斥力引起的第1轴承26a的外圈26a1的滑动，不跟随旋转轴4向负载侧的滑动的状态。但是，即使在这种情况下，也成为2个轴承无间隙，旋转轴4的转动平稳而可以降低振动和噪音的状态。
但是，如果成为旋转轴4的轴向的滑动周期和第1轴承26a的外圈26a1的滑动周期一致而共振的状态，即图7(A)的状态，则如前所述，因为设置在第1轴承26a的外圈26a1和内圈26a2之间的球26a2，在前述的间隙范围内一边乱撞一边旋转，所以存在振动和噪音增大的问题。这是在背景技术中说明的问题。
在本实施例中，其特征在于，通过设置向左右某一个旋转轴方向预压旋转轴4的单元，即成为图7(B)或图7(C)的状态，来减少由前述旋转轴4的轴向滑动周期和第1轴承26a的外圈26a1的滑动周期一致引起的共振。因此，设置磁力预压单元，其通过有意地造成2个转子的磁性上的不平衡，向规定的方向预压旋转轴4。下面使用图8，作为3个实施例说明该磁力预压单元。
此外，通过将磁力预压单元与利用了板弹簧的预压单元并用，即使在电动机的制造工序中发生2个球轴承的轴向距离的波动，也能够利用预压单元简单地修正该距离的波动。
图8是说明定子2和转子8、9的主要部分的剖面构造的说明图。在这里，通过使3个参数分别为规定的值，来设置磁力预压单元，该磁力预压单元其利用一侧的空隙和另一侧的空隙处的轴向的磁力的不同，向轴向预压内圈。这3个参数是各个转子上的永久磁铁的充磁量、永久磁铁的厚度t1和t2，以及定子2和各个永久磁铁的空隙距离L1和L2。并且，这里所说明的空隙距离，限制了定子2的齿51的表面和各个永久磁铁表面之间的空隙距离。
通过打破各个转子和定子的这3个参数中，1个或1个以上的关系中的各个平衡，实现前述的磁力预压单元。
图8(A)是在本实施例1中使用的磁力预压单元，使永久磁铁8b的充磁量小于永久磁铁9b。并且，使各个永久磁铁的厚度t1和t2为相同的厚度，另外，使与定子2的空隙距离L1和L2为相同的距离。因此，成为转子8、9向图8的左侧方向施加预压的状态。作为该充磁量，不仅是在制造工序中的充磁工序中以恒定的强度进行充磁的情况，即使在例如施加正弦波状的磁力特性的情况下，也表示被充磁的一个磁铁的综合的磁力。
这样，因为使构造或部件的尺寸与现有的相同，仅使各个永久磁铁的充磁量不同，所以即使是已经开始批量生产的机种，也只要部分改变制造工序就能处理。
另外，也可以不使磁力预压单元的充磁量有差别，而使各个永久磁铁的材质相互不同。例如，在与图8(A)相同的构造中，通过由永久磁铁8b的磁力比永久磁铁9b弱的这种材质形成永久磁铁8b，从而得到与充磁量的差相同的效果。另外，因为使永久磁铁本身为不同的部件，所以可以防止在制造工序中由于作业的波动引起的预压力的波动。
图8(B)表示磁力预压单元的其他实施例，使永久磁铁8b1的充磁量与永久磁铁9b1相同，并且使各个永久磁铁的厚度t1和t2为相同的厚度。另外，使空隙距离L1比定子2和永久磁铁的距离即空隙距离L2长。因此，成为转子8、9向图8的左侧方向施加预压的状态。
这样，因为使部件的尺寸与现有的相同，只改变用于确定转子的固定位置的夹具，所以即使是已经开始批量生产的机种，也可以不改变制造工序就能够处理。
图8(C)表示磁力预压单元的另一实施例，使永久磁铁8b1的充磁量与永久磁铁9b2相同，并且使定子2和永久磁铁的距离即空隙距离L1和L2为相同的距离。此外，使永久磁铁9b2的厚度t2比永久磁铁8b1的厚度t1厚。由此，成为转子8、9向图8的左侧方向施加预压的状态。在这里的永久磁铁的厚度，表示与齿51相对的面积恒定的情况。因此，如果与齿51相对的面积不恒定，则其表示永久磁铁的体积。
这样，因为使永久磁铁本身为不同的部件，所以能够防止由于制造工序中的作业波动引起的预压力波动。
另外，以上说明了3个磁力预压单元，但也可以不只使用1个，而组合使用多个磁力预压单元。
图9是说明定子2和转子8、9的主要部分的剖面构造的说明图。在该图中，还记载了齿(铁心)51的形状。在这里，在使前述的3个参数平衡的状态下，进一步打破另两个参数的平衡，由此设置磁力预压单元。这另外两个参数，是齿51的形状和空隙距离L1和L2处的磁力的强度。通过打破在各个转子和定子处的这2个参数内，1个或1个以上的关系中的各个平衡，从而实现向图9的左侧方向的磁力预压单元。并且，也可以通过在前述的3个参数的基础上，包括这两个参数在内的5个参数的组合，来构成磁力预压单元。
图9(A)以使与定子2的两端面对应的齿51的端面的面积，即用S1和S2的箭头所表示的空隙面的面积，在S1和S2中不同的方式形成。通过使S1的面积比S2的面积小，实现向图9的左侧方向的磁力预压单元。这样，因为可以不改变转子或永久磁铁的构造而只改变定子的铁心，所以能够缩短电动机的设计周期。
图9(B)表示在永久磁铁9b的与空隙相对的表面上粘贴磁性薄板9bb的构造。即，利用磁性薄板9bb，使得空隙距离L1处的透磁率和空隙距离L2处的透磁率不同，以实现向图9的左侧方向的磁力预压单元。这样，因为在制造工序中，能够通过改变薄板的有无或材质，简单地调整预压力，所以能够简单地制造预压力不同的多品种的电动机。
此外，不将磁性薄板9bb粘贴在永久磁铁9b上，而粘贴在与永久磁铁9b相对的齿51的端面，也可以得到同样的效果。
图9(C)表示使与永久磁铁9b相对的齿51的端面，向永久磁铁9b的方向以圆弧状突出高度h的构造。因此，虽然空隙距离L1和空隙距离L2相同，但空隙距离L2处的平均距离L2＇比空隙距离L1处的平均距离L1＇小。因此，实现向图9的左侧方向的磁力预压单元。由此，可以不改变转子和永久磁铁的构造而只改变定子铁心，从而缩短电动机的设计周期。
另外，虽未图示，但采用各个永久磁铁的与空隙相对的表面以圆弧状突出的构造，也能够得到同样的效果。
并且，在以上的5个例子中，是使用磁力预压单元将转子(也包括旋转轴)向负载侧(图8或图9的左侧方向)预压，但也可以使各个参数的大小关系相反，由此将转子(也包括旋转轴)向反负载侧(图8或图9的右侧方向)预压。向哪一个方向进行预压，是考虑由负载产生的推力方向的推压而决定的。
另外，在本实施例中，并用了在背景技术中说明的预压单元(环状的板弹簧33)和作为本实施例的特征的磁力预压单元，但如果能够正确地保持第1轴承26a和第2轴承26b的旋转轴4方向的距离，则即使没有预压单元(环状的板弹簧33)，也能够得到图8或图9中所说明的同样的效果。
实施例2
下面使用图10说明另一实施例。图10是使用了本发明的轴向空隙型电动机的剖面图。因为基本上是与实施例1相同的构造，所以对于具有相同功能的部件标记相同的编号，省略详细的说明。
与实施例1最大的不同之处是第1轴承26a和第2轴承26b的配置位置。在实施例1中，配置在定子内部，但在本实施例中，第1轴承26a和第2轴承26b分别配置在2个托架15、16的各自的安装部15a、16a上。
因为定子2从其侧面压入托架15、16，所以2个托架和定子2成为被固定的状态。另外，在各个托架15、16上，通过冲压加工设置剖面L字状的安装部15a、16a，在这里，安装各个轴承。
设置在转子8、9上的永久磁铁8b、9b，按照在实施例1中所说明的方式，形成为充磁量不同，从而利用该磁力差形成磁力预压单元。另外，因为正确限制第1轴承26a和第2轴承26b的旋转轴4方向的距离，所以各个轴承的外圈压入各个安装部15a、16a而固定。另外，磁力预压单元并不限于此，同样可以使用前述的方法。
并且，在本实施例中未设置预压轴承外圈的预压单元，但也可以根据需要来设置。另外，在该情况下，可以使一侧的安装部的内径比轴承的外径大一些，设置在实施例1中所说明的外圈的预压单元。该情况下，预压方向成为朝向定子的侧面的方向。
另外，本发明并不限于以上说明的3相9槽的电动机，也可以广泛应用于3相12槽或在环形定子内部具有径向球轴承的轴向空隙型电动机等。
另外，本发明不限于在本实施例中说明的转子或定子的形状，例如，即使没有突出部2f、2g或凹部8d、9d或止动器2c，也具有本发明的效果。

Claims (11)

1.一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时以在前述定子的两侧隔着前述规定的空隙相对地配置的方式固定2个前述转子；以及2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上，外圈固定在前述定子上，其特征在于，
设有磁力预压单元，其利用1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的轴向磁力的不同，将前述内圈向轴向预压。
2.一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时以在前述定子的两侧隔着前述规定的空隙相对地配置的方式固定2个前述转子；2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上；以及2个托架，其形成分别安装该球轴承的安装部，并且，前述球轴承的外圈固定在前述安装部上，其特征在于，
设有磁力预压单元，其利用1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的轴向磁力的不同，将前述内圈向轴向预压。
3.一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时以在前述定子的两侧隔着前述规定的空隙相对地配置的方式固定2个前述转子；以及2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上，其特征在于，
一侧的前述球轴承的外圈固定在前述定子上，
设有将另一侧的前述球轴承的外圈向轴向预压的预压单元、和利用1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的轴向的磁力的不同而将前述内圈向轴向预压的磁力预压单元。
4.一种轴向空隙型电动机，具有：定子，其在两个侧面设置齿部；转子，其具有永久磁铁，该永久磁铁分别与该齿部隔着规定的空隙相对地配置；旋转轴，其配置在该转子的旋转轴线上，同时以在前述定子的两侧隔着前述规定的空隙相对地配置的方式固定2个前述转子；2个球轴承，其轴支撑该旋转轴，内圈固定在前述旋转轴上；以及2个托架，其形成分别安装该球轴承的安装部，其特征在于，
一侧的前述球轴承的外圈固定在前述安装部上，
设有将另一侧的前述球轴承的外圈向轴向预压的预压单元、和利用1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的轴向的磁力的不同而将前述内圈向轴向预压的磁力预压单元。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由各个前述转子所具有的前述永久磁铁的充磁量的差构成。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙的距离和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙的距离的差构成。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由设置在各个前述转子上的前述永久磁铁的体积的差构成。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由各个前述转子所具有的前述永久磁铁的材质的差异所引起的磁力的差构成。
9.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由与1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙相对的前述齿部的相对面积、和与另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙相对的前述齿部的相对面积的差构成。
10.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的透磁率和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙处的透磁率的差构成。
11.如权利要求1至4中任意一项所述的轴向空隙型电动机，其特征在于，
前述磁力预压单元，由1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙的平均距离和另1个前述转子的永久磁铁与前述定子的齿部之间的前述空隙的平均距离的差构成。
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