CN101277040B

CN101277040B - 电动机

Info

Publication number: CN101277040B
Application number: CN2008100883466A
Authority: CN
Inventors: 岩岛伸悟; 宫下武芳
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: US20080238229A1; CN101277040A; JP5465391B2; US7884516B2; JP2008278739A

Abstract

本发明提供一种通过提高轴承的圆筒度来提高电动机的转轴与轴承的同轴度、可大幅度减少电动机驱动中的转矩损失、噪音和振动等的电动机。电动机(10)包括：具有转轴(23)的转子(24)、配置在转子(24)外周的定子(20)、具有将转轴(23)的轴端可旋转地支撑的支撑凹部(33b)的由树脂材料形成的第二轴承(31)、以及具有供第二轴承(31)插入的轴承孔(32a)的轴承保持架(32)，第二轴承(31)被保持在轴承孔(32a)内，并以包围支撑凹部(33b)的形态形成有槽(33c)。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，尤其涉及具有对转轴的轴端予以轴支撑的通过注射模塑成形而形成的轴承的电动机。

背景技术

以往已知有一种在数码相机等中使用的电动机，在其转轴上形成有丝杠(例如参照专利文献1)。

如专利文献1所示，在这种电动机中，转轴的两端通过球体支撑在轴承上。其中，对转子侧的转轴的轴端予以支撑的轴承是树脂制的圆柱状部件，该轴承插入到固定在电动机的定子上的树脂等制成的轴承保持架的贯通孔内，被板弹簧(施力部件)朝着转子方向施力。另外，在该轴承的转轴侧的端面上形成有凹部(轴承部)，所述球体嵌入在该凹部内。

在此，所述轴承被设计成以保持规定微小间隙的状态保持在轴承保持架的贯通孔内。

专利文献1：日本专利特开2006-129649号公报

然而，如上所述，轴承通过树脂的注射模塑成形来形成，因此在成形工序中，当成形材料冷却固化时，有时会产生因成形材料的收缩而引起的变形(收缩(日文：ヒケ))等。特别地，若是廉价的树脂材料，则产生的收缩会变大，从而严重影响轴承的圆筒度。其结果是，在将这种产生了收缩的轴承安装在轴承保持架上的场合，轴承与轴承保持架的贯通孔之间的间隙增大，因此会存在转矩损失、电动机旋转中的噪音和振动变大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可通过提高轴承的圆筒度来提高电动机的转轴和轴承的同轴度、可大幅度降低电动机驱动中的转矩损失、噪音和振动等的电动机。

为了解决上述技术问题，本发明的电动机包括：具有转轴的转子、配置在该转子外周的定子、具有将所述转轴的轴端可旋转地支撑的轴承部的由树脂材料形成的圆柱状的轴承、以及具有供该轴承插入的贯通孔的轴承保持架，其主旨在于，所述轴承被保持在所述贯通孔内，且至少在形成有所述轴承部的一侧端面或另一侧端面中的任一方上形成有环状的槽。

若采用这样构成的本发明，由于在圆柱状轴承的任意一方的端面上形成有环状的槽，因此形成轴承的树脂的厚度变薄。由此，可大幅度减小与轴承保持架的贯通孔的内周面相对的轴承的侧壁部的收缩，即使是比较容易产生收缩的树脂材料，也可做成电动机的转轴与轴承的同轴度优良的高品质的电动机。

另外，最好是所述轴承部是在所述一侧端面的中央形成的圆形凹部，且所述槽以包围所述圆形凹部的形态形成。由此，不仅可减小与轴承保持架的贯通孔的内周面相对的轴承的侧壁部的收缩，还可减小轴承部即圆形凹部内的收缩，因此可进一步提高电动机的旋转精度。

另外，所述槽的深度最好与所述圆形凹部的深度相同或大于所述圆形凹部的深度。另外，最好是所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度D1、以及所述槽和所述圆形凹部之间的厚度D2比所述槽的宽度小。由此，不仅形成轴承的树脂的厚度变得更薄，可进一步减小在整个轴承上产生的收缩，而且还可使形成圆形凹部的部分的厚度变得薄且均等，因此可进一步提高圆形凹部的圆筒度。

另外，最好是在所述另一侧端面的中央形成有在形成所述轴承时使用的成形材料注入口痕迹。这样，通过从轴承的中心注入树脂材料，作为原料的熔融树脂会以轴承的轴线为中心在金属模具的模腔内流动，因此可以使作为成形品的轴承的正圆度变得较高。

此时，所述轴承最好是被施力部件朝着所述转轴的轴线方向施力。这样构成，可做成转轴在稳定的状态下得以支撑的电动机。另外，所述轴承在与所述贯通孔的内周面相对的侧壁部保持着规定间隙的状态下保持在所述贯通孔内。因此，所述轴承可在轴承保持架的贯通孔内保持被施力部件施力的状态，从而能以更稳定的状态支撑转轴。

另外，在所述轴承中，所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度D1与所述槽和所述圆形凹部之间的厚度D2大致相等，最好是所述槽的底面和所述一侧端面或另一侧端面之间的厚度D3与所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度D1以及所述槽和所述圆形凹部之间的厚度D2大致相等。若这样构成，则在轴承的注射模塑成形的冷却工序中树脂的收缩量在各部位大致均等，从而可抑制整个轴承的圆筒度和圆形凹部的圆筒度下降，可防止电动机产生转矩损失、噪音和振动等。

采用本发明的电动机，由于在圆柱状轴承的任意一方的端面上形成有环状的槽，因此可大幅度减小在与轴承保持架的贯通孔的内周面相对的轴承的侧壁部上产生的收缩，提高轴承的圆筒度，从而可防止电动机转轴与轴承的同轴度下降。由此，可抑制轴承与轴承保持架之间的间隙变大，可大幅度降低电动机驱动中的转矩损失、噪音和振动。

附图说明

图1(a)是本发明一实施形态的电动机的长度方向的侧视图(局部剖视图)，图1(b)是宽度方向的侧视图。

图2是图1所示电动机的主要部分(用于说明轴承附近的结构)的放大剖视图。

图3(a)是从形成有支撑凹部(圆形凹部)的一侧看到的在图1所示的电动机中使用的轴承的外观立体图，图3(b)是从与图3(a)相反的一侧看到的外观立体图。

图4(a)是图3所示轴承的仰视图，图4(b)是图3所示轴承的剖视图，图4(c)是图3所示轴承的俯视图。

图5是与图3和图4所示的轴承相反地在受压面上形成有槽的轴承的外观立体图，图5(a)是从形成有支撑凹部(圆形凹部)的一侧看到的外观立体图，图5(b)是从与图5(a)相反的一侧看到的外观立体图。

(符号说明)

10电动机

20定子

23转轴

24转子

31第二轴承

32轴承保持架

32a轴承孔

33b支撑凹部

33c槽

40球体

50轴承面

52受压面

54侧壁部

具体实施方式

下面参照附图对本发明的电动机的实施形态进行详细说明。

首先，用图1和图2对本实施形态的电动机10的整体结构进行说明。图1(a)是本实施形态的电动机10的长度方向的侧视图(局部剖视图)，图1(b)是电动机10的宽度方向的侧视图。图2是用于说明本实施形态的主要部分的图，是放大了图1(a)中用虚线包围的部分的剖视图。

本实施形态的电动机10包括：定子20；具有固定在转轴23上的转子磁体的转子24；固定在定子20上的托架41；用于将转轴23可旋转地支撑的第一轴承25、第二轴承31；以及保持第二轴承31的轴承保持架32。

定子20包括一对定子铁芯组29、30，定子铁芯组29、30形成有供转子24插通的转子插通孔28，并在转轴23的轴线方向上重叠，在本实施形态中，定子20形成为双层构造。由于该定子铁芯组29、30的结构相同，因此下面仅对一个定子铁芯组29进行说明而省略定子铁芯组30的说明。

定子铁芯组29由构成定子20的外壁(壳体)的一部分的外轭35和配置在外轭35的轴向内侧的内轭36形成。在由该外轭35和内轭36形成的中空部内配设着卷绕有绕组38的绕线管37。该绕组38的端部卷绕在用于控制所述电动机10的输入输出端子39上。

在内轭36的中央形成有转子插通孔28，从该转子插通孔28的内周缘折弯而与转子磁体22相对配置的多个极齿在沿周向排列的状态下竖立形成。外轭35与内轭36一样，在中央形成有转子插通孔28，从该转子插通孔28的内周缘折弯而与转子磁体22相对配置的多个极齿在沿周向排列的状态下竖立形成。另外，外轭35形成有从外周缘朝着轴向折弯而覆盖绕组38外周的外壁，并兼作壳体。另外，在绕线管37的内周面上，内轭36的极齿和外轭35的极齿以在轴向上交替啮合的形态沿周向配置。

转子24包括转轴23和固定在转轴23上的转子磁体22，且受到对所述绕组38通电所产生的磁场而旋转。另外，在从定子20突出的转轴23的外周面上形成有未图示的丝杠。

托架41由金属制的板材形成，是在两端上通过冲压加工等竖立形成有第一支撑部41a和第二支撑部41b的截面呈コ字形状的部件。另外，在定子铁芯组29、30中，在一方的定子铁芯组30上固定有托架41。该托架41的固定方法并没有特别的限制，可举例有基于点焊等的固定方法。

第一轴承25和第二轴承31是用于将转轴23可旋转地支撑的部件。第一轴承25是电动机10的输出侧的轴承，固定在托架41的第一支撑部41a上，将转轴23的输出侧的端部可旋转地支撑。另一方面，对第二轴承31的构造的详细说明在后面叙述，第二轴承31插入在以与转子插通孔28相同的直径形成在轴承保持架32上的轴承孔32a(相当于本发明的贯通孔)内，将转轴23的与输出侧相反的一侧的端部可旋转地支撑。

如图2所示，在构成所述第二轴承31的轴承部的转轴支撑面50上形成有作为圆形的有底孔的支撑凹部33b(相当于本发明的圆形凹部)，在该支撑凹部33b内可自由旋转地嵌入有球体40，该球体40与转轴23的一端嵌合。另外，在电动机10的驱动中，如图4(b)所示，所述球体40与支撑凹部33b的圆锥状的底部33b1抵接，并在与支撑凹部33b的内壁面33b2之间保持着微小间隙的状态下旋转，所述支撑凹部33b在与转轴支撑面50正交的方向上大致垂直地凹陷。

另一方面，在轴承保持架32上形成的轴承孔32a的内壁面与第二轴承31的侧壁部54之间形成有规定间隔的微小间隙。另外，该第二轴承31被以覆盖轴承保持架32的形态安装的施力部件34的施力片34c朝着转子24施力。在本实施形态中，该施力片34c与第二轴承31的从中心偏离的位置抵接，从而对第二轴承31施力。因此，第二轴承31对应于上述间隙以相对于转轴23的轴线稍微倾斜的状态安装。因此，电动机10在考虑了该施力所产生的第二轴承31的倾斜的基础上进行了设计。

另外，保持所述第二轴承31的轴承保持架32固定在定子铁芯组29、30中的一方的定子铁芯组29上。该轴承保持架32的固定方法并没有特别的限制，可例举有基于点焊等的固定方法。该轴承保持架32的材质可例举有烧结不锈钢材料等。

下面用图3和图4对在这样构成的电动机10中使用的第二轴承31进行详细说明。在此，图3(a)是从形成有支撑凹部33b的一侧看到的所述第二轴承31的外观立体图，图3(b)是从与其相反的一侧看到的外观立体图。另外，图4(a)是所述第二轴承31的仰视图，图4(b)是第二轴承31的剖视图，图4(c)是第二轴承31的俯视图。

第二轴承31是以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚硫醚砜(变性PPE)或由包含它们的聚硫醚砜/聚酯树脂组成物形成的树脂为原料，通过注射模塑成形而成形的圆柱形状的部件。另外，如上所述，在位于转轴23侧的转轴支撑面50的中央形成有与球体40卡合的支撑凹部33b。

另外，在第二轴承31的转轴支撑面50上以支撑凹部33b的第二轴承31的轴线为中心轴形成有环状的槽33c，该槽33c以包围所述支撑凹部33b的形态、以规定宽度和大于支撑凹部33b深度的深度形成。槽33c包括：与转轴支撑面50大致平行地形成的槽底部33c3、以及从槽底部33c3朝着转轴支撑面50侧延伸的外侧侧面33c1和内侧侧面33c2。在本实施形态中，外侧侧面33c1和内侧侧面33c2从转轴支撑面50朝着槽底部33c3侧以研钵状的形态形成，但也能以大致垂直的形态形成。

通过像这样在第二轴承31上形成环状的槽33c，形成第二轴承31的树脂的厚度变薄。因此，树脂的收缩量变小，从而在第二轴承31的注射模塑成形的冷却工序中，树脂的收缩量与未设置槽33c的场合相比大幅度减小。另外，从图4(b)可以看出，通过形成槽33c，使侧壁部54与槽33c的外侧侧面33c1之间的厚度D1、槽33c的内侧侧面33c2与支撑凹部33b的内壁面33b2之间的厚度D2、槽33c的槽底面33c3与受压面52之间的厚度D3这些第二轴承31各部位的厚度比槽33c的宽度尺寸(槽底部33c3的宽度尺寸)或深度尺寸(外侧侧面33c1和内侧侧面33c2的长度尺寸)狭窄。另外，在图4所示的形态中，厚度D1比厚度D2、厚度D3形成得厚，但各部位的厚度最好是形成为大致均等(D1≒D2≒D3)。若像这样使各部位的厚度形成为大致均等，则在第二轴承31的注射模塑成形的冷却工序中树脂的收缩量会在各部位变得大致均等。

这样，与现有构造的轴承相比，第二轴承31的尺寸精度、即第二轴承31的侧壁部54的圆筒度不会因产生收缩而下降，因此第二轴承31能以保持着规定间隙的状态保持在轴承保持架32的轴承孔32a内。由此，可提高第二轴承31与转轴23的同轴度，从而可防止电动机10的转矩损失、噪音和振动等，电动机可充分地发挥性能

另外，如上所述，所述槽33c形成在支撑凹部33b的外周，其深度比支撑凹部33b的深度(支撑凹部33b的内壁面33b2的长度)大，因此不仅是侧壁部54，支撑凹部33b的内壁面33b2产生的收缩也可变小。即，通过将所述槽33c的深度(内侧侧面33c2的长度)形成为与支撑凹部33b的内壁面33b2的深度相等或大于支撑凹部33b的内壁面33b2的深度，形成支撑凹部33b的部分的厚度(图4(b)的尺寸D2)变得薄且均等，因此可进一步减小支撑凹部33b的内壁面33b2产生的收缩，可抑制因收缩而引起的支撑凹部33b的内壁面33b2的圆筒度下降。由此，可维持球体40与支撑凹部33b的内壁面33b2之间的规定间隙，从而可防止因球体40与支撑凹部33b的内壁面33b2接触而导致在电动机驱动中产生噪音和振动。

另外，所述槽33c的宽度(槽底部33c3的宽度)和深度(外侧侧面33c1和内侧侧面33c2的长度)的具体尺寸并没有特别的限制。在能充分确保轴承强度的范围内，最好是将宽度和深度形成得尽量大。由此，形成第二轴承31的各部位的树脂的厚度变得更薄，从而可进一步减小第二轴承31成形时侧壁部54和支撑凹部33b的内周面33b2的收缩。另外，此时，若使第二轴承31的各部位的厚度成为大致均等，则也可使各部位的收缩量变得均等，可使第二轴承31的侧壁部54和支撑凹部33b的内周面33b2的圆筒度变得更高。

另一方面，在注射模塑成形工序中，第二轴承31通过从与转轴支撑面50相反的面、即被施力部件34的施力片34c施力的受压面52的中央注射树脂材料而成形。因此，在受压面52的中央残留有在对第二轴承31进行注射模塑成形时使用的成形材料注入口痕迹33d。

像这样从受压面52的中央注入成形材料是因为，若从偏离了受压面52中心的位置注入成形材料，则树脂材料在金属模具的模腔内的流动会产生偏移，第二轴承31的正圆度可能会下降。即，在本实施形态中，通过从第二轴承31的中心位置注入树脂材料，作为原料的熔融树脂会以第二轴承31的轴线为中心在金属模具的模腔内流动，因此可使作为成形品的第二轴承31的正圆度变高。

另一方面，从图4(b)可以看出，成形材料注入口痕迹33d以不从受压面52突出的形态形成在凹部33e内。此时，凹部33e的深度在考虑了成形第二轴承31时树脂材料向金属模具的注入量、注射喷嘴的尺寸、树脂材料的特性(粘度、固化特性等)的基础上进行设定。

这样，由于成形材料注入口痕迹33d不从受压面52突出，因此成形材料注入口痕迹33d不会与施力部件34的施力片34c抵接。因此，第二轴承31在施力片34c与受压面52面接触的稳定状态下被朝着转轴23的方向施力。

另外，由于在数码相机等中使用的这种电动机极其小型，因此并不能简单地通过观察来判断有无在第二轴承31上形成的支撑凹部33b。特别地，当在受压面52上设置了凹部33e时，由于支撑凹部33b和凹部33e的形状酷似，因此在装配电动机10时，操作者很难正确判断形成有支撑凹部33b的转轴支撑面50是哪一个面并将转轴支撑面50朝着转轴23侧安装。

与此相反，在本实施形态中，由于在第二轴承31的转轴支撑面50上形成有槽33c，因此可通过观察容易地判断转轴支撑面50。因此，可大幅度减少将第二轴承31倒过来安装这种电动机10的装配不良。

(其它实施形态)

在此，在上述实施形态中对槽33c形成在第二轴承31的转轴支撑面50上的情况进行了说明，但并不局限于此。

例如，如图5所示，由于在第二轴承31的受压面52上形成槽33c也可使形成第二轴承31的树脂的厚度变得均等且薄，因此，在第二轴承31成形时，可使侧壁部54的收缩变得更均等、更小。另外，所述槽33c形成在不与对第二轴承31朝着转轴23方向施力的施力片34c抵接的部位。

另外，此时，与上述实施形态相反，若利用转轴支撑面50是与形成有槽33c的面相反的面这种情况，则可大幅度减少因支撑凹部33b和凹部33e的判别错误而将第二轴承31倒过来安装这种装配不良。

(本实施形态的主要效果)

这样，若采用本实施形态的电动机10，由于在圆柱状的第二轴承31的任意一个端面(转轴支撑面50或受压面52)上形成有环状的槽33c，因此形成第二轴承31的树脂的厚度(D1、D2和D3的厚度)变得均等且薄。由此，可使与轴承保持架32的贯通孔的内周面相对的侧壁部54的收缩量变得均等且小，即使是比较容易产生收缩的廉价的树脂材料，也可做成电动机10的转轴23和第二轴承31的同轴度优良的高品质的电动机。

另外，所述槽33c以包围支撑凹部33b的形态形成，所述槽33c的深度(外侧侧面33c1和内侧侧面33c2的长度)比支撑凹部33b的深度(内壁面33b2的长度)大。因此，形成第二轴承31的树脂的厚度变得更薄，不仅可使整个第二轴承31产生的收缩变得更小，还可使形成支撑凹部33b的部分的厚度(D2)变得薄且均等，从而可抑制因支撑凹部33b的内壁面33b2收缩而引起的圆筒度的下降。

另外，由于第二轴承31通过从其中央注入作为原料的树脂进行成形，因此作为原料的熔融树脂会以第二轴承31的轴线为中心在金属模具的模腔内流动，从而可使第二轴承31的正圆度变高。

另外，由于第二轴承31被施力部件34朝着转轴23的轴线方向施力，因此可做成转轴23以稳定的状态得以支撑的高品质的电动机。

上面对本发明的实施形态进行了详细的说明，但本发明并不局限于上述实施形态，可在不脱离本发明的主旨的范围内作各种变更。

例如，在上述实施形态中对用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂等来形成第二轴承31的情况进行了说明，但并不局限于此。即，只要是对轴承而言可获得足够强度的材料即可，即使是容易产生收缩的廉价材料，也可以做成具有高尺寸精度的轴承。

另外，在上述实施形态中对施力片34c与第二轴承31的偏离中心的位置抵接而对第二轴承31施力的情况进行了说明，作为该施力方法，也可以是对第二轴承31的中心部朝着转轴23的轴线方向施力，此时也可应用本发明的技术思想。即，在采用该施力方法的电动机中，第二轴承31并不是相对于轴承保持架32倾斜地安装，而是设计成在侧壁部54与轴承孔32a之间形成一定宽度的间隙，使得在电动机驱动中不产生噪音和振动。因此，若将本发明应用在这种结构的电动机中，则可防止因第二轴承31产生收缩而导致上述一定宽度的间隙变化，并可实现电动机的高性能、高品质化。

Claims

1.一种电动机，包括：具有转轴的转子、配置在所述转子外周的定子、具有将所述转轴的轴端可旋转地支撑的轴承部的由树脂材料形成的圆柱状的轴承、以及具有供所述轴承插入的贯通孔的轴承保持架，其特征在于，

所述轴承被保持在所述贯通孔内，且至少在形成有所述轴承部的一侧端面和另一侧端面中的任一方上形成有环状的槽，

所述轴承部是在所述一侧端面的中央形成的圆形凹部，且所述槽以包围所述圆形凹部的形态形成，

所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度、以及所述槽和所述圆形凹部之间的厚度比所述槽的宽度小。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述槽的深度与所述圆形凹部的深度相同或大于所述圆形凹部的深度。

3.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，在所述另一侧端面的中央形成有在形成所述轴承时使用的成形材料注入口痕迹。

4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承的所述另一侧端面被施力部件朝着所述转轴的轴线方向施力。

5.如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述轴承在与所述贯通孔的内周面相对的该轴承的侧壁部与所述贯通孔的内周面保持着规定间隙的状态下保持在所述贯通孔内。

6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述轴承中，所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度与所述槽和所述圆形凹部之间的厚度大致相等。

7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述槽的底面和所述一侧端面或另一侧端面之间的厚度与所述槽和与所述贯通孔的内周面相对的所述轴承的侧壁部之间的厚度以及所述槽和所述圆形凹部之间的厚度大致相等。