CN101789657A

CN101789657A - 同轴电机机组

Info

Publication number: CN101789657A
Application number: CN201010003554A
Authority: CN
Inventors: 菱田秀男; 五十岚伸也
Original assignee: MEIWA MOTOR CO Ltd
Current assignee: MEIWA MOTOR CO Ltd; Minebea Motor Manufacturing Corp
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2010-07-28
Also published as: JP2010178451A; US7960883B2; US20100187929A1

Abstract

本发明提供一种能够通过简单的结构将多个电机高精度地结合到同一轴上，组合精度高、成本低的同轴电机机组。该同轴电机机组(1)包括第一电机(2)及第二电机(3)等多个电机、作为第一电机(2)及第二电机(3)的旋转轴的轴(24)与(34)呈同轴状态，第一电机(2)及第二电机(3)分别包括支撑该电机的旋转轴(轴(24)与(34))并使其自由旋转的滚珠轴承(25a、25b)及滚珠轴承(35a、35b)和形成该电机的外形的箱体构件，即前凸缘(23、33)及后凸缘(22、32)，通过嵌合第一电机(2)与第二电机(3)，使第一电机(2)与第二电机(3)相固定。

Description

同轴电机机组

技术领域

本发明涉及一种同轴电机机组，尤其涉及一种能够在同一轴线上进行多轴驱动的同轴电机机组。

背景技术

作为现有的同轴电机机组，专利文献1公开的一种电机为人们所知。此专利文献1公开的电机具有中空旋转轴以及穿过该中空旋转轴的实心旋转轴，并形成分别通过滑动轴承来支撑旋转轴的结构。

并且，在此专利文献1中公开的结构为准备两个分别使中空旋转轴和实心旋转轴旋转的电机，并使这两个电机中的一个电机的滑动轴承上设置的凹部和另外一个电机的滑动轴承上设置的凸部相嵌合，从而使两个电机相结合。

《专利文献1》日本特许第2587913号公报

发明内容

上述专利文献1记载的电机均使用了滑动轴承，但通常滑动轴承的内圈和外圈的加工精度，理想情况下大概为数十μm，因此，如果使用在定子和转子间的气隙为60μm左右的步进电机上，则当中心发生偏移时，就会出现定子和转子相接触的问题。

另外，在如专利文献1那样在滑动轴承上设置凸部和凹部，并将它们嵌合而使两个电机相结合的结构中，因为会从滑动轴承，即烧结含油轴承的表面渗出油来，所以存在摩擦力降低、两个电机的结合强度降低的问题。即使在结合中使用粘接剂，粘接力也会因为油而降低。

因此想到单纯地用滚珠轴承代替滑动轴承，但如果在滚珠轴承的内圈和外圈设置凸部和凹部并将它们嵌合而使电机相结合，则滚珠轴承会受到额外的外力而导致其寿命缩短。而且，轴承受到额外的作用力，会导致电机的扭矩变化。进一步地说，在滚珠轴承的内圈和外圈设置凸部和凹部需要满足高加工精度和高组装精度，因此不易于制造，并很可能导致成本提高。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够通过简单的结构将多个电机高精度地结合到同一轴上，且组合精度高、成本低的同轴电机机组。

为了达到上述目的，本发明提供了一种同轴电机机组，包含多个电机，所述多个电机的旋转轴呈同轴状态，所述多个电机分别包括滚珠轴承和箱体构件，所述滚珠轴承用于支撑所述电机的旋转轴并使其自由旋转，所述箱体构件形成所述电机的外形，所述多个电机中的一个的箱体构件与与之相对的另外一个的箱体构件相嵌合而使所有所述多个电机均被固定。

而且，本发明还提供了一种同轴电机机组，具有第一电机及第二电机，所述第一电机的旋转轴与所述第二电机的旋转轴呈同轴状态，所述第一电机包括用于支撑所述第一电机的旋转轴并使其自由旋转的滚珠轴承，以及形成所述第一电机的外形的第一箱体构件；所述第二电机包括用于支撑所述第二电机的旋转轴并使其自由旋转的滚珠轴承，以及形成所述第二电机的外形的第二箱体构件；所述第一箱体构件与所述第二箱体构件分别由前侧箱体及后侧箱体构成；通过将所述第一箱体构件与所述第二箱体构件相嵌合而使第一电机及第二电机相固定。

而且，所述电机中任一个电机的旋转轴为中空轴，所述另外一个电机的旋转轴为实心轴，所述实心轴穿过所述中空轴的轴中心。

而且，在所述第一箱体构件设有凸部或凹部，在所述第二箱体构件设有与所述第一箱体构件的凸部或凹部相对的凹部或凸部，通过将所述第一箱体构件的凸部或凹部与所述第二箱体构件的凹部或凸部相嵌合而使所述第一电机和所述第二电机相固定。

而且，使所述第一电机的旋转轴与所述第二电机的旋转轴延伸至包含所述中空轴的电机的后侧箱体一侧或前侧箱体一侧。

根据本发明，能够提供通过简单的结构将多个电机高精度地结合到同一轴上，且组合精度高、成本低的同轴电机机组。

即，根据本发明，通过使用比滑动轴承尺寸精度更高的滚珠轴承，在提高轴承的尺寸精度的同时，消除了滑动面，从而也不再需要用于其上的油，避免了电机之间的结合强度的降低，并且因为使用由不同于轴承的其他铝或铁等加工成的高尺寸精度的箱体构件进行电机之间的嵌合，所以无需在轴承上设置凸部或凹部等，即能够提供组合精度高、成本低的同轴电机机组。

附图说明

图1为表示根据本发明一个实施方式的同轴电机机组的立体图；

图2为表示将图1所示的同轴电机机组分解为两个电机的状态的立体图；

图3为在图2所示的状态下面向第一电机2而观察时的立体图；

图4为图1所示的同轴电机机组1的IV-IV截面图；

图5为图2所示的同轴电机机组1的V-V截面图；

图6为表示根据本发明的、不同于图1的另一实施方式的同轴电机机组的立体图；

图7为图6所示的同轴电机机组100的VII-VII截面图；

图8为表示根据本发明的、不同于图1或图6的另一实施方式的同轴电机机组的立体图；

图9为图8所示的同轴电机机组100的IX-IX截面图。

其中，1为同轴电机机组；2为第一电机；3为第二电机；21为定子堆；21a、21b为线圈；22为后凸缘；23为前凸缘；23a为凸部；24为轴；25a、25b为滚珠轴承；26为永久磁铁；27a、27b为转子堆；31为定子堆；31a、31b为线圈；32为后凸缘；32b为凹部；33为前凸缘；34为轴；35a、35b为滚珠轴承；36为永久磁铁；37a、37b为转子堆。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明根据本发明的优选实施方式。

图1为表示根据本发明一个实施方式的同轴电机机组的立体图。

本实施方式的同轴电机机组1是将第一电机2和第二电机3组合到同一轴线上而构成的。第一电机2是使轴24旋转的电机，第二电机3是使轴34旋转的电机。

图2为表示将图1所示的同轴电机机组分解为两个电机的状态的立体图。并且，图3为在图2所示的状态下面向第一电机2而观察时的立体图。

第一电机2包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆21；设置于定子堆21的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘23(前侧箱体)；设置于定子堆21的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘22(后侧箱体)。后凸缘22上设有连接器22a，该连接器22a具有用于向第一电机2供给电力的端子，前凸缘23设有凸部23a，用于与第二电机3的凹部32b相嵌合。

第二电机3包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆31；设置于定子堆31的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘33(前侧箱体)；设置于定子堆31的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘32(后侧箱体)。后凸缘32上设有连接器32a及凹部32b，该连接器32a具有用于向第二电机3供给电力的端子，凹部32b用于与第一电机2的凸部23a相嵌合。

第一电机2的轴24为中空的筒状构件，将第一电机2和第二电机3组装在一起时，第二电机3的轴34将穿过第一电机2的轴24的中空的轴中心，第一电机2的凸部23a和第二电机3的凹部32b相嵌合而固定，由此形成同轴电机机组1。

图4为图1所示的同轴电机机组1的IV-IV截面图，图5为图2所示的同轴电机机组1的V-V截面图。

第一电机2的轴24上套设并固定有转子，该转子由转子堆27a和27b夹持永久磁铁26而构成，而转子堆27a和27b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆21的两侧卷绕有线圈21a和21b，通过向该线圈21a和21b通电，定子被激磁。定子堆21被前凸缘23和后凸缘22夹持而固定，轴24通过滚珠轴承25a和25b被前凸缘23和后凸缘22支撑并可自由旋转。

第二电机3的轴34上套设并固定有转子，该转子由转子堆37a和37b夹持永久磁铁36而构成，而转子堆37a和37b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆31的两侧卷绕有线圈31a和31b，通过向该线圈31a和31b通电，定子被激磁。定子堆31被前凸缘33和后凸缘22夹持而固定，轴34通过滚珠轴承35a和35b被前凸缘33和后凸缘32支撑并可自由旋转。

如上所述，本实施方式的同轴电机机组1通过使用比滑动轴承尺寸精度更高的滚珠轴承，在提高轴承的尺寸精度的同时，消除了滑动面，从而也不再需要用于其上的油，避免了电机之间的结合强度的降低。

而且，本实施方式的同轴电机机组1因为使用由不同于轴承的其他铝或铁等加工成的尺寸精度高的箱体构件，即第一电机2的前凸缘23和第二电机3的后凸缘32进行电机之间的嵌合，所以无需在轴承上设置凸部或凹部等，即能够提供组合精度高、成本低的同轴电机机组。

以下，对本发明的另一实施方式进行说明。图6为表示根据本发明的不同于图1的另一实施方式的同轴电机机组的立体图。图7为图6所示的同轴电机机组100的VII-VII截面图。

图1所示的同轴电机机组1的结构为输出轴，即轴24及轴34向后凸缘22侧延伸，而使得能够在后凸缘22一侧利用同轴电机机组1的输出。但本实施方式的同轴电机机组100则公开了作为输出轴的轴124及轴134向相反侧，即前凸缘133侧延伸的结构。

本实施方式的同轴电机机组100是将第一电机102和第二电机103在同一轴线上进行组合而构成的。第一电机102是使轴124旋转的电机，第二电机103是使轴134旋转的电机。

第一电机102包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆121；设置于定子堆121的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘123(前侧箱体)；设置于定子堆121的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘122(后侧箱体)。后凸缘122上设有连接器122a，该连接器122a具有用于向第一电机102供给电力的端子，前凸缘123设有凸部123a，用于与第二电机103的凹部132b相嵌合。

第二电机103包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆131；设置于定子堆131的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘133(前侧箱体)；设置于定子堆131的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘132(后侧箱体)。后凸缘132上设有连接器132a及凹部132b，该连接器132a具有用于向第二电机103供给电力的端子，凹部132b用于与第一电机102的凸部123a相嵌合。

第二电机103的轴134为中空的筒状构件，将第一电机102和第二电机103组装在一起时，第一电机102的轴124将穿过轴134的中空的轴中心，第一电机102的凸部123a和第二电机103的凹部132b相嵌合而固定，由此形成同轴电机机组100。

第一电机102的轴124上套设并固定有转子，该转子由转子堆127a和127b夹持永久磁铁126而构成，而转子堆127a和127b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆121的两侧卷绕有线圈121a和121b，通过向该线圈121a和121b通电，定子被激磁。定子堆121被前凸缘123和后凸缘122夹持而固定，轴124通过滚珠轴承125a和125b被前凸缘123和后凸缘122支撑并可自由旋转。

第二电机103的轴134上套设并固定有转子，该转子由转子堆137a和137b夹持永久磁铁136而构成，而转子堆137a和137b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆131的两侧卷绕有线圈131a和131b，通过向该线圈131a和131b通电，定子被激磁。定子堆131被前凸缘133和后凸缘132夹持而固定，轴134通过滚珠轴承135a和135b被前凸缘133和后凸缘132支撑并可自由旋转。

如上所述，本实施方式的同轴电机机组100通过使用比滑动轴承尺寸精度更高的滚珠轴承，在提高轴承的尺寸精度的同时，消除了滑动面，从而也不再需要用于其上的油，避免了电机之间的结合强度的降低。

而且，本实施方式的同轴电机机组100因为使用由不同于轴承的其他铝或铁等加工成的高尺寸精度的箱体构件，即第一电机102的前凸缘123和第二电机103的后凸缘132进行电机之间的嵌合，所以无需在轴承上设置凸部或凹部等，即能够提供组合精度高、成本低的同轴电机机组。

接着，对本发明又一个实施方式进行说明。图8为表示根据本发明的不同于图1或图6的另一实施方式的同轴电机机组的立体图。图9为图8所示的同轴电机机组100的IX-IX截面图。

本实施方式的同轴电机机组200公开了将三个电机组合到同一轴线上的结构。

本实施方式的同轴电机机组200是将第一电机202、第二电机203和第三电机204组合到同一轴线上而构成的。第一电机202是使轴224旋转的电机，第二电机203是使轴234旋转的电机，第三电机204是使轴244旋转的电机。

第一电机202包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆221；设置于定子堆221的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘223(前侧箱体)；设置于定子堆221的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘222(后侧箱体)；滚珠轴承225a及225b。后凸缘222上设有连接器222a，该连接器222a具有用于向第一电机202供给电力的端子，前凸缘223设有凸部223a，用于与第二电机203的凹部232b相嵌合。

第二电机203包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆231；设置于定子堆231的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘233(前侧箱体)；设置于定子堆231的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘232(后侧箱体)；滚珠轴承235a和235b。后凸缘232上设有连接器232a及凹部232b，该连接器232a具有用于向第二电机203供给电力的端子，凹部232b用于与第一电机202的凸部223a相嵌合。并且，前凸缘233上设有用于与第三电机203的凹部242b相嵌合的凸部233a。

第三电机204包括：由电磁钢板层叠而成的定子堆241；设置于定子堆241的轴向前侧而形成箱体构件的前凸缘243(前侧箱体)；设置于定子堆241的轴向后侧而形成箱体构件的后凸缘242(后侧箱体)；以及滚珠轴承245a和245b。后凸缘242上设有连接器242a及凹部242b，该连接器242a具有用于向第三电机204供给电力的端子，凹部242b用于与第二电机203的凸部233a相嵌合。

第一电机202的轴224为中空的筒状构件，将第一电机202和第二电机203组装在一起时，第二电机203的轴234将穿过轴224的中空的轴中心，第一电机202的凸部223a和第二电机203的凹部232b相嵌合。并且，第二电机203的轴234也为中空的筒状构件，将第二电机203和第三电机204组装在一起时，第三电机204的轴244将穿过轴234的中空的轴中心，第二电机203的凸部233a和第三电机204的凹部242b相嵌合。这样，三个电机相嵌合而固定，从而形成同轴电机机组200。

第一电机202的轴224上套设并固定有转子，该转子由转子堆227a和227b夹持永久磁铁226而构成，而转子堆227a和227b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆221的两侧卷绕有线圈221a和221b，通过向该线圈221a和221b通电，定子被激磁。定子堆221被前凸缘223和后凸缘222夹持而固定，轴224通过滚珠轴承225a和225b被前凸缘223和后凸缘222支撑并可自由旋转。

第二电机203的轴234上套设并固定有转子，该转子由转子堆237a和237b夹持永久磁铁236而构成，而转子堆237a和237b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆231的两侧卷绕有线圈231a和231b，通过向该线圈231a和231b通电，定子被激磁。定子堆231被前凸缘233和后凸缘232夹持而固定，轴234通过滚珠轴承235a和235b被前凸缘233和后凸缘232支撑并可自由旋转。

第三电机204的轴244上套设并固定有转子，该转子由转子堆247a和247b夹持永久磁铁246而构成，而转子堆247a和247b由电磁钢板层叠而成。并且，定子堆241的两侧卷绕有线圈241a和241b，通过向该线圈241a和241b通电，定子被激磁。定子堆241被前凸缘243和后凸缘242夹持而固定，轴244通过滚珠轴承245a和245b被前凸缘243和后凸缘242支撑并可自由旋转。

如上所述，本实施方式的同轴电机机组200通过使用比滑动轴承尺寸精度更高的滚珠轴承，在提高轴承的尺寸精度的同时，消除了滑动面，从而也不再需要用于其上的油，避免了电机之间的结合强度的降低。

而且，本实施方式的同轴电机机组200因为使用由不同于轴承的其他铝或铁等加工成的高尺寸精度的箱体构件，即第一电机202的前凸缘223和第二电机203的后凸缘232进行第一电机202和第二电机203之间的嵌合，并使用第二电机203的前凸缘233和第三电机204的后凸缘242进行第一电机202、第二电机203以及第三电机204这三个电机之间的嵌合，所以无需在轴承上设置凸部或凹部等，即能够提供组合精度高、成本低的同轴电机机组。

产业上的可利用性

本发明可适用于例如在小型的步进电机中得到同轴的多个输出的情形。

Claims

1.一种同轴电机机组，包括多个电机，每一个电机包括：

旋转轴；

滚珠轴承，可旋转地支撑所述旋转轴；以及

箱体构件，构成所述电机的外廓，

其中，所述多个电机被设置为其各个旋转轴互相同心地布置，两个相邻的电机被固定地结合在一起，使一个电机的所述箱体构件与另一个电机的箱体构件相嵌合。

2.一种同轴电机机组，包括第一电机和第二电机，

所述第一电机，包括：

旋转轴；

滚珠轴承，可旋转地支撑所述旋转轴；以及

第一箱体构件，包括前侧部分和后侧部分，并被构造为构成所述第一电机的外廓；

所述第二电机，包括：

旋转轴；

滚珠轴承，可旋转地支撑所述旋转轴；以及

第二箱体构件，包括前侧部分和后侧部分，并被构造为构成所述第二电机的外廓，

其中，所述第一电机与所述第二电机被设置为其各个旋转轴互相同心地布置，并被固定地结合在一起，使所述第一箱体构件与所述第二箱体构件相嵌合。

3.根据权利要求2所述的同轴电机机组，其中，

所述第一电机和所述第二电机中的一个电机具有中空旋转轴，另外一个电机具有实心旋转轴，所述实心旋转轴穿过所述中空旋转轴。

4.根据权利要求2所述的同轴电机机组，其中，

在所述第一电机的所述第一箱体构件的一部分上具有凸部，所述第二电机的所述第二箱体构件在与所述第一电机的所述第一箱体构件的所述部分相对的一部分上具有凹部，其中，所述第一电机与所述第二电机被固定地结合在一起，使所述凸部与所述凹部相嵌合。