CN101064445B - 电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明的电动机，具有：旋转轴(21)；具有固定在旋转轴(21)一方端部(22)上的永久磁铁(23)的转子(24)；配置在转子(24)周围的定子(25)；对旋转轴(21)一方轴端进行支承的轴承(26)；可轴向移动地保持轴承(26)的轴承架(27)；以及设在轴承架(27)的轴向外侧、向旋转轴(21)侧对轴承(26)施力的加压赋予构件(28)，在永久磁铁(23)的一方端部形成有可将轴承(26)及轴承架(27)收容的凹部(31)。采用本发明，可缩短电动机的整个长度，并可防止旋转轴与轴承间的敲击声的发生。
Description
技术领域
本发明涉及用作为照相机透镜驱动用等的电动机，尤其涉及具有可轴向移动的轴承的小型电动机。
背景技术
以往，小型电动机用于数码照相机和摄像机的透镜驱动等。作为该电动机，已知有具有可轴向移动的轴承的类型的电动机和未具有这种轴承的类型的电动机。
如图2所示，对于以往的前者类型的电动机1，在具有固定在旋转轴2上的永久磁铁3的转子4周围配置有定子5，并在定子5的金属制壳体6上将轴承架7固定成向轴向外侧突出。在该轴承架7上保持有轴承8，该轴承8对旋转轴2的一方轴端进行支承，同时受到与轴承8的轴向外侧抵接的施力构件9的向旋转轴2侧的施力(例如参照专利文献1)。
另一方面，如图3所示，对于以往的后者类型的电动机11，在固定于旋转轴12的永久磁铁13上形成有凹部14，在该凹部14中收容有对旋转轴12的一方端部外周进行径向支承的径向轴承15。而旋转轴12在与旋转轴12的轴心一致的位置，受到与旋转轴12的一方轴端抵接的板簧16的向旋转轴12输出侧的施力(例如参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2002-191150号公报
专利文献2：日本特开2004-140925号公报
但是，在上述的以往的前者类型的电动机1中，由于轴承架7向定子5的轴向外侧突出配置，故电动机1的长度变长，不能获得电动机1的小型化。因此，在将电动机1搭载在照相机等设备上时，轴承架7妨碍了这种搭载动作，尤其不能在要求小型化的设备上搭载该电动机1。
另外，定子5所占电动机1整个长度的大小相对较小，故有输出转矩相对于电动机1体积变小的问题。
另一方面，在上述的后者类型的电动机11中，旋转轴12的轴端由板簧16直接加压，对旋转轴12不发生径向的分力，故不能抑制旋转轴12的径向晃动，存在着在旋转轴12与径向轴承15之间发生敲击声的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而作的，其目的在于提供这样一种电动机：通过缩短电动机的整个长度，增大定子部分所占电动机整个长度的大小，从而增大相对于电动机体积的输出转矩，并且，不仅在轴向而且在径向也对旋转轴加压，可防止在旋转轴与轴承间的敲击声的发生。
为实现上述目的，本发明的电动机具有：旋转轴；设置有固定在该旋转轴一方端部上的永久磁铁的转子；配置在该转子周围的定子；对所述旋转轴的一方轴端进行支承的轴承；可轴向移动地保持该轴承的轴承架；以及设在该轴承架的轴向外侧、向所述旋转轴侧对所述轴承施力的加压赋予构件，其特征在于，在所述永久磁铁的一方端部形成有可将所述轴承及轴承架收容的凹部。
采用本发明，由于在永久磁铁的一方端部形成有可收容所述轴承及轴承架的凹部，故可缩短电动机轴向的长度。因此，也可搭载在要求小型化的机器上，可获得电动机用途的扩大化，由此，也不会减小定子所占电动机整个长度的大小，相对于电动机体积可保持较高的输出转矩。
在上述本发明中，最好在形成于所述永久磁铁一方端部的所述凹部内，收容有可轴向移动地被保持在所述轴承架上的轴承。
另外，在上述本发明中，最好在所述旋转轴上形成有从所述定子向另一方侧突出的输出轴，所述旋转轴的一方端部即固定有所述永久磁铁的旋转轴的外径形成得比所述输出轴的外径细。采用这种结构，在输出轴的外径不变的情况下可增大形成于永久磁铁的所述凹部的容积，可极大地确保将轴承及轴承架收容用的空间。另外，所述轴承的外径最好与所述旋转轴一方端部的外径大致相等。采用该结构，可将轴承的轴向相对于轴承外径的长度的比例设定得较大，例如，即使加压赋予构件在离开旋转轴的轴心的位置对轴承加压，也可将轴承轴心相对于旋转轴轴心的倾斜角度抑制得较小，不会使旋转轴振动而可稳定地对其进行支承。
保持在轴承架内周侧的所述轴承最好由树脂材料形成，且对于所述树脂材料，最好是含有提高作为轴承的强度的材料。通过如此构成，由于可提高轴承的强度，故可防止因轴承在轴承架内沿轴向进行轴向移动而引起的磨损和变形。另外，在用具有相同的热膨胀系数的树脂材料形成所述轴承和所述轴承架的场合，对于形成所述轴承的树脂材料，最好含有用于防止所述轴承附着在所述轴承架内周的材料。
此外，所述永久磁铁最好由稀土类磁铁构成，而稀土类磁铁通过压缩成形或注射成形而形成。采用该结构，可保持所需的磁性性能，并可减薄永久磁铁的周向的厚度。
还有，所述凹部的深度最好是所述永久磁铁的轴向长度的1/4～3/4。
所述加压赋予构件最好具有在所述轴承的轴向外侧与离开所述旋转轴的轴心位置抵接的板簧部。采用该结构，可向轴向对旋转轴加压，并还可利用该加压力的分力向径向加压，故可防止旋转轴的径向振动，可防止旋转轴与轴承间的敲击声的发生。
所述轴承也可通过夹装在与所述旋转轴一方轴端之间的球体或形成于所述轴端的凸曲面部而支承所述旋转轴的一方轴端。
采用本发明，由于可缩短电动机的轴向长度，故对于要求小型化的机器也可进行搭载，可获得电动机用途的扩大化，由此，也不会减小定子部分所占电动机整个长度的大小，相对于电动机体积可保持较高的输出转矩。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的电动机的剖视图。
图2是表示以往例子的剖视图。
图3是表示其它以往例子的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施形态。这里，图1是表示本发明的实施形态的电动机的剖视图。在下面的说明中，对于本发明应用于步进电动机的场合进行例示说明。
(整体结构)
如图1所示，本实施形态的步进电动机20具有：旋转轴21；设置有固定在旋转轴21的一方端部22周围的永久磁铁23的转子24；配置在转子24周围的定子25；对旋转轴24的一方轴端19进行支承的滑动轴承26；以及可轴向移动地保持滑动轴承26的轴承架27；以及设在轴承架27的轴向外侧的加压赋予构件28。
在旋转轴21上形成有从定子25向另一侧突出的输出轴29，在输出轴29的外周形成有丝杠。该丝杠上旋合有搭载的机器头部构件的螺钉部(图示省略)，通过输出轴29旋转，头部构件的螺钉部可相对于轴向而向图1中的左右方向移动。另外，旋转轴21的一方端部22的外径形成为比输出轴29的外径细的小径，在该小径部即端部22上固定有永久磁铁23。而在旋转轴21上形成有在一方端部22的轴端具有凹锥面的凹部30，且输出轴29的轴端18形成为凸曲面。也可在具有凹锥面的凹部形成与旋转轴21的一方轴端相同的输出轴29的轴端，作成将钢球夹装在与推力轴承46之间的结构。
永久磁铁23由通过压缩成形或注射成形而形成的钕等稀土类磁铁所构成，在永久磁铁23的一方端部53上形成有可将滑动轴承26及轴承架27收容的凹部31。另外，在永久磁铁23的另一端部17上也形成有凹部，该凹部成为旋转轴21的一方端部22与永久磁铁23的粘接剂存积部。形成于永久磁铁23的一方端部53的凹部31包括用于形成凹部的内周面311和底面312，底面312的大小形成为可将滑动轴承26和可滑动地保持该滑动轴承26的轴承架27的圆筒状保持部49收容。另外，凹部31的深度最好是永久磁铁23的轴向长度的1/4～3/4，凹部31的更佳深度是永久磁铁23的轴向长度的1/2左右。凹部31的深度若小于永久磁铁23的轴向长度的1/4，则滑动轴承26和滑动轴承26的圆筒状保持部49的收纳空间太小，而当凹部31的深度为永久磁铁23的轴向长度3/4以上时，永久磁铁相对于旋转轴21的小径部即端部22的固定尺寸就不足够。另外，永久磁铁23的凹部31的角部也可被倒角加工成倾斜状，以在与轴承架27接触时避免损伤永久磁铁23。
在本形态中，滑动轴承26的外周面被保持成与轴承架27的内周面抵接的状态，其深度方向的大致整体被收容在凹部31内。圆筒状的保持部49可滑动地将轴承架27的滑动轴承26保持，该保持部49的圆筒部的大致整体被收容在凹部31内，轴承架27的固定部50不收容在凹部31内而固定在外定子铁心34的内周部上。虽然最好将滑动轴承26的轴向的大致整体收容在凹部31中，但也可不收容滑动轴承26的整体。
最好在轴承26与保持部49之间涂布有润滑剂。
定子25具有将2组金属制的定子铁心32、33轴向层叠配置的结构，各定子铁心32、33分别包括配置在轴向外侧的外定子铁心34、35以及互相邻接配置的内定子铁心36、37。这些外定子铁心34、35及内定子铁心36、37由磁性金属构件形成，在内周侧立起形成有与转子24的永久磁铁23外周面相对的多个极齿38、39。在各外定子铁心34、35及内定子铁心36、37上分别设有卷绕有线圈40、41的树脂制的绕线骨架42、43，在绕线骨架42的内周面，外定子铁心34和形成于内定子铁心36的极齿38配置成沿周向啮合并排的状态。同样在绕线骨架43的内周面，外定子铁心35和形成于内定子铁心37的极齿39配置成沿周向啮合并排的状态。
在外定子铁心35的端面，用点焊等固定方法固定有弯曲成コ字状的金属制的框架44，旋转轴21利用嵌装在该框架44的另一端部侧的弯曲部分45上的轴向轴承46支承可旋转的输出轴29的另一方轴端18。另外，在外定子铁心34的端面，配置有对滑动轴承26进行保持的轴承架27，而该滑动轴承26可旋转地对旋转轴21的一方端部的轴端19进行支承。在框架44上形成有供旋转轴21插入用的孔441。
对旋转轴21的一方端部22的轴端19进行支承的滑动轴承26由树脂材料形成，由聚丁烯对酞酸盐(PBT)或对聚苯硫(PPS)等树脂形成。此外，为提高作为轴承的强度，在树脂材料中含有玻璃纤维或碳纤维、配合有酞酸钙的复合材料等与树脂材料不同的材料。由这种材质构成的滑动轴承26可提高强度，故可防止滑动轴承26在轴承架27内因轴向滑动移动所引起的磨损和变形。另外，滑动轴承26形成具有与旋转轴21的一方端部22外径大致相等的外径的圆筒形状，在其轴向内侧形成具有凹锥面的凹部47。在该凹部47与形成在旋转轴21的一方端部22轴端的凹部30之间夹装有由球体构成的钢球48，这样，旋转轴21被支承在滑动轴承26上。在该场合，虽未图示，但也可在滑动轴承26的外周形成有防止向周向旋转用的突部。
轴承架27包括：对滑动轴承26的外周进行保持的圆筒状的保持部49；以及从该保持部49的轴向外侧部分向周向外侧延伸并形成为扁平环状的固定部50，圆筒状保持部49以保持滑动轴承26的状态可收容在永久磁铁23的凹部31中。即，圆筒状保持部49的轴向端面491的外径比形成永久磁铁23的凹部31的底面312的外径小，圆筒状保持部49的轴向端面491与永久磁铁23的底面312相对。此外，轴承架27将形成于固定部50的阶梯部52作为定位部而嵌合固定在外定子铁心34的轴向端部上，故可精度良好地组装轴承架27。
另外，轴承架27由树脂材料形成，与滑动轴承26相同，由聚丁烯对酞酸盐(PBT)或对聚苯硫(PPS)等树脂形成。另外，为防止因热膨胀而在与滑动轴承26外周之间产生间隙，最好由具有与滑动轴承26相同热膨胀系数的树脂材料形成。为防止滑动轴承26的外周附着在轴承架27的保持部49内周上，对于滑动轴承26，其树脂材料最好含有与轴承架27不同的材料、即上述的玻璃纤维或碳纤维等构成的材料。
加压赋予构件28由金属板构成，并形成为大致圆板状以覆盖轴承架27的外表面。并且，在加压赋予构件28的外周缘部形成有4个爪部(图示省略)，这些爪部卡止在一方的外定子铁心34的外周缘部上，通过将轴承架27的固定部50夹持在加压赋予构件28与一方外定子铁心34的端部之间，轴承架27就被固定在定子25上。加压赋予构件28的大致中央部形成有向滑动轴承26侧冲压形成的板簧部51，该板簧部51在离开旋转轴21的轴心位置与滑动轴承26的轴向外侧抵接。在本实施形态中，板簧部51形成为直线状，但也可在板簧部51的前端部分的途中相对于冲压方向向相反方向弯曲，该弯曲的部分抵接在滑动轴承26的轴向外侧。
(本形态的主要效果)
在这种上述的实施形态的电动机20中，由于滑动轴承26和轴承架27的保持部49被收容在永久磁铁23的凹部31中，故可缩短电动机轴向的长度。因此，所述实施形态的电动机20也可搭载在要求小型化的机器上，可获得电动机用途的扩大化。由此，因不减小定子所占电动机整个长度的大小，故相对于电动机体积可较高地保持输出转矩。
此外，在上述的实施形态的电动机20中，通过在离开旋转轴21轴心的位置上由板簧部51对滑动轴承26加压，可向轴向对旋转轴21加压，还可利用该加压力的分力向径向加压。因此，可防止旋转轴21的径向晃动，可防止旋转轴21与滑动轴承26之间的敲击声的发生。
还有，滑动轴承26的外径形成得较细，与旋转轴21的一方端部22的外径大致相等，而永久磁铁23的凹部31的深度被设定为永久磁铁23的轴向长度1/4～3/4的范围，故可将滑动轴承26的轴向长度相对于滑动轴承26的外径的比例设定得较大。因此，例如即使板簧部51在离开旋转轴21的轴心较远的位置上对滑动轴承26加压，也可将滑动轴承26的轴心相对于旋转轴21的轴心的倾斜角度抑制得较小，旋转轴21不会振动地得到稳定支承。
轴承架27是树脂制成，其固定部50通过被夹持在加压赋予构件28与一方外定子铁心34之间而被固定在定子25上，故装配和制造工序简单化，可降低制造成本。
(其它实施形态)
在上述实施形态中，旋转轴21通过钢球48而由滑动轴承26支承，但其只不过仅是例子而已，也可将旋转轴21的一方端部22的轴端19形成为凸曲面状，直接嵌合在滑动轴承16的凹部47中。
滑动轴承26所含有的玻璃纤维或碳纤维也可是由针状结晶(晶丝)构成的玻璃纤维、碳纤维。
在上述的实施形态中，说明了本发明适用于步进电动机的场合，但不言而喻，本发明也可适用于步进电动机以外的电动机。
Claims (8)
1.一种电动机，具有：
旋转轴；
设置有固定在该旋转轴一方端部上的永久磁铁的转子；
配置在该转子周围的定子；
对所述旋转轴一方轴端进行支承的轴承；
设有圆筒状保持部的轴承架，用于可轴向移动地保持所述轴承；
以及设在该轴承架的轴向外侧、向所述旋转轴侧对所述轴承施力的加压赋予构件，其特征在于，
在所述永久磁铁的一方端部形成有可将所述轴承及轴承架收容的凹部；
其中，旋转轴穿过永久磁铁的一侧进入凹部内，从而作为位于永久磁铁的凹部内的旋转轴的一部分的旋转轴的端部具有的轴向长度小于形成在永久磁铁内的凹部的轴向长度；
其中，轴承和轴承架的圆筒状保持部收容在永久磁铁内形成的凹部内，从而旋转轴的端部沿轴向面对轴承；以及
其中，轴承沿轴向由圆筒状保持部可移动地保持，轴承由加压赋予构件施压，并且由此旋转轴的端部由轴承沿轴向支承，
其中，所述凹部(31)包括：从所述永久磁铁(23)的一方端部(53)沿轴向延伸的内周面(311)；以及形成为可将所述轴承和所述圆筒状保持部收容的大小的底面(312)，
所述圆筒状保持部(49)的轴向端面(491)的外径比形成所述凹部(31)的所述底面(312)的外径要小，并且，所述圆筒状保持部(49)的轴向端面(491)与所述底面(312)相对，
旋转轴的一方端部的外径形成为比从定子突出的输出轴的外径细的小径部，在该小径部即旋转轴的一方端部上固定有永久磁铁。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承的外径与所述旋转轴一方端部即固定有所述永久磁铁的旋转轴的外径大致相等。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承被保持在所述轴承架的内周侧，所述轴承由树脂材料形成，并且，所述树脂材料含有提高作为轴承的强度的材料。
4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承被保持在所述轴承架的内周侧，所述轴承与所述轴承架由具有相同热膨胀系数的树脂材料形成，并且，形成所述轴承的树脂材料含有用于防止所述轴承附着在所述轴承架内周上的材料。
5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述永久磁铁由通过压缩成形或射出成形而形成的稀土类磁铁构成。
6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，形成于所述永久磁铁一方端部的所述凹部的深度是所述永久磁铁轴向长度的1/4～3/4。
7.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述加压赋予构件具有在所述轴承的轴向外侧与离开所述旋转轴轴心的位置抵接的板簧部。
8.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承通过夹装在与所述旋转轴一方轴端之间的球体或形成于所述轴端的凸曲面部而对所述旋转轴的一方轴端进行支承。
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