CN102195401B - 电动旋转致动器 - Google Patents

Abstract

一种电动旋转致动器，在外壳(50)形成有划分形成电动机收纳区域和减速器收纳区域的挡壁部(52)。挡壁部(52)是固定构成减速器(30)的齿轮(34)的部件。进一步，在挡壁部(52)设置有外壳凸起部(53)，在该外壳凸起部(53)固定内部定子(11)。据此，由内部定子(11)产生的热量，通过外壳凸起部(53)和挡壁部(52)向外部散热。

Description

电动旋转致动器

本申请主张2010年03月15日提交的日本专利申请No.2010-057000的优先权，并在此引用其说明书、附图、摘要的全部内容。

技术领域

本发明涉及具有电动机和减速器的电动旋转致动器。

背景技术

以往，作为采用外转子型电动机的致动器，存在记载于日本特开2004-274838号公报及日本特开2008-6888号公报的致动器。在外转子型电动机中，由于成为热源的定子位于内侧，故确保从定子的散热途径变得重要。

日本特开2004-274838号公报所记载的致动器，通过在内部定子内的减速器的轴方向相反侧设置沿轴方向延伸的散热片，而发挥内部定子的散热效果。日本特开2008-6888号公报所记载的致动器中，通过将内部定子固定于在减速器的相反侧设置的电动机罩，而经由电动机罩从成为热源的定子向外部散热。

但是，日本特开2004-274838号公报所记载的致动器中，由于散热片以延伸至轴方向外侧的方式形成，故致动器的轴方向长度变长。并且，在日本特开2008-6888号公报所记载的致动器中，为使电动机罩发挥散热效果，需要具有足够的厚度。因此，为了实现轴方向的小型化及轻量化，在使电动机罩的厚度变薄的情况下，散热性能降低，不能得到必要的散热效果。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于提供一种在采用外转子型电动机时，能够在实现轴方向的小型化及轻量化的同时，实现提高散热效果的电动旋转致动器。

根据本发明的一个方面，其特征为，利用用于划分出电动机收纳区域和减速器收纳区域的挡壁部作为内部定子的散热路径。该挡壁部，由于可供构成减速器的齿轮的至少一个固定，故是需要与通过该齿轮承受的转矩相当的刚性的部件。因此，挡壁部具有原本相对应的厚度，能够充分地发挥散热效果。

根据本发明的另一方面，其特征为，所述电动旋转致动器，还具备配置于所述挡壁部的径方向外侧的支承主体部，该支承主体部形成为中空圆盘状，且内周缘固定于所述外壳。

根据本发明的又一方面，其特征为，所述电动旋转致动器还具备旋转角检测器，该旋转角检测器被设置在所述外壳凸起部的径方向内侧、且在所述内部定子的径方向内侧，用于检测所述电动机输出轴的相对于所述外壳的旋转角。

根据本发明的又一方面，其特征为，所述电动机旋转致动器，还具备电动机罩，该电动机罩覆盖所述电动机收纳区域的所述轴方向另一侧，且固定于所述外壳主体，所述电动机输出轴经由第一轴承被可旋转地支承于所述电动机罩，并且，经由第二轴承被可旋转地支承于挡壁或者所述减速器的输出轴。

根据本发明的又一方面，其特征为，所述电动旋转致动器，还具备电动机罩，该电动机罩覆盖所述电动机收纳区域的所述轴方向另一侧，且固定于所述外壳主体，所述电动机罩的厚度，形成为比所述挡壁部的厚度还薄。

根据本发明的又一方面，其特征为，所述外转子连结部，具备：转子连结用圆盘状部，其形成为中空圆盘状，且外周缘的所述轴方向一侧被安装于所述外转子；转子连结用凸起部，其以从所述圆盘状连结部的内周缘延伸至所述轴方向一侧的方式形成为筒状，且安装于所述电动机输出轴的外周面，所述转子连结用凸起部的至少一部分配置于所述内部定子的径方向内侧。

附图说明

本发明的其他特征和优点将结合附图以及具体实施方式予以明确，其中，对相同的部件标注相同的附图标记。

图1是电动旋转致动器的轴方向剖面图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的B-B剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

以下，边参照图1及图2边对将本发明的电动旋转致动器具体化的实施方式进行说明。如图1所示，电动旋转致动器具备：电动机10；旋转角检测器20，其检测电动机10的电动机输出轴13的旋转角；减速器30，其一体地连结于电动机10的轴方向一侧(图1的右侧)；外壳50，其收纳电动机10及减速器30的一部分；电动机罩60；以及支承主体部70。

外壳50由铝、钢材等导热性良好的金属制成，具备：外壳主体51；挡壁部52；以及外壳凸起部53。外壳主体51形成为阶梯型圆筒状。具体地说，外壳主体51包括：大直径圆筒状的电动机用外壳主体511；从电动机用外壳主体511的轴方向一侧(图1的右侧)的端面延伸至径方向内侧的中空圆盘板状的段面部512；从段面部512的径方向内缘延伸至轴方向一侧(图1的右侧)，并且形成为直径比电动机用外壳主体511更小的圆筒状的减速器用外壳主体513。

挡壁部52将外壳主体51的内侧区域划分形成为电动机收纳区域(图1的左侧的区域)和减速器收纳区域(图1的右侧的区域)。具体地说，挡壁部52形成为中空圆盘板状，以延伸至外壳主体51的段面部512的径方向内侧的方式一体地形成于外壳主体51。也就是，通过挡壁部52划分形成的电动机收纳区域位于外壳主体51的内侧区域的轴方向另一侧(图1的左侧)，为收纳电动机10的区域。并且，通过挡壁部52划分形成的减速器收纳区域位于外壳主体51的内侧区域内轴方向一侧(图1的右侧)，为收纳减速器30的区域。

外壳凸起部53形成为直径比电动机用外壳主体511更小的圆筒状， 以从挡壁部52的电动机收纳区域侧的面沿轴方向延伸的方式设置。

此处，减速器用外壳主体513被用作固定后述的减速器30的固定内齿轮34的部件。因此，内齿轮34所承受的转矩会以反作用力的形式加载在减速器用外壳主体513。因此，外壳50为了具有能够承受转矩的反作用力的足够刚性，而形成为具有足够的厚度。此外，外壳50的厚度，尤其是挡壁部52及外壳凸起部53的厚度，与后述的电动机罩60的厚度相比形成为足够厚。

电动机罩60形成为在圆盘状的外周缘具有凸缘的形状。该电动机罩60的凸缘部分固定于电动机用外壳主体511的轴方向另一侧(图1的左侧)的端部。并且，电动机罩60覆盖电动机收纳区域的轴方向另一侧。该电动机罩60由铝、钢材等金属制成。并且，如上所述，电动机罩60的厚度比外壳50的厚度足够地薄，由此实现致动器的轻量化及轴方向的小型化。

支承主体部70是固定于外壳50、固定于其他的部件(未图示)的部件。支承主体部70形成有圆形孔71，使外壳的挡壁部52的一部分位于该圆形孔，通过螺栓紧固于电动机用外壳主体511。此处，支承主体部70由铝、钢材等导热性良好的金属形成。

电动机10是外转子型电动机。通过将电动机10选为外转子型，能够按外径的大小发挥高转矩性能。该电动机10被配置在电动机用外壳主体511的内侧区域，且在位于挡壁部52的轴方向另一侧(图1的左侧)的电动机收纳区域。电动机10具备如下结构：内部定子11；外转子12；电动机输出轴13；以及外转子连结部14。

内部定子11固定于外壳凸起部53的外周面。内部定子11由铁心和缠绕于该铁心的线圈形成。外转子12通过磁石形成为圆筒状，以与内部定子11的外周面对置的方式，相对内部定子11的外周面和电动机外壳主体511的内周面分别隔离地配置在内部定子11的外周面和电动机外壳主体511的内周面的径方向间。也就是，外转子12通过向内部定子11的线圈供给电流，相对于内部定子11及电动机用外壳主体511进行相对旋转。

电动机输出轴13形成为设置于中心轴上的轴状。详细而言，电动机输出轴13一体且同轴地形成有电动机侧轴部131和减速器侧筒部132。电动机输出轴13被设置为贯穿插入外壳凸起部53及挡壁部52的内周侧，设置为能够相对于外壳50进行相对旋转。该电动机输出轴13的电动机侧轴部131的外周面的轴方向另一端(图1的左端)，经由第一轴承81被可旋转地支承于电动机罩60。进一步，电动机输出轴13的减速器侧筒部132的内周面，经由第二轴承82被可旋转地支承于减速器输出轴35。

外转子连结部14大致形成为圆盘状，相比内部定子11及外壳凸起部53配置于轴方向另一侧(图1的左侧)，连结外转子12和电动机输出轴13的电动机侧轴部131的外周面。也就是，外转子连结部14具有将外转子12的相对于外壳50的旋转传递给电动机输出轴13的功能。

详细而言，外转子连结部14具备：转子连结用圆盘状部141，其形成为中空圆盘状，且将外周缘的轴方向一侧安装于外转子12；转子连结用凸起部142，其以从转子连结用圆盘状部141的内周缘延伸至轴方向一侧(图1的右侧)的方式形成为筒状，且安装于电动机输出轴13的电动机侧轴部131的外周面。也就是，转子连结用凸起部142以不突出到比转子连结用圆盘状部141的轴方向另一侧的面更靠轴方向另一侧的方式形成。并且，转子连结用凸起部142的一部分配置于内部定子11的径方向内侧。

旋转角检测器20检测电动机输出轴13相对于外壳50的旋转角。例如，能够应用解析器、编码器等。该旋转角检测器20被设置在外壳凸起部53的径方向内侧，且在内部定子11的径方向内侧。详细而言，旋转角检测器20的定子21固定于外壳凸起部53的内周面，旋转角检测器20的转子22以相对于定子21在径方向对置的方式固定于电动机输出轴13的电动机侧轴部131的外周面。

此处，如上所述，将电动机10的内部定子11固定于外壳凸起部53，由于该外壳凸起部53是相对于电动机输出轴13进行相对旋转的部件，故需要形成间隙。因此，有效地利用该间隙，配置旋转角检测器20。由此，能够实现电动旋转致动器的轴方向的小型化。

减速器30示出应用行星齿轮旋转轴位于行星齿轮内侧的摆动内接式行星齿轮装置的情况。作为该减速器30，不限于摆动内接式行星齿轮，也能够应用其他的减速器。

本实施方式的减速器30对电动机10的电动机输出轴13的旋转减速，输出给减速器输出轴35。该减速器30具备如下结构：偏心部31；摆动面板32；第一销33；固定内齿轮34；减速器输出轴35；以及第二销36。

偏心部31相当于减速器30的输入轴，一体地形成于电动机输出轴13的减速器侧筒部132的外周面。该偏心部31的外周面形成为以相对于电动机输出轴13的旋转轴偏心的偏心轴为中心的圆形剖面形状。也就是，伴随着电动机输出轴13相对于外壳50旋转，偏心部31相对于电动机输出轴13的旋转轴进行公转运动。

摆动面板32形成为圆盘状，通过第三轴承83套合于偏心部31的外周面。因此，摆动面板32随着偏心部31的相对于电动机输出轴的旋转轴的公转运动进行公转运动，同时能够相对于偏心部31做相对旋转。也就是，摆动面板32能够自转。进一步，摆动面板32在以偏心部31的偏心轴为中心的圆周上，形成有多个圆形剖面的贯通孔。进一步，在摆动面板32的外周缘，以偏心部31的偏心轴为中心，沿着周方向以规定的齿距形成有圆外次摆线型外齿。

第一销33被设置为分别与摆动面板32的贯通孔嵌合，并且从摆动面板32的轴方向另一侧(图1的左侧)的面突出。该第一销33形成为圆柱状。也就是，通过将第一销33嵌合于摆动面板32，利用摆动面板32和第一销33形成具有多个销状外齿的外齿轮。

固定内齿轮34形成为圆环状，以规定的齿距形成圆内次摆线型内齿。该固定内齿轮34固定于外壳50的挡壁部52的轴方向一侧(图1的右侧)的面。该固定内齿轮34的内齿的中心轴与电动机输出轴13的旋转轴同轴。内齿数形成为仅比第一销33的数量稍多。并且，固定内齿轮34的内齿啮合于第一销33。也就是，由于固定内齿轮34的内齿和第一销33存在齿数差，如果固定第一销33的摆动面板32以电动机输出轴13的旋转轴为中心进行公转运动，则摆动面板32相对于固定内齿 轮34在公转运动的相反方向进行齿数差量旋转。

此处，固定内齿轮34通过啮合于第一销33，而以通过电动机输出轴13旋转产生的转矩的反作用力的形式承受加载。因此，固定内齿轮34需要相当的刚性。并且，由于固定该固定内齿轮34的挡壁部52也同样受到转矩的反作用力，需要相当的刚性。

减速器输出轴35构成减速器30的输出轴，输出电动机输出轴13的旋转经减速后的旋转。该减速器输出轴35相对于外壳50及电动机输出轴13被可相对旋转地支承。详细而言，减速器输出轴35具备如下结构：输出侧圆盘部351；插入轴部352；以及支承凸缘部353。

输出侧圆盘部351以覆盖构成减速器30的偏心部31、摆动面板32、第一销33及固定内齿轮34的轴方向一侧的方式设置。该输出侧圆盘部351在以电动机输出轴13的旋转轴为中心的圆周上，形成有多个圆形剖面的贯通孔。插入轴部352以从输出侧圆盘部351的轴方向另一侧(图1的左侧)的面的轴中心部朝轴方向突出的方式设置。该插入轴部352通过第二轴承82配置于电动机输出轴13的减速器侧筒部132的径方向内侧。也就是，电动机输出轴13经由第二轴承82被可旋转地支承于插入轴部352的外周面。

支承凸缘部353大致形成为筒状，以从输出侧圆盘部351的径方向外缘延伸至轴方向另一侧(图1的左侧)的方式设置。支承凸缘部353的内周面，经由第四轴承84被可旋转地支承于外壳50的减速器用外壳主体513。

第二销36被设置为分别与减速器输出轴35的输出侧圆盘部351的贯通孔嵌合，并且从输出侧圆盘部351的轴方向另一侧(图1的左侧)的面突出。该第二销36形成为圆柱状。也就是，通过将第二销36与减速器输出轴35的输出侧圆盘部351嵌合，利用减速器输出轴35和第二销36形成具有多个销状外齿的内齿轮。第二销36的数量设定为比形成于摆动面板32外周缘的圆外次摆线型外齿的数量更多。并且，第二销36与摆动面板32外周缘的外齿啮合。

也就是，当摆动面板32以电动机输出轴13的旋转轴为中心进行公 转运动而不进行自转运动时，由于摆动面板32外周缘的圆外次摆线型外齿轮和第二销36存在齿数差，故固定第二销36的减速器输出轴35在摆动面板32的公转运动的方向上进行齿数差量旋转。

实际上，摆动面板32除了以电动机输出轴13的旋转轴为中心进行公转运动外，还进行自转运动。并且，摆动面板32的自转运动方向和减速器输出轴35相对于摆动面板32的旋转方向是相反方向。因此，减速器输出轴35相对于摆动面板32的自转运动的旋转，成为恢复减速器输出轴35的相对于摆动面板32的旋转量的旋转。也就是，减速器输出轴35成为进一步地对摆动面板32的旋转减速的旋转。

以上说明的电动旋转致动器中，电动机10的内部定子11的线圈成为发热源。关于该已产生的热量的散热路径进行如下说明。内部定子11固定于外壳50的外壳凸起部53。因此，通过内部定子11的线圈产生的热量，首先传递给外壳凸起部53。

然后，外壳凸起部53一体地形成于外壳50的挡壁部52。因此，传递到外壳凸起部53的热量，传递给挡壁部52。然后，挡壁部52一体地形成于外壳主体51。进一步，在挡壁部52的径方向外侧设置有支承主体部70。因此，传递到挡壁部52的热量传递给外壳主体51及支承主体部70，能够向电动旋转致动器的外部散热。

此处，作为散热路径的外壳凸起部53、挡壁部52以及外壳主体51，具有相当的厚度，具有良好的导热性。这是由于挡壁部52固定构成减速器30的固定内齿轮34的缘故，和为了承受转矩的反作用力需要足够的刚性的缘故。因此，外壳凸起部53及挡壁部52原本具有一定程度的厚度。如此一来，通过外壳凸起部53及挡壁部52，对由内部定子11产生的热量进行散热，由此，能够确切地发挥散热效果。

进一步，由于通过挡壁部52将由内部定子11产生的热量散热，无需像以往那样，增厚覆盖内部定子11的电动机罩60的厚度。因此，能够实现电动旋转致动器的轴方向的小型化和轻量化。也就是，在通过采用外转子型的电动机来提高转矩性能的情况下，能够实现轴方向的小型化及轻量化，同时实现散热效果的提高。

Claims (6)

1.一种电动旋转致动器，其具有第一轴向端部以及第二轴向端部，并且所述电动旋转致动器具备：电动机；减速器，其在所述电动机的第一轴向端部侧处被一体地连结于所述电动机；以及外壳，其收纳所述电动机及所述减速器，该电动旋转致动器的特征在于，

所述外壳，具备：

外壳主体，其形成为阶梯型筒状，包括：圆筒状的电动机用外壳主体；从所述电动机用外壳主体的第一轴向端部侧的端面延伸至径方向内侧的段面部；从所述段面部的径方向内缘延伸至所述电动旋转致动器的第一轴向端部侧的减速器用外壳主体；

挡壁部，其呈环状且与所述外壳主体的内周面一体地形成，并且具有面对所述第一轴向端部的第一面和面对所述第二轴向端部的第二面，并且该挡壁部将所述外壳主体的内侧区域划分成：位于所述挡壁部的所述第二轴向端部侧并且用于收纳所述电动机的电动机收纳区域、和位于所述挡壁部的所述第一轴向端部侧并且用于收纳所述减速器的减速器收纳区域；以及

筒状的外壳凸起部，其从所述挡壁部的所述第二面向位于所述电动机收纳区域侧的所述第二轴向端部延伸，

所述电动机为外转子型电动机，具备：

内部定子，其固定于所述外壳凸起部的外周面，并且所述内部定子的内周面抵接于所述外壳凸起部的外周面；

外转子，其相对所述内部定子的外周面和所述外壳主体的内周面分别隔离地配置在所述内部定子的外周面和所述外壳主体的内周面的径方向间；

电动机输出轴，其被设置为贯穿插入所述外壳凸起部及所述挡壁部的内周侧，能够相对于所述外壳进行相对旋转；以及

外转子连结部，其相比所述内部定子及所述外壳凸起部配置于所述第二轴向端部侧，将所述外转子和所述电动机输出轴彼此连结，将所述外转子的旋转传递给所述电动机输出轴，

所述减速器具备多个齿轮，该减速器连结于所述电动机输出轴的第一轴向端部侧的部分，通过所述多个齿轮的动作对所述输出轴的旋转减速并输出，并且

所述减速器的所述多个齿轮中的至少一个齿轮固定于所述外壳的所述挡壁部的位于所述第一轴向端部侧的部分，将从所述电动机输出轴传递来的转矩的至少一部分传递给所述挡壁部。

2.根据权利要求1所述的电动旋转致动器，其特征在于，

所述电动旋转致动器还具备配置于所述挡壁部的径方向外侧的支承主体部，该支承主体部形成为中空圆盘状，且内周缘固定于所述外壳。

3.根据权利要求1所述的电动旋转致动器，其特征在于，

所述电动旋转致动器还具备旋转角检测器，

该旋转角检测器被设置在所述外壳凸起部的径方向内侧、且在所述内部定子的径方向内侧，用于检测所述电动机输出轴的相对于所述外壳的旋转角。

4.根据权利要求1所述的电动旋转致动器，其特征在于，

所述电动旋转致动器还具备电动机罩，该电动机罩覆盖所述电动机收纳区域的所述第二轴向端部侧，且固定于所述外壳主体，

所述电动机输出轴经由第一轴承可旋转地被支承于所述电动机罩，并且，经由第二轴承可旋转地被支承于挡壁或者所述减速器的输出轴。

5.根据权利要求1所述的电动旋转致动器，其特征在于，

所述电动旋转致动器还具备电动机罩，该电动机罩覆盖所述电动机收纳区域的所述第二轴向端部侧，且固定于所述外壳主体，

所述电动机罩的厚度形成为比所述挡壁部的厚度更薄。

6.根据权利要求1所述的电动旋转致动器，其特征在于，

所述外转子连结部，具备：

转子连结用圆盘状部，其形成为中空圆盘状，且外周缘的所述第一轴向端部侧被安装于所述外转子；以及

转子连结用凸起部，其以从所述圆盘状连结部的内周缘延伸至所述第一轴向端部的方式形成为筒状，且安装于所述电动机输出轴的外周面，

所述转子连结用凸起部的至少一部分配置于所述内部定子的径方向内侧。