CN111342602A

CN111342602A - 无刷马达

Info

Publication number: CN111342602A
Application number: CN201911015161.7A
Authority: CN
Inventors: 西馆正弘
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-06-26
Also published as: JP2020099149A

Abstract

本发明提供使用了能够赋予精度较高的加压的球轴承的无刷马达。第一球轴承(22)的外轮(22b)的下端抵接于轴承壳体(21)的内凸缘部(21a)的上端，并且第一球轴承(22)的内轮(22a)的上端隔着第二垫圈(26)抵接于转子外壳(42)的内侧圆筒部(42a)的下端。第二球轴承(23)的外轮(23b)的上端被加压部件(24)赋予加压，并且内轮(23a)的下端与安装于轴(41)的第一垫圈(25)抵接。

Description

无刷马达

技术领域

本发明涉及使用了球轴承的无刷马达。

背景技术

作为旋转驱动投影仪装置的色轮、打印机装置的多面镜等的主轴马达，使用外转子型的无刷马达。在这种马达中，要求极其高精度的旋转性能，轴承一般使用球轴承。在使用了球轴承的马达中，为了提高旋转轴的振摆精度、减少振动，在对球轴承施加了某种程度的轴向的加压的状态下被使用。

在专利文献1所述的无刷马达中，在距转子的轮毂远的一方的球轴承设有施加轮毂方向的推力的加压机构。该加压机构包括弹簧承接板、以及在该承接板与距轮毂远的一方的球轴承之间以压缩状态被夹持的环状的推力弹簧。

根据专利文献1所述的无刷马达，弹簧承接板通过压入或粘合剂固定于旋转轴，被设为不在旋转轴的轴向以及周向上移动，并支承推力弹簧。因此，能够省略将弹簧承接板止动的挡圈，伴随于此，能够省略为了将挡圈安装于旋转轴而对旋转轴进行的槽加工。

在专利文献2中，记载了一种光扫描装置，具有壳体、嵌合固定于该壳体的内部的一对球轴承、能够旋转地支承于该一对球轴承的旋转轴、固定于该旋转轴的转子轭、以及固定于该转子轭的上部的旋转多面体。在该光扫描装置中，通过加压弹簧与加压部件对一方的球轴承进行加压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5－41387号公报

专利文献2：日本特开平5－184115号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所述的无刷马达中，通过推力弹簧对球轴承的直径较小的内轮赋予加压，而不是对球轴承的外轮赋予加压。因此，推力弹簧自身也使用小径的弹簧。

在被用作推力弹簧的波形垫圈中，加压与挠曲量成比例关系，该比例常数与波形垫圈的平均直径成反比例，若材质、板厚、波数等相同，则平均直径越小，比例常数越大。

因而，在专利文献1所述的无刷马达中，容易因微小的挠曲量的变化而加压大幅地变化。

因此，在专利文献1所述的无刷马达中，若弹簧承接板向旋转轴的压入量存在偏差，则加压容易产生较大的偏差，难以赋予适合的加压。

另外，在专利文献1所述的无刷马达中，通过压入或粘合剂将弹簧承接板固定于旋转轴的外周，因此难以对马达进行分解·再利用。

在专利文献2所记载的光扫描装置中，成为在旋转轴上加工螺纹孔、以螺钉的紧固量对球轴承赋予加压的构造。

因此，除了部件公差、组装公差之外，螺钉的紧固量的偏差也大幅影响加压的偏差，难以赋予适合的加压。

另外，在专利文献2所记载的光扫描装置中，若在驱动时螺钉松弛则加压发生变化，因此需要用粘合剂等将螺钉完全固定，难以对马达进行分解·再利用。

因此，本发明的目的在于，提供使用了能够赋予精度较高的加压的球轴承的无刷马达。

用来解决课题的手段

以下，记载了为了解决上述的课题而作出的本发明的方式。另外，以下所记载的各方式中所采用的构成要素能够尽可能地以任意的组合来采用。另外，本发明的方式或者技术特征并不限定于以下所记载的内容，而是基于说明书整体以及附图所记载的内容、或本领域技术人员根据这些记载能够掌握的发明思想来识别的内容。

本发明的一实施方式的无刷马达，具备：

转子，具有轴与驱动用磁体；

轴承部，支承所述轴；

定子，位于所述轴承部的外周，与所述驱动用磁体对置，其特征在于，在该无刷马达中，

所述转子具有：内侧圆筒部，固定于所述轴；顶板部，从所述内侧圆筒部沿径向延伸；以及外侧圆筒部，从所述顶板部向下方延伸并在内侧固定有所述驱动用磁体，

所述轴承部具有：筒状的轴承壳体，在内部具有内凸缘部；第一球轴承，安装于所述内凸缘部的上部；第二球轴承，安装于所述内凸缘部的下部；以及加压部件，

所述第一球轴承的外轮的下端抵接于所述内凸缘部的上端，内轮的上端抵接于所述内侧圆筒部的下端，

所述第二球轴承的外轮的上端被所述加压部件赋予加压，内轮的下端与安装于所述轴的第一垫圈抵接。

在本发明的其他实施方式中，作为进一步的特征，包括：

“所述加压部件是圆环状的波形垫圈，所述波形垫圈被夹设于所述内凸缘部与所述第二球轴承的外轮之间，并作为压缩弹簧发挥功能，从而对所述第二球轴承的外轮赋予加压”；

“所述轴具有圆周槽，所述第一垫圈安装于所述圆周槽”；

“所述内侧圆筒部、所述顶板部以及所述外侧圆筒部由一体金属的金属板加工品构成，所述内侧圆筒部的下端隔着第二垫圈与所述第一球轴承的内轮的上端相接”；

“所述内侧圆筒部与所述顶板部由一体金属的切削加工品构成，所述外侧圆筒部由金属板加工品构成，所述内侧圆筒部的下端直接与所述第一球轴承的内轮的上端相接”。

发明效果

根据本发明的无刷马达，能够通过加压部件与第一垫圈对球轴承赋予精度较高的加压。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式例的无刷马达的纵剖面图。

图2是将本发明的第一实施方式例的无刷马达的轴承部放大表示的纵剖面图。

图3是本发明的第二实施方式例的无刷马达的纵剖面图。

附图标记说明

10 安装板

11 电路基板

20 轴承部

21 轴承壳体

21a 内凸缘部

22 第一球轴承

22a 内轮

22b 外轮

22c 球

23 第二球轴承

23a 内轮

23b 外轮

23c 球

24 加压部件

25 第一垫圈

26 第二垫圈

30 定子

31 定子芯

32 芯罩

40、140 转子

41、141 轴

41a、141a 圆周槽

42、142 转子外壳

42a、142a 内侧圆筒部

42b、142b 顶板部

42c、142c 外侧圆筒部

43、143 驱动用磁体

50 转台

51 平台部

52 凸台部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式例进行说明。

另外，在本说明书中，将各附图的上方向称为“上侧”，将下方向称为“下侧”。另外，上下方向并不表示无刷马达组装于实际的设备时的位置关系、方向。另外，将与轴的中心轴平行的方向称为“轴向”，将以中心轴为中心的半径方向称为“径向”。

(第一实施方式例)

使用图1与图2对本发明的第一实施方式例进行说明。

本例的无刷马达主要由安装板10、轴承部20、定子30、以及转子40构成。

安装板10使用在表面形成有印刷电路的所谓的铁基板、或在铁基板上重叠印刷布线板11而成的基板等，以能够在中央部分嵌入并固定轴承部20的方式设有规定的开口。

在该安装板10或印刷布线板11上，以与后述的驱动用磁体43的下端在轴向(图1的上下方向)上对置的方式设有霍尔元件(未图示)，能够通过该霍尔元件对转子40的旋转进行检测。

轴承部20旋转自如地支承转子40，具备轴承壳体21、第一球轴承22、第二球轴承23、以及预压部件24(参照图2)。

轴承壳体21将第一球轴承22与第二球轴承23保持于内部。该轴承壳体21成为上端与下端开口的大致圆筒状，在内部具有圆环状的内凸缘部21a。

另外，轴承壳体21例如能够使用金属材料的切削品、树脂的一体成型品等，在本例中使用黄铜制的切削品。

第一球轴承22具有嵌装于轴41的内轮22a、抵接于轴承壳体21的内表面的外轮22b、以及在内轮22a与外轮22b之间被支承为转动自如的多个球22c。

第一球轴承22的外轮22b的下端抵接于内凸缘部21a的上端。

第二球轴承23具有嵌装于轴41的内轮23a、抵接于轴承壳体21的内表面的外轮23b、以及在内轮23a与外轮23b之间被支承为转动自如的多个球23c。

该第二球轴承23配置于内凸缘部21a的下方。

预压部件24只要是能够对第二球轴承23的外轮23b的上端赋予加压的部件，则不特别地限定，在本例中，作为预压部件24使用波形垫圈。波形垫圈是在圆环状的薄板上设置波形状而成的，通过适当设计波数能够在整周上平均地承受轴向负载，并且能够降低轴向的高度，优选作为预压部件24。

在本例中，将预压部件24夹设于内凸缘部21a与第二球轴承23的外轮23b之间，并使其作为压缩弹簧发挥功能，从而对第二球轴承23的外轮23b赋予轴向的加压。

预压部件(波形垫圈)24的外径与第二球轴承23的外轮23b的外径大致相同。另外，预压部件24的内径比第二球轴承23的内轮23a的外径大。即，预压部件24不抵接于第二球轴承23的内轮23a，仅抵接于外轮23b。

另外，在将波形垫圈用作预压部件24的情况下，能够根据加压的大小适当设定材质、内径、外径、板厚、波数。

定子30具备定子芯31、芯罩32以及线圈(未图示)。

定子芯31由在中心具有圆形的开口且形成有多个突极的板状芯的层叠体构成，并固定于轴承壳体21的外周面的规定的位置。

定子芯31的表面被由绝缘性树脂构成的芯罩32覆盖，线圈经由该芯罩32卷绕于各突极。

转子40具备轴41、与轴41一体地旋转的转子外壳42、以及固定于转子外壳42的内侧的驱动用磁体43。

轴41成为细长的大致圆柱状，被轴承部20支承为旋转自如。

在位于轴41的下端附近的部分设有圆周槽41a。该圆周槽41a由形成于轴41的外周的环状的凹部形成。

在圆周槽41a安装有第一垫圈25。该第一垫圈25的外径比第二球轴承23的内轮23a的外径大，且比第二球轴承23的外轮23b的内径小。即，第一垫圈25的上表面不抵接于第二球轴承23的外轮23b的下表面，仅抵接于内轮23a的下表面。

第一垫圈25的材质、形状并未特别地限定，在耐久性与安装容易性的方面，优选耐环境性·耐磨损性较高的树脂制的狭缝垫圈、或者金属制的E环(E形挡圈)或C环(C形挡圈)。

转子外壳42由具有磁性的一体金属的金属板加工品构成。该转子外壳42包括与轴41同轴且形成为圆筒状的内侧圆筒部42a、从该内侧圆筒部42a的上端沿径向延伸的顶板部42b、以及从该顶板部42b向下方延伸的外侧圆筒部42c。

在内侧圆筒部42a的内侧通过压入等固定有轴41。

在外侧圆筒部42c的内侧以与定子芯31的突极隔着规定的间隙而在径向上对置的方式固定有圆环状的驱动用磁体43。该驱动用磁体43在周向上交替地磁化出多个N极与S极。

内侧圆筒部42a的下端与第一球轴承22的内轮22a的上端隔着第二垫圈26相接。该第二垫圈26的外径比第一球轴承22的内轮22a的外径大，且比第一球轴承22的外轮22b的内径小。即，第二垫圈26的下表面不抵接于第一球轴承22的外轮22b的上表面，仅抵接于内轮22a的上表面。

第二垫圈26的材质、形状并未特别地限定，优选耐环境性、耐磨损性较高的树脂制垫圈。另外，第二垫圈26并不局限于一片，也可以使用多片。

在轴41上，在转子外壳42的上方通过压入等固定有转台50。

转台50具有平台部51与凸台部52，投影仪装置的色轮、打印机装置的多面镜搭载于平台部51上，并通过凸台部52定位。

该转台50的材料并未特别地限定，例如能够使用黄铜等金属、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺等树脂。

在本例的无刷马达中，在通过轴承部20支承转子40时，首先，在安装有定子30的轴承部20中，在不安装第一垫圈25的状态下将轴41嵌装于第一球轴承22与第二球轴承23。由此，转子外壳42的内侧圆筒部42a的下端隔着第二垫圈26与第一球轴承22的内轮22a的上端相接。接下来，一边将第二球轴承23的内轮23a稍稍上推，一边将第一垫圈25安装于轴41的圆周槽41a。由此，预压部件24被压缩规定量，预压部件24作为压缩弹簧发挥功能。

在本例的无刷马达中，第一球轴承22的外轮22b的下端抵接于内凸缘部21a的上端，并且第一球轴承22的内轮22a的上端隔着第二垫圈26抵接于转子外壳42的内侧圆筒部42a的下端。另外，第二球轴承23的外轮23b的上端被加压部件24赋予加压，并且内轮23a的下端抵接于安装于轴41的第一垫圈25。

因此，通过加压部件24对第二球轴承23的外轮23b的上端赋予的加压经由第一垫圈25以及内侧圆筒部42a(以及第二垫圈26)也作用于第一球轴承22。

这样，在本例的无刷马达中，由于通过加压部件24对第二球轴承23的外轮23b赋予加压，因此与对内轮23a赋予加压的情况下相比，能够使用直径较大、且表示加压与挠曲量的关系的比例常数较大的加压部件。除此之外，由于不根据管理较难的螺钉的紧固量赋予加压，因此能够将加压的偏差管理得较小，能够赋予适合的加压。

另外，在本例的无刷马达中，将圆环状的波形垫圈用作加压部件24，将该波形垫圈夹设于内凸缘部21a与第二球轴承23的外轮23b之间而使其作为压缩弹簧发挥功能，赋予加压。因此，能够抑制无刷马达的轴向的高度，并且能够对轴承的整周均等地赋予加压。

另外，在本例的无刷马达中，将与加压部件24配合地对第一球轴承22与第二球轴承23赋予加压的第一垫圈25安装于轴41的圆周槽41a。因此，能够不使用粘合剂地对第一球轴承22与第二球轴承23赋予加压，能够对马达进行分解·再利用。

(第二实施方式例)

使用图3对本发明的第二实施方式例进行说明。在图3中，对与图1以及图2中的部件同等的部件赋予相同的附图标记，对于重复的部分省略说明。

本例的无刷马达仅转子的构造与第一实施方式例不同。

本例的转子140具备轴141、与轴141一体地旋转的转子外壳142、以及固定于转子外壳142的内侧的驱动用磁体143。

轴141被轴承部20支承为旋转自如。在轴141的下端附近设有安装有第一垫圈25的圆周槽141a。

转子外壳142由与轴141同轴且形成为圆筒状的内侧圆筒部142a、从该内侧圆筒部142a沿径向延伸的顶板部142b、以及从该顶板部142b向下方延伸的外侧圆筒部142c构成。内侧圆筒部142a与顶板部142b由一体金属的切削加工品构成，成为驱动用磁体143的背轭的外侧圆筒部142c由具有磁性的一体金属的金属板加工品构成。另外，外侧圆筒部142c通过铆接加工、粘合等固定于顶板部142b。

在内侧圆筒部142a的内侧通过压入等固定有轴141，内侧圆筒部142a的下端直接与第一球轴承22的内轮22a的上端相接。

在外侧圆筒部142c的内侧以与定子芯31的突极隔着规定的间隙而在径向上对置的方式固定有圆环状的驱动用磁体143。该驱动用磁体143在周向上交替地磁化出多个N极与S极。

在本例中，转子外壳142的顶板部142b作为转台而发挥功能。另外，投影仪装置的色轮、打印机装置的多面镜搭载于顶板部142b上，并通过内侧圆筒部142a的上部的凸台形状定位。

在本例的无刷马达中也是，通过加压部件24对第二球轴承23的外轮23b的上端赋予的加压经由第一垫圈25以及内侧圆筒部142a也作用于第一球轴承22。

另外，在本例的无刷马达中，也是由于通过加压部件24对第二球轴承23的外轮23b赋予加压，因此能够使用直径较大、且表示加压与挠曲量的关系的比例常数较大的加压部件。除此之外，由于不根据管理较难的螺钉的紧固量赋予加压，因此能够将加压的偏差管理得较小，能够赋予适合的加压。

另外，在本例的无刷马达中，也是将圆环状的波形垫圈用作加压部件24，将该波形垫圈夹设于内凸缘部21a与第二球轴承23的外轮23b之间而使其作为压缩弹簧发挥功能，赋予加压。因此，能够降低无刷马达的轴向的高度，能够对并且轴承的整周均等地赋予加压。

另外，在本例的无刷马达中，也是将与加压部件24配合地对第一球轴承22与第二球轴承23赋予加压的第一垫圈25安装于轴141的圆周槽141a。因此，能够不使用粘合剂地对第一球轴承22与第二球轴承23赋予加压，能够对马达进行分解·再利用。

另外，在本例的无刷马达中，与第一球轴承22的内轮22a的上端相接的内侧圆筒部142a由一体金属的切削加工品构成。因此，内侧圆筒部142a具有没有飞边的较高的尺寸精度，能够省略安装于内轮22a与内侧圆筒部142a之间的第二垫圈。

另外，在本例的无刷马达中，用不同的部件形成成为驱动用磁体143的背轭的外侧圆筒部142c与成为转台的顶板部142b，仅使外侧圆筒部142c的部分为金属板加工品，因此也能够抑制背轭加工时的厚度不均，减少马达旋转中的振动。

以上，对本发明的两个实施方式例进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式例进行适当变形。

具体而言，作为加压部件，并不局限于波形垫圈，例如也能够使用碟形弹簧、压缩螺旋弹簧等。

另外，轴承壳体的内凸缘部并不局限于圆环状，也可以在轴承壳体的内周局部地形成。

Claims

1.一种无刷马达，具备：

转子，具有轴与驱动用磁体；

轴承部，支承所述轴；以及

定子，位于所述轴承部的外周，并与所述驱动用磁体对置，其中，在该无刷马达中，

2.如权利要求1所述的无刷马达，其中，

所述加压部件是圆环状的波形垫圈，

所述波形垫圈被夹设于所述内凸缘部与所述第二球轴承的外轮之间，并作为压缩弹簧发挥功能，从而对所述第二球轴承的外轮赋予加压。

3.如权利要求1所述的无刷马达，其中，

所述轴具有圆周槽，

所述第一垫圈安装于所述圆周槽。

4.如权利要求1～3中任一项所述的无刷马达，其中，

所述内侧圆筒部、所述顶板部以及所述外侧圆筒部由一体金属的金属板加工品构成，

所述内侧圆筒部的下端隔着第二垫圈与所述第一球轴承的内轮的上端相接。

5.如权利要求1～3中任一项所述的无刷马达，其中，

所述内侧圆筒部与所述顶板部由一体金属的切削加工品构成，

所述外侧圆筒部由金属板加工品构成，

所述内侧圆筒部的下端直接与所述第一球轴承的内轮的上端相接。