CN101034843A - 电动机 - Google Patents

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Abstract

一种电动机，在电动机(1a)中，螺旋弹簧(5)向与输出侧相反的一侧对旋转轴(12)施力，旋转轴(12)的与输出侧相反的一侧的轴端由杯状的推力支承板(6)以大致点接触状态支承。螺旋弹簧(5)配置在输出侧的第1径向轴承(30)与转子(10)的输出侧端面之间，推力支承板(6)固定在定子(20)的与输出侧相反的一侧。在转子(10)的输出侧端面上，永久磁铁(11)的端面形成有环状凹部(11a)，在该环状凹部(11a)的内部收容有螺旋弹簧(5)的与输出侧相反的一侧的端部。采用本发明，即使在轴向不能支承旋转轴的输出侧轴端的场合，也可防止旋转轴的轴向晃动，并在防止这种晃动的场合下也可将转矩损失抑制得很小。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及电动机的结构，更详细地说，涉及具有使旋转轴向轴向施力的结构的电动机。
背景技术
在环状定子的内侧配置有将永久磁铁固定在旋转轴外周面的转子的电动机中，若不向轴向对旋转轴施力，那么在旋转轴进行旋转时，旋转轴就会轴向晃动，径向轴承发生磨损，并发生较大的异常声音。
作为消除这种不良情况的手段，在コ字状的安装板被固定在定子的输出侧端面上的电动机中，揭示了这样一种结构：利用板簧向输出侧对转子的与输出侧相反的一侧的端部施力，并用固定在安装板前端部上的袋状的轴承支承旋转轴的输出侧的轴端；或利用配置在旋转轴阶梯部与定子输出侧端面之间的螺旋弹簧向输出侧对旋转轴施力，并用固定在安装板前端部上的袋状的轴承支承旋转轴的输出侧的轴端(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-20857号公报
但是，专利文献1所揭示的结构，是向输出侧对旋转轴施力并在轴向对旋转轴的输出侧的轴端进行支承的结构，故像在旋转轴上形成有进给丝杆的电动机那样，在コ字状的安装板被固定在定子输出侧端面上的场合、或在搭载有电动机的设备中具有支承旋转轴输出侧轴端的部分的场合等，是一种仅在采用可支承旋转轴输出侧轴端的结构的场合可以适用的结构，存在着可适用范围狭窄的问题。
另外，在专利文献1所揭示的电动机中，在以防止进给丝杆与滑架之间的间隙为目的而对滑架施加向输出侧的力时，由于对轴向支承旋转轴的输出侧轴端的部分作用了防止旋转轴轴向晃动用的施力和防止间隙用的施力双方，故有发生较大转矩损失的问题。
以往的电动机中，在采用向与输出侧相反的一侧对旋转轴施力的结构的场合，必须用与输出侧相反的一侧的支承旋转轴的径向轴承的输出侧端面来支承转子的与输出侧相反的一侧的端面，采用这种结构，转子的与输出侧相反的一侧的端面与轴承的输出侧端面产生面接触，故有转矩损失大的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电动机，其可防止即使是在轴向不能支承旋转轴的输出侧轴端时也能防止旋转轴轴向晃动，且在防止这种晃动的场合也能将转矩的损失抑制得很小。
为实现上述目的，本发明的电动机包括：在旋转轴的外周面具有永久磁铁的转子；内周面与所述永久磁铁的外周面相对的定子；在输出侧可旋转地对所述旋转轴进行支承的第1径向轴承；在与输出侧相反的一侧可旋转地对所述旋转轴进行支承的第2径向轴承，其特征在于，所述第1径向轴承被固定在所述定子的输出侧端部上，在所述第1径向轴承与所述转子的输出侧端面之间配置有向与输出侧相反的一侧对该转子施力的弹簧构件，在所述定子的与输出侧相反的一侧的端部固定有与所述旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端抵接的推力支承板。
在本发明中，所谓“所述第1径向轴承被固定在所述定子的输出侧端部上”，是指除了所述第1径向轴承直接被固定在所述定子的输出侧端部上的结构外，还包含所述第1径向轴承通过其它构件而被固定在所述定子的输出侧端部上的结构。另外，所谓“在所述定子的与输出侧相反的一侧的端部固定有推力支承板”，是指除了所述推力支承板直接被固定在所述定子的与输出侧相反的一侧的端部上的结构外，还包含所述推力支承板通过其它构件而被固定在所述定子的与输出侧相反的一侧的端部上的结构。
在本发明中，在弹簧构件向与输出侧相反的一侧对旋转轴施力的同时，旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端由推力支承板支承。因此，在旋转轴进行旋转时，旋转轴不会轴向晃动，可防止径向轴承磨损及较大异常声音的发生。另外，由于弹簧构件被配置在输出侧的第1径向轴承与转子的输出侧端面之间，推力支承板被固定在定子的与输出侧相反的一侧，故可防止旋转轴在电动机本体内的轴向晃动。因此，即使在不能支承旋转轴的输出侧轴端的场合也可防止旋转轴的轴向晃动。此外，与输出侧相反的一侧受到施力的旋转轴以大致点接触状态被支承在与其轴端抵接的推力支承板上，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。又，在旋转轴上设置进给丝杆，当利用进给丝杆使滑架沿旋转轴移动时，即使在对滑架施加与输出侧相反的一侧方向的力而防止了进给丝杆与滑架之间的间隙的场合，由于旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端也由推力支承板以点接触状态支承，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。
在本发明中，最好所述弹簧构件是螺旋弹簧。所述弹簧构件除了螺旋弹簧外可使用盘簧，当使用螺旋弹簧的场合，与盘簧相比具有直径小且能发挥稳定的施力的优点。
在本发明中，最好在所述转子的输出侧端面形成有将所述螺旋弹簧的与输出侧相反的一侧的端部收容的环状凹部。作成这种结构，在将第1径向轴承与转子的输出侧端面的轴向间隙减小的状态下仍可配置螺旋弹簧。因此，可获得电动机的小型化及薄型化。
具体地说，可构成如下结构：所述电动机是步进电动机，所述定子具有沿轴线方向重叠配置的一对定子组，在位于所述输出侧的定子组的输出侧端面固定有第1端板，在该第1端板上固定有所述第1径向轴承，在所述永久磁铁的输出侧端面上形成有所述环状凹部。
在本发明中，最好是，所述推力支承板具有固定在所述定子的与输出侧相反的一侧的端面的圆环状凸缘部、及从该圆环状凸缘部的内周缘向与输出侧相反的一侧延伸的有底的筒部，该筒部的底部支承所述旋转轴与输出侧相反的一侧的轴端。若用这种杯状的推力支承板，则可将筒部的内侧用作为润滑油容器等，可防止润滑油流出。
在本发明的电动机中，由于向与输出侧相反的一侧对旋转轴施力的弹簧构件配置在输出侧的第1径向轴承与转子的输出侧端面之间，支承旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端的推力支承板固定在定子的与输出侧相反的一侧，故可防止旋转轴在电动机本体内的轴向晃动。因此，即使是在轴向不能支承旋转轴的输出侧轴端的场合，也可防止旋转轴的轴向晃动。此外，由于与输出侧相反的一侧受到施力的旋转轴由与其轴端抵接的推力支承板以大致点接触状态支承，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。又，在旋转轴上设置进给丝杆，当利用进给丝杆使滑架沿旋转轴移动时，即使在对滑架施加与输出侧相反的一侧的方向的力而防止了进给丝杆与滑架之间的间隙的场合，由于旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端也由推力支承板以点接触状态支承，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。
附图说明
图1是表示应用了本发明的实施形态1的电动机结构的半剖视图。
图2是表示应用了本发明的实施形态2的电动机结构的半剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明应用了本发明的电动机。
[实施形态1](结构)
图1是表示应用了本发明的实施形态1的电动机结构的半剖视图。如图1所示，本形态的电动机1a是步进电动机，具有转子10和内周面与永久磁铁11的外周面相对的圆筒状的定子20，而转子10具有构成输出轴的旋转轴12及固定在该旋转轴12外周面上的圆筒状的永久磁铁11。在永久磁铁11的外周面沿周向交替配置有N极和S极。另外，在旋转轴12的输出轴上固定有齿轮50。
定子20具有在轴线方向重叠配置的一对定子组21、22，定子组21、22分别具有卷绕在绝缘体上的环状线圈213、223、以及配置在线圈213、223轴线方向两侧的定子铁心211、212、221、222。定子铁心211、212、221、222具有沿线圈213、223内周面的许多极齿，分别形成于定子铁心211、212、221、222的极齿在定子20的内周面沿周向交替配置。
在定子20的两端面中位于输出侧端面的定子铁心211上固定有第1端板70，用作为将电动机1a搭载在设备上时的固定板等，在第1端板70上形成有孔70a。在孔70a中固定有将旋转轴12可旋转地支承在输出侧的圆筒状的第1径向轴承30，第1径向轴承30通过第1端板70而固定在定子20的输出侧端部上。
另外，在位于定子20的与输出侧相反的一侧的端面的定子铁心221上固定有第2端板71，在第2端板71上形成有孔71a。在孔71a中固定有将旋转轴12可旋转地支承在与输出侧相反的一侧的圆筒状的第2径向轴承31，第2径向轴承31通过第2端板71而固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上。
在这种结构的电动机1a中，为防止转子10旋转时旋转轴12轴向晃动，首先，在第1径向轴承30与转子10的输出侧端面(永久磁铁11的输出侧端面)之间，绕旋转轴12配置有向与输出侧相反的一侧对旋转轴12施力的作为弹簧构件的螺旋弹簧5。如此，在配置螺旋弹簧5时，本形态中，在永久磁铁11的输出侧端面形成有与旋转轴12同心状的、向输出侧一边直径扩大一边开口的环状凹部11a，螺旋弹簧5的与输出侧相反的一侧的端部收容在环状凹部11a的内部。这里，在螺旋弹簧5的输出侧端部与第1径向轴承30的与输出侧相反的一侧的端面之间配置有大径的第1垫圈41，在螺旋弹簧5的与输出侧相反的一侧的端部与环状凹部11a的底部之间配置有小径的第2垫圈42。当旋转轴12旋转时，第1径向轴承30与垫圈41之间或/及环状凹部11a的底部与第2垫圈42之间成为滑动面。
另外，在与输出侧相反的一侧，相对于第2端板71重叠配置有对旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端进行支承的推力支承板6。这里，推力支承板6具有通过第2端板71而固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上的圆环状凸缘部61、以及从该圆环状凸缘部61的内周缘向与输出侧相反的一侧延伸的有底筒部62，筒部62的底部63支承旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端。另外，旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端为大致半球面，推力支承板6以大致点接触状态支承旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端。
(本形态的主要效果)
如上所述，在本形态的电动机1a中，螺旋弹簧5向与输出侧相反的一侧对旋转轴12施力的同时，旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端由推力支承板6支承。因此，在旋转轴12旋转时，旋转轴12不会轴向晃动，可防止径向轴承30、31的磨损和较大的异常声音的发生。
另外，螺旋弹簧5配置在输出侧的第1径向轴承30与转子10的输出侧端面(永久磁铁11的输出侧端部)之间，推力支承板6固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上，故可防止旋转轴12在电动机本体内轴向晃动。因此，即使在不能支承旋转轴12的输出侧轴端的场合，也可防止旋转轴12轴向晃动。
此外，与输出侧相反的一侧受到施力的旋转轴12由与其轴端抵接的推力支承板6支承，且处于大致点接触状态，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。
又，作为弹簧构件，除了螺旋弹簧5外还可使用盘簧，但在本形态中，使用了螺旋弹簧5，与盘簧相比直径小，并能发挥稳定的施力。
又，在转子10的输出侧端面(永久磁铁11的输出侧端面)上形成有将螺旋弹簧5的与输出侧相反的一侧的端部收容的环状凹部11a，故在将第1径向轴承30与永久磁铁11的输出侧端面之间的轴向间隙减小的状态下，仍可配置螺旋弹簧5。因此，可获得电动机1a的小型化及薄型化。
另外，推力支承板6具有包括圆环状凸缘部61和有底筒部62的杯状，故可将筒部62的内侧用作为润滑油容器等，即使对第2径向轴承31的滑动部分涂布了润滑油也可防止润滑油流出。
[实施形态2]
图2是表示应用了本发明的实施形态2的电动机结构的半剖视图。本形态的电动机的基本结构(电动机本体)与实施形态1相同，故对于共同的部分标上相同的符号进行图示，省略它们的详细说明。
图2所示的电动机1b也与实施形态1相同，螺旋弹簧5向与输出侧相反的一侧对旋转轴12施力，旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端由杯状的推力支承板6以大致点接触状态支承。螺旋弹簧5配置在输出侧的第1径向轴承30与转子10的输出侧端面之间，推力支承板6固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上。在转子10的输出侧端面，在永久磁铁11的端面形成有环状凹部11a，在该环状凹部11a的内部收容有螺旋弹簧5的与输出侧相反的一侧的端部。
在本形态中，旋转轴12的前端部成为直径比旋转轴12大的进给丝杆15，在该进给丝杆15上搭载有滑架16。
这种结构的电动机1b，在搭载在设备上的状态下，可利用间隙防止用的弹簧(未图示)对滑架16施加与输出方向相反的力来防止进给丝杆15与滑架16之间的间隙。在该场合，旋转轴12的与输出侧相反的一侧的轴端也由推力支承板6以点接触状态支承，故可将因支承部分的滑动所引起的转矩损失抑制得很小。而且，只要从外部向旋转轴12施加能抑制间隙那样程度的负荷即可，故可减小防止间隙用的弹簧的弹簧系数。因此，即使滑架16从例如实线所示的位置变化到点划线所示的位置的场合，也可减小作用于旋转轴12的负荷的误差。
[其它实施形态]
上述的实施形态是第1径向轴承30通过第1端板70而固定在定子20的输出侧端部上的结构，但也可采用第1径向轴承30直接固定在定子20的输出侧端部上的结构。另外，在上述的实施形态中，虽然是第2径向轴承31也通过第2端板71而固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上的结构，但也可采用第2径向轴承31直接固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上的结构。如此，通过采用不借助端板而将第1径向轴承30及/或第2径向轴承31直接固定在定子20上的结构，从而可将第1径向轴承30及/或第2径向轴承31内藏在定子20的内部，故可获得电动机的小型化和薄型化。
在上述的实施形态中，虽然是推力支承板6通过第2端板71而固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上的结构，但也可采用推力支承板6直接固定在定子20的与输出侧相反的一侧的端部上的结构。
在上述的实施形态中，是在将螺旋弹簧5配置在第1径向轴承30与转子10的输出侧端面之间时，将螺旋弹簧5配置在第1径向轴承30与永久磁铁11的输出侧端面之间，但也可在转子10的输出侧，在比第1径向轴承30更靠近与输出侧相反的一侧的位置上，将螺旋弹簧5配置在阶梯状的端面(转子10的输出侧端面)与第1径向轴承30之间。

Claims (5)

1.一种电动机，其包括：在旋转轴的外周面具有永久磁铁的转子；内周面与所述永久磁铁的外周面相对的定子；在输出侧可旋转地对所述旋转轴进行支承的第1径向轴承；在与输出侧相反的一侧可旋转地对所述旋转轴进行支承的第2径向轴承，其特征在于，
所述第1径向轴承被固定在所述定子的输出侧端部上，
在所述第1径向轴承与所述转子的输出侧端面之间配置有向与输出侧相反的一侧对该转子施力的弹簧构件，
在所述定子的与输出侧相反的一侧的端部固定有与所述旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端抵接的推力支承板。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述弹簧构件是螺旋弹簧。
3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，在所述转子的输出侧端面形成有将所述螺旋弹簧的与输出侧相反的一侧的端部收容的环状凹部。
4.如权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述电动机是步进电动机，所述定子具有沿轴线方向重叠配置的一对定子组，在位于所述输出侧的定子组的输出侧端面固定有第1端板，在该第1端板上固定有所述第1径向轴承，在所述永久磁铁的输出侧端面形成有所述环状凹部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动机，其特征在于，所述推力支承板具有固定在所述定子的与输出侧相反的一侧的端面上的圆环状凸缘部、及从该圆环状凸缘部的内周缘向与输出侧相反的一侧延伸的有底筒部，该筒部的底部支承所述旋转轴的与输出侧相反的一侧的轴端。
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