CN102377311B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机，包括：旋转轴；轴承，其以中心轴为中心能够旋转地支承所述旋转轴；旋转主体，其固定于所述旋转轴，且在外周具有转子磁铁；定子，其配置在所述转子磁铁的径向外侧；电路基板，其配置在轴向上所述旋转主体的一侧，且垂直于所述中心轴；编码器，其检测所述旋转主体的旋转。所述编码器包括：反射图形，其设置在所述旋转主体的与所述电路基板相对置的面上；反射型旋转检测传感器，其设置在所述电路基板上，且向所述反射图形照射光来检测所述旋转主体的旋转。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种具备编码器的内齿轮型的电机。

背景技术

一直以来，在复印机、复合机等办公设备或家电制品中，作为驱动源是使用内齿轮型的电机。作为这样的电机，例如，如日本特开平11-215775号公报、日本特开2005-229698号公报所公开的那样，有具备编码器的电机。

专利文献1：日本特开平11-215775号公报

专利文献2：日本特开2005-229698号公报

在日本特开平11-215775号公报所公开的电机中，编码器的狭缝圆板从转子轭朝径向外侧突出。因此电机在径向上增大。通常，在编码器使用透过型传感器的情况下，当形成有狭缝的编码盘沿轴向移动时，则盘与传感器接触。其结果使盘受到损伤。另外，在安装盘时，需要将盘插入到传感器的间隙。因此电机的组装作业变得复杂。

在日本特开2005-229698号公报所记载的无刷电机中，编码器的盘设置于转子轭的内侧。因此电机的组装变得复杂。另外，为了确保盘的配置空间，电机在轴向上会增大。

发明内容

本发明是鉴于上述课题所做出的，其主要目的之一在于减小电机的轴向的大小。另外，其目的还在于提高编码器的可靠性以及削减电机的组装工时。

本发明的一个方面所涉及的例示的电机，包括：旋转轴；轴承，其以中心轴为中心能够旋转地支承所述旋转轴；旋转主体，其被固定于所述旋转轴，且在外周具有转子磁铁；定子，其配置在所述转子磁铁的径向外侧；电路基板，其配置在轴向上所述旋转主体的一侧，且垂直于所述中心轴；以及编码器，其检测所述旋转主体的旋转。所述编码器包括：反射图形，其设置在所述旋转主体的与所述电路基板相对置的面上；以及反射型旋转检测传感器，其设置在所述电路基板上，且向所述反射图形照射光来检测所述旋转主体的旋转。

在本发明中，能够减小电机的轴向的大小。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的电机的纵剖视图。

图2是第1实施方式所涉及的电机的纵剖视图。

图3是旋转部的立体图。

图4是旋转部的分解立体图。

图5是第2实施方式所涉及的电机的纵剖视图。

图6是第3实施方式所涉及的电机的纵剖视图。

图7是第4实施方式所涉及的电机的纵剖视图。

图8是变形例所涉及的电机的纵剖视图。

附图标号说明：1、1a、1b...电机；10...旋转主体；12...静止部；13...轴承；14...编码器；22...定子；25...狭缝；111...旋转轴；113...转子磁铁；114...位置检测用磁铁；123...电路基板；141...旋转检测传感器；142...磁性板；211...旋转轴固定部；212...盖部；213...旋转筒部；221...静止筒部；241...位置检测传感器；250...反射图形；J1...中心轴。

具体实施方式

在本说明书中，将中心轴方向的图1的上侧称为“上侧”，将下侧称为“下侧”。“上侧”以及“下侧”这样的表达，不一定必需与重力方向一致。另外，将以中心轴为中心的周向称为“周向”，将以中心轴为中心的径向称为“径向”，将与中心轴平行的方向称为“轴向”。在后述的其他类似的附图中也同样。

(第1实施方式)

图1是本发明例示的第1实施方式所涉及的电机1的纵剖视图。例如，电机1是作为复印机、打印机、复合机等办公设备的驱动源而使用的内齿轮型的无刷电机。

电机1包括：旋转部11、静止部12、至少一个轴承13以及编码器14。旋转部11以朝向上下方向的中心轴J1为中心进行旋转。在图1中，输出轴朝向旋转部11的下方。此外，输出轴也可以位于旋转部11的上方侧。在输出轴上安装有齿轮等。在本实施方式中，轴承13的数量为2个。轴承13固定于静止部12，能够旋转地支承旋转部11。在本实施方式中，轴承13是含油套筒。

旋转部11包括：旋转轴111、转子支架112、转子磁铁113以及位置检测用磁铁114。旋转轴111是以中心轴J1为中心的大致圆柱状，被轴承13能够旋转地支承。转子支架112安装在与旋转轴111的输出侧相反的一侧。转子支架112包括旋转轴固定部211、盖部212以及圆筒部213。旋转轴固定部211利用上侧的轴承13的上侧，固定于旋转轴111。盖部212从旋转轴固定部211的上端向径向外侧扩展。圆筒部213从盖部212的外缘向下方延伸。

转子磁铁113被固定于圆筒部213的外侧面。转子磁铁113可以是圆筒状，也可以是由多个磁铁沿周向排列而成。转子支架112通过对薄板进行冲压加工而形成。薄板例如由金属的磁性体形成。转子支架112也可以利用其他的加工方法(切削加工等)形成。在旋转轴固定部211与上侧的轴承13之间，配置作为垫圈的树脂板214。在旋转轴111且在下侧的轴承13的下侧安装有止挡件215。利用旋转轴固定部211以及止挡件215来防止旋转轴111向上下方向移动。

静止部12包括罩部件121、定子122以及电路基板123。罩部件121包括内筒部221、外筒部222以及底部223。内筒部221和外筒部222是以中心轴J1为中心的圆筒状，与中心轴J1同轴配置。

底部223将外筒部222的下端与内筒部221的下端连接。在底部223设置多个安装孔224。例如，安装孔224用于将电机1安装到实际机器所希望的位置而使用。在电机1中，在底部223设置安装孔224，输出轴朝向比底部223更靠下方突出。因此能够确保电机1的安装强度。另外，电路基板123和编码器14不设置于底部223上，而是设置在与输出轴相反的一侧。由此，能够使定子122的位置靠近底部223，能够容易地使转矩的产生中心位于轴承跨距之间。另外，在底部223与内筒部221之间的连接位置形成有向轴向下侧突出的突出部。该突出部也可以遍布周向的全周而形成，也可以配置为沿周向排列多个。另外，突出部比轴承13更向轴向下侧突出。例如，该突出部能够用于对实际机器的定位。

轴承13支承于内筒部221的内侧面。定子122支承于外筒部222的内侧面。罩部件121例如是通过对作为金属的1个板部件的冲压加工而成形。罩部件121优选为导电性部件。另外，罩部件121更优选为磁性体。此外，罩部件121除冲压加工以外，也可以通过其他的加工方法(切削加工等)而形成。

定子122包括定子铁心231、绝缘子232以及线圈233。定子122是以中心轴J1为中心的环状。定子铁心231是由多个薄板的磁性钢板在上下方向上层叠所形成的。定子铁心231具有铁心座(core back)、以及多个齿部(teeth)。铁心座形成为环状。定子铁心231的铁心座被压入到外筒部222。定子铁心231的各个齿部从铁心座向径向内侧延伸。齿部的前端在径向上与转子磁铁113相对置。即，定子122配置在转子磁铁113的径向外侧。绝缘子232覆盖定子铁心231。

在上下方向，定子铁心231的上表面的位置与外筒部222的上端的位置一致。由此，能够不使将定子铁心231固定于外筒部222的强度降低，而使外筒部222的高度成为最小。绝缘子232的上部的外侧面，在外筒部222的上侧，位于比外筒部222的内侧面更靠径向外侧。换言之，电机1的外侧面的一部分是绝缘子232的外侧面。

电路基板123位于绝缘子232的上方。电路基板123配置为相对于中心轴J1垂直。由于电流从电路基板123流向线圈233，由此在定子122与转子磁铁113之间产生转矩。由此旋转部11以中心轴J1为中心进行旋转。

如图2所示，在电路基板123上安装位置检测传感器241。位置检测传感器241与位置检测用磁铁114在轴向上相对置。位置检测用磁铁114是以中心轴J1为中心的环状。位置检测用磁铁114在周向上被多极磁化。位置检测传感器241具有霍尔元件。位置检测传感器241经由霍尔元件检测由位置检测用磁铁114产生的磁场。由此，检测旋转部11的旋转位置。

编码器14包括旋转检测传感器141和磁性板142。旋转检测传感器141安装在电路基板123的与旋转部11相对置的面。图3是表示旋转部11以及磁性板142的立体图。图4是表示旋转部11以及磁性板142的分解立体图。如上所述，在旋转部11的组装中，首先，转子支架112固定于旋转轴111。之后，转子磁铁113通过粘接而固定在转子支架112的外周面。并且，位置检测用磁铁114粘接于盖部212。由此组装了旋转部11。

磁性板142是圆板状的磁性体，配置为相对于中心轴J1垂直。磁性板142是所谓的编码盘。磁性板142例如由不锈钢形成。在磁性板142上沿周向配置有多个狭缝25。位置检测用磁铁114的表面在狭缝25内露出。磁性板142吸附在位置检测用磁铁的上表面。磁性板142还可以使用粘接剂进行固定。此外，也可以代替磁性板142，而将树脂等非磁性的圆板粘接在位置检测用磁铁114上。

磁性板142的表面是具有金属光泽的反射面。位置检测用磁铁114的表面，与磁性板142相比，不反射光。当考虑由转子支架112、转子磁铁113以及位置检测用磁铁114构成旋转主体10时，则旋转主体10固定于旋转轴111。在旋转主体10的外周配置转子磁铁113。如图2所示，电路基板123配置在中心轴J1方向上旋转主体10的一方侧即上方。磁性板142固定在位置检测用磁铁114上。如图3所示，在旋转主体10的与电路基板123相对置的面上，设置编码器用的反射图形250。如图2以及图4所示，在本实施方式中，旋转主体10的与电路基板123对置的面101，是位置检测用磁铁114的上表面。

旋转检测传感器141是反射型传感器，具备发光部与感光部。来自发光部的光被照射到反射图形250。当旋转部11旋转时，在感光部的光的感光强度断续地变化。因此，在旋转检测传感器141中生成表示旋转部11的旋转的脉冲信号。由此，正确地检测出旋转部11的旋转速度。即，利用编码器14检测旋转主体10的旋转。

在电机1中，在旋转主体10设置反射图形250，在电路基板123设置旋转检测传感器141。由此，与设置以往的透过型传感器的情况相比，能够减小电机1的轴向尺寸。另外，也不会产生如设置透过型传感器那样，将设置有狭缝的圆板插入传感器的间隙那样的复杂的组装作业。由此，削减了电机1的组装工时。另外，由于磁性板142是金属，故不用担心如树脂制的编码盘那样因热而导致的变形。

在位置检测用磁铁114上配置有磁性板142。因此防止外力作用于磁性板142而产生变形。由此，提高了编码器14的可靠性。位置检测用磁铁114的一部分，作为反射图形250来利用。因此，使电机1的结构简化。此外，磁性板142吸附于位置检测用磁铁114。由此，能够容易地设置编码器用的反射图形250。

另外，在本实施方式中，位置检测用磁铁114是低价的铁素体磁铁，转子磁铁113是昂贵的钕磁铁。通过设置位置检测用磁铁，能够缩短转子磁铁113的轴向长度，能够削减电机1的制造成本。此外，分别用于位置检测用磁铁114以及转子磁铁113的磁铁的种类，并不局限于上述的磁铁。例如，位置检测用磁铁114也可以使用钕磁铁等其他种类的磁铁。同样，转子磁铁113也可以使用铁素体磁铁、钕类粘接(neodymiumbond)磁铁等其他种类的磁铁。

如图1所示，内筒部221位于圆筒部213的内侧。以下，将内筒部221称为“静止筒部”，将圆筒部213称为“旋转筒部”。静止筒部221以及旋转筒部213都是以中心轴J1为中心的圆筒状。静止筒部221朝向上方向旋转筒部213内延伸。并且，在静止筒部221的内侧由一对轴承13支承旋转轴111。

由此，与轴承13配置于转子支架112的轴向两侧的情况相比，能够使电机1在轴向上减小。即，通过与轴承13的配置相关的构造、和与编码器14的配置相关的构造，能够实现大幅度地减小电机1的轴向的大小。

(第2实施方式)

图5是本发明例示的第2实施方式所涉及的电机1a的纵剖视图。电机1a与图1的电机1相比不同点在于，省略了位置检测用磁铁114，以及在定子122上设置帽部件15。转子磁铁113遍布圆筒部213的全长存在。位置检测传感器241在轴向上与转子磁铁113相对置。

另外，在盖部212的上表面，反射图形250通过印刷而形成。即，在将除旋转部11的旋转轴111之外的部分作为旋转主体10的情况下，在旋转主体10的与电路基板123相对置的面101上，通过印刷设置反射图形250。旋转主体10固定于旋转轴111，并且在旋转轴111的外周具有转子磁铁113。反射图形250具有沿周向配置的多个反射率高的区域与反射率低的区域。例如，作为反射图形250，白色区域与黑色区域在周向上交替配置。在反射图形250中，代替白色区域，转子支架112的表面也可以作为反射率高的区域来利用。旋转检测传感器141在轴向上与反射图形250相对置。由反射图形250和旋转检测传感器141构成编码器14。电机1的其他结构与图1的电机1基本相同，对相同的结构标注相同的符号。

帽部件15配置在绝缘子232上，并覆盖电路基板123的上方。由此，抑制灰尘向电机1a的内部侵入。

此外，如图5所示，在绝缘子232内形成有贯通孔。该贯通孔沿轴向延伸。螺旋弹簧261插入到该贯通孔中。螺旋弹簧261将电路基板123和定子铁心231进行电气连接。如上所述，罩部件121和定子铁心231分别是具有导电性的部件。罩部件121与定子铁心231直接接触。由此，罩部件121经由定子铁心231和螺旋弹簧261，与电路基板123导通。其结果，通过将罩部件121接地，从而使电路基板123接地。

另外，在图5中用双点划线表示形成于绝缘子232的熔敷前的销262。销262通过熔敷将电路基板123和绝缘子232固定。

在电机1a中，反射图形250通过直接印刷而形成在转子支架112上。由此，反射图形250低价地形成。另外，也不用担心反射图形250变形。

(第3实施方式)

图6是本发明例示的第3实施方式所涉及的电机1b的纵剖视图。电机1b与图1的电机1相比不同点在于转子支架112的形状。电机1b的其他结构与上述的其他实施方式基本相同，对相同的结构标注相同的符号。

转子支架112具有盖部212。盖部212配置为垂直于中心轴J1。与图1同样，盖部212闭塞旋转筒部213的上端部。静止筒部221的前端在轴向上与盖部212相对置。旋转轴固定部211沿着旋转轴111从盖部212的中央向与旋转筒部213相反的一侧延伸。例如，旋转轴固定部211通过翻边加工而形成。旋转轴固定部211利用位置检测用磁铁114的内侧，固定于旋转轴111。由此，能够使上侧的轴承13位于比图1的情况更靠上方，能够使两个轴承13间的距离加长。其结果，能够稳定地支承旋转部11。

此外，在电机1b的情况下，在旋转轴固定部211与盖部212之间，形成有弯曲部。在该弯曲部与轴承13之间形成间隙。由此，树脂板214的直径优选大直径。更优选树脂板214设置为两层。

(第4实施方式)

图7是本发明例示的第4实施方式所涉及的电机1c的纵剖视图。与上述的实施方式不同，罩部件121由两个部件构成。在内筒部221的下端形成有从中心轴J1侧向径向外侧扩展的凸缘部221a。在本实施方式中，凸缘部221a形成为环状。凸缘部221a的形状未特殊限定，也可以是切去一部分的形状。

外筒部222与底部223a一体地形成。换言之，一体形成的外筒部222与底部223a，形成为有底的大致圆筒形状。底部223a与凸缘部221a在轴向上重叠。底部223a与凸缘部221a例如通过螺栓、焊接等方法固定。多个安装孔224的底部223a配置在与定子铁心231a相对置的位置。凸缘部221a位于底部223a的轴向下侧。例如，凸缘部221a能够用于电机1c相对于实际设备的定位。

另外，电路基板123是能够两面安装的基板。在电路基板123上实际安装有旋转检测传感器14、位置检测传感器241以及IC基板341等电子器件。

在本实施方式中，多个轴承13使用套筒轴承。在轴向上相对置的轴承13之间配置有含油部件13a。作为含油部件13a例如使用毛毡等。含油部件13a能够保持润滑油并向轴承13供给润滑油。含油部件13a例如形成为C字状或带缺口的环状。

与上述实施方式同样，在盖部212上配置有位置检测用磁铁114。位置检测用磁铁114借助自身的磁力或粘接等被固定于盖部212。

另外，可以代替绝缘子，而对定子铁心231a实施使用了绝缘材料的粉体涂装。在实施了粉体涂装后的定子铁心231a的各盘上卷绕有导线。由此形成线圈233a。并且定子铁心231a通过压入而被固定在外筒部222的内周面。

另外，在转子磁铁113的端部，可以在周向的全周或一部分形成有切口。

本发明不局限于上述实施方式，也可以进行各种变更。

轴承13可以是滚珠轴承。在该情况下，轴承13利用粘接剂固定于内筒部221。在容许电机在轴向上稍微增大的情况下，轴承13也可以配置在转子支架112的轴向两侧。另外，作为轴承13也可以使用1个圆筒状的套筒轴承。在该情况下，含油部件(例如，毛毡等)优选被保持在套筒轴承的外周面与内筒部的内周面之间。由此，能够降低电机的成本。

反射图形250可以通过直接印刷设置于转子磁铁113或者位置检测用磁铁114。在该情况下，反射图形所包含的黑色区域，优选利用磁铁的表面。转子支架112的盖部212也可以配置于下侧。在该情况下，位置检测用磁铁114配置于转子支架112的开口侧。

作为从旋转部11去除了旋转轴111的部位的旋转主体10，可以采用各种结构。例如，旋转主体10可以通过层叠钢板来形成。反射图形250可以设置在旋转主体10的与电子基板123相对置的面上，也可以通过其他各种手法设置。例如，可以不在磁性板142上设置狭缝，而是在磁性板142上印刷反射图形250。

也可以不使用位置检测传感器241检测旋转主体10的旋转位置。例如，能够根据FG信号或定子22所产生的反电动势来检测旋转位置。

只要能够通过配置在定子铁心231与电路基板123之间，产生弹性变形来按压定子铁心231以及电路基板123，来导通电路基板123与罩部件121，则可以使用螺旋弹簧261以外的导电性弹性部件。例如，可利用导电性橡胶或板簧。

帽部件15可以延伸到外筒部222而不露出绝缘子232。外筒部222也可以向上方延伸。

如图8所示，可以在静止筒部221设置多个突出部2221。突出部2221从静止筒部的内周面朝向径向内侧突出。各突出部2221分别支承轴承13。因此，轴承13在轴向上被定位。在图8示出的例子中，突出部2221的数量为3个。多个突出部2221在静止筒部221的内周面沿周向以等间隔配置。此外，突出部2221也可以在静止筒部221的内周面，以不等间隔来配置。

在将具有静止筒部221、旋转筒部222以及底部223的罩部件121成形时，突出部2221与之吻合而形成。对成为板材的静止筒部221的部位进行打入加工，形成多个以与板材的面大致垂直的方式突出的部位。之后，对该板材进行冲压加工，将静止筒部221、旋转筒部222以及底部223成形。由此，形成罩部件121并且形成突出部2221。

上述实施方式以及各变形例的结构，只要不相互矛盾则可以进行适宜地组合。

产业上的可利用性

本发明能够利用于各种用途的电机。

Claims (11)

1.一种电机，其中，包括：

旋转轴；

轴承，其以中心轴为中心能够旋转地支承所述旋转轴；

旋转主体，其被固定于所述旋转轴，且在外周具有转子磁铁；

定子，其配置在所述转子磁铁的径向外侧；

电路基板，其配置在轴向上所述旋转主体的一侧，且垂直于所述中心轴；以及

编码器，其检测所述旋转主体的旋转，

所述编码器包括：

反射图形，其设置在所述旋转主体的与所述电路基板相对置的面上；和

反射型旋转检测传感器，其设置在所述电路基板上，且向所述反射图形照射光来检测所述旋转主体的旋转，

所述反射图形的一部分是所述旋转主体所具有的磁铁的表面，

所述旋转主体还包括位置检测用磁铁，

所述位置检测用磁铁，是以所述中心轴为中心的环状，与所述电路基板相对置，

在所述电路基板上设置有位置检测传感器，该位置检测传感器为了检测所述旋转主体的旋转位置，而检测由所述位置检测用磁铁产生的磁场，

所述反射图形的一部分是所述位置检测用磁铁的表面。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，

通过将磁性板吸附于所述位置检测用磁铁，由此在所述位置检测用磁铁上设置所述反射图形，其中，所述磁性板沿周向配置有多个狭缝。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，

所述反射图形通过印刷于所述旋转主体而形成。

4.根据权利要求1所述的电机，其中，

所述旋转主体具有以所述中心轴为中心的旋转筒部，

包含所述定子的静止部，具有沿着所述中心轴向所述旋转筒部内延伸的静止筒部，

所述轴承利用所述静止筒部的内侧对所述旋转轴进行支承。

5.根据权利要求4所述的电机，其中，

所述旋转主体包括：

盖部，其与所述静止筒部的前端在轴向上相对置，且闭塞所述旋转筒部的端部，和

固定部，其从所述盖部的中央向与所述旋转筒部相反的一侧延伸，且固定于所述旋转轴。

6.根据权利要求4所述的电机，其中，

所述静止部还具有外筒部，

所述静止筒部的下端与所述外筒部的下端经由底部而连接，

在所述底部形成有多个安装孔。

7.根据权利要求4所述的电机，其中，

在所述静止筒部的下端形成有从中心轴侧向径向外侧扩展的凸缘部。

8.根据权利要求7所述的电机，其中，

所述静止部还具有外筒部，

所述外筒部与底部一体地形成，构成有底的大致圆筒形状，

所述底部与所述凸缘部在轴向上重合。

9.根据权利要求8所述的电机，其中，

所述凸缘部位于所述底部的轴向下侧。

10.根据权利要求4所述的电机，其中，

所述静止部还具有外筒部，

所述静止筒部的下端与所述外筒部的下端经由底部而连接，

在所述底部与所述静止筒部之间的连接位置，形成有向轴向下侧突出的突起部。

11.根据权利要求1所述的电机，其中，

多个突出部从静止筒部的内周面朝向径向内侧突出，

所述突出部分别支承轴承。