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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung
für den
Anker eines Motors, die auf einen Mikromotor des Typs angewandt wird,
in welchem ein Magnet an der Ankerwelle befestigt ist, und der zwei
Schichten von Ständerwicklungen
an seinem äußeren Umfang
aufweist.
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Stand der Technik
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Ein
Beispiel eines herkömmlichen
Mikromotors zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen wird in Übereinstimmung
mit 8 erklärt,
in welcher der obere Halbabschnitt desselben im Schnitt gezeigt
wird, um die innere Struktur zu zeigen. Bezugsziffer 1 bezeichnet
ein Ständerjoch,
außerhalb
dessen ein Lager 2 befestigt ist und innerhalb dessen ein
Lager 3 befestigt ist, die eine Ankerwelle 4 drehbar
lagern. An der Ankerwelle 4 ist eine Hülse 5 befestigt, um
deren äußeren Umfang
herum ein zylindrischer Magnet 6 angebracht ist. Dadurch sind
die Hülse 5 und
der Magnet 6 vereinigt.
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Die
Länge der
Hülse 5 ist
kürzer
als der Abstand zwischen den Lagern 2 und 3, und
ein Ende der selben ist einer Unterlegscheibe 7 benachbart, durch
welche die Ankerwelle 4 durchdrungen wird, und das andere
Ende ist einer Blattfeder 8 benachbart. Die Unterlegscheibe 7 steht
in Kontakt mit dem Lager 2 und die Blattfeder 8 steht
in Kontakt mit dem Lager 3. Außerhalb des äußeren Umfanges
des Magneten 6 ist die innere Seite des Ständerjoches 1 mit einem
kleinen Spalt dazwischen angeordnet, und innerhalb des Joches 1 liegen
die Ständerwicklungen 9 und 10 neben
einander.
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In
einem solchen herkömmlichen
Mikromotor, der so gebildet ist, rotiert die Ankerwelle 4 auf Grund
der elektromagnetischen Kraft, die auf den Magneten 6 in Übereinstimmung
mit einer polarisierenden Aktion des selben ausgeübt wird,
wenn das Ständerjoch 1 durch
Hineinfließen
des Wechselstromes in die Wicklungen 9 und 10 erregt
wird. Falls der Motor ein Schrittmotor ist, wird der Magnet 6 abwechselnd
mit der elektromagnetischen Kraft betätigt, wenn die Wicklungen 9 und 10 abwechselnd
mit einem Impulsstrom durchflossen werden. Wenn die Wicklungen 9 und 10 abwechselnd
mit dem Impulsstrom durchflossen werden, ändert sich die Erregung des
Ständerjoches 1 an
der Ankerwelle 4 in der axialen Richtung, da die Ankerwelle 4 eine
in der axialen Richtung abwechselnd vorwärts und rückwärts gerichtete Kraft aufnimmt,
die verursacht, dass die Ankerwelle 4 sich in einer instabilen
Position befindet und vibriert, wodurch als Resultat ein Geräusch entsteht.
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Um
dies zu vermeiden, wird in weiterer Folge die Position der Ankerwelle
4 in
der axialen Richtung fixiert, indem die Hülse
5 durch die Unterlegscheibe
7 an
das Lager
2 gepresst wird, auf Grund der Funktion der Blattfeder
8,
die an den Endabschnitt der Ankerwelle
4 positioniert wird.
Gemäß der in
8 gezeigten
Struktur wird die Hülse
5 nicht
so angepasst, dass sie direkt in Kontakt mit dem Lager
2 steht,
da die Unterlegscheibe
7 an der Ankerwelle
4 zwischen der
Hülse
5 und
dem Lager
2 eingelegt ist. Eine ähnliche Motoranordnung ist
im Stand der Technik aus der
US
4,438,361 bekannt. Dem entsprechend gibt es keine Schwierigkeiten
bei der Funktion des Motors.
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Jedoch
neigt zu dem Zeitpunkt des Zusammenbaus des Motors die Blattfeder 8,
die an die Ankerwelle 4 gelegt wird, dazu, beim Einbau
der Ankerwelle in das Ständerjoch 1 herunter
zu fallen, wenn sie nicht fixiert wird. Um diese Schwierigkeit zu
vermeiden, musste die Blattfeder 8 beim Zusammenbau durch
Schmierstoff an der Ankerwelle 4 zum Haften gebracht werden,
was für
einen automatisierten Prozess zum Zusammenbau nicht geeignet ist
und weshalb man sich auf Handarbeit verlassen musste. Ferner hat
eine bloße
Ersetzung der Blattfeder 8 durch eine Schraubenfeder die
Arbeit des Zusammenbaus nicht verbessert.
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Da
der Abstand zwischen der Hülse 5 eines Ankers
eines Schrittmotors und dem Lager 3, das heißt, die
Maßgenauigkeit
des Abstandes, wo die Blattfeder 8 untergebracht wird,
von der Genauigkeit der Länge
der Hülse 5 und
der Genauigkeit des Abstandes zwischen den Lagern 2 und 3 abhängt, beeinflusst
die sehr kleine Maßänderung
des Abstandes signifikant die Druckbeaufschlagung des Ankers auf
Grund der Blattfeder 8 und eines Kontaktdruckes zwischen
der Hülse 5 und
der Ankerwelle 4, als ein Resultat der Eigenschaft des
Motordrehmomentes.
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Die
Beziehung einer Veränderung
(mm) an einer Belastung (N) ist als ein repräsentatives Beispiel der Eigenschaft
der Belastungsveränderung
der Blattfeder, und als ein repräsentatives
Beispiel der Schraubenfeder in 9 bzw. in 10 dargestellt. Beim
Vergleich dieser Beispiele ist eine Kurve der Belastungsveränderung
am Beginn der Verwendung der Blattfeder in ➀ dargestellt,
die nach Alterung in ➁ übergeht.
Zum Beispiel liegt bei der Veränderung
von 0,1 mm–0,5
mm die Belastung zwischen 0,35 N–1 N, und im Falle einer Schraubenfeder
zeigt die Belastung sowohl in ➀ als auch ➁ eine
geringe Veränderung
von 0,8 N–1,2
N. Dem entsprechend nimmt die Veränderung der Druckbeaufschlagung
ab, wenn eine Schraubenfeder für
einen Motor verwendet wird, gegen das Spiel des Raumes, in welchem
die Schraubenfeder untergebracht wird.
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Daher
ist eine Schraubenfeder, in der die Veränderung der Druckbeaufschlagung
auf Grund von Alterung gering ist, und der Einfluss der Raumveränderung
gering ist, überlegen
und kann einfach verwendet werden.
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Wenn
jedoch eine solche Schraubenfeder ohne eine Schraubenabdeckung oder
Haltevorrichtung wie auch eine Blattfeder verwendet wird, spannt die
druckbeaufschlagte Schraubenfeder die Rotationskraft des Ankers
in eine Drehrichtung oder in eine entgegengesetzte Richtung vor,
indem sie eine Verdrehungskraft hinzufügt, die dazu führt, dass
ein Schrittmotor in seiner Winkelgenauigkeit, welche die Genauigkeit
der Positionierung bei jedem einzelnen Schritt bezeichnet, sowie
in seiner Drehmomenteigenschaft negativ beeinflusst wird.
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In
weiterer Folge ist in der vorliegende Erfindung eine Schraubenfeder
in einer Haltevorrichtung untergebracht, um zu ermöglichen,
dass die Haltevorrichtung leicht automatisch zusammengebaut werden
kann, und die Struktur so angepasst wird, dass für sie bewirkt wird, dass sie
die Position provisorisch beibehält,
nachdem sie mit der Ankerwelle gekoppelt wurde, so dass der Zusammenbau
des Motors einfach wird und die Struktur geschaffen wird, die nicht
verursacht, dass die dem Anker hinzugefügte Druckbeaufschlagung sich
negativ auf die Winkelgenauigkeit und die Drehmomenteigenschaft
auswirkt.
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Um
das obige Problem zu lösen,
ist die vorliegende in Anspruch 1 beschriebene Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass eine schalenförmige Basis und eine Abdeckung
so angepasst werden, dass sie gekoppelt werden können, um darin eine Schraubenfeder
unterzubringen, wodurch eine Haltevorrichtung gebildet wird, und
die Haltevorrichtung zwischen ein Lager der Ankerwelle und eine
Hülse eingelegt wird.
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Die
in Anspruch 2 beschriebene Erfindung ist, innerhalb der in Anspruch
1 beschriebenen Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis
und die Abdeckung aus Kunststoffmaterial bestehen, und dass an der
Mitte des Bodens von einem der beiden eine nicht kreisförmige Öffnung mit
einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der
Ankerwelle, vorgesehen ist, und an der Mitte des gegenüberliegenden
Bodens eine kreisförmige Öffnung mit einem
Durchmesser, der etwas größer ist
als der Durchmesser der Ankerwelle, vorgesehen ist.
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Die
in Anspruch 3 beschriebene Erfindung ist, innerhalb der in den Ansprüchen 1 und
2 beschriebenen Erfindungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt
der Basis mit einer länglichen Öffnung entlang
der Ankerwelle versehen ist, und die Abdeckung mit einer Sperrklinke
versehen ist, die es erlaubt, in dieser Öffnung innerhalb eines gegebenen Bereiches
der selben zu gleiten und in das Ende der Öffnung einzurasten.
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Die
in Anspruch 4 beschriebene Erfindung ist, innerhalb jeder der in
den Ansprüchen
1 bis 3 beschriebenen Erfindungen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Haltevorrichtung aus thermoplastischem Harz besteht.
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Die
in Anspruch 5 beschriebene Erfindung ist, innerhalb der in jedem
der Ansprüchen
1 bis 4 beschriebenen Erfindungen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung so angepasst ist, dass sie mit der Haltevorrichtung
unter Einhaltung eines Spieles gekoppelt werden kann.
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Da
die Basis und die Abdeckung der Haltevorrichtung mit einem ausreichenden
Spiel gekoppelt ist und eine Schraubenfeder abdeckt, werden die
Basis und die Abdeckung der Haltevorrichtung frei auseinander und
wieder zusammengedrückt
in dem Zustand, in dem die Schraubenfeder in dieser untergebracht
ist, um elastisch zu wirken. Da weiter der Durchmesser der Öffnung für das Einsetzen
der Ankerwelle und Halten der Haltevorrichtung an dieser ein wenig
kleiner ist als jener der Ankerwelle, ist die Haltevorrichtung,
wenn sie an die Ankerwelle gebracht wird, in einem halb fixierten
Zustand und wird provisorisch daran gehalten, so dass sie nicht
leicht davon zu entfernen ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gezeigt in einer Halb-Schnittansicht.
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2 ist
eine Halb-Schnittansicht einer Haltevorrichtung der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
eine gebrochene Seitenansicht der in 2 dargestellten
Haltevorrichtung.
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4 ist
eine Seitenansicht der Basis der Haltevorrichtung.
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5 ist
eine Vorderansicht, die von der rechten Seite von 4 aufgenommen
wurde.
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6 ist
eine Vorderansicht der Abdeckung der Haltevorrichtung.
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7 ist
eine Seitenansicht von 6.
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8 ist
eine Halb-Schnittansicht einer herkömmlichen Motor-Struktur.
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9 ist
ein Graph, der eine Kurve der Belastungsveränderung der Blattfeder darstellt.
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10 ist
ein Graph, der eine Kurve der Belastungsveränderung der Schraubenfeder
darstellt
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Ausführungsform
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Im
Folgenden wird hierin unter Bezugnahme auf 1 eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erklärt,
wobei dieselben Teile wie in 8 mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet werden. Bezugsziffer 1 ist ein
Ständerjoch,
das eine Ankerwelle 4 drehbar durch ein Lager 2,
das außer halb
des Ständerjoches
befestigt ist, und ein Lager 3, das innerhalb des Ständerjoches
befestigt ist, lagert. Die Ankerwelle 4 ist mit einer Hülse 5 befestigt,
an deren äußerem Umfang
ein zylindrischer Magnet 6 befestigt ist. So sind diese
Hülse 5 und
der Magnet 6 vereinigt.
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Die
Länge der
Hülse 5 ist
so angepasst, dass sie annähernd
dem halben Abstand zwischen den Lager 2 und 3 entspricht,
und ein Ende der Hülse 5 steht
in Kontakt mit einer Unterlegscheibe 7, die von der Ankerwelle 4 durchdrungen
ist, und das andere Ende der selben steht in Kontakt mit einer Haltevorrichtung 11 der
vorliegenden Erfindung.
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Andererseits
steht die Unterlegscheibe 7 in Kontakt mit dem Lager 2,
und die Haltevorrichtung 11 steht in Kontakt mit dem Lager 3,
und an dem äußeren Umfang
des Magneten 6 ist ein innerer Umfang des Ständerjoches 1 positioniert,
wobei ein kleiner Spalt dazwischen angeordnet ist, und innerhalb
des Ständerjoches 1 liegen
die Ständerwicklungen 9 und 10 neben
einander. Die Haltevorrichtung 11 ist mit einer schalenförmigen Basis 12 gebildet,
und eine Abdeckung 13 bringt eine Schraubenfeder darin
unter. Die Struktur der Haltevorrichtung 11 wird unter
Bezugnahme auf die 2–7 erklärt.
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2 zeigt
den Zustand der Haltevorrichtung 11, in dem die Basis 12 und
die Abdeckung 13 gekoppelt sind und die Schraubenfeder 14 darin
unterbringen, und 3 ist der auseinander genommene
Zustand davon. 4 zeigt die Seite der Basis 12, 5 ist
ein Vorderansicht davon; 6 ist eine Vorderansicht der
Abdeckung 13 und 7 zeigt
die Seite davon. Sowohl die Basis 12 als auch die Abdeckung 13 sind
in Schalenform ausgebildet, unter Verwendung eines Kunststoffes,
der beim Pressformen überlegen
ist.
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Die
Basis 12 ist, wie in 5 dargestellt,
in der Vorderansicht kreisförmig
und an der Mitte des Bodens 12a ist ein annähernd achteckiges
Loch 12b vorgesehen, das durch Abschneiden von vier Ecken eines
Quadrates gebildet wird. In dieses Loch 12b wird die Ankerwelle 4 (siehe 1)
eingesetzt. Da der minimale Durchmesser des achteckigen Loches 12b (an
den Abschnitten außer
den Scheitelpunkten des Achtecks) ein wenig kleiner ist als der
Durchmesser der Ankerwelle 4, wird die achteckige Form
verformt, indem sie mit der Ankerwelle 4 auf Grund der Elastizität des Kunststoffes
in eine kreisförmige
Form geschoben und geöffnet
wird, in Übereinstimmung mit
dem Durchmesser der Ankerwelle 4, und dabei kann die Ankerwelle 4 die Öffnung passieren,
wobei die Basis 12 provisorisch von der Ankerwelle 4 gehalten
wird.
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Wie
in 4 dargestellt ist eine plattenförmige Halte-
und Fixiervorrichtung 12c vorhanden, die mit einer Öffnung 12d versehen
ist, welche entlang der axialen Richtung verläuft. Ein Klinkenabschnitt 13b (siehe 3, 6 und 7),
der an der Seite 13a der Abdeckung 13 vorgesehen
ist, ist so angepasst, dass er in die Öffnung 12d hinein
gekoppelt werden kann. Beim Koppeln kann die gesamte Länge der
Haltevorrichtung 11 verändert
werden, da der Klinkenabschnitt 13b innerhalb des Bereiches
der Öffnung 12d der
Fixiervorrichtung 12c verschoben werden kann. Der Klinkenabschnitt 13b rastet
in das Ende der Öffnung 12d ein.
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Die
Abdeckung 13 ist ebenfalls aus dem selben Material wie
die Basis 12 hergestellt und so eingerichtet, dass sie
mit einem kleinen Spiel in diese eingesetzt werden und mit ihr gekoppelt
werden kann. Auf Grund des so vorgesehenen Spieles und der Natur
des Kunststoffes weitet die Abdeckung 13 zum Zeitpunkt
des Koppelns die Fixiervorrichtung 12c nach außen auf,
und nachdem sie an der inneren Seite der Fixiervorrichtung 12c entlang
geglitten ist, koppelt die Abdeckung 13 in die Öffnung 12d ein.
Auf der anderen Seite ist an der Mitte des Bodens 13c (siehe 6)
der Abdeckung 13 eine kreisförmige Öffnung 13d vorgesehen,
deren Durchmesser ein wenig größer ist
als der Durchmesser der Ankerwelle 4 (1).
Dadurch wird es einfach, die Haltevorrichtung 11 an die
Ankerwelle 4 zu bringen. Wenn die Haltevorrichtung 11 an
der Ankerwelle 4 des Motors befestigt wird, nachdem die
Haltevorrichtung durch Unterbringen der Schraubenfeder 14 zwischen
der Basis 12 und der Abdeckung 13 zusammengebaut wurde,
wird zuerst die Ankerwelle 4 in die Öffnung 12b des Bodens 12a der
Basis 12 eingesetzt. Da zu dem Zeitpunkt, an dem die Haltevorrichtung 11 an
die Ankerwelle 4 gebracht wird, eine Befestigungskraft an
der Ankerwelle 4 erzeugt wird, wird dann wie oben erwähnt durch
Ausnützen
dieser Kraft eine provisorische Halterung ausgeführt. Als Nächstes wird die Hülse 5 befestigt,
und durch Zusammenbauen der Ankerwelle 4 mit der Unterlegscheibe 7 zwischen
Lager 2 und 3 wird die Anordnung fertig gestellt.
Sie entspricht einer herkömmlichen
Anordnung zur Erzeugung einer Drehkraft durch Anlegen elektrischer
Energie an die Wicklungen 9 und 10.
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In
der oben erwähnten
Ausführungsform
ist für
die Konfiguration der Öffnung 12b des
Bodens 12a der Basis 12 eine achteckige dargestellt,
die basierend auf der zu erhaltenden Figur durch Abschneiden von
vier Ecken eines Quadrates gebildet wird, jedoch ist die Konfiguration
der Öffnung 12b nicht
auf diese beschränkt.
Im Wesentlichen kann es ausreichend sein, dass die Haltevorrichtung
provisorisch an der Ankerwelle 4 gehalten wird, nachdem
die Ankerwelle durch Aufbringen einer geringen Kraft eingesetzt
worden ist. Das Material ist für
die Bildung der Basis 12 und der Abdeckung 13 geeignet,
wenn diese in einem gewissen Ausmaß flexibel sind und einen kleinen
Reibungskoeffizienten zwischen der Haltevorrichtung und den Lagern
aufweisen. In dem Beispiel dieser Erfindung wird POM-Harz verwendet.
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In Übereinstimmung
mit der Struktur der Druckbeaufschlagungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung,
die somit erklärt
wurde, wird es möglich, eine
Schraubenfeder für
einen Schrittmotor zu verwenden, wobei erwartet wird, ein gutes
Resultat zu erzielen, ohne eine Verdrehung des selben zu erhalten.
Und in diesem Fall wird die Haltevorrichtung, wenn sie an die Ankerwelle
angebaut wird, auf Grund der Befestigungskraft der Basis an der
Ankerwelle provisorisch an der Ankerwelle gehalten. So wird der automatisierte
Zusammenbau des Motors möglich, da
er in geeigneter Weise für
einen automatisierten Zusammenbau konfiguriert ist.