CN1205731C - 电机 - Google Patents

Abstract

一种电机，设有对转子的回转中心轴沿轴向加力的加力构件，并具有接受加力构件的加力而在所定位置保持转子回转位置的轴承，定子具有树脂制的线圈骨架，其中通过嵌入成形方式一体地装有金属制定子铁心，并在该线圈骨架上一体地形成保持部，用于保持配置在转子后端侧且对所述转子向所述轴承方向加力的加力构件，同时从绕在线圈骨架上的线圈外侧嵌入将平板状金属板沿定子圆周方向弯成圆弧状后形成的卷曲壳体。本发明可容易正确地控制定子部分的尺寸和对转子施加轴承方向力的弹簧等的弹力。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一边向回转中心轴前端施加轴向力、一边回转的电机的改良。

背景技术

图4表示一边向回转中心轴前端施加轴向力、一边回转的电机的传统结构。

图4的电机是在轴向重叠配置一对内定子铁心51a和外定子铁心51b，该一对内定子铁心51a和外定子铁心51b的内侧夹着绕有线圈的线圈骨架。在各定子铁心51a、51b的内部配置可自由回转的转子52。各外定子铁心51b兼用作外装壳体，从轴向外侧和线圈外侧即径向外侧将电机盖住。并且，两外定子铁心51b各自的线圈外侧部分的端面通过焊接固定(用T1表示焊接部)。

在一方外定子铁心51b的轴向一个端面(相当于外装壳体的端面)上，通过焊接固定着嵌有轴承60的轴承盖54(T2表示焊接部)，该轴承60支承转子52的回转中心轴53一端。在该轴承盖54的外侧罩着加力构件65，该加力构件65具有对轴承60向轴承63(保持在支架55上的轴承)方向加力的弹簧65a。在另一方外定子铁心51a的一个端面(相当于外装壳体的另一端面)上，通过焊接固定着コ字形的支架55(用T3表示焊接部)。

如上所述，转子52的回转中心轴53一端受嵌入轴承盖54内侧的轴承60支承，另一端从定子51的另一端伸出许多。即，转子52的回转中心轴53穿通在固定着定子51的支架55的平面部上形成的通孔61a，其前端部分受轴承63支承，而该轴承63嵌入与平面部61对置的平面部62。回转中心轴53的向支架55一侧伸出的部分的外周成为丝杠部57。

上述这种结构的电机是通过对轴承60向轴承63方向加力，一边将回转中心轴53的前端部分向安装在支架55上的轴承63推压一边使之回转。这是为了使以回转中心轴53为中心回转的转子52相对定子51而在一定的位置上稳定回转。采用这种电机，一旦回转中心轴53的轴向全长尺寸精度和加力构件65的弹簧65a的弹力精度不严密，转子52就不能在一定位置上顺利回转，故这种控制十分重要。而回转中心轴53的轴向全长尺寸精度是通过控制两轴承60、63的各孔最深部间的尺寸(图4中用L1表示)来实施的。加力构件65的弹簧65a的弹力精度是通过控制从保持轴承60用的轴承盖54的安装一方外定子铁心51b的安装面至图4右端为止的尺寸(用L6表示)以及从弹簧61a的作用点至回转中心轴53与轴承60的抵接位置为止的距离(L7)来实施的。

为使上述的L1正确，与转子52对向配置的两外定子铁心51b的轴向尺寸控制(L4、L5)及整个定子的轴向全长(L4+L5)的尺寸控制也十分重要。如上所述，为了控制从加力构件65的弹簧615a的作用点至回转中心轴53与轴承60抵接位置之间的距离(L7)，控制从轴承盖54与一方外定子铁心51b间的焊接面至加力构件61为止的轴向尺寸(用L6表示)也很重要。

然而，上述的电机是将两外定子铁心51b轴向重叠、并在其轴向两侧与支架55和轴承盖54焊接而成。因此，与回转中心轴53的全长对应的定子51的全长尺寸非常难控制。即，从上述两个外定子铁心51b(L4+L5)以及支架55与定子铁心51a的焊接面至平面部62内侧(靠定子51一侧)的面的尺寸(L3)因由多种构件构成，故各构件各自的尺寸必须严格控制，但在组装时，各构件的公差累积有可能会造成整体尺寸的巨大误差。加之，还需要将焊接这些构件时因压力造成的焊接部位厚度变化计算在内，作业极其困难。

又，如上所述，保持加力构件65的轴承盖54也是通过焊接固定在一方外定子铁心51b上的，故在定子铁心51b与轴承盖54之间也会产生上述的问题。因此，从外定子铁心51b与轴承盖54间的焊接面至加力构件65的外侧的面的距离L7会产生较大误差，结果是极有可能使从弹簧65a的作用点至回转中心轴53与轴承60的抵接位置的距离(L6)的尺寸也产生巨大误差。即，上述电机即使严格控制了上述L1～L7(L2＝从轴承63的孔的最深部至轴承63在支架55上的安装部的尺寸)的所有尺寸，仍存在巨大尺寸误差的危险性。

发明内容

本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种能容易并正确控制与转子对向配置的定子部分的尺寸和对转子向支架方向加力的弹簧等的弹力的电机。

为实现上述目的，本发明的电机设有对与定子对向配置的转子的回转中心轴沿轴向加力的加力构件，并具有接受该加力构件的加力以在所定位置保持转子的回转位置的轴承，其特征在于，定子具有树脂制的线圈骨架，其中通过嵌入成形方式一体地装有与转子对向配置而形成磁路的金属制定子铁心，在该树脂制的线圈骨架上采用与所述线圈骨架相同的树脂一体形成保持部，该保持部用于保持配置在转子后端侧且对转子向轴承一侧加力的加力构件，同时从绕在线圈骨架上的线圈外侧嵌入将平板状金属板沿定子圆周方向弯成圆弧状后形成的卷曲壳体，轴承配置在加力构件与转子的回转中心轴之间，加力构件施加的力通过轴承传送到转子的回转中心轴上，这样，轴承可沿轴向滑动地安装在所述保持部上形成的孔中。

这样，由于本发明不是将外装壳体做成盖住定子全周及两端的形状，而是做成只将外周面盖住的卷曲壳体，因此，用于保持对转子向支架方向加力的加力构件的保持部可通过将线圈骨架延伸而一体成形。采用这种结构，不需要象以往那样将加力构件的保持部焊接固定在外装壳体上。因此，不必考虑焊接引起的焊接部位厚度变化，只要控制树脂成形后的线圈骨架轴向的全长尺寸，就可容易地控制进行定子的轴向全长。结果，也可容易地控制保持在上述保持部的加力构件与转子间的尺寸。

另一发明是在上述电机的基础上，使保持部从卷曲壳体轴向的一方开口部分向轴向外侧伸出。

另一发明是在上述电机的基础上，使定子铁心从轴承露出，使该定子铁心的露出部分直接与支承轴承的支架接触。采用上述结构，可将定子的轴向尺寸减小至所需的最低限度，故可减小电机整体的轴向尺寸。

另一发明是在上述电机的基础上，将卷曲壳体圆周方向的两端之间部分作为开口部，并使在线圈骨架上一体成形的端子部从该开口部向径向外侧伸出。采用这种结构，端子部成为卷曲壳体在圆周方向的定位构件，便于组装。

另一发明是在上述电机的基础上，将所述轴承作为第1轴承，在加力构件与回转中心轴之间，配置支承回转中心轴后端侧的第2轴承，该第2轴承承受加力构件的加力，由此通过第2轴承而对回转中心轴向第1轴承侧加力。

另一发明是在上述电机的基础上，将保持部的外径设定为与卷曲壳体的内径大致相同。采用这种结构，可将卷曲壳体从保持部一侧沿轴向插入电机本体，并且可在该范围内最大限度地扩大保持部的外径，可稳定地保持加力构件。

附图说明

图1为本发明第1实施形态的电机的整体结构剖视图。

图2为图1的电机要部、即定子和固定在定子上的支架的局部分解立体图。

图3为本发明第2实施形态的电机的整体结构剖视图。

图4为以往电机的整体结构剖视图。

具体实施方式

下面，说明本发明的第1实施形态。图1为本发明第1实施形态的电机整体的结构剖视图。图2为电机要部、即定子和固定在定子上的支架的局部分解立体图。

如图1所示，本发明第1实施形态的电机(该实施形态是由步进电机构成，但这里简称为电机)具有定子1、与定子1对向配置的转子2和固定在定子1一侧端面的コ字形金属支架3，转子2的回转中心轴21从定子1的一个端面伸出，伸出的前端部被保持在金属支架3上的轴承42所支承。

定子1是将2组定子铁心11、12沿轴向重叠，在该定子1的内部配置可自由回转的转子2。各定子铁心11、12分别由在重叠状态下配置在轴向外侧的外轭铁13和在重叠状态下相近配置的内轭铁14构成。这两个轭铁13、14由磁性金属构件构成，在其内周侧设有与转子2的磁铁部2a的外周面对向配置的极齿15。

上述两组的外轭铁13和内轭铁14通过嵌入成形而与卷绕线圈16、17用的树脂制线圈骨架18形成一体，对应的一对内轭铁14与外轭铁13之间成为卷绕线圈16、17用的空间。线圈骨架18由树脂构件构成，分别具有卷绕线圈16、17用的线圈组装部19、20，并在内周部分设有围绕转子2周围的孔部24。在孔部24内，所述极齿15的表面向孔的内侧露出，与后述的转子2的磁铁部2a对向配置。

卷绕在线圈骨架18的线圈组装部19、20上的线圈16、17的卷绕开始和结束部分分别被绕在端子部22的端子上。该端子部22在线圈骨架18上一体成形，从后述的卷曲壳体28的开口部向径向外侧伸出。

又，定子1设有在图1中向右侧伸出、并从卷曲壳体28在轴向的开口部分沿轴向伸出的轴承盖25。该轴承盖25具有配置在转子2的后端侧、支承轴承41用的圆形孔25a，在如后所述那样在定子1的内部插入转子2部后，用轴承41支承转子2的回转中心轴21的后端(图1中的右侧端部)。组装时，孔25a成为将转子2插入定子1内部用的入口部。这种结构的轴承盖25与上述线圈骨架18一体成形，该轴承盖25的孔25a与上述孔部24连续。

在轴承盖25的孔25a内，嵌入支承转子2的回转中心轴21后端(图1中的右侧端部)的轴承41。另外，在将转子2装入定子1内后，该轴承41即嵌入轴承盖25的孔25a内。并且，将该轴承41嵌入后，再在轴承盖25嵌入加力构件43，该加力构件43具有与轴承41的后端部分抵接并对轴承41向金属支架3方向加力的弹簧43a。即，支承转子2的回转中心轴21后端的轴承41配置在加力构件43与回转中心轴21之间。并且，加力构件43始终对轴承41向轴承(靠近金属支架3的轴承)42方向加力，由此将转子2向金属支架3方向加力，以将回转中心轴21推至轴承42，由此使转子2稳定回转。即，上述轴承盖25成为保持该加力构件43用的保持部。

从定子1的两个定子铁心11、12的外侧、即从卷绕在线圈骨架18上的线圈16、17的外侧嵌入卷曲壳体28，该卷壳体28是将平板状金属板沿定子1的圆周方向卷成圆弧后形成的。如图2所示，嵌入时，卷曲壳体28的圆周方向的两端部28a、28b夹着上述端子部22，两端部28a、28b分别与端子部22的两侧抵接。因此，卷曲壳体28的两端部28a、28b之间的部分就成为开口部，端子部22从该开口部伸出。

这样，在本实施形态中，只要从外侧嵌入卷曲壳体28就能形成电机壳体，故定子1的轴向的两端面上没有金属制的壳体围住。采用这种结构，如上所述，可用树脂成形方法在线圈骨架18上一体形成轴承盖25。并且，可将轴承盖25的外径放大到与卷曲壳体28内径大致相同的程度(若轴承盖25的外径大于卷曲壳体28的内径，则卷曲壳体28不能从轴承盖25一侧沿轴向滑动嵌入)。若这样增大轴承盖25，就能更可靠地用轴承盖25保持加力构件43。

另外，在定子1的一方外轭铁13的图1左侧端面，固定着コ字形的金属支架3。即，一方外轭铁13的该端面成为与金属支架3直接接触固定用的抵接面。在上述的树脂制线圈骨架18上，形成从上述孔部24边缘部分穿过该外轭铁13的抵接面内周部再向金属支架3一侧延伸的直立状圆筒部23。该直立状圆筒部23进入与外轭铁13抵接的金属支架3的通孔31a内。

在将转子2装入定子1内部前，将金属支架3预先固定在定子1上。该金属支架支3具有要固定在定子1上的第1平面部31和与该第1平面部对向配置的第2平面部32。两个平面部31、32相对转子2的回转中心轴21呈正交状态，两个平面部31、32通过与回转中心轴21平行的连结面部33相互连接。

在要固定于定子1上的第1平面部31上，设有供转子2的回转中心轴21插通用的通孔31a。在该通孔31a内插入上述的定子1的直立状圆筒部23，采用压入等方法将直立状圆筒部23插入该通孔31a内，可以很高的定位精度将金属支架3固定在定子1上。在金属支架3的第2平面部32上形成圆形孔，在该孔内嵌合固定着对回转中心轴21的前端进行支承的轴承42。

又，在定子1的孔部24内，配置着可回转的转子2。该转子2具有与定子1的极齿15对向配置的磁铁部2a、以及固定在该磁铁部2a的回转中心位置上且一侧从磁铁部2a的轴向端面伸出的金属制回转中心轴21。在回转中心轴21的从磁铁部2a伸出部分的外周上，形成丝杠部21a。该丝杠部21a与未图示的头部构件的螺纹部螺合，通过丝杠部21a的回转可使该头部向图1的左右方向移动。

该转子2以形成了丝杠部21a的一侧为先头，从定子1的轴承盖25一侧插入孔部24内组装。即，将转子2的回转中心轴21的丝杠部21a的前端插入轴承盖25的孔25a内，使丝杠部21a穿过孔部24，再穿过立设在孔部24边缘的直立状圆筒部23。在此状态下再将转子2一直插到定子1的里面，使回转中心轴21的前端与嵌入金属支架3的第2平面部32内的轴承42卡合。

然后，在此状态下将轴承41插入轴承盖25的孔25a内，再使弹簧43a与该轴承41的后端抵接，同时用加力构件43盖住轴承盖25，由此组装成电机。如此组装的电机一旦其定子1的线圈16、17被供电，转子2就以回转中心轴21为中心一边向轴承42加力，一边支承在两个轴承41、42上回转，通过这一回转，使与丝杠部21a螺合的头部构件沿轴向移动。

如上所述，本发明是将在轴向重叠配置的两个定子铁心11、12与线圈骨架18一起通过嵌入成形形成一体。并且，在将图1中配置于左侧的金属支架3固定在定子1上时，与一方定子铁心11的外轭铁13直接接触，同时在图1中配置于右侧的加力构件43的保持部、即轴承盖25与树脂制的线圈骨架18形成一体。因此，只要控制线圈骨架18的轴向尺寸(图1中用L’4表示)，就可控制从与金属支架3间的抵接面至与加力构件43间的抵接面、即轴承盖25的端部为止的大范围尺寸。结果，在该范围内可降低以往那种尺寸误差的累积、或是焊接造成的构件厚度变化引起的尺寸巨大误差的危险性。

加之，因能可靠控制上述L’4的尺寸，故加力构件43的位置精度也相应提高。结果是容易控制对轴承41的弹力(加力)。即，因弹簧43a相对轴承41的位置精度好，故容易控制从弹簧43a的作用点、即弹簧43a与轴承41间的抵接部至轴承41与回转中心轴21间的抵接部为止的距离(用L’5表示)，可使对回转中心轴21的弹力保持稳定。由此，可使转子2始终受到同一弹力而回转，还可提高转子2对定子1的位置精度。这样，采用本发明，除了控制金属支架3和装在金属支架3上的轴承42的尺寸(L’2、L’3)外，只需控制线圈骨架18的轴向尺寸(L’4)以及从弹簧43a与轴承41间的抵接部至轴承41与回转中心轴21间的抵接部为止的距离(L’5)这两个部位的尺寸，就可控制两个轴承41、42间的尺寸(L’1)。结果可提高转子2的回转位置精度。

上述第1实施形态是本发明较好的一个实施形态例，但并不限于此，在不脱离本发明宗旨的范围内可作各种变形实施，例如，上述实施形态是在树脂制的线圈骨架18的孔部24边缘设置直立状圆筒部23，并将该直立状圆筒部23插入金属支架3的通孔31a内，由此将金属支架3高精度地固定在定子1上。然而，也可以不设置供回转中心轴21插通用的、嵌入通孔31a内的直立状圆筒部23，而是单纯在线圈骨架18与金属支架3的抵接面上设置与金属支架3嵌合的凸部和凹部。

另外，上述第1实施形态是在线圈骨架1 8的轴向端面部(抵接部)固定コ字形金属支架3，但固定在线圈骨架18端面部的构件也可不采用这种形状。下面，结合图3说明第2实施形态。

如图3所示，在通过嵌入成形与线圈骨架18形成一体的外轭铁13的轴向端面部(抵接面)与平板状的安装用构件3A抵接。在该安装用构件3A上嵌有对转子2的回转中心轴21中途位置(从定子1伸出部位的根基部分)进行支承的轴承42A。

该轴承42A采用树脂与线圈骨架18一体成形。与上述第1实施形态一样，在与该线圈骨架18轴向的轴承42A反向侧的端部，轴承盖25采用树脂与线圈骨架18一体成形。并且，在轴承42A与转子2的磁铁部2a之间，设有与回转中心轴21活动嵌合的垫圈44。当利用保持在轴承盖25上的加力构件43的加力对转子2连同回转中心轴21一起向图3的上方施力时，该垫圈44的上端与轴承42A的下面抵接。

上述第2实施形态的电机是将保持轴承41的保持部、即轴承盖25和另一个轴承42一起与线圈骨架18一体成形。因此，只要确实控制好一体成形部分、即从轴承42A在图3中的下端面至轴承盖25的下端面的距离(LL4)以及从弹簧43a与轴承41间的抵接部至轴承41与回转中心轴21间的抵接部的距离(LL5)，就可容易地控制两个轴承41、42间的尺寸。结果是转子2可始终在同一弹簧压力下回转，可提高转子2的回转位置精度。

综上所述，本发明的电机设有向与定子对向配置的转子的回转中心轴沿轴向施加力的加力构件，并具有接受该加力构件的力而将转子的回转位置保持在所定位置的轴承，其特点是，定子具有树脂制的线圈骨架，该线圈骨架用嵌入成形方式一体地装入与转子对向配置而形成磁路的金属制的定子铁心，在该线圈骨架上，一体成形有保持部，用于保持配置在转子后端侧、对转子向轴承方向加力的加力构件，同时从绕在线圈骨架上的线圈外侧嵌入将平板状金属板沿定子圆周方向弯成圆弧状后形成的卷曲壳体。

如上所述，外装壳体是由只将定子外周面盖住的卷曲壳体构成，并通过延伸线圈骨架一体地成形保持部，用于保持对转子施加轴承方向力的加力构件。采用这种结构，只要控制树脂成形的线圈骨架的轴向全长尺寸，就可容易地控制定子的轴向全长尺寸，可减少因公差累积造成的尺寸误差。结果是还容易控制保持在上述保持部的加力构件与转子间的尺寸。

Claims (6)

1.一种电机，设有对与定子对向配置的转子的回转中心轴沿轴向加力的加力构件，并具有接受该加力构件的加力而在所定位置保持所述转子的回转位置的轴承，其特征在于，所述定子具有树脂制的线圈骨架，其中通过嵌入成形方式一体地装有与所述转子对向配置而形成磁路的金属制定子铁心，在该树脂制的线圈骨架上采用与所述线圈骨架相同的树脂一体形成保持部，所述保持部用于保持配置在所述转子后端侧且对所述转子向所述轴承方向加力的加力构件，同时从绕在所述线圈骨架上的线圈外侧嵌入将平板状金属板沿所述定子圆周方向弯成圆弧状后形成的卷曲壳体，所述轴承配置在所述加力构件与上述转子的回转中心轴之间，所述加力构件施加的力通过所述轴承传送到所述转子的回转中心轴上，这样，所述轴承可沿轴向滑动地安装在所述保持部上形成的孔中。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，使所述保持部从所述卷曲壳体的轴向的一方开口部分向轴向外侧伸出。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，使所述定子铁心从所述轴承露出，并使该定子铁心的露出部分直接与支承所述轴承的支架接触。

4.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，将所述卷曲壳体圆周方向的两端之间部分作为开口部，并使在所述线圈骨架上一体成形的端子部从该开口部向径向外侧伸出。

5.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，将所述轴承作为第1轴承，在所述加力构件与所述回转中心轴之间，配置支承所述回转中心轴后端侧的第2轴承，该第2轴承承受所述加力构件的加力，由此通过所述第2轴承而对所述回转中心轴向所述第1轴承方向加力。

6.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，将所述保持部的外径设定为与所述卷曲壳体的内径大致相同。