CN101030716B - 小齿轮一体型电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供小齿轮一体型电动机，可防止、减少起因于电动机轴的热处理的翘曲，进而可防止伴随于小齿轮一体型电动机的旋转的振动和噪音以及可缩短期限。该小齿轮一体型电动机具有：电动机轴(104)，小齿轮(112)一体地被直接切削形成；转子磁轭(140)，可与电动机轴(104)一体旋转；永久磁铁(144)，被固定于转子磁轭(140)；圆筒形状的定子磁轭(148)，相对于永久磁铁(144)，通过预定的间隙(G1)被设置在电动机轴(104)的半径方向上；以及多个电枢绕组，被固定于定子磁轭(148)的内周面，空芯且扁平地被卷绕。

Description

小齿轮一体型电动机
技术领域
本发明涉及使电动机的旋转减速并输出的小齿轮一体型电动机。
背景技术
现有技术中公开了图5至图7记载的双曲线齿轮电动机GM201(参照专利文献1)。
双曲线齿轮电动机GM201包括电动机202和减速器230。
电动机202在其大致中心具有电动机轴204。该电动机轴204以2点被支持在轴承上，相对于壳体222可旋转。在电动机轴204上，在轴向大致中央经由转子磁轭240设置永久磁铁244。与永久磁铁244的表面具有很小的间隙G2地配置定子磁轭248。该定子磁轭248被固定于壳体222的内周面上。多个电枢绕组242以在轴向上贯通定子磁轭248的厚度内部的状态(参照图7)被卷绕并设置在该定子磁轭248上。
在电动机轴204上直接切削形成双曲线小齿轮212，使其与减速器230所具备的双曲线齿轮216相啮合。双曲线齿轮216被组装在输出轴214上。通过双曲线小齿轮212与双曲线齿轮216的啮合，电动机轴204的旋转被变更到正交方向上，并且在被减速的状态下被输出。
齿轮电动机GM201，如上所述地在电动机轴204上直接切削形成有双曲线小齿轮212，这是因为通过在电动机轴上直接形成小齿轮可提供降低部件数量、低成本(且紧凑)的齿轮电动机。
【专利文献1】日本特开2004-266980号公报
这样的在前端直接切削双曲线小齿轮的电动机轴，不仅仅是起到取出电动机的旋转力(驱动力)的作用，还兼有作为双曲线小齿轮的功能。由此在电动机轴上实施耐由啮合所致的负荷或磨耗的预定的热处理。
但是，通过这些热处理会在电动机轴上产生由热所致的“弯曲”等翘曲。
这样的电动机轴的翘曲成为电动机的旋转不均匀的原因，成为振动或噪音的原因。
因此，适用于例如门开关用等要求静音性的用途上时，除掉翘曲的处理(直棒化)的工序是必不可缺的。作为该处理的一例，有一边从产生翘曲的电动机轴的半径方向外侧施加适当的压力一边使轴旋转的手法。但是，并不是任何的工厂的一般的机械都能进行的，因此需要费用和时间，产生了成本高或处理时间变长的不便。
发明内容
本发明就是为了解决这样的问题点而被作出的。
为了解决上述问题，本发明的小齿轮一体型电动机具有：电动机轴，在该电动机轴上小齿轮一体地被直接切削形成，并且该电动机轴被实施热处理，且轴的全长除以轴的最大直径的值为6.0以下；转子磁轭，能够与该电动机轴一体旋转；永久磁铁，被固定于该转子磁轭；圆筒形状的定子磁轭，相对于该永久磁铁，在上述电动机轴的半径方向上隔着预定的间隙地设置；以及多个电枢绕组，被固定于该定子磁轭的内周面，空芯且扁平地被卷绕。
由此，可抑制定子磁轭的厚度，可在电动机轴的半径方向外侧该量相对地构成转子和定子的间隙。即，用于使电动机轴旋转的磁力的产生位置从电动机轴的轴心离开，由此即使是相同的磁力，使电动机轴旋转的旋转转矩也变大。可采用使产生用于使电动机轴旋转的磁力的永久磁铁或电枢绕组等的表面积变大。于是，在与壳体的外径相同且输出相同的齿轮电动机的比较中，使转子或定子的轴向长度缩短该量。其结果，可缩短电动机轴自身地构成，可减少热处理的负担的蓄积即翘曲的蓄积。进而，同若电动机轴的翘曲减少则与电动机的旋转不均匀的产生原因减少一样，可防止齿轮电动机旋转时的噪音或振动的产生。特别是在使电动机和减速器一体化的齿轮电动机中，在电动机轴上形成正交型小齿轮的情况下，由于其啮合结构容易引起大的噪音，因此这样的优点大。
发明的效果：
可搭载轴长短的电动机轴，即使在电动机轴上直接切削形成小齿轮的情况下，也能减少伴随着热处理的翘曲的产生量。减小直棒化处理的必要性，对于齿轮电动机整体的完成期限缩短或成本的降低也有贡献。
附图说明
图1是本发明的实施形态的一例即齿轮电动机GM101的主剖面图。
图2是本发明的实施形态的一例即齿轮电动机GM101的侧剖面图。
图3是沿图1中的箭头所示的III-III线的剖面图。
图4是使用了齿轮电动机GM101的自动门的整体构成图。
图5是专利文献1记载的双曲线齿轮电动机GM201的主剖面图。
图6是专利文献1记载的双曲线齿轮电动机GM201的侧剖面图。
图7是沿图5中的箭头所示的VII—VII线的剖面图。
具体实施方式
下面使用附图对本发明的实施形态的一例进行详细的说明。
图1是本发明的实施形态的一例即齿轮电动机GM101的主剖面图，图2是其侧剖面图，图3是沿图1中的箭头所示的III-III线的剖面图，图4是使用了齿轮电动机GM101的自动门的整体构成图。
齿轮电动机GM101与电动机102和减速器130相连结，例如通过齿轮电动机GM101的输出轴114驱动带轮302，经由门驱动带301进行自动门303的开闭(参照图4)。减速器130具有包括双曲线小齿轮112和双曲线齿轮116的正交齿轮组GS。
在电动机102的大致中央配置电动机轴104。该电动机轴104的前端经由轴承138被旋转自由地支持在前盖122c上。电动机轴104的后端经由轴承136被旋转自由地支持在端盖122a上。前盖122c和端盖122a经由电动机壳体主体122b由螺栓124一体地被连结固定。由该前盖122c、电动机壳体主体122b、端盖122a构成电动机壳体122。电动机壳体主体122b呈圆筒形状，在该内周面一侧周设有定子磁轭148。即，该定子磁轭148也呈圆筒形状。进而，在定子磁轭148的内周面配置卷料匣149，在形成于该卷料匣149的外周面上的凸部固定多个空芯且扁平地卷绕的电枢绕组142。该电枢绕组142在以绝缘性树脂涂覆(模塑)自身的整体的状态下被固定在定子磁轭148的内周面上。该空芯且扁平地卷绕的电枢绕组142的内周的轴向长度(内径)d1被设定成比定子磁轭148的轴向长度W1短。另外，由定子磁轭148和电枢绕组142构成“定子(固定件)”。
另外，在电动机轴104上，在自身的轴向大致中央周设有转子磁轭140。上述电枢绕组142的内周的轴向长度d1被设定成比该转子磁轭140的轴向长度W2短。进而，在该转子磁轭104的半径方向外侧配置着永久磁铁144。在本实施形态中，在转子磁轭140的周围一周、极性依次不同地配置着永久磁铁144。该永久磁铁144以与上述电枢绕组142具有若干间隙G1的形态被配置。另外，由转子磁轭140和永久磁铁144构成“转子(旋转件)”。
在电动机轴104的前端直接切削形成有双曲线小齿轮112。该双曲线小齿轮112与减速器130所具有的双曲线齿轮116相啮合。该双曲线齿轮116与输出轴114可一体旋转地被设置固定。进而输出轴114经由轴承106可旋转地被支持在减速器壳体主体120a上。并且经由轴承108，可旋转地被支持在输出轴罩120b上。在减速器壳体主体120a上通过螺栓132设置固定有输出轴罩120b。该输出轴罩120b以输出轴114贯通自身的一部分的形态被设置。由该减速器壳体主体120a和输出轴罩120b构成减速器壳体120。
另外，在本实施形态中，构成电动机102的电动机壳体122的前盖122c、和构成减速器130的减速器壳体120的减速器壳体主体120a一体形成。
另外，符号150、152是油封。
接着说明齿轮电动机GM101的作用。
若对电枢绕组142通电，则伴随与此在电枢绕组产生磁场。流过电枢绕组142的电流的定时或方向、强度等由未图示的控制器适当地控制，通过电枢绕组142产生的磁场和永久磁铁144的吸引及排斥作用(下面，作为产生该作用的单元有“磁场产生单元”)，永久磁铁144以电动机轴104为中心旋转。这样的旋转经由转子磁轭104被向电动机轴104传递，使电动机轴104旋转。进而，该旋转使电动机轴104的前端所形成的双曲线小齿轮112旋转，并被向与该双曲线小齿轮112相啮合的双曲线齿轮116传递。通过该双曲线小齿轮112和双曲线齿轮116的啮合，电动机轴104的旋转被减速并被向输出轴114传递。通过该啮合，旋转方向被变换为与旋转方向正交的方向。
如当初说明的那样，由于输出轴114与带轮302卡合，因此伴随着输出轴114的旋转，带轮302也旋转。由带轮302的旋转，门驱动带301旋转移动，由此与门驱动带301连结的自动门开闭。
在本实施形态中，如以上述结构说明的那样，使电枢绕组142成为空芯且扁平地卷绕的形状，进而，作为固定在定子磁轭148的内周面的结构。即，通过该结构，变得不需要以往那样地在定子磁轭自身的内部卷绕电枢绕组的空间，可抑制定子磁轭148自身的厚度。其结果，可与定子148变薄的量相对地将“转子(旋转件)”和“定子(固定件)”的间隙构成在电动机轴104的半径方向外侧。即，用于使电动机轴104旋转的旋转力的产生位置从电动机轴104的轴心离开，由此，即使旋转力自身相同，使电动机轴104旋转的旋转转矩也变大。也可采取使产生用于使电动机轴104旋转的旋转力的磁力的永久磁铁144或电枢绕组142等磁场产生单元的表面积增大。于是，可将磁场产生单元的轴向长度缩短该量。由于是空芯线圈，可将电枢绕组142的内周的轴向长度d1构成为比转子磁轭140或定子磁轭148的轴向长度W1、W2短。其结果，电枢绕组142的外周的轴向长度(外径)D1也可以构成为比以往短。即，可构成为缩短电动机轴104自身的长度。另外，即使在这样构成的情况下，也能确保与以往相同程度以上的输出转矩。
由上述热处理产生的轴的翘曲，施加处理的部件(电动机轴)越长(更正确地说，电动机轴的全长除以电动机轴的最大直径的值越大)，越容易显著地表现出来。从相反的观点来看，若可将相对于直径轴长相对短的电动机轴搭载在电动机上(例如若可成为电动机轴的全长除以电动机轴的最大直径的值为6.0以下的电动机轴)，则可确实地减少伴随于热处理的电动机轴的翘曲。
若可减少伴随于热处理的电动机轴的翘曲，则可简化用于除掉翘曲的处理(直棒化处理)(或可省略)，进一步降低成本，并且可维持静音性。
特别地，在门的开闭上使用齿轮电动机的情况下，由于人们通过(位于)小齿轮一体型电动机的设置位置的附近，因此以高水准要求静音性，因此通过减少、防止电动机轴的翘曲的产生来防止振动、噪音，是极其有效的，是最能体现出本发明特有的效果的使用形态之一。另外，在上述实施形态中，作为直接切削形成在电动机轴上的小齿轮，采用了双曲线小齿轮，但除此之外，即使在直接切削形成例如直齿圆柱、螺旋形等小齿轮的情况下，也能得到相应的效果。
减速器不是一定要1级减速，根据需要也可以使用多级的减速器。
产业上的可利用性
本发明存在着作为门开闭用的驱动源的使用价值。进而，除此之外，作为必须设置在人(以及动物、一般)的附近而要求低噪音的驱动源的使用价值很高。

Claims (3)

1.一种小齿轮一体型电动机，其特征在于，具有：
电动机轴，在该电动机轴上小齿轮一体地被直接切削形成，并且该电动机轴被实施热处理，且轴的全长除以轴的最大直径的值为6.0以下；
转子磁轭，能够与该电动机轴一体旋转；
永久磁铁，被固定于该转子磁轭；
圆筒形状的定子磁轭，在上述电动机轴的半径方向上相对于该永久磁铁隔着预定的间隙而设置；以及
多个电枢绕组，被固定于该定子磁轭的内周面，空芯且扁平地被卷绕。
2.如权利要求1所述的小齿轮一体型电动机，其特征在于，上述电枢绕组的内周的轴向长度比上述定子磁轭的轴向长度短。
3.如权利要求1或2所述的小齿轮一体型电动机，其特征在于，上述电枢绕组的内周的轴向长度比上述转子磁轭的轴向长度短。
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