DE60223991T2

DE60223991T2 - Hermetischer Motor und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60223991T2
Application number: DE60223991T
Authority: DE
Inventors: Kurosawa Kitasaku-gun Soichi
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: US6867518B2; JP3944825B2; JP2003158849A; ATE381139T1; US20040256932A1; EP1313199B1; CN100452620C; CN1420597A; EP1313199A3; DE60223991D1; EP1313199A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gekapselten Motor und insbesondere auf einen Motor, dessen Gehäuse für eine einfache und zuverlässige Positionierung der Rotoren und eines Statorkerns entworfen wurde.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bisher war es erforderlich, dass Motoren, die in Fahrzeuge eingebaut werden, klein, genau und unter rauen Bedingungen haltbar sind. Entsprechend wird ein kleiner und genauer Schrittmotor mit einer gekapselten Struktur für ungünstige Umgebungen wie etwa eine staubige oder eine feuchte Umgebung verwendet. Dieser Typ von Schrittmotor hat üblicherweise einen Aufbau, bei dem ein Statorkern außerhalb von Rotoren angeordnet ist, die an einer Drehwelle befestigt sind, wobei der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt der Drehwelle durch Lager gehalten werden, die an Buchsen befestigt sind, die jeweils an der Vorderseite und der Rückseite des Statorkerns angeordnet sind. Bei diesem herkömmlichen Aufbau wurden die Buchsen im Allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung durch Spritzguss oder durch Stanzen hergestellt. Bei dem Aufbau sind die Rotoren am Umfang einer Drehwelle befestigt. Außerhalb der Rotoren ist der Statorkern, der mit einer Statorspule umwickelt ist, in einem sehr kleinen zuvor festgelegten Abstand beabstandet.
Jede der Buchsen ist mit dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt des Statorkerns verbunden. Die Buchsen werden aus einer Aluminiumlegierung durch Spritzguss oder durch Stanzen mit hoher Genauigkeit hergestellt, derart, dass der äußere Endabschnitt der jeweiligen Buchse mit der gesamten Umfangsfläche des Statorkerns in engem Kontakt ist, und die Buchsen halten den Statorkern mit Bolzen zwischen sich. Jede der Buchsen hat einen inneren Umfangsabschnitt innerhalb des äußeren Umfangs. Jedes der Lager wird durch den inneren Umfangsabschnitt und durch einen ringförmigen Abschnitt unterstützt, der bei jeder der Buchsen nach Innen zeigt. Die Drehwelle wird durch beide Lager unterstützt, so dass sie sich frei dreht. Ferner wird eine gekapselte Struktur verwendet, um den gesamten Schrittmotor durch ein Gehäuse zu bedecken, um so zu verhindern, dass Feuchtigkeit von der Verbindungsfläche des Statorkerns und von dem Öffnungsabschnitt der Buchse in die Lager eindringt.
Bei dem zuvor beschriebenen Schrittmotor ist der Endabschnitt des äußeren Umfangsabschnitts jeder der Buchsen mit der gesamten Oberfläche des Statorkerns in engem Kontakt, um zu verhindern, dass Staub in die Buchse eindringt, während die richtige Position des Lagers beibehalten wird. Da die Buchsen mit einer hohen Genauigkeit gebildet werden müssen, und da eine gekapselte Struktur das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern sollte, sind Verbesserungen hinsichtlich einer hohen Produktionsausbeute, einer Verringerung der Teilezahl und der Herstellungskosten erforderlich.
Als herkömmlichen Schrittmotor gibt es einen Schrittmotor, der in der japanischen ungeprüften Anmeldung Nr. 4-372546 offenbart wurde. Hier wird eine schwarze anodische Oxidschicht (Alumite) bei einer Halterung (die zuvor beschriebene herkömmliche Buchse) angewendet, um den Temperaturanstieg zu unterdrücken, wodurch die geschätzte Kapazität wirksam verbessert wird. In weiteren Beispielen, die in der japanischen geprüften Anmeldung Nr. 3-24142 , in den japanischen ungeprüften Anmeldungen Nr. 1-286749 und 4-49828 und in der japanischen ungeprüften Anmeldung Nr. 1-61854 (GM) offenbart sind, wird eine Halterung aus Kunstharz gebildet, so dass dort folglich Probleme mit der Genauigkeit, den Kosten und der umgebungsbedingten Haltbarkeit auftreten.
Zum Lösen der zuvor genannten Probleme gibt es beispielweise einen Schrittmotor, der in der japanischen ungeprüften Anmeldung Nr. 8-298739 offenbart ist. Diese Erfindung ist darauf ausgerichtet, einen Schrittmotor zu schaffen, der ohne den Einsatz von Spritzgießen oder Stanzen einer Aluminiumlegierung durch die Verwendung eines Metalls mit einer hohen Ausbeute gefertigt werden kann.
Bei einem in der japanischen ungeprüften Anmeldung Nr. 8-298739 offenbarten Schrittmotor ist ein Statorkern außerhalb von Rotoren angeordnet, die an einer Drehwelle befestigt sind, und der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt der Drehwelle werden durch Lager gehalten, die an den Buchsen befestigt sind, die an der Vorderseite und der Rückseite des Statorkerns angeordnet sind, und die Buchse ist aus einer Metallplatte durch Pressbearbeitung gebildet. Der Abschnitt der Buchse, der mit dem Statorkern in Kontakt ist, ist derart gebildet, dass er eine kleine Dicke hat, und der Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns wird durch den Abschnitt mit der kleinen Dicke gehalten. Gleichzeitig hat der Abschnitt, an dem das Lager befestigt ist, einen Aufbau, bei dem ein Biegeabschnitt zum Halten des äußeren Umfangs des Lagers und der Halteabschnitt zum Halten der Außenseite des Lagers auswechselbar angeordnet sind.
Mit dieser Anordnung wird ein Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns durch den Abschnitt der Buchse mit der kleinen Dicke gehalten, der bei dem Abschnitt ausgebildet ist, der mit dem Statorkern in Kontakt ist, wodurch eine Buchse, die mit geringerer Genauigkeit ausgebildet ist, mit dem Statorkern in engem Kontakt stehen kann.
6 und 7 sind Schnittansichten von Schrittmotoren, die in der zuvor genannten japanischen ungeprüften Anmeldung Nr. 8-298739 offenbart sind. In 6 und 7 werden die Buchsen 5a und 5b aus einer Metallplatte durch Pressbearbeitung gebildet. Die Abschnitte des äußeren Umfangs der Buchsen, die mit einem Statorkern 3 in Kontakt sind, haben eine kleine Dicke, und diese Abschnitte mit einer kleinen Dicke (die dünnen Abschnitte) 13c und 13d halten einen Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns 3. Gleichzeitig haben die Abschnitte der Buchsen 5a und 5b, an denen Lager 7a und 7b befestigt werden, Strukturen, bei denen Biegeabschnitte 21a und 21b zum Halten des äußeren Umfangs der Lager 7a und 7b und Halteabschnitte 50a und 50b zum Halten der Außenseite der Lager 7a und 7b austauschbar angeordnet sind.
Die Buchsen 5a und 5b haben im Wesentlichen rechteckige Formen, wobei die Ecken schräg ausgebildet sind. Die vier Eckenabschnitte haben (nicht gezeigte) Löcher. Diese Löcher werden verwendet, um (nicht gezeigte) Bolzen zu führen, die die gesamte Struktur verbinden, indem sie durch die Buchsen 5a und 5b und den Statorkern 3 verlaufen.
Der Unterschied zwischen 6 und 7 ist folgender. Wie es in 6 gezeigt ist, wird bei einem Aufbau, bei dem der Statorkern 3 zwischen den Buchsen 5a und 5b gelagert ist, ein Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns 3 durch die dünnen Abschnitte 13c und 13d gehalten, und die Buchsen 5a und 5b werden mit Bolzen befestigt. Im Folgenden wird der Aufbau, bei dem ein Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns durch die Buchsen gehalten wird, ein "Außengehäuse"-Typ genannt.
Wie es in 7 gezeigt ist, wird bei einem Aufbau, bei dem der Statorkern 3 zwischen den Buchsen 5a und 5b gelagert ist, ein Abschnitt des inneren Umfangs des Statorkerns 3 durch die dünnen Abschnitte 13a und 13b gehalten, und die Buchsen 5a und 5b werden mit Bolzen befestigt. Im Folgenden wird der Aufbau, bei dem ein Abschnitt des inneren Umfangs des Statorkerns durch die Buchsen gehalten wird, ein "Innengehäuse"-Typ genannt.
Bei den in 6 und 7 gezeigten Schrittmotoren können die Buchsen, die gewöhnlich aus einer Aluminiumlegierung durch Spritzgießen oder durch Stanzen hergestellt werden, durch Pressbearbeitung gebildet werden, und der Verbindungsabschnitt mit dem Statorkern und der Befestigungsabschnitt des Lagers werden geändert.
Bei der vorhergehenden Erfindung wird ein Abschnitt des äußeren Umfangs (6) oder des inneren Umfangs (7) des Statorkerns durch die dünnen Abschnitte 13a und 13b (13c und 13d) gehalten, die bei dem Abschnitt gebildet sind, der mit dem Statorkern in Kontakt ist.
Wenn der Schrittmotor in ein Fahrzeug eingebaut wird, kann jedoch das folgende Problem auftreten. Ein Abschnitt des äußeren Umfangs oder des inneren Umfangs des Statorkerns 3 wird durch die dünnen Abschnitte 13a und 13b (13c und 13d) gehalten, die bei dem Abschnitt gebildet sind, der mit dem Statorkern in Kontakt ist. Senkrecht zu einer Drehwelle 6 kann der Zwischenraum zwischen dem Statorkern 3 und Rotoren 11a und 11b eine hohe Genauigkeit aufweisen, indem die Buchsen 5a und 5b und der Statorkern 3 genau ausgebildet werden. In der Richtung entlang der Drehwelle 6 ist es jedoch schwierig, eine hohe Genauigkeit zu erzielen, da Abstandselemente 15 und 16 und die Lager 7a und 7b zwischen den Buchsen 5a und 5b gelagert sind, so dass viele Faktoren wie etwa die Bildungsgenauigkeit, die Baugruppentoleranzen und die Abnutzung der Abstandselemente 15 und 16 und der Lager 7a und 7b als ein Ergebnis der Drehung beeinflusst sind.
Außerdem funktioniert der Statorkern 3 als ein Teil des gekapselten Motors. Der Statorkern 3 ist jedoch im Allgemeinen aus laminierten Silicium-Stahlplatten gebildet, und es wird zur Verhinderung von Korrosion eine Farbe auf die Oberfläche der Stahlplatten aufgebracht und mehrschichtig durch Lack und dergleichen fixiert. Entsprechend weist die Oberfläche Konkavitäten und Konvexitäten auf und es ist folglich schwierig, ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Ferner werden die Buchsen 5a und 5b mit Bolzen befestigt, wodurch es ebenfalls schwierig wird, das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, so dass folglich der Motor nicht für eine Verwendung in einer ungünstigen Umgebung, etwa für ein zuvor beschriebenes Fahrzeug, geeignet ist. Darüber hinaus ist ein Gehäuse erforderlich, um den gesamten Schrittmotor zu bedecken, um so zu verhindern, dass Feuchtigkeit von den Kontaktflächen des Statorkerns und dem Öffnungsabschnitt der Buchsen in die Lager eindringt.
US 3.979.822 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung eines Elektromotors mit einem Rotor, einem Gehäuse und einem Stator mit einer Statorwicklung, insbesondere einen Kurzschlusskäfig, in dem der Stator mit seinen Wicklungen in eine Gehäusegießform in einer speziellen Position eingesetzt wird, und der hohle Zwischenraum in der Gehäusegießform wird durch Eingießen eines vergussfähigen oder einspritzbaren elektrisch isolierenden Kunststoffmaterials gefüllt, um eine strukturelle Einheit zu erzeugen, die aus dem Stator, der Statorwicklung und dem Gehäuse besteht, wobei ein Rotor zum Schluss in diese strukturelle Einheit eingesetzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe besteht darin, einen gekapselten Motor zu schaffen, der in ein Fahrzeug für die Verwendung in einer ungünstigen Umgebung eingebaut werden kann.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird ein gekapselter Motor gemäß Anspruch 1 geschaffen. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung eines gekapselten Motors gemäß Anspruch 5 geschaffen.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Zur Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit in der Längsrichtung der Drehwelle und in der Richtung senkrecht zur Drehwelle eines Statorkerns und von Rotoren wird ein weit verbreiteter Außengehäuse-Typ oder Innengehäuse-Typ für den Aufbau des Motors verwendet, bei dem der Abschnitt des Statorkerns durch die Buchsen gehalten wird. Der so konstruierte Motor ist außerdem in einem Dichtungseinsatz enthalten, so dass ein gekapselter Motor geschaffen wird, der gegenüber Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ist. Der Dichtungseinsatz besteht ferner aus einem Plattenabschnitt und einem Dichtungseinsatz, der als ein Hohlzylinder mit einem Boden gebildet ist, und die Buchse wird durch Vorbelastungsmittel, die im Inneren des Dichtungseinsatz vorgesehen sind, geschoben, um die Abmessungsgenauigkeit in der Richtung der Drehwelle des Statorkerns und der Rotoren zu verbessern.
Vorteilhaft wird ein gekapselter Motor geschaffen, bei dem ein Statorkern außerhalb von Rotoren angeordnet ist, die an einer Drehwelle befestigt sind, und die Drehwelle wird durch Lager gehalten, die an der Drehwelle befestigt sind, wobei der Motor umfasst: Buchsen zum Befestigen der Lager; ein Gehäuse mit einem Durchgangsloch, aus dem ein Ende der Drehwelle als eine Abtriebswelle vorsteht; und im Gehäuse angeordnete Vorbelastungsmittel, um die Buchse in die Längsrichtung der Drehwelle zu schieben, wobei das Gehäuse einen Plattenabschnitt und einen Dichtungseinsatz umfasst, der in der Form eines Hohlzylinders mit einem Boden gebildet ist, wobei die Abtriebswelle von einem Durchgangsloch, das bei dem Plattenabschnitt gebildet ist, vorsteht, wobei die Buchsen ausgeschnittene Abschnitte aufweisen, die zur Positionierung des Statorkerns und der Rotoren in der Richtung senkrecht zur Drehwelle und zur Positionierung der Rotoren in der Längsrichtung der Drehwelle gebildet sind, und wobei der Plattenabschnitt und der Dichtungseinsatz, die das Gehäuse bilden, durch ein Dichtungsmaterial abgedichtet sind.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen gekapselten Motor zu schaffen, der gegenüber Staub und Feuchtigkeit geschützt ist, und der in ein Fahrzeug für die Verwendung in einer ungünstigen Umgebung eingebaut ist. Ferner besteht das geschlossene Gehäuse aus einem Platenabschnitt und einem Dichtungseinsatz, der als ein Hohlzylinder mit einem Boden gebildet ist und durch Kleben, Schweißen und dergleichen abgedichtet wird, wodurch es möglich ist, einen Motor zu schaffen, bei dem verhindert werden kann, dass Feuchtigkeit eindringt, da keine Bolzen verwendet werden, der einfach zusammenzubauen ist und eine hohe Genauigkeit aufweist. Diesbezüglich kann der Plattenabschnitt ein Einsatz sein, der als ein Hohlzylinder mit einem Boden gebildet ist. Durch Verwendung eines Innengehäusetyps, bei dem die Buchsen beider Seiten den Abschnitt des inneren Umfangs des Statorkerns halten, kann darüber hinaus folglich leicht ein Motor mit einfachem Aufbau gebildet werden, wodurch der Motor bei einem nicht gekapselten Strukturgehäuse angewendet werden kann.
Vorteilhaft sind die Vorbelastungsmittel vorzugsweise bei der Buchse angeordnet, die auf der der Abtriebswelle gegenüber liegenden Seite der Drehwelle angeordnet ist, und das Schieben wird vorzugsweise in die Längsrichtung der Drehwelle ausgeführt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Einschränkungen bei dem Entwurf der Zusammenfügungsmaterialien zu beseitigen.
Vorteilhaft sind die Vorbelastungsmittel vorzugsweise zwischen der Buchse und dem Gehäuse und zwischen dem Lager und der Buchse angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Positionierung in der Längsrichtung der Drehwelle sicherzustellen.
Vorteilhaft sind die Vorbelastungsmittel vorzugsweise Federn, die zwischen der Buchse und dem Gehäuse und zwischen dem Lager und der Buchse angeordnet sind. Mit dieser Anordnung können die Kosten durch die Verwendung von Vorbelastungsmitteln mit einer einfachen Struktur gesenkt werden.
Vorteilhaft ist zwischen dem Gehäuse und dem Statorkern ein Luftspalt vorhanden. Mit dieser Anordnung kann die Positionierung in der Richtung senkrecht zur Drehwelle sichergestellt werden. Außerdem hat der Luftspalt eine geräuschmindernde Wirkung durch die Verhinderung von Resonanz, die durch das Ausbreiten von elektromagnetischen Schwingungen an den Dichtungseinsatz verursacht werden, die beim Statorkern auftreten, wenn ein elektrischer Strom zur Anregung durch die Statorspule fließt.
Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Anwendung eines gekapselten Motors geschaffen, bei dem ein Statorkern außerhalb von Rotoren, die an einer Drehwelle befestigt sind, angeordnet ist und bei dem die Drehwelle durch Lager gehalten wird, die an der Drehwelle befestigt sind, wobei der Motor Buchsen zum Befestigen der Lager und ein Gehäuse mit einem Plattenabschnitt und einem Dichtungseinsatz aufweist, der in der Form eines Hohlzylinders mit einem Boden gebildet ist, wobei eine Abtriebswelle von einem Durchgangsloch, das bei dem Plattenabschnitt gebildet ist, vorsteht, wobei die Buchsen ausgeschnittene Abschnitte aufweisen, die zur Positionierung des Statorkerns und der Rotoren in der Richtung senkrecht zur Drehwelle und zur Positionierung der Rotoren in der Längsrichtung der Drehwelle ausgebildet sind, und wobei Vorbelastungsmittel im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, um die Buchse in die Längsrichtung der Drehwelle zu schieben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausführung des Motors in dem Gehäuse; Abdichten des Plattenabschnitts und des Dichtungseinsatzes durch ein Dichtungsmaterial; und Abdichten des im Plattenabschnitt ausgebildeten Durchgangsloches durch Herstellen eines engen Kontakts mit einem Ausführungsmaterial, für das der Motor verwendet wird. Mit dieser Anordnung kann das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit verhindert werde, auch wenn das im Plattenabschnitt ausgebildete Durchgangsloch keine speziell abgedichtete Struktur aufweist, so dass folglich eine Vorrichtung, für die der Motor verwendet wird, einfach montiert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A und 1C sind Vorderansichten längs der Linie A-B von 2, die die Vorderansichten eines Schrittmotors gemäß einer Ausführungsform des Innengehäuse-Typs der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 1A ist eine Gesamtansicht, 1B veranschaulicht den magnetisierten Zustand von Rotoren 11a und 11b durch den magnetischen Fluss eines Magneten 10 und 1C veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des magnetisierten Zustandes der Rotoren 11a und 11b.
2 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie C-D von 1 einer Ausführungsform des Innengehäuse-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung.
3A, 3B, 3C und 3D veranschaulichen die Strukturen der Buchsen. 3A ist eine Ansicht einer Buchse 5a in der Richtung A in 3B, 3B ist eine Querschnittsansicht der Buchse 5a, 3C ist eine Querschnittsansicht einer Buchse 5b und 3D ist eine Ansicht der Buchse 5b in der Richtung B von 3C.
4A, 4B und 4C veranschaulichen einen Montagevorgang des Schrittmotors der in 2 gezeigten Ausführungsform. 4A veranschaulicht die Montage einer Buchse und der Rotoren, 4B veranschaulicht eine Montage des Abschnittes, der in der vorhergehenden 4A montiert wurde, mit einem Statorkern, und 4C veranschaulicht eine Montage des Abschnitts, der in der vorhergehenden 4B montiert wurde, mit einer weiteren Buchse.
5 ist eine Querschnittansicht eines Schrittmotors einer Ausführungsform des Außengehäuse-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Schrittmotors, die eine Ausführungsform eines Außengehäuse-Typs veranschaulicht.
7 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Schrittmotors, die eine Ausführungsform eines Innengehäuse-Typs veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird nun anhand der Zeichnung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein Schrittmotor beschrieben. Es werden die gleichen Bezugszeichen bei den gleichen Abschnitten, die in 6 und 7 beschrieben werden, verwendet, und ihre Beschreibungen werden weggelassen. Außerdem kann die vorliegenden Erfindung bei einem anderen Motor als einem Schrittmotor angewendet werden.
1A und 1C sind Vorderansichten längs der Linie A-B von 2, die Vorderansichten eines Schrittmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 1A ist eine Gesamtansicht, 1B veranschaulicht den magnetisierten Zustand von Rotoren 11a und 11b durch den magnetischen Fluss eines Magneten 10, und 1C veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des magnetisierten Zustandes der Rotoren 11a und 11b.
In 1A enthält ein Statorkern 3 gleichmäßig mehrere magnetische Pole 3a, die jeweils mehrere Magnetpolzähne 3b aufweisen, und er liegt dem Rotor gegenüber, der sich im Inneren befindet und in der Figur nicht gezeigt ist. Bei derartigen Schrittmotoren beträgt unter der Annahme, dass der Rotor einen Durchmesser von etwa 25 mm aufweist, die Abweichung von der Kreisförmigkeit des Statorkerns 2 μm, und der Spaltabstand zwischen den Magnetpolzähnen 3b und dem Rotor liegt zwischen 40 und 50 μm, so dass folglich eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung und dem Zusammenbau des Rotors und des Statorkerns 3 erforderlich ist.
Um den Statorkern 3 ist ein Dichtungseinsatz 2, der als ein Hohlzylinder mit einem Boden gebildet ist, angeordnet, wie es nachfolgend beschrieben wird, und ein Plattenabschnitt 1 und der Dichtungseinsatz 2 bilden ein Gehäuse mit einem geschlossenen Aufbau.
Durchgangslöcher 8a, 8b und 8c zum Befestigen des Schrittmotors an einer Vorrichtung sind beim Plattenabschnitt 1 einzeln angeordnet. Außerdem gibt es Anschlüsse (von denen lediglich 12b und 12d veranschaulicht sind), bei denen mehrere Statorwicklungsdrähte, die um den Statorkern 3 gewickelt sind, obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, über einen Verbinder 8 herausgeführt werden, der an der Seitenfläche des Dichtungseinsatzes 2 angeordnet ist.
In 1B ist der Magnet 10 zwischen den Rotoren 11a und 11b angeordnet, die an einer Drehwelle 6 befestigt sind, so dass der magnetische Fluss Φ des Magneten 10 durch die Rotoren 11a und 11b verläuft. Wie es in 1C gezeigt ist, sind mehrere Magnetpole Ra und Rb einzeln entlang der Umfänge der Rotoren 11a und 11b angeordnet. Die Magnetpole Ra und Rb sind so angeordnet, dass sie durch einen Magnetpol miteinander angehoben werden, und der magnetische Fluss Φ des Magneten 10 verläuft durch die Magnetpole, so dass folglich ein N-Pol und ein S-Pol miteinander gebildet werden.
2 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie C-D von 1. Im Folgenden wird eine Beschreibung anhand 2 gegeben. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Schrittmotors eines Innengehäuse-Typs. Die Abschnitte der Buchsen 5a und 5b, auf deren Seiten der Statorkern 3 den Rotoren 11a und 11b zugewandt ist, und die mit dem Statorkern 3 in Kontakt sind, haben einzeln ausgebildete ausgeschnittene Abschnitte 13a und 13b, um einen Abschnitt des inneren Umfangs des Statorkerns 3 zu halten. Die Buchsen 5a und 5b sind aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt und unter Berücksichtigung der Ausbildung des Magnetpfades, der Produktivität und der Kosten beispielsweise durch Aluminiumdruckguss, Pulvermetallurgie, Harzgießen und dergleichen hergestellt. Wenn die Buchsen 5a und 5b durch Vergießen von Harz gebildet werden, hat dies die Wirkung, dass Festkörperschall gedämpft wird, der sich von den Lagern ausbreitet, wodurch die Geräuschentwicklung verringert wird.
Zugleich sind die Abschnitte der Buchsen 5a und 5b, an denen die Lager 7a und 7b befestigt sind, als ein Hohlzylinder gebildet, und die Lager 7a und 7b sind genau in den Hohlzylinder eingepasst. Durch Ausbilden der Buchse in der Form des Hohlzylinders durch Vergießen von Harz ist es nicht erforderlich, den Anschlussabschnitt zu fertigen, so dass dieser Teil kostengünstig sein kann und die Herstellungskosten der Modellform zugleich verringert werden können. Die Buchsen 5a und 5b werden genau in den später beschriebenen Statorkern 3 eingepasst, wobei die ausgeschnittenen Abschnitte 13a und 13b mit dem Statorkern in Kontakt sind. In diesem Zusammenhang wird ein Statorwicklungsdraht 4 um jeden der Magnetpole gewickelt.
Die Buchsen 5a und 5b und der Statorkern 3 werden zusammengebaut, wie es später beschrieben wird, und sie sind in einem Gehäuse enthalten, das aus dem Plattenabschnitt 1 und dem Dichtungseinsatz 2 besteht, der in der Form eines Hohlzylinders mit einem Boden gebildet ist. Das Abtriebsende der Drehwelle 6 steht von einem Durchgangsloch 17 vor, das bei dem Plattenabschnitt 1 ausgebildet ist. Der Abschnitt, bei dem der Plattenabschnitt 1 und der Dichtungseinsatz 2 miteinander in Kontakt sind, und der Abschnitt, bei dem der Verbinder 8, der bei der Seitenfläche des Dichtungseinsatzes 2 angeordnet ist, und der Dichtungseinsatz 2 miteinander in Kontakt sind, werden durch Verschweißen und dergleichen mit einem Dichtungsmaterial 9 abgedichtet. Außerdem wird der Verbinder 8 durch Kunstharz und dergleichen gebildet, und der Abschnitt der Verbinder-Kontaktierungsanschlüsse (lediglich 12a und 12b sind in der Figur gezeigt), mit denen mehrere Statorwicklungsdrähte verbunden sind, wird beispielsweise mit einem Klebstoff 91 abgedichtet.
Diesbezüglich kann ein Laschenabschnitt, der in der Figur nicht gezeigt ist, bei dem Ende des Dichtungseinsatzes 2 in dem Abschnitt ausgebildet sein, bei dem der Plattenabschnitt 1 und der Dichtungseinsatz 2 miteinander in engen Kontakt kommen, und gleichzeitig kann ein Durchgangsloch bei dem Plattenabschnitt 1 gebildet werden, damit der Laschenabschnitt genau in das Durchgangsloch passt, so dass es zum Zeitpunkt des Zusammenbaus einfach wird, die Dichtung mit dem Dichtungsmaterial 9 auszuführen.
Außerdem wird das Durchgangsloch 17 durch einen engen Kontakt mit einem in Verbindung mit dem Schrittmotor verwendeten Zusammenfügungsmaterial, das in der Figur nicht gezeigt ist, beispielsweise mit einem O-Ring abgedichtet, der zwischen eine Fläche PP des Plattenabschnitts 1 gelegt wird. Abstandselemente 16 und 15, durch die die Drehwelle 6 hindurchstößt, sind jeweils zwischen dem Lager 7a und dem Rotor 112 und zwischen dem Lager 7b und dem Rotor 11b angeordnet.
Die Buchse 5b steht mit dem Inneren des Dichtungseinsatzes 2 in Kontakt, wobei eine Ausgleichsplatte 19 als ein Vorbelastungsmittel dazwischengelegt ist, durch das die Buchse 5b durch den Dichtungseinsatz in die Längsrichtung der Drehwelle 6 geschoben wird. Die Ausgleichsscheibe 19, deren Abschnitte 19a und 19b des äußeren Umfangs als Konvexitäten ausgebildet sind, sind mit dem Inneren des Dichtungseinsatzes 2 in Kontakt.
Gleichzeitig ist eine Ausgleichsplatte 25 als Vorbelastungsmittel bei der Seite der Buchse 5b angeordnet, die dem Lager 7b zugewandt ist, das im Hohlzylinderabschnitt der Buchse 5b angeordnet ist. Die Ausgleichsplatte 25, deren Abschnitte 25a und 25b des äußeren Umfangs als Konvexitäten ausgebildet sind, sind mit dem Bodenabschnitt des Hohlzylinderabschnitts der Buchse 5b in Kontakt, wobei ein Ring 14b dazwischengelegt wird, durch den die Drehwelle 6 stößt. Durch das Dazwischenlegen der Ausgleichsplatte 25 wird das Lager 7b durch die Buchse 5b in die Längsrichtung der Drehwelle 6 vorbelastet.
Außerdem ist ein Luftspalt G zwischen dem Seitenabschnitt des Dichtungseinsatzes 2 und dem äußeren Umfang des Statorkerns vorgesehen. Der Luftspalt G ist ein Luftspalt zur Positionierung der ausgeschnittenen Abschnitte 13a und 13b, die bei den Buchsen 5a und 5b in Bezug auf den in Kontakt befindlichen Statorkern 3 in der Richtung senkrecht zur Drehwelle 6 gebildet sind. Außerdem hat der Luftspalt eine geräuschvermindernde Wirkung, indem er Resonanz verhindert, die durch die Ausbreitung der elektromagnetischen Schwingung zu dem Dichtungseinsatz verursacht wird, die bei dem Statorkern auftritt, wenn ein elektrischer Strom zur Anregung zu der Statorspule fließt.
3A, 3B, 3C und 3D veranschaulichen die Strukturen der Buchsen 5a und 5b, 3A ist eine Ansicht der Buchse 5a in der Richtung A von 3B, 3B ist eine Querschnittsansicht der Buchse 5a, 3C ist eine Querschnittsansicht der Buchse 5b und 3D ist eine Ansicht der Buchse 5b in die Richtung B von 3C.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Buchse 5a mit einem Durchgangsloch 21a, durch das die Drehwelle 6 stößt, und mit einem Hohlzylinderabschnitt 20a ausgebildet, in den das Lager 7a eingepasst ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Bodenabschnitt 34 des Hohlzylinderabschnitts 20a mit einer ringförmigen Konkavität 14a ausgebildet.
Der äußere Umfang der Seite des Hohlzylinderabschnitts 20a, die dem Rotor 11a zugewandt ist, ist mit dem ausgeschnittenen Abschnitt 13a gebildet, der mit dem Statorkern 3 in Kontakt ist. Der ausgeschnittene Abschnitt 13a wird durch Einpassen in das Innere des Statorkerns 3 befestigt.
Die Buchse 5b ist mit einem Durchgangsloch 21b, durch das die Drehwelle 6 stößt, und mit einem Hohlzylinderabschnitt 20b ausgebildet, in den das Lager 7b eingepasst ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Bodenabschnitt 33 des Hohlzylinderabschnitts 20b mit einer ringförmigen Konkavität 14b ausgebildet.
Die Seite des Hohlzylinderabschnitts 20b, die dem Rotor 11b zugewandt ist, ist mit dem ausgeschnittenen Abschnitt 13b ausgebildet, der mit dem Statorkern 3 in Kontakt ist. Der ausgeschnittene Abschnitt 13b wird in das Innere des Statorkerns 3 eingesetzt und durch Einpassen befestigt. Im Ergebnis werden die ausgeschnittenen Abschnitt 13a und 13b in den Statorkern 3 eingesetzt, und die Buchsen 5a und 5b werden durch Einpassen befestigt, wodurch ein Spaltabstand zwischen dem Statorkern 3 und den Rotoren 11a und 11b in die Richtung senkrecht zur Drehwelle 6 erzielt wird.
Ferner ist die Buchse 5b mit einem konkaven Abschnitt 30, in dem die Ausgleichsscheibe 19 angeordnet wird, bei dem Ende der Seite gegenüber der Seite ausgebildet, bei der der Hohlzylinderabschnitt 20b ausgebildet ist, und die Buchse 5b wird durch den Dichtungseinsatz 2 in die Längsrichtung der Drehwelle geschoben. Im Ergebnis kann die Genauigkeit in der Richtung der Drehwelle durch Schieben der Ausgleichsscheiben 25 und 19 auch in dem Fall sichergestellt werden, in dem die Herstellungsgenauigkeit oder die Baugruppen-Genauigkeit der Abstandselemente 15 und 16 und der Lager 7a und 7b, die zwischen den Buchsen 5a und 5b und dem Statorkern 3 angeordnet sind, gering ist, oder auch in dem Fall, in dem die Abstandselemente 15 und 16 und die Lager 7a und 7b durch die Drehung der Drehwelle abgetragen werden.
4A, 4B und 4C veranschaulichen einen Montagevorgang eines Schrittmotors einer in 2 gezeigten Ausführungsform, 4A veranschaulicht die Montage einer Buchse 5b und des Rotors, 4B veranschaulicht eine Montage des Abschnittes, der in der vorhergehenden 4A montiert wurde, mit dem Statorkern 3, und 4C veranschaulicht eine Montage des Abschnitts, der in der vorhergehenden 4B montiert wurde, mit der Buchse 5a.
In 4A werden die Rotoren 11a und 11b mit dem dazwischen angeordneten Magneten 10 an der Drehwelle 6 befestigt, und die Lager 7a und 7b werden an beiden Enden der Drehwelle 6 befestigt. An der Seite des Endes E, das dem vorstehenden Ende F der Drehwelle 6 gegenüberliegt, ist die Ausgleichsscheibe 25, die ein in der Figur nicht gezeigtes Durchgangsloch aufweist, bei dem Bodenabschnitt 33 des Hohlzylinderabschnitts 20b der Buchse 5b angeordnet. Die Drehwelle 6 dringt in das Durchgangsloch 21b ein.
In 4B wird die Buchse 5b, die wie zuvor beschrieben montiert wurde, in den Statorkern 3 entlang des Innendurchmessers eingesetzt, bis der ausgeschnittene Abschnitt 13b der Buchse 5b mit dem Statorkern 3 in Kontakt kommt.
In 4C sind die Buchse 5b und der Statorkern 3, die wie zuvor beschrieben montiert wurden, derart angeordnet, dass der Bodenabschnitt 34 des Hohlzylinderabschnitts 20a der Buchse 5a der Seite des vorstehenden Endes F der Drehwelle 6 zugewandt ist, und die Drehwelle 6 dringt durch das Durchgangsloch 21a, wodurch der Schrittmotor konstruiert ist.
Der Schrittmotor, der wie zuvor beschrieben konstruiert ist, wird in dem Dichtungseinsatz 2 aufgenommen, so dass die Ausgleichsscheibe 19 bei dem konkaven Abschnitt 30 der Buchse 5b so angeordnet ist, wie es in 2 gezeigt ist. Hierauf wird der Öffnungsabschnitt des Dichtungseinsatzes 2, der als ein Hohlzylinder mit einem Boden gebildet ist, durch den Plattenabschnitt 1 abgedeckt, und der Abschnitt, bei dem der Plattenabschnitt mit dem Dichtungseinsatz 2 in Kontakt ist, und der Abschnitt, bei dem der an der Seitenfläche angeordnete Verbinder 8 mit dem Dichtungseinsatz 2 in Kontakt ist, werden mit dem Dichtungsmaterial 9 beispielsweise durch Verschweißen und dergleichen abgedichtet.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Schrittmotors einer Ausführungsform des Außengehäuse-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden wird eine Beschreibung anhand 5 gegeben. Die gleichen Bezugszeichen werden bei den gleichen Abschnitten verwendet, die in 2 beschrieben worden sind, und ihre Beschreibungen werden weggelassen.
Der Unterschied zwischen 2 und 5 besteht darin, dass die ausgeschnittenen Abschnitte 13c und 13d, bei denen die Buchsen 5a und 5b mit dem Statorkern 3 in Kontakt sind, einzeln bei der Seite der Buchsen 5a und 5b ausgebildet sind, bei der der Statorkern 3 dem Dichtungseinsatz 2, der das Gehäuse bildet, zugewandt ist, wobei der Abschnitt des äußeren Umfangs des Statorkerns 3 gehalten wird.
Die Buchsen 5a und 5b stehen mit dem Dichtungseinsatz 2 nicht nur am Boden, sondern auch bei den Seitenabschnitten in Kontakt, und der Luftspalt G ist zwischen dem äußeren Umfang des Statorkerns 3 und dem Seitenabschnitt des Dichtungseinsatzes 2 durch die ausgeschnittenen Abschnitte 13c und 13d angeordnet. Der Luftspalt G dient zur Positionierung der ausgeschnittenen Abschnitte 13c und 13d, die bei den Buchsen 5a und 5b ausgebildet sind, in Bezug auf den in Kontakt stehenden Statorkern 3 in die Richtung senkrecht zur Drehwelle 6. Dies bedeutet, dass der Statorkern 3 durch die ausgeschnittenen Abschnitte 13c und 13d befestigt ist, wodurch ein Spaltabstand zwischen dem Statorkern 3 und den Rotoren 11a und 11b in die Richtung senkrecht zur Drehwelle 6 erzielt wird.

Claims

Gekapselter Motor, in dem ein Statorkern (3) außerhalb von Rotoren (11a, 11b) angeordnet ist, die an einer Drehwelle (6) befestigt sind, wobei die Drehwelle (6) durch ein erstes und ein zweites Lager (7a, 7b), die an der Drehwelle (6) befestigt sind, gehalten wird, wobei der Motor umfasst: eine erste und eine zweite Buchse (5a, 5b), um das erste bzw. das zweite Lager (7a, 7b) zu befestigen; ein Gehäuse, das ein Durchgangsloch (17) besitzt, von der ein Ende der Drehwelle (6) als eine Abtriebswelle vorsteht; und Vorbelastungsmittel, die in dem Gehäuse angeordnet sind, um die zweite Buchse (5b) in Längsrichtung der Drehwelle (6) zu schieben, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Plattenabschnitt (1) und einen Dichtungseinsatz (2) umfasst, der in Form eines Hohlzylinders mit einem Boden gebildet ist, wobei die Abtriebswelle von einem Durchgangsloch (17), das in dem Plattenabschnitt (1) gebildet ist, vorsteht, das zweite Lager (7b) und die zweite Buchse (5b) sich auf Seiten des Bodens des Dichtungseinsatzes (2) befinden, die Buchsen (5a, 5b) ausgeschnittene Abschnitte (13a, 13b) besitzen, die ausgebildet sind, um den Statorkern (3) und die Rotoren (11a, 11b) in der Richtung senkrecht zu der Drehwelle (6) zu positionieren und um die Rotoren (11a, 11b) in der Längsrichtung der Drehwelle (6) zu positionieren, und der Plattenabschnitt (1) und der Dichtungseinsatz (2), die das Gehäuse bilden, durch ein Dichtungsmaterial (9) abgedichtet sind, wobei die Vorbelastungsmittel erste Vorbelastungsmittel (19) und zweite Vorbelastungsmittel (25) umfassen, wobei die ersten Vorbelastungsmittel (19) zwischen der zweiten Buchse (5b) und dem Boden des Dichtungseinsatzes (2) angeordnet sind und die zweiten Vorbelastungsmittel (25) zwischen dem zweiten Lager (7b) und der zweiten Buchse (5b) angeordnet sind.
Gekapselter Motor nach Anspruch 1, wobei die ersten Vorbelastungsmittel (19) an der zweiten Buchse (5b) angeordnet sind, die auf der der Abtriebswelle gegenüber liegenden Seite der Drehwelle (6) angeordnet ist, und das Schieben in Richtung der Drehwelle (6) erfolgt.
Gekapselter Motor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Vorbelastungsmittel (19, 25) Federn sind.
Gekapselter Motor nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Statorkern (3) ein Luftspalt (G) vorhanden ist.
Verfahren zum Herstellen eines gekapselten Motors, der eine gekapselte Struktur besitzt, in der ein Statorkern (3) außerhalb von Rotoren (11a, 11b), die an einer Drehwelle (6) befestigt sind, angeordnet ist und die Drehwelle (6) durch ein erstes und ein zweites Lager (7a, 7b), die an der Drehwelle (6) befestigt sind, gehalten wird, wobei der Motor eine erste und eine zweite Buchse (5a, 5b) aufweist, um das erste bzw. das zweite Lager (7a, 7b) zu befestigen; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Vorsehen eines Gehäuses, das einen Plattenabschnitt (1) und einen Dichtungseinsatz (2), der in Form eines Hohlzylinders mit einem Boden gebildet ist, besitzt; Vorsehen einer Abtriebswelle, die von einem Durchgangsloch (17), das in dem Plattenabschnitt (1) gebildet ist, vorsteht; Vorsehen des zweiten Lagers (7b) und der zweiten Buchse (5b) auf Seiten des Bodens des Dichtungseinsatzes (2); Vorsehen der Buchsen (5a, 5b), die ausgeschnittene Abschnitte (13a, 13b) besitzen, die gebildet sind, um den Statorkern (3) und die Rotoren (11a, 11b) in der Richtung senkrecht zu der Drehwelle (6) zu positionieren und um die Rotoren (11a, 11b) in der Längsrichtung der Drehwelle (6) zu positionieren; Vorsehen von Vorbelastungsmitteln, die in dem Gehäuse angeordnet sind, um die zweite Buchse (5b) in der Längsrichtung der Drehwelle (6) zu schieben; Aufbauen des Motors im Gehäuse; Abdichten des Plattenabschnitts (1) und des Dichtungseinsatzes (2) mit einem Dichtungsmaterial (9); Abdichten des Durchgangslochs (17), das in dem Plattenabschnitt (1) ausgebildet ist, durch Herstellen eines engen Kontakts mit einem in Verbindung mit dem Motor zu verwendenden Zusammenfügungsmaterial; und Vorsehen erster Vorbelastungsmittel (19) und zweiter Vorbelastungsmittel (25), wobei die ersten Vorbelastungsmittel (19), die zwischen der zweiten Buchse (5b) und dem Boden des Dichtungseinsatzes (2) angeordnet sind, die zweite Buchse (5b) in der Längsrichtung der Drehwelle (6) schieben; und wobei die zweiten Vorbelastungsmittel (25), die zwischen dem zweiten Lager (7b) und der zweiten Buchse (5b) angeordnet sind, das zweite Lager (7b) vorbelasten.