CN1960142A

CN1960142A - 电动机

Info

Publication number: CN1960142A
Application number: CNA2006101359021A
Authority: CN
Inventors: 上松郁夫
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2007-05-09
Also published as: US20070085433A1; JP4600886B2; JP2007110834A

Abstract

一种电动机(1)，包括：具有固定在旋转轴(11)上的永久磁铁(12)的转子(10)；具有插入转子(10)的转子插入孔(13)的定子(20)；对转子(10)的旋转轴(11)的一个轴端(18)进行支承的轴承(30)；具有插入轴承(30)的轴承插入孔(15)的轴承架(40)，当将转子(10)的外径设为A、将轴承插入孔(15)的内径设为B、将转子插入孔(13)的内径设为C时，满足A＜B＜C的关系。采用本发明，可确保轴承的足够强度并可实现电动机的更小型化。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及电动机，特别涉及适于小型化的电动机。

背景技术

一般，作为与输入脉冲数成正比地进行旋转驱动的电动机，有PM型步进电动机。例如，在使用了爪状感应件(极齿)的PM型的步进电动机中，在转子的旋转轴上固定有永久磁铁，通过向卷绕在定子上的环状线圈供给脉冲电流，从而在定子的极齿上产生磁场，与输入脉冲数成正比地进行旋转驱动。

图4是表示使用了极齿的PM型步进电动机100的以往结构的剖视图。

在图4中，在PM型步进电动机100上设有：具有固定在旋转轴101上的永久磁铁102的转子110；以及具有插入转子110用的转子插入孔103的定子120，旋转轴101的下端通过钢球104而由轴承130支承。另外，轴承130通过具有轴承插入孔105的轴承架140在旋转轴101的轴向L上可变位地得到支承。在轴承130的下表面，抵接有向旋转轴101的轴向L将预压赋予转子110的板簧106。

这里，若着眼于PM型步进电动机100中的转子100和定子120、轴承130等尺寸，则当将转子110(永久磁铁102)的外径设为φA2(mm)、轴承插入孔105的内径(轴承130的外径)设为φB2(mm)、定子120(转子插入孔103)的内径设为φC2(mm)时，满足A2＜B2＝C2的关系(参照图4)。满足该关系的以往的PM型步进电动机100如下那样装配。即，首先，在框架107上固定推力轴承108，并安装定子120。接着，将轴承架140安装在定子120的下表面。接着，将固定有永久磁铁102的旋转轴101(转子110)从轴承架140的轴承插入孔105穿过定子120的转子插入孔103、将其前端与推力轴承108卡合。最后，在与旋转轴101之间将钢球104夹持地将轴承130从后侧装入轴承架140的轴承插入孔105内后，利用板簧106对其下表面施力。

如此，在以往的步进电动机100中，在其装配时，因为将转子110从轴承架140的轴承插入孔105穿过定子120的转子插入孔103的关系，因而成为A2＜B2＝C2。

在上述的步进电动机100中，也可以考虑构成为满足C2＜B2的关系。例如，像专利文献1所揭示的步进电动机那样，虽然也可构成为满足C2＜B2的关系，以防止轴承130突出到转子插入孔103中，但在该场合，轴承130向转子插入孔103突出而有与定子120(特别是极齿)接触的危险。为防止这种情况，如图4所示，也可在轴承130的中心部设置轴向的突出部。

专利文献1：日本特开平9-135562号公报(图1)

但是，随着数码相机等电子设备的薄型化、小型化，在电动机自身的小型化成为非常重要问题的时代，上述的以往的步进电动机(参照图4及专利文献1)就不能获得足够的小型化。

即，在图4中，在外径例如约为φ8mm左右的以往的步进电动机100中，轴承架140的高度E2大于从确保强度的观点所设计的轴承130的高度D2，与定子120的高度H2相比就充分小(约1/5)。但是，在步进电动机100的外径例如约为φ6mm的场合(因而，定子120的长度H2为更短的H2’的场合)，轴承架140的高度E2由于必须要至少大于从上述那样确保强度的观点所设计的轴承130的高度D2，故与定子120的高度H2’(＜H2)相比，不是足够小。其结果，不能缩短(减小)电动机的整个长度，轴承架140就妨碍了将步进电动机100搭载在数码相机等的装置上。

另外，在专利文献1所揭示的步进电动机那样，在图4中，在构成为满足A2＜C2＜B2关系的场合，当步进电动机的外径例如约为φ6mm时，与步进电动机相同，不能将轴承架的高度E2(参照图4的140)做成足够小，步进电动机不能获得足够的小型化。

因此，本发明者在考虑了确保轴承的足够强度的基础上，研究了解决电动机自身进一步小型化这一当今时代的重要问题后，构思了本发明。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而作的，其目的在于提供一种可确保轴承足够强度并可实现更小型化的电动机。

为实现上述的目的，本发明的电动机包括：具有固定在旋转轴上的永久磁铁的转子；与所述转子的永久磁铁隔开规定的间隔而相对配置的、具有插入所述转子的转子插入孔的定子；对所述旋转轴的一个轴端进行支承的轴承；具有插入所述轴承的轴承插入孔的轴承架，其特点是，

当将所述转子的永久磁铁的外径设为A、将所述轴承架的轴承插入孔的内径设为B、将所述定子的转子插入孔的内径设为C时，满足A＜B＜C的关系。

采用本发明，在设有转子、定子、轴承及轴承架的电动机中，将轴承架上的轴承插入孔的内径设置成比转子的永久磁铁的外径大，比设在定子上的转子插入孔的内径小。

在本发明的电动机中，由于将轴承插入孔的内径B即轴承的外径B做成比转子插入孔的内径C小，故轴承可向转子插入孔突出。并且，只要轴承可向转子插入孔突出，则轴承高度在保持原有状态下，可减小轴承架的高度(在定子后侧的突出)。而且，即使轴承向转子插入孔突出，由于满足B＜C的关系，故可防止轴承与定子(特别是极齿)接触。

因此，在考虑了确保轴承的足够强度和减小电动机损伤的危险性的基础上，可获得电动机自身的进一步的小型化。

另外，本发明只要满足上述的A＜B＜C的关系，实际上，轴承是否向转子插入孔突出都无关紧要。另外，作为本发明的较佳的实施形态，所谓的永久磁铁的外径A是转子的永久磁铁的最大外径，所谓轴承插入孔的内径B是轴承架的轴承插入孔的最小内径，所谓定子的转子插入孔的内径C是转子插入孔的最小内径，即可作为构成定子的极齿的内周的最小内径。

在本发明中，所述轴承的一部分最好从所述轴承架突出在所述转子插入孔中。

采用本发明，轴承的一部分由于从轴承架突出在转子插入孔中，故轴承的高度保持以往状态的情况下可减小轴承架的高度，可充分确保轴承的强度并可获得进一步的小型化。

即，本发明通过将轴承突出在转子插入孔中，从而可减小轴承架的高度，由此可减小电动机的长度。而且，本发明通过作成这种形状，突出后的轴承不会与定子接触，且轴承自身在确保作为轴承的强度的状态下，不会损害作为轴承的功能。而本发明的轴承架即使是例如烧结体等不具有弹性或可塑性的不能变形的材料，也可在轴承高度保持原有状态下减小轴承架的高度。具体地说，最好构成为：所述轴承由具有侧周面和夹着该侧周面的2个平面的1个圆板状构件构成，将由该1个圆板状构件构成的所述轴承的侧周面作为相对于所述轴承架的轴承插入孔的滑动面，而在所述2个平面中的一侧的平面上设有钢球收纳用的凹部，并将另一侧的平面作为赋予预压的板簧的抵接面，所述轴承受到所述板簧的施力使所述轴承的所述一侧的平面可突出到所述转子插入孔侧。若如此构成轴承，则可将1个圆板状构件用作轴承，从而不必构成为例如像图4所示那样的使轴承一侧的面的中心部进一步突出并在该突出部上设置钢球收纳用的凹部，能形成简单的结构，可确保作为轴承的强度。

本发明的设在所述轴承架上的轴承插入孔，最好用作将所述转子插入用的孔。

采用本发明，由于将设在轴承架上的轴承插入孔用作为将转子插入定子内部用的孔(入口)，故可缩短电动机的整个长度。

即，采用本发明，通过减小轴承架，从而可缩短电动机的整个长度，并且即使减小轴承架也可保证强度并能充分发挥该功能(保持轴承的功能)。

另外，在以往的PM型步进电动机100(参照图4)中，由于从制造(装配)工序的简单化观点出发，将轴承架140的轴承插入孔105的内径B2作成等于定子120的转子插入孔103的内径C2，故在装配电动机时，在将转子110插入定子120内时，永久磁铁102和定子120(特别是极齿)接触，故电动机损伤的危险性变大。而采用本发明，在例如图4中，由于将内径小于定子120的转子插入孔103的轴承插入孔105用作插入转子110用的孔，故在使旋转轴101的中心和转子插入孔103的中心更正确一致的状态下，可将转子110插入，进而可防止转子110的旋转轴101在偏心的状态下插入。因此，可使电动机损伤的危险性下降。

采用本发明的电动机，由于将轴承插入孔的内径做成小于转子插入孔的内径，故轴承高度保持原有状态的情况下可减小轴承架的高度，进而可确保轴承强度的状态下获得进一步的小型化。另外，在电动机装配时，可使电动机损伤的危险性下降。

附图说明

图1是表示本发明实施形态的PM型步进电动机机械结构的剖视图。

图2是图1所示的PM型步进电动机中轴承附近的放大图。

图3是用来说明本发明实施形态的PM型步进电动机装配方法的分解立体图。

图4是表示使用了极齿的PM型步进电动机的以往结构的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明实施本发明用的最佳形态。

(机械结构)

图1是表示本发明的实施形态的PM型步进电动机1的机械结构的剖视图。PM型步进电动机1例如搭载在数码相机、数码摄像机、FDD、ODD等电子设备上。

图1中，PM型步进电动机1包括：具有固定在旋转轴11上的永久磁铁12的转子10；具有插入转子10用的转子插入孔13的定子20；通过钢球14对旋转轴11的下端进行支承的轴承30；形成有轴承插入孔15、可在旋转轴11的轴向L上变位地将轴承30支承的轴承架40。在轴承30的下表面，抵接有向轴向L将预压赋予转子10的板簧16。

在定子20中，在旋转轴11的轴向L上重叠配置有卷绕有线圈21的环状的第1绕线架22A和第2绕线架22B。在第1绕线架22A上的旋转轴11的轴向L的两侧重叠配置有环状的内定子铁心23A和外定子铁心24A，在第2绕线架22B上的旋转轴11的轴向L的两侧重叠配置有环状的内定子铁心23B和外定子铁心24B。在第1绕线架22A的内周面，沿周向使内定子铁心23A的多个极齿25A和外定子铁心24A的多个极齿26A啮合地配置成并排的状态。在第2绕线架22B的内周面，沿周向使内定子铁心23B的多个极齿25B和外定子铁心24B的多个极齿26B啮合地配置成并排的状态。而第1绕线架22A及第2绕线架22B由树脂构件构成，内定子铁心23A、23B及外定子铁心24A、24B都由磁性金属构件构成。

这样，构成了具有插入转子10用的转子插入孔13的定子20，在该转子插入孔13的内侧，同轴地配置有转子10的基端侧。在转子10的基端侧，绕旋转轴11固定有永久磁铁12，该永久磁铁12与定子20的极齿25A、26A、25B、26B隔开规定的间隔而相对配置。

在外定子铁心24A的前端面固定有コ字状的框架(金属框架)17，转子10的旋转轴11由固定在该框架17前端侧弯曲部分上的推力轴承19支承。即，转子10的旋转轴11的前端由框架17支承。而且，在旋转轴11的突出到框架17侧的部分的外周形成有丝杆部11A。在该丝杆部11A上螺合有被搭载的数码相机等电子设备侧的头部构件的螺纹部等(未图示)，通过丝杆部11A旋转，被搭载的电子设备上的头部就可相对于图1中的旋转轴11的轴向L在上下方向移动。

另一方面，转子10的旋转轴11的轴向L的基端侧的轴端18通过钢球14而由轴承30支承。轴承30构成为在旋转轴11的轴向相同直径的圆板状的轴承，在其前面形成有用于放入钢球14的凹锥面构成的凹部30A。钢球14由轴端18上的凹锥面构成的凹部18A和轴承30上的凹锥面构成的凹部30A保持。具体地说，轴承30由1个圆板状构件构成，该圆板状构件具有与轴承架40的轴承插入孔15抵接并滑动的侧周面、形成为夹着该轴承30的侧周面的上下2个平面。轴承30将该1个圆板状构件构成的所述轴承的侧周面作为相对于所述轴承架40的轴承插入孔15的滑动面，而在所述2个平面中的一侧的平面即图2中的上表面设有收纳钢球14用的凹部30A，另一侧的平面、即图2中的下表面作为施加压力的板簧16的抵接面，所述轴承30的所述一侧的平面即图2中的上表面安装成突出在所述转子插入孔15侧。

如上所述，在定子20的下方，配置有形成轴承插入孔15并由烧结体等构成的轴承架40。轴承30在该轴承插入孔15的内部安装成可在旋转轴1的轴向L变位的状态。

这里，在PM型步进电动机1中，将形成于轴承架40的轴承插入孔15的内径B1做成大于转子10即永久磁铁12的外径A1，并做成小于形成于定子20的转子插入孔13的内径C1。另外，轴承30的一部分从轴承架40的上端(转子10侧的一端)突出F1，并突出到定子20的转子插入孔13侧。关于这些尺寸，用图2进行详细说明。

图2是图1所示的PM型步进电动机1中的轴承30附近的放大图。

如图2所示，在PM型步进电动机1中，将轴承插入孔15的内径即最小内径B1也就是说圆板状的轴承30的外径即最大外径B1做成比转子插入孔13的内径即最小内径C1小，轴承30突出到转子插入孔13内。而与永久磁铁12相对配置的由于是定子20的极齿25A、26A、25B、26B，故由这些极齿25A、26A、25B、26B形成的内径就称为转子插入孔13的内径即最小内径C1。如上所述，由于将圆板状的轴承30的外径B1做成比转子插入孔13的内径小，即小于由极齿25A、26A、25B、26B形成的最小内径C1，轴承30突出到转子插入孔13内，故在轴承30的高度D1维持以往的状态(例如与图4所示的D2相等的状态)下，可减小轴承架140的高度E1(可将高度E1做成小于图4所示的E2)。因此，在PM型步进电动机1的外径例如约为φ6mm的场合，即使将轴承架40的高度E1作成相对于定子20的高度为足够小，也可确保轴承30的高度D1，进而可缩短(减小)电动机的整个长度，故可消除搭载在数码相机等实际设备上时的障碍。

另外，即使轴承30突出到转子插入孔13内，由于轴承30的外径B1小于转子插入孔13的内径C1，故轴承30与定子20(特别是极齿25B、26B)接触而损伤电动机的危险性很小。

如上所述，在本发明的PM型步进电动机1中，通过将轴承30构成为在旋转轴11的轴向为相同直径的圆板状的轴承，将轴承30的外径B1做成小于转子插入孔13的内径C1，从而构成为，在轴向为相同直径的圆板状的轴承30突出到转子插入孔13内，因此，在充分确保轴承30的强度的基础上，可使电动机损伤的危险性下降并可获得进一步的小型化。

(装配方法)

图3是用来说明本发明实施形态的PM型步进电动机1的装配方法的分解立体图。图3着眼于PM型步进电动机1中轴承30附近的装配方法。因此，固定有推力轴承19的框架17预先固定在外定子铁心24A的前端面上。

在图3中，首先，将轴承架40安装在外定子铁心24B的下表面上。更具体地说，在外定子铁心24B的下表面形成有焊接用的4个突起部51，在这些突起部51上将轴承架40进行定位抵接。并且，通过使电流在这些突起部51中流动而进行点焊，从而将轴承架40固定在外定子铁心24B上。

接着，将轴承架40的轴承插入孔15用作将转子10(图3中未图示，参照图1)插入用的孔(入口)。更具体地说，将转子10穿过轴承插入孔15，其前端与推力轴承19(参照图1)卡合。

这里，在本发明实施形态的PM型步进电动机1中，将轴承插入孔15的内径B1做成比外定子铁心24B的转子插入孔13的内径C1小。因此，可在确保强度的状态下减小轴承架40，进而可缩短电动机的整个长度。另外，在将转子10插入定子20时，可在使旋转轴11的中心和转子插入孔13的中心更正确一致的状态下将转子10插入，进而可防止旋转轴11在偏心的状态下被插入。因此，可使电动机损伤的危险性下降。

在将转子10插入定子20内后，将轴承30插入于轴承架40的轴承插入孔15中。此时，由形成于旋转轴11轴端18的凹部18A(图3中未图示，参照图1)和形成于轴承30的凹部30A来保持钢球14。最后，将具有板簧16的板簧压罩构件60安装在轴承架40上。更具体地说，在板簧压罩构件60上形成有从外周缘向轴承架40侧延伸的4个爪部60A，通过这些爪部60A与轴承架40的外周缘卡合，从而将板簧压罩构件60安装在轴承架40上。而轴承30的下表面受到板簧60的施力，防止发生因旋转轴11振动所产生的噪声。

另外，在本实施形态中，轴承架40由烧结体等构件构成的，但例如也可用树脂材料等构件构成。

产业上的实用性

本发明的电动机作为在保证轴承强度的情况下有助于小型化方面是有用的。

Claims

1.一种电动机，包括：具有固定在旋转轴上的永久磁铁的转子；与所述转子的永久磁铁隔开规定的间隔而相对配置的、具有插入所述转子的转子插入孔的定子；对所述旋转轴的一个轴端进行支承的轴承；具有插入所述轴承的轴承插入孔的轴承架，其特征在于，

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承的一部分从所述轴承架突出到所述转子插入孔中。

3.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，将设在所述轴承架上的轴承插入孔用作插入所述转子用的孔。

4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，当将所述转子的永久磁铁的最大外径设为A、将所述轴承架的轴承插入孔的最小内径设为B、将所述定子的转子插入孔的最小内径设为C时，满足A＜B＜C的关系。

5.如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述轴承由具有侧周面和夹着该侧周面的2个平面的1个圆板状构件构成，将由该1个圆板状构件构成的所述轴承的侧周面作为相对于所述轴承架的轴承插入孔的滑动面，而在所述2个平面中的一侧的平面上设有钢球收纳用的凹部，并将另一侧的平面作为施加压力的板簧的抵接面，所述轴承的所述一侧的平面受到板簧的施力而可突出到所述转子插入孔侧。

6.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，在所述轴承中，设有所述钢球收纳用的凹部的所述一侧的平面，相对于所述轴承的侧周面而仅由1个平面形成。