TWI667868B - 馬達 - Google Patents

Abstract

本發明之馬達100係用於驅動被調整成與大氣壓不同之壓力之容器內之構件。馬達100包含：轉子10、定子18、及外殼34。轉子10係配置於與大氣壓不同之壓力之環境內。定子18係與轉子10對向而配置。外殼34係收納有轉子10與定子18。於馬達100中，與轉子10對向之外殼34內之空間係被樹脂所填充。

Description

馬達

本說明書係揭示馬達相關之技術。尤其，揭示關於在與大氣壓不同之壓力環境下使用之馬達之技術。

已知有驅動被調整成與大氣壓不同之壓力之容器內，例如真空容器內之構件之馬達。於此般馬達中，將馬達之一部分配置於真空中，且將馬達之其他一部分配置於大氣中。於JP1991-277148A，揭示有於轉子與定子之間配置間隔壁之馬達。藉由間隔壁，將真空容器內之環境與真空容器外之環境阻隔。JP1991-277148A之馬達之轉子位於真空中，定子位於大氣中。

於JP1991-277148A之馬達中，於間隔壁之轉子側(真空側)與定子側(大氣側)產生壓力差。藉由該壓力差，對間隔壁施加使間隔壁朝轉子側變形之力。因此，需要以間隔壁不會變形之方式加厚間隔壁之厚度，或者以即便間隔壁變形，間隔壁亦不會接觸轉子之方式加長轉子、定子間之距離。任一情形下，轉子、定子間之距離皆變長，馬達之尺寸變大。

本說明書係為解決上述問題者，揭示實現小型之馬達之技術。

本說明書所揭示之馬達係驅動被調整成與大氣壓不同之壓力之容器內之構件。該馬達包含：轉子，其配置於與大氣壓不同之壓力之 環境內；定子，其與轉子對向而配置；及外殼，其收納有轉子與定子。於本說明書所揭示之馬達中，以樹脂填充與轉子對向之外殼內之空間。

根據上述馬達，因與轉子對向之外殼內之空間被樹脂所填充，故即便配置有轉子之環境之壓力與配置有與轉子對向之零件(定子等)之環境之壓力不同，亦可防止經由馬達連通容器之內外，氣體於容器之內外移動之情況。即，上述馬達可不於轉子與定子間設置間隔壁等，而將轉子配置於與容器內相同之壓力(與大氣壓不同之壓力)之環境，且將定子配置於大氣中。上述馬達因不必使用間隔壁等，故不必加長轉子與定子間之距離，可較先前之馬達使馬達之尺寸小型化。又，因不必於轉子與定子間設置間隔壁等，故可提高馬達之效率。即，可實現降低電力損失之馬達。

再者，「轉子配置於與大氣壓不同之壓力之環境內」並非意指轉子配置於容器內。亦包含轉子配置於容器之外部，容器內與配置有轉子之部分連通，轉子周圍之壓力與容器內之壓力(與大氣壓不同之壓力)相等之形態。再者，「與大氣壓不同之壓力」包含減壓環境、加壓環境兩者。「減壓環境」係指包含真空或實質性真空狀態，且壓力低於大氣壓之環境。又，內部壓力較大氣壓低之容器有稱為減壓容器之情況。「加壓環境」係指壓力較大氣壓高之環境。內部壓力較大氣壓高之容器有稱為壓力容器之情況。

2‧‧‧O形環

4‧‧‧凸緣

6‧‧‧限制板

8‧‧‧軸承

10‧‧‧轉子

10a‧‧‧輸出部

10b‧‧‧永久磁鐵

10c‧‧‧板

10d‧‧‧支持部

14‧‧‧樹脂

16‧‧‧螺栓

18‧‧‧定子

18a‧‧‧核心

18b‧‧‧線圈

20‧‧‧密封板

22‧‧‧O形環

24‧‧‧第1貫通孔

26‧‧‧旋轉軸

28‧‧‧編碼器

28a‧‧‧旋轉部

28b‧‧‧固定部

30‧‧‧第2貫通孔

31‧‧‧延伸部

32‧‧‧第2貫通孔

34‧‧‧外殼

40‧‧‧上模

40a‧‧‧注入孔

42‧‧‧下模

42a‧‧‧突出部

44‧‧‧間隙

46‧‧‧空間

48‧‧‧空間

50‧‧‧O形環

52‧‧‧槽

100‧‧‧馬達

200‧‧‧馬達

214‧‧‧樹脂

234‧‧‧外殼

234a‧‧‧槽

234b‧‧‧凸部

234c‧‧‧槽

234d‧‧‧凸部

234e‧‧‧凸部

300‧‧‧馬達

314‧‧‧樹脂

334‧‧‧外殼

A1‧‧‧方向

V‧‧‧虛線

X‧‧‧虛線

圖1係表示第1實施例之馬達之剖視圖。

圖2係表示第1實施例之馬達之製造步驟。

圖3係表示第1實施例之馬達之製造步驟。

圖4係表示第2實施例之馬達之剖視圖。

圖5係表示圖4之虛線V所包圍之部分之放大圖。

圖6係表示用以說明第2實施例之馬達之特徵之圖。

圖7係表示第2實施例之馬達之變化例之部分剖視圖。

圖8係表示第2實施例之馬達之變化例之部分剖視圖。

圖9係表示第3實施例之馬達之剖視圖。

圖10係表示圖9之虛線X所包圍之部分之放大圖。

圖11係表示用以說明第3實施例之馬達之特徵之圖。

以下，記述本說明書所揭示之馬達之若干技術性特徵。再者，以下所記述之事項各自單獨具有技術有用性。

馬達係驅動被調整成與大氣壓不同之壓力之容器內之構件。馬達既可驅動減壓之容器內之構件，亦可驅動加壓之容器內之構件。例如，馬達可安裝於真空容器，驅動真空容器內之構件。或，馬達可安裝於壓力容器，驅動壓力容器內之構件。再者，以下說明中，有時將與大氣壓不同之壓力環境(容器內之環境)稱為第1環境。

馬達可具備轉子、定子、及外殼。馬達既可為軸向間隙構造，亦可為徑向間隙構造。於軸向間隙馬達之情形時，轉子可配置於較定子更靠第1環境側(容器側)。於徑向間隙馬達之情形時，轉子可配置於定子之內側。轉子可經由軸承可旋轉地支持於外殼。定子可固定於外殼。

轉子可具備支持部、板、永久磁鐵、及輸出部。支持部可經由軸承可旋轉地支持於外殼。板可固定於支持部。於板之中心部可設置有貫通孔。永久磁鐵可固定於板之表面。永久磁鐵可於板之表面，以包圍板之中心部之方式配置。輸出部可固定於支持部。轉子之輸出部可露出於第1環境。又，轉子整體可配置於第1環境。

於將馬達安裝於被調整成與大氣壓不同之壓力之容器時，轉子可越過馬達與容器之安裝面而不位於容器內。即，於容器安裝馬達 時，轉子可位於相對於馬達與容器之安裝面而與容器相反之側。又，板可於相對於支持部而與容器相反之側，固定於支持部。位置檢測器(編碼器)可安裝於轉子。

定子可具備核心與線圈。核心可固定於外殼。線圈可配置於核心之周圍。定子可與轉子空開間隔配置於與轉子對向之位置。更具體而言，定子可與轉子之永久磁鐵對向而配置。定子可以包圍編碼器之方式配置。

外殼可收納有轉子與定子。可於轉子之旋轉軸方向，於外殼之端部設置有凸緣。凸緣可固定於容器之安裝面。可於外殼之底面之中央部設置有第1貫通孔。可於第1貫通孔之周圍，設置有自外殼之底面沿旋轉軸延伸之延伸部。進而，可於第1貫通孔之周圍，設置有第2貫通孔。複數個第2貫通孔可設置於外殼之底面。又，可於外殼之底面，設置有供固定定子之螺栓穿過之螺栓孔。

可於外殼之內面，設置有較周圍更突出之凸部。再者，「較周圍突出之凸部」亦包含例如於外殼之內面形成平行之2個槽，且2個槽之間之殘餘部分自槽之底面突出之形態。即，凸部係由與周圍之相對關係決定者，未必限定為於外殼之內面設置突起之形態。

與轉子對向之外殼內之空間可由樹脂填充。利用樹脂可防止容器內外之環境經由馬達連通。具體而言，填充外殼內之空間之樹脂可防止氣體通過外殼內之間隙於容器之內外移動。即，即使於轉子配置於第1環境內，定子配置於大氣中之情形時，亦可不於轉子與定子間配置隔離板等即維持容器內之壓力。樹脂可覆蓋定子之與轉子對向之表面。更具體而言，樹脂可存在於轉子與定子之間隙。再者，樹脂既可為熱硬化性樹脂，亦可為熱塑性樹脂。

樹脂可覆蓋設置於外殼之內面之凸部。即，樹脂可接觸凸部之頂部與側壁。換言之，凸部可被樹脂包圍。樹脂有於硬化之過程、或 硬化後收縮之情形。若樹脂收縮，則有於外殼之內面與樹脂間產生間隙之情況。然而，覆蓋凸部之部分之樹脂由於樹脂整體收縮，故而欲向凸部側移動。其結果，覆蓋凸部之部分之樹脂可維持與凸部接觸之狀態。設置於外殼之內面之凸部可稱為於樹脂收縮時維持外殼與樹脂之接觸之構造。

可於外殼與樹脂之間配置O形環。將樹脂填充至外殼時，O形環被壓縮，於樹脂收縮時，O形環得以復原。藉此，即便於樹脂收縮時於外殼之內面與樹脂之間產生間隙，亦可以O形環密封外殼之內面與樹脂之間之間隙。再者，亦可於外殼之內面設置槽，且於該槽內配置O形環。該情形時，O形環之直徑可大於槽之深度。

再者，以下說明中，說明於減壓容器內安裝馬達之例。然而，本說明書所揭示之馬達亦可安裝於壓力容器。

(第1實施例)

參照圖1，說明馬達100之基本構造。馬達100具備轉子10、定子18、及外殼34。轉子10收納於外殼34內。轉子10經由軸承8可旋轉地支持於外殼34。轉子10繞旋轉軸26之周圍旋轉。轉子10具備輸出部10a、支持部10d、板10c、及永久磁鐵10b。於支持部10d固定有輸出部10a、及板10c。又，亦於支持部10d固定有編碼器28之旋轉部28a。旋轉部28a係穿過設置於板10c之中央之貫通孔，而固定於支持部10d。永久磁鐵10b固定於板10c之表面。永久磁鐵10b配置於旋轉部28a之周圍。

定子18具備核心18a與線圈18b。定子18收納於外殼34內。定子18係藉由螺栓16而固定於外殼34之底面。轉子10與定子18係空開間隔而對向。具體而言，核心18a與永久磁鐵10b對向。定子18係以包圍編碼器28之方式配置。再者，線圈18b被下述之樹脂14覆蓋。

於外殼34設置有凸緣4。凸緣4設置於旋轉軸26方向之端部。藉 由將凸緣4固定於減壓容器(省略圖示)之安裝面，而將馬達100安裝於減壓容器。再者，馬達100係以於凸緣4與減壓容器之安裝面之間配置O形環2之狀態，安裝於減壓容器。因此，可防止通過凸緣4與減壓容器之間隙而使減壓容器之內外連通。於凸緣4之內側，配置有限制轉子10移動之限制板6。限制板6固定於外殼34。

於外殼34之底面設置有第1貫通孔24、第2貫通孔30、32。第1貫通孔24設置於外殼34之底面之中央，且與旋轉軸26同軸。於第1貫通孔24內，配置有編碼器28之旋轉部28a。延伸部31設置於第1貫通孔24之周圍。延伸部31係自外殼34之底面朝轉子10延伸。編碼器28之固定部28b固定於外殼34之延伸部31。固定部28b係被下述之樹脂14覆蓋。再者，作為編碼器28，可使用旋轉編碼器、分解編碼器。第1貫通孔24係藉由密封板20密封。又，於外殼34與密封板20之間配置有O形環22。藉由O形環22，將第1貫通孔24內之環境(減壓環境)與外殼34之外部之環境(大氣)阻隔。

第2貫通孔30、32設置於第1貫通孔24之周圍。配線等(省略圖示)可通過第2貫通孔30、32，穿過外殼34之內外。例如，連接於定子18之配線可通過第2貫通孔30，直至外殼34之外部。又，連接於編碼器28之配線可通過第2貫通孔32，直至外殼34之外部。再者，第2貫通孔30、32係以樹脂14密封。

樹脂14係填充於外殼34之內面與定子18之間隙、定子18之線圈18b之周圍、外殼34之內面與編碼器28之固定部28b之間隙、固定部28b之周圍、第2貫通孔30、32。又，樹脂14亦覆蓋定子18及編碼器28(固定部28b)之表面。即，樹脂14係除第1貫通孔24外，填充於與轉子10對向之外殼34內之全部空間。樹脂14亦存在於轉子10與定子18之間之間隙。樹脂14之轉子10側之表面平坦。再者，於圖1中，為明確線圈18b、固定部28b之形狀，而對覆蓋線圈18b、固定部28b之周圍之 樹脂14，標註有與填充不存在零件之空間之樹脂14不同之陰影線。

此處，參照圖2及圖3，簡單說明於外殼34內填充樹脂之步驟。首先，如圖2所示，使用螺栓16將定子18固定於外殼34，且將編碼器28之固定部28b安裝於外殼。其後，於外殼34之底面安裝下模42，且於定子18之上方安裝上模40。再者，下模42具備嵌入第1貫通孔24之突出部42a。藉由突出部42a與上模40接觸，而於上模40與定子18之間設置間隙。

其次，使外殼34之內部減壓。此時，根據需要調節外殼34之溫度。其後，如圖3所示，自注入孔40a將樹脂14填充至外殼34內。藉此，外殼34與定子18之間之間隙44、線圈18b及固定部28b之周圍之空間、第2貫通孔30、32內之空間46、48被樹脂填充。換言之，除第1貫通孔24外，外殼34內之與轉子10對向之全部空間被樹脂填充。

如圖1所示，外殼34之上方(相對於轉子10而與定子18相反之側)開口。因此，若將馬達100安裝於減壓容器，則轉子10之周圍與減壓容器內成為相同壓力。即，若使減壓容器內減壓，則轉子10之周圍亦減壓。轉子10可謂配置於與減壓容器內相同之減壓環境內。與此相對，定子18係被樹脂14覆蓋。因此，即便使減壓容器內減壓，亦不會使定子18之周圍減壓。即，定子18可謂配置於大氣中。於馬達100中，未被樹脂14覆蓋之空間為減壓環境，即，可謂樹脂14所覆蓋之空間位於大氣中。

說明馬達100之優點。如上所述，轉子10配置於與減壓容器內相同之減壓環境內。配置於與轉子10對向之部分之零件(定子18等)係配置於大氣中。然而，因與轉子10對向之外殼34內之空間被樹脂填充，故可不於轉子10與定子18之間配置隔離板等，而將減壓容器內之環境(減壓環境)與減壓容器外之環境(大氣中)阻隔。因不必於轉子10與定子18之間確保配置隔離板等之空間，故可縮小轉子10與定子18之間 隙，且可縮短馬達100之旋轉軸26方向之長度。

說明馬達100之其他優點。如上所述，凸緣4設置於外殼34之端部，藉由將凸緣4固定於減壓容器之安裝面，而使馬達100安裝於減壓容器。又，轉子10係收納於外殼34內，且未自外殼34之端面突出。因此，即便將馬達100安裝於減壓容器，構成馬達100之零件亦不會使減壓容器內之空間變窄。又，由於馬達100可較先前更縮短旋轉軸26方向之長度，故可確保減壓容器之周圍之空間較先前更廣。再者，以下說明之馬達200、300亦可獲得上述之優點。

(第2實施例)

參照圖4及圖5，說明馬達200。馬達200係馬達100之變化例，外殼234之形狀與馬達100之外殼34不同。關於馬達200，對與馬達100實質上相同之構造，藉由附註與馬達100相同或后二位相同之參照編號而省略說明。

如圖4所示，除於外殼234之內面設置有槽外，馬達200之主要零件(轉子10、定子18等)之構造係與馬達100相同。參照圖5，說明外殼234之槽234a。如圖5所示，於外殼234之內面設置有槽234a。具體而言，於旋轉軸26方向，排列設置有2個槽234a。槽234a係繞旋轉軸26之周圍一周(亦參照圖4)。再者，於延伸部31，亦排列設置有2個槽。

於馬達200中，藉由鄰接之槽234a、234a，而於外殼234之內面形成有凸部234b。樹脂214亦填充於槽234a內。因此，凸部234b之周圍係藉由樹脂214覆蓋。例如若如圖6所示樹脂214收縮，則樹脂214之體積減少，於外殼234與樹脂214間產生間隙。同樣，槽234a內之樹脂214亦收縮，於槽234a之側壁與樹脂214之間產生間隙。然而，因樹脂214欲整體均一收縮，故槽234a之外部之樹脂214朝A1方向收縮之力將槽234a內之樹脂214按壓至槽234a之側壁。即，樹脂214以使凸部234b之存在空間變窄之方式收縮。由於凸部234b之存在空間不會縮 小，故而結果為維持樹脂214與凸部234b之接觸。

馬達200藉由於外殼234之內面設置凸部234b，即便樹脂214收縮，亦可使凸部234b與樹脂214持續接觸。即，即便因樹脂214收縮而於外殼234之內面之多個位置，於外殼234與樹脂214之間產生間隙，亦可繼續隔離減壓容器內之環境(配置有轉子10之環境)與大氣。馬達200與馬達100相比，可更確實地使減壓容器內與大氣持續隔離。

參照圖7及圖8，表示馬達200之變化例。圖7及圖8係表示外殼234之一部分，且表示與馬達200不同之形狀之凸部。於圖7中，於外殼234形成有複數個槽234c。槽234c係寬度隨著朝向深部而變窄之形狀。藉由鄰接之槽234c、234c形成之凸部234d之寬度隨著朝向外殼234之內側而變窄。即便形成此種形狀之凸部234d，亦於樹脂214收縮時，樹脂214以使凸部234d之存在空間變窄之方式收縮。因此，即便於外殼234內形成凸部234d，亦可於樹脂214收縮時，使減壓容器內之環境與大氣持續隔離。

於圖8中，於外殼234之底面設置有凸部234e。即便為此般形態，亦於樹脂214收縮時，樹脂214以使凸部234e之存在空間變窄之方式收縮。即便於外殼234內形成凸部234e，亦可使減壓容器內之環境與大氣持續隔離。如圖4所示之馬達200係僅形成有凸部234b，亦可取代凸部234b或於凸部234b之基礎上形成凸部234d、234e。

(第3實施例)

參照圖9及圖10，說明馬達300。馬達300係馬達200之變化例，外殼334之形狀與馬達200之外殼234不同。關於馬達300，對與馬達200實質上相同之構造，藉由附註與馬達200相同或后二位相同之參照編號而省略說明。

如圖9及圖10所示，於外殼334之底部形成有槽52，於槽52內配置有O形環50。如圖10所示，O形環50係於槽52內變形。更具體而 言，O形環50係於填充樹脂314時，以被填充樹脂314之壓力壓扁之狀態配置於槽52內。

如圖11所示，若樹脂314收縮，則於未配置O形環50之部分中，於外殼334與樹脂314之間產生間隙。然而，於配置有O形環50之部分中，O形環50伴隨樹脂314之收縮而復原，從而O形環50將樹脂314與外殼334之間隙密封。因此，即便因樹脂314收縮而於外殼334之內面之多個位置，於外殼334與樹脂314之間產生間隙，亦可使減壓容器內之環境與大氣持續隔離。再者，如圖9所示，馬達300係與馬達200同樣，於外殼334之內壁設置有凸部(亦參照圖4)。因此，馬達300與馬達100及200相比，可進一步確實地使減壓容器內與大氣持續隔離。又，亦可對於未於外殼之內壁設置凸部之馬達(例如馬達100)，形成圖9、10所示之槽52，且於槽52內配置O形環50。換言之，只要於槽52內配置O形環50，即可削除形成於外殼334之內壁之凸部。

於上述實施例之馬達之情形時，轉子配置於減壓環境內，外殼內之與轉子對向之空間被樹脂填充。即，馬達係將減壓環境(減壓容器內之環境)與大氣阻隔。例如，若將馬達整體配置於減壓容器內，則不必以樹脂填充與馬達對向之空間。然而，若將馬達配置於減壓容器內，則減壓容器內之空間變窄。上述實施例之馬達可不使容器內之空間變窄，而將減壓容器內之環境與大氣阻隔。再者，即便將上述實施例之馬達安裝於壓力容器(實現內部較大氣壓更高之加壓環境之容器)，亦可不使容器內之空間變窄，而將壓力容器內之環境與大氣阻隔。

以上，詳細說明了本發明之具體例，但該等僅為例示，並非限定申請專利範圍者。於申請專利範圍所記述之技術中包含對以上所例示之具體例進行多種變化、變更而成者。本說明書或圖式所說明之技術要素係藉由單獨或各種組合而發揮技術有用性者，並非限定於申請 時之技術方案所記述之組合者。又，本說明書或圖式所例示之技術係同時達成複數個目的者，且係達成其中一個目的本身便具有技術有用性者。

Claims (6)

1. 一種馬達，其係驅動被調整成與大氣壓不同之壓力之容器內之構件者，且包含：轉子，其配置於與大氣壓不同之壓力之環境內；定子，其與上述轉子對向而配置；及外殼，其收納有上述轉子與上述定子；且上述外殼係於與上述轉子之旋轉軸平行的方向上設有開口，且具有於自上述開口之周緣延伸並供固定於上述容器之安裝面的凸緣；與上述轉子對向之上述外殼內之空間被樹脂所填充。
2. 如請求項1之馬達，其中於外殼之內面，設置有於上述樹脂收縮時維持上述外殼與上述樹脂之接觸之構造。
3. 如請求項1之馬達，其中於上述外殼之內面，設置有較周圍更向上述樹脂側突出之凸部。
4. 如請求項1之馬達，其中於上述外殼與上述樹脂間，配置有O形環；上述O形環係與上述外殼及上述樹脂接觸。
5. 如請求項4之馬達，其中於上述外殼之內面設置有槽，且上述O形環配置於上述槽內。
6. 如請求項1之馬達，其具有軸向間隙構造，且上述轉子與上述定子於上述轉子之旋轉軸的方向上對向；在上述轉子之旋轉軸之方向上，上述樹脂係設置於上述轉子與上述定子之間。