CN114172306A - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机，即使能够以较强的力沿径向对旋转轴施力，也能够抑制向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴时的、旋转轴向输出相反侧的移动距离。电动机(1)具备用于仅沿旋转轴(2)的径向对旋转轴(2)的输出相反侧部分施力的弹簧部件(10)和用于限制旋转轴(2)向输出相反侧的移动范围的限制部件(11)。限制部件(11)具备旋转轴(2)的输出相反侧端能够接触的轴接触部(11b)，且被固定于定子(5)。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，其具备具有旋转轴及驱动用磁体的转子和配置于驱动用磁体的外周侧的定子。

背景技术

目前，已知一种电动机(步进电动机)，其具备具有旋转轴的转子和配置于转子的外周侧的筒状的定子(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的电动机中，如图5所示，转子具备固定于旋转轴101上的永磁体102。旋转轴101的输出侧的端部在旋转轴101的径向(径向方向)及旋转轴101的轴向(推力方向)上被输出侧的轴承部件(图示省略)支承。旋转轴101的输出相反侧的端部在旋转轴101的径向上被输出相反侧的轴承部件103支承。

在专利文献1所记载的电动机中，旋转轴101由施力部件(板簧)104的板簧部104a施力。施力部件104具备与定子的输出相反侧的端面重叠的环状部104b，板簧部104a从环状部104b的中央部分朝向输出侧倾斜地切起。如图5的(A)所示，板簧部104a从倾斜方向与旋转轴101的输出相反侧的端面接触，沿轴向及径向对旋转轴101施力。板簧部104a防止旋转轴101在轴向上的晃动，并且防止旋转轴101在径向上的晃动。

在专利文献1所记载的电动机中，通过由板簧部104a防止旋转轴101的径向上的晃动来防止旋转轴101的外周面和轴承部件103的内周面之间的间隙引起的转子旋转时的异响的产生。另外，在专利文献1所记载的电动机中，防止板簧部104a向输出相反侧的过剩的变形的端板105固定于定子的输出相反侧的端面。端板105配置于比施力部件104靠输出相反侧的位置。端板105保持轴承部件103及施力部件104。

在专利文献1所记载的电动机中，如果对电动机施加冲击而如图5的(B)所示向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴101，则板簧部104a被旋转轴101向输出相反侧按压，但如果板簧部104a被向输出相反侧按压规定量，则板簧部104a与端板105接触。因此，在专利文献1所记载的电动机中，防止了板簧部104a向输出相反侧的过剩的变形。另外，在该电动机中，在向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴101时，由于板簧部104a与端板105接触而限制了旋转轴101向输出相反侧的移动，因此防止了向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴101时的永磁体102和轴承部件103的接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－195349号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在如专利文献1所记载的电动机那样由施力部件104沿径向对旋转轴101施力的电动机中，也存在当转子旋转时较大的径向的负荷作用于旋转轴101的电动机。在该电动机的情况下，如果未以更强的力沿径向对旋转轴101施力，则可能发生不能防止旋转轴101的外周面和轴承部件103的内周面之间的间隙引起的转子旋转时的异响的产生的事态。为了以更强的力沿径向对旋转轴101施力，如图6的(A)所示，增大板簧部104a相对于环状部104b的切起角度θ即可。

然而，如果增大板簧部104a的切起角度θ，则在向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴101而板簧部104a被旋转轴101按压时，直至板簧部104a与端板105接触为止的旋转轴101的移动距离变长。如果直至板簧部104a与端板105接触为止的旋转轴101的移动距离变长，则如图6的(B)所示，可能在板簧部104a与端板105接触之前，永磁体102和轴承部件103接触而永磁体102或轴承部件103产生损伤。

此外，即使直至板簧部104a与端板105接触为止的旋转轴101的移动距离变长，只要扩大旋转轴101的轴向上的永磁体102和轴承部件103之间的间隙，使得在板簧部104a与端板105接触之前永磁体102和轴承部件103不接触，就能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴101时的永磁体102或轴承部件103的损伤。然而，如果在为了确保电动机的扭矩而维持旋转轴101的轴向上的永磁体102的长度的状态下扩大永磁体102和轴承部件103之间的间隙，则电动机在轴向上大型化。另外，如果为了增大永磁体102和轴承部件103之间的间隙而缩短旋转轴101的轴向上的永磁体102的长度，则电动机的扭矩降低。

因此，本发明的技术问题在于提供一种电动机，其即使能够以较强的力沿径向对旋转轴施力，也能够抑制向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴时的、旋转轴向输出相反侧的移动距离。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种电动机，其特征在于，具备：转子，所述转子具有旋转轴及驱动用磁体；以及定子，所述定子配置于驱动用磁体的外周侧，并且，如果将旋转轴的轴向的一侧设为输出侧，将旋转轴的轴向的另一侧设为输出相反侧，则具备：输出侧轴承，所述输出侧轴承在旋转轴的轴向及旋转轴的径向上支承旋转轴的输出侧部分；输出相反侧轴承，所述输出相反侧轴承在旋转轴的径向上支承旋转轴的输出相反侧部分；弹簧部件，所述弹簧部件用于仅沿旋转轴的径向对旋转轴的输出相反侧部分施力；以及限制部件，所述限制部件限制旋转轴向输出相反侧的移动范围，限制部件具备旋转轴的输出相反侧端能够接触的轴接触部，且固定于定子。

在本发明的电动机中，弹簧部件为了仅沿旋转轴的径向对旋转轴的输出相反侧部分施力而设置。因此，在本发明中，不需要在旋转轴的输出相反侧端和限制部件的轴接触部之间配置弹簧部件的一部分。因此，在本发明中，即使以能够以较强的力沿径向对旋转轴施力的方式形成弹簧部件，也能够不受弹簧部件的影响，由限制部件设定旋转轴向输出相反侧的移动距离。

其结果，在本发明中，即使能够以较强的力沿径向对旋转轴施力，也能够抑制向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴时的、旋转轴向输出相反侧的移动距离。另外，在本发明的电动机中，因为不需要在旋转轴的输出相反侧端和限制部件的轴接触部之间配置弹簧部件的一部分，所以能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴时的弹簧部件的损伤。

在本发明中，弹簧部件例如是板簧、拉伸螺旋弹簧或扭力螺旋弹簧。

在本发明中，例如，电动机具备端板，所述端板固定于定子的输出相反侧的端面，并且与驱动用磁体的输出相反侧的端面隔着间隙对置配置，旋转轴的轴向上的旋转轴的输出相反侧端和轴接触部之间的间隙比旋转轴的轴向上的驱动用磁体的输出相反侧的端面和端板之间的间隙窄。在该情况下，能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴而旋转轴移动到输出相反侧时的驱动用磁体和端板的接触。因此，能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴而旋转轴移动到输出相反侧时的驱动用磁体等的损伤。

在本发明中，例如，输出相反侧轴承保持于端板，旋转轴具备比输出相反侧轴承更向输出相反侧突出的突出部，限制部件形成为有底的筒状，覆盖突出部。

在本发明中，优选的是，弹簧部件是具备从旋转轴的轴向观察时的形状为U形状的U形状部的板簧，在端板上形成有为了保持弹簧部件而朝向输出相反侧立起的平板状的立起部，U形状部与立起部的一面及突出部接触，向远离立起部的方向对突出部施力。如果这样构成，则能够以较简易的结构沿径向对旋转轴的输出相反侧部分施力。

在本发明中，优选的是，在立起部形成有用于对弹簧部件进行定位的凸部，在U形状部形成有供凸部嵌合的卡合孔。如果这样构成，则能够以较简易的结构对弹簧部件进行定位。

发明效果

如上所述，在本发明的电动机中，即使能够以较强的力沿径向对旋转轴施力，也能够抑制向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴时的、旋转轴向输出相反侧的移动距离。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电动机的侧视图。

图2是图1所示的电动机的剖视图。

图3是从图2的E－E方向表示旋转轴、端板、输出相反侧轴承及弹簧部件的图。

图4是用于对本发明的另一实施方式的弹簧部件进行说明的图。

图5是用于对现有技术的电动机的结构进行说明的剖视图。

图6是用于对现有技术的电动机的问题进行说明的剖视图。

附图标记说明

1…电动机；2…旋转轴；2b…突出部；3…驱动用磁体；4…转子；5…定子；7…端板；7b…立起部；7d…凸部；8…输出侧轴承；9…输出相反侧轴承；10…板簧(弹簧部件)；10h…U形状部；11…罩(限制部件)；11b…底部(轴接触部)；G1…旋转轴的轴向上的驱动用磁体的输出相反侧的端面和端板之间的间隙；G2…旋转轴的轴向上的旋转轴的输出相反侧端和轴接触部之间的间隙；X1…输出侧；X2…输出相反侧。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(电动机的整体结构)

图1是本发明的实施方式的电动机1的侧视图。图2是图1所示的电动机1的剖视图。

本方式的电动机1是步进电动机。电动机1具备具有旋转轴2及驱动用磁体3的转子4和配置于驱动用磁体3的外周侧的定子5。在以下的说明中，将旋转轴2的轴向的一侧即图1等的X1方向侧设为“输出侧”，将旋转轴2的轴向的另一侧即图1等的X2方向侧设为“输出相反侧”。另外，在以下的说明中，将旋转轴2的轴向设为“轴向”，将旋转轴2的径向设为“径向”。

电动机1除了转子4及定子5之外，还具备固定于定子5的输出侧的端面的框架6、固定于定子5的输出相反侧的端面的端板7、支承旋转轴2的输出侧部分的输出侧轴承8、以及支承旋转轴2的输出相反侧部分的输出相反侧轴承9。另外，电动机1具备用于仅沿径向对旋转轴2的输出相反侧部分施力的弹簧部件10和用于限制旋转轴2向输出相反侧的移动范围的限制部件11。

旋转轴2的输出侧的大半部分比定子5更向输出侧突出。旋转轴2的从定子5向输出侧突出的部分为在外周面形成有进给丝杠的进给丝杠轴(丝杠)2a。在旋转轴2的外周面固定有圆筒状的衬套16。衬套16配置于比进给丝杠轴2a靠输出相反侧的位置。驱动用磁体3形成为圆筒状。驱动用磁体3的内周面通过粘接剂固定于衬套16的外周面，驱动用磁体3配置于比进给丝杠轴2a靠输出相反侧的位置。此外，如果将本方式的电动机1组装到规定的上位装置，则转子4被向输出侧施力。即，如果将电动机1组装到规定的上位装置，则旋转轴2被向输出侧施力。

定子5整体上形成为大致圆筒状。定子5的输出侧的端面及输出相反侧的端面为与旋转轴2的轴向正交的圆环状的平面。定子5具备形成有与驱动用磁体3的外周面对置配置的极齿的定子铁芯17和经由绕线架18卷绕于定子铁芯17的驱动用线圈19。在绕线架18上形成有固定有端子20的端子台18a。端子台18a向径向突出。在端子20上电连接有构成驱动用线圈19的导线的端部。

框架6形成为方槽状，由底面部6a、从底面部6a的输出侧端以直角立起的侧面部6b、以及从底面部6a的输出相反侧端以直角立起的侧面部6c构成。在定子5的前端面固定有侧面部6c。在侧面部6c形成有供旋转轴2插通的贯通孔。

端板7由圆板状的基部7a和为了保持弹簧部件10而朝向输出相反侧立起的平板状的立起部7b构成。基部7a配置为基部7a的厚度方向和轴向一致。如上所述，端板7固定于定子5的输出相反侧的端面。具体而言，基部7a固定于定子5的输出相反侧的端面。端板7的具体结构将在后面描述。

输出侧轴承8在径向及轴向上支承旋转轴2的输出侧部分。具体而言，输出侧轴承8在径向及轴向上支承旋转轴2的输出侧的端部。输出侧轴承8由形成为带凸缘的有底圆筒状的轴承部件23和配置于轴承部件23的内部的球状的滚珠24构成。轴承部件23保持于框架6的侧面部6b。在旋转轴2的输出侧的端面形成有凹部，该凹部配置有滚珠24的一部分。输出侧轴承8限制旋转轴2向输出侧的移动。

输出相反侧轴承9在径向上支承旋转轴2的输出相反侧部分。输出相反侧轴承9由形成为带凸缘的圆筒状的轴承部件构成。输出相反侧轴承9保持于端板7。具体而言，输出相反侧轴承9保持于基部7a的中心部。输出相反侧轴承9的输出相反侧端配置于比基部7a的输出相反侧的面靠输出相反侧的位置。旋转轴2的输出相反侧的端部配置于比输出相反侧轴承9靠输出相反侧的位置。旋转轴2的比输出相反侧轴承9更向输出相反侧突出的部分为突出部2b。

本方式的弹簧部件10为板簧。因此，在本方式中，将弹簧部件10设为“板簧10”。另外，限制部件11是覆盖旋转轴2的突出部2b的罩。因此，在下面的说明中，将限制部件11设为“罩11”。下面，对端板7、板簧10及罩11的具体结构进行说明。

(端板、板簧及罩的结构)

图3是从图2的E－E方向表示旋转轴2、端板7、输出相反侧轴承9及板簧10的图。

如上所述，端板7由基部7a和立起部7b构成。驱动用磁体3的输出相反侧的端面与固定于定子5的输出相反侧的端面的基部7a的输出侧的面对置(参照图2)。在轴向上的驱动用磁体3的输出相反侧的端面和基部7a的输出侧的面之间形成有间隙G1。即，驱动用磁体3的输出相反侧的端面隔着间隙G1与端板7对置配置。立起部7b通过将基部7a的一部分朝向输出相反侧切起而形成。立起部7b配置于比输出相反侧轴承9靠径向的外侧的位置。立起部7b的输出相反侧端配置于比输出相反侧轴承9的输出相反侧端靠输出相反侧的位置。

形成为平板状的立起部7b的厚度方向与径向一致。在立起部7b的径向的外侧形成有随着立起部7b的切起而形成的方形贯通孔7c。在立起部7b形成有用于对板簧10进行定位的凸部7d。具体而言，在朝向径向的内侧的立起部7b的一面7e(以下，设为“一面7e”。)形成有两个凸部7d。立起部7b的一面7e和一面7e的相反侧的面(即，朝向径向的外侧的面)即另一面7f为与径向正交的平面。

板簧10通过将不锈钢板等一个薄的金属板折弯成规定形状而形成。板簧10由与旋转轴2接触的轴接触部10a、与立起部7b的一面7e接触的端板接触部10b、将轴接触部10a的一端和端板接触部10b连接的连接部10c、以及与轴接触部10a的另一端连接的折弯部10d构成。

轴接触部10a形成为从旋转轴2的轴向观察时的形状为直线的平板状。连接部10c形成为从旋转轴2的轴向观察时的形状为半圆弧的曲板状。端板接触部10b形成为从旋转轴2的轴向观察时的形状为直线的平板状。端板接触部10b与立起部7b的一面7e进行面接触。在本方式中，由轴接触部10a、连接部10c以及端板接触部10b构成从旋转轴2的轴向观察时的形状为U形状的U形状部10h。

端板接触部10b以规定的接触压力与立起部7b的一面7e接触。另外，轴接触部10a以规定的接触压力与旋转轴2的突出部2b的外周面接触，对突出部2b向远离立起部7b的方向施力。即，在本方式中，U形状部10h与立起部7b的一面7e及旋转轴2接触，对突出部2b向远离立起部7b的方向施力。在端板接触部10b形成有供立起部7b的凸部7d嵌入的卡合孔。即，在U形状部10h形成有供凸部7d嵌入的卡合孔。

罩11形成为有底的筒状。具体而言，罩11形成为具有圆筒状的圆筒部11a和封闭圆筒部11a的一端的底部11b的有底圆筒状。圆筒部11a的输出侧的端面与端板7的基部7a的输出相反侧的面接触。底部11b形成为圆板状，构成罩11的输出相反侧的端部。底部11b配置于比旋转轴2的输出相反侧端靠输出相反侧的位置。旋转轴2的输出相反侧端能够与底部11b接触。本方式的底部11b是旋转轴2的输出相反侧端能够接触的轴接触部。

圆筒部11a与基部7a一起固定于定子5。即，罩11与端板7一起固定于定子5。例如，罩11通过焊接或铆接加工与端板7一起固定于定子5。罩11从径向的外侧覆盖旋转轴2的突出部2b，并且从输出相反侧覆盖突出部2b。另外，圆筒部11a在径向上配置于比板簧10及立起部7b靠外侧的位置，罩11从径向的外侧及输出相反侧覆盖板簧10及立起部7b。在本方式中，突出部2b、板簧10及立起部7b整体由罩11覆盖。

在旋转轴2的轴向上，在旋转轴2的输出相反侧端和底部11b之间形成有间隙G2(参照图2)。在本方式中，旋转轴2的轴向上的旋转轴2的输出相反侧端和底部11b之间的间隙G2比旋转轴2的轴向上的驱动用磁体3的输出相反侧的端面和端板7之间的间隙G1窄。因此，即使转子4向输出相反侧移动且旋转轴2的输出相反侧端与底部11b接触，驱动用磁体3的输出相反侧的端面也不与端板7接触。

(本方式的主要效果)

如上所述，在本方式中，板簧10为了仅沿径向对旋转轴2的输出相反侧部分施力而设置，未在旋转轴2的输出相反侧端和罩11的底部11b之间配置板簧10的一部分。因此，在本方式中，即使以能够以较强的力沿径向对旋转轴2施力的方式形成板簧10，也能够不受板簧10的影响，通过罩11设定旋转轴2向输出相反侧的移动距离。

因此，在本方式中，即使能够以较强的力沿径向对旋转轴2施力，也能够抑制向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴2时的、旋转轴2向输出相反侧的移动距离。另外，在本方式中，因为未在旋转轴2的输出相反侧端和罩11的底部11b之间配置板簧10的一部分，所以能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴2时的板簧10的损伤。

在本方式中，旋转轴2的轴向上的旋转轴2的输出相反侧端和底部11b之间的间隙G2比旋转轴2的轴向上的驱动用磁体3的输出相反侧的端面和端板7之间的间隙G1窄，即使转子4向输出相反侧移动且旋转轴2的输出相反侧端与底部11b接触，驱动用磁体3的输出相反侧的端面也不与端板7接触。因此，在本方式中，能够防止向输出相反侧的过剩的力作用于旋转轴2而旋转轴2移动到输出相反侧时的驱动用磁体3的损伤。

在本方式中，板簧10的U形状部10h与立起部7b的一面7e及旋转轴2的突出部2b接触，向远离立起部7b的方向对突出部2b施力。因此，在本方式中，能够以较简易的结构沿径向对旋转轴2的输出相反侧部分施力。另外，在本方式中，因为用于对板簧10进行定位的凸部7d形成于立起部7b且在板簧10的U形状部10h形成有供凸部7b嵌入的卡合孔，所以能够以较简易的结构对板簧10进行定位。

(弹簧部件的变形例)

图4是用于对本发明的另一实施方式的弹簧部件10进行说明的图。此外，在图4中，对与上述的方式的结构相同的结构标注相同的符号。

在上述的方式中，如图4的(A)所示，板簧10也可以具备平板状的端板接触部10j。端板接触部10j配置为端板接触部10j的厚度方向和旋转轴2的轴向一致，端板接触部10j与端板7的基部7a的输出相反侧的面接触。另外，端板接触部10j与端板接触部10b连接。端板接触部10j的端面以规定的接触压力与立起部7b的另一面7f接触。在该情况下，在基部7a形成有用于对板簧10进行定位的凸部7d。另外，在端板接触部10j形成有供凸部7d嵌入的卡合孔。

在上述的方式中，如图4的(B)所示，用于仅沿径向对旋转轴2的输出相反侧部分施力的弹簧部件10也可以是拉伸螺旋弹簧。在该情况下，未在端板7上形成立起部7b。另外，在该情况下，供拉伸螺旋弹簧的一端部卡合的弹簧卡合部7h形成于端板7，拉伸螺旋弹簧的另一端部与旋转轴2的突出部2b卡合。

另外，如图4的(C)所示，用于仅沿径向对旋转轴2的输出相反侧部分施力的弹簧部件10也可以是扭力螺旋弹簧。在该情况下，也未在端板7上形成立起部7b。另外，在该情况下，在端板7上形成有供扭力螺旋弹簧插通的弹簧保持部7k和供扭力螺旋弹簧的一端部卡合的弹簧卡合部7j，扭力螺旋弹簧的另一端部与旋转轴2的突出部2b卡合。

(其它实施方式)

上述的方式是本发明的优选方式的一例，但不限于此，在不变更本发明的主旨的范围内能够实施各种变形。

在上述的方式中，输出侧轴承8也可以不具备滚珠24。在该情况下，例如，旋转轴2的输出侧的端面形成为半球状。另外，在上述的方式中，也可以在衬套16和端板7之间配置对转子4向输出侧施力的压缩螺旋弹簧。

在上述的方式中，板簧10也可以通过焊接或粘接等固定于端板7上。具体而言，端板接触部10b也可以固定于立起部7b。另外，在上述的方式中，旋转轴2的突出部2b也可以在旋转轴2的周向的一部分未被罩11覆盖。而且，在上述的方式中，也可以不在旋转轴2上形成进给丝杠。另外，在上述的方式中，电动机1也可以是步进电动机以外的电动机。

Claims (6)

1.一种电动机，其特征在于，

具备：转子，所述转子具有旋转轴及驱动用磁体；以及定子，所述定子配置于所述驱动用磁体的外周侧，并且，如果将所述旋转轴的轴向的一侧设为输出侧，将所述旋转轴的轴向的另一侧设为输出相反侧，则具备：输出侧轴承，所述输出侧轴承在所述旋转轴的轴向及所述旋转轴的径向上支承所述旋转轴的输出侧部分；输出相反侧轴承，所述输出相反侧轴承在所述旋转轴的径向上支承所述旋转轴的输出相反侧部分；弹簧部件，所述弹簧部件用于仅沿所述旋转轴的径向对所述旋转轴的输出相反侧部分施力；以及限制部件，所述限制部件用于限制所述旋转轴向输出相反侧的移动范围，

所述限制部件具备所述旋转轴的输出相反侧端能够接触的轴接触部，且固定于所述定子。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述弹簧部件是板簧、拉伸螺旋弹簧或扭力螺旋弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

具备端板，所述端板固定于所述定子的输出相反侧的端面，并且与所述驱动用磁体的输出相反侧的端面隔着间隙对置配置，

所述旋转轴的轴向上的所述旋转轴的输出相反侧端和所述轴接触部之间的间隙比所述旋转轴的轴向上的所述驱动用磁体的输出相反侧的端面和所述端板之间的间隙窄。

4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，

所述输出相反侧轴承保持于所述端板，

所述旋转轴具备比所述输出相反侧轴承更向输出相反侧突出的突出部，

所述限制部件形成为有底的筒状，且覆盖所述突出部。

5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，

所述弹簧部件是具备从所述旋转轴的轴向观察时的形状为U形状的U形状部的板簧，

在所述端板上形成有为了保持所述弹簧部件而朝向输出相反侧立起的平板状的立起部，

所述U形状部与所述立起部的一面及所述突出部接触，向远离所述立起部的方向对所述突出部施力。

6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于，

在所述立起部形成有用于对所述弹簧部件进行定位的凸部，

在所述U形状部形成有供所述凸部嵌入的卡合孔。

Images