伺服单元构造的制作方法
【专利摘要】本发明的课题是使伺服单元小型化并提高电动机的散热性。在具备包括外壳主体（11）和盖部件（12）的伺服外壳（10）和该伺服外壳（10）内的内齿轮式电动机（20）的伺服单元构造中，外壳主体（11）一体地具有沿轴方向插入电动机（20）的凹状的电动机室（10a）和沿同一方向插入检测器（30）的凹状的检测器室（10b）。而且盖部件（12）安装于外壳主体（11），以封闭电动机室（10a）以及检测器室（10b）的开口部，电动机（20）具备在外周部无壳体的筒状的定子（20a）和旋转自如地插入该定子（20a）内的转子（20b），使定子（20a）与电动机室（10a）的内壁面直接接触来进行嵌合。
【专利说明】伺服单元构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及搭载于无线操纵(通称:无线电控制，以下，称为’ 3 C (注册商标))式的模型飞机、直升飞机、汽车、船舶、人型机器人及其他的产业用机器人等的、作为小型动作装置的伺服单元的构造。
【背景技术】
[0002]以往，例如专利文献I所述的那样，此种发明具备:包括外壳主体(下部箱体2)和封闭该外壳主体的开口部的盖部件的伺服外壳；安装于该伺服外壳内的检测器(可变电阻器18)以及电动机(4);和将电动机的输出轴的旋转传递至检测器的减速机构(5)，对从检测器输出的检测信号与从外部输入的操作信号进行比较，并适当地控制电动机的旋转量。
[0003]近年，从搭载由上述的以往技术形成的伺服单元的各种小型动作装置的运动性能提高和小型化的需求出发，对于伺服单元本身，要求进一步的小型.高性能化。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I日本特开平8 - 331657号公报
【发明内容】
[0007]本发明以处理上述以往情况作为其课题之一。即，本发明的目的在于通过减小伺服外壳内的电动机空间来使伺服单元小型化以及优化电动机的散热性并提高运动性能。
[0008]用于解决课题的方法
[0009]用于解决上述课题的一个方法是，在具备包括外壳主体和盖部件的伺服外壳和该伺服外壳内的内齿轮式电动机的伺服单兀构造中，上述外壳主体一体地具有:沿轴方向插入上述电动机的凹状的电动机室；和沿同一方向插入检测器的凹状的检测器室。而且上述盖部件安装于上述外壳主体，以封闭上述电动机室以及上述检测器室的开口部，上述电动机具备在外周部无壳体的筒状的定子和旋转自如地插入该定子内的转子，使上述定子与上述电动机室的内壁面直接接触并进行嵌合。
[0010]发明效果
[0011]本发明如以上说明那样地被构成，因此，能够达成本发明的以下目的:减小伺服外壳内的电动机空间、使伺服单元小型化、提高电动机的散热性、提高生产性等。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为表示具有本发明的伺服单元构造的伺服单元的一例的剖面图。
[0013]图2为表不同一伺服单兀的伺服外壳的一例的剖面图。
[0014]图3为同一伺服单元的仰视图。
[0015]图4为表示本发明的伺服单元构造的其他例的剖面图。
[0016]图中:[0017]1、2伺服单元
[0018]10伺服外壳
[0019]11外壳主体
[0020]Ilbl轴承保持部
[0021]12、12’ 盖部件
[0022]12a、12a’轴承保持部
[0023]IOa电动机室
[0024]IOb检测器室
[0025]20电动机
[0026]20a定子
[0027]21定子铁心
[0028]22线圈
[0029]20b转子
[0030]22线圈
[0031]25旋转轴
[0032]30检测器
[0033]31旋转轴
[0034]40控制基板
[0035]A伺服单元构造
【具体实施方式】[0036]本实施方式的第一特征为:在具备包括外壳主体和盖部件的伺服外壳和该伺服外壳内的内齿轮式电动机的伺服单元构造中，上述外壳主体一体地具有:上述电动机沿轴方向插入的凹状的电动机室；和检测器沿同一方向插入的凹状的检测器室。而且上述盖部件安装于上述外壳主体，以封闭上述电动机室以及上述检测器室的开口部，上述电动机具备在外周部无壳体的筒状的定子和旋转自如地插入该定子内的转子，使上述定子与上述电动机室的内壁面直接接触来进行嵌合。
[0037]根据该构成，使定子与电动机室的内壁面直接接触来构成电动机，因此，不需要以往技术那样的定子周围的壳体，能够使电动机室以及伺服单元整体小型化，相反，通过与以往具有相同外形尺寸的伺服单元，还能够仅使电动机大型化来提高输出。并且，向伺服外壳安装定子以及转子时的生产性也良好。
[0038]而且，采用使不具有壳体的定子与体积较大的外壳主体直接接触的构造，因此，散热性良好，结果，能够抑制电动机温度上升。
[0039]第二特征为:具备从上述转子向轴方向的两侧突出的旋转轴，通过上述外壳主体旋转自如地支撑该旋转轴的一端侧，并通过上述盖部件旋转自如地支撑同一旋转轴的另一端侧。
[0040]根据该构成，能够使旋转自如地支撑旋转轴的构造成为生产性良好且简单的构造。
[0041]第三特征为:将根据上述检测器的信号对上述电动机进行控制的控制基板一体状地设于上述外壳主体与上述盖部件之间的、从上述电动机室遍及上述检测器室的范围，使上述旋转轴的上述另一端侧贯通于上述控制基板并通过上述盖部件旋转自如地支撑该旋转轴的上述另一端测。
[0042]根据该构成，通过一体状的控制基板，能够输入输出电动机以及检测器的双方的信号，并且组装控制基板时的生产性也良好。
[0043]并且，为了获得生产性良好的具体的轴承构造，在上述外壳主体和上述盖部件分别设置轴承保持部，上述旋转轴的一端侧和另一端侧分别介由嵌合于上述轴承保持部的轴承，被上述外壳主体和上述盖部件支撑。
[0044]并且，作为进一步提高电动机部分的生产性、散热性的具体的方案，上述电动机使筒状的线圈与筒状的定子铁心的内壁重合，并使上述定子铁心的外周部与上述电动机室的内壁面直接接触。
[0045]并且，为了获得生产性良好的旋转轴的支撑构造，使上述旋转轴的另一端侧贯通于上述控制基板并将其支撑于上述盖部件。
[0046]此外，作为获得生产性良好的旋转轴的支撑构造的其他方案，在上述盖部件设置贯通上述控制基板的凹状的突起，将上述旋转轴的另一端侧旋转自如地支撑于该凹状的突起。
[0047]此外，作为其他方案，在上述检测器室安装检测器，构成具备上述伺服单元构造的伺服单元。
[0048]接下来，基于附图，对具有上述特征的本实施方式的优选的具体例子详细地加以说明。
[0049]如图1所示，该伺服单元构造A在矩形箱状的伺服外壳10内具备:在外周部无壳体等的电动机20、检测器30、根据检测器30的信号来控制电动机20的控制基板40，构成伺服单元I。
[0050]伺服外壳10由一面开口的矩形箱状的外壳主体11和以封闭该外壳主体11的开口部的方式安装的盖部件12组合而成(参照图2)。外壳主体11以及盖部件12分别通过合成树脂材料一体成形。
[0051]外壳主体11被形成为横长立方体状，该横长立方体状包括四周的侧壁部11a，通过装配(mount)壁部Ilb封闭由这些侧壁部Ila围成的空间的一端侧(根据图1以及图2，为上端侧)，并使另一端侧开口。
[0052]在该外壳主体11的内部设有从第一开口部IOal沿轴方向插入在外周部无壳体的电动机20的凹状的电动机室IOa和从第二开口部IObl沿同一方向插入检测器30的凹状的检测器室10b，在这些电动机室IOa与检测器室IOb之间设有分隔这两个室之间的分隔壁Ilc (参照图2)。
[0053]装配壁部I Ib为接受被插入外壳主体11内的电动机20以及检测器30并进行支撑的矩形板状的壁部。
[0054]在该装配壁部11b，与电动机室IOa对应地形成轴承保持部I IbI，与检测器室IOb对应地形成轴插通孔llb2。
[0055]轴承保持部Ilbl为向电动机轴方向贯通装配壁部Ilb的孔，通过其内周面来嵌合固定后述的电动机20的轴承26。[0056]轴插通孔llb2为用于旋转自如地插通后述检测器30的旋转轴31并露出到外部的贯通孔。
[0057]电动机室IOa包括三个侧壁部I la、分隔壁Ilc以及装配壁部11b，确保能够嵌合电动机20的定子20a的圆筒状的空间。三个侧壁部Ila和分隔壁Ilc的内壁面形成为圆筒面状，该内壁面的内径被设定为与定子20a的外周面接近或接触。
[0058]在与该电动机室IOa的装配壁部Ilb的相反侧的端部形成有用于插入定子20a的第一开口部10al。
[0059]检测器室IOb包括三个侧壁部I la、分隔壁Ilc以及装配壁部11b，并确保能够容纳检测器30以及该检测器30的电气配线等的空间。
[0060]在与该检测器室IOb的装配壁部Ilb相反侧的端部形成有用于插入检测器30的第二开口部10bl。
[0061]此外，盖部件12为封闭外壳主体11的第一开口部IOal以及第二开口部10bl，并从电动机室IOa跨至检测器室IOb的矩形板状部件，且相对于外壳主体11可拆装地进行连接。
[0062]该盖部件12在与电动机室IOa对应的位置具有内装轴承27并进行嵌合固定的轴承保持部12a。该轴承保持部12a为从盖部件12向电动机20侧突出的凹状的突起(参照图2)。
[0063]电动机20包括:在外周部不具有圆筒状的壳体等的定子20a ;相对于该定子20a的内周面间隔规定间距配置的转子20b ;插入该转子20b的中心侧的旋转轴25 ;在两端侧旋转自如地支撑该旋转轴25的轴承26、27 (参照图1)。
[0064]定子20a包括定子铁心21和该定子铁心21内的线圈22。在定子铁心21的外周部未配置一般的电动机中所具备的圆筒状的外装壳体。
[0065]定子铁心21是将薄板圆环状的磁性材料(例如坡莫合金等)沿电动机轴方向层积并构成为圆筒状的部件。
[0066]该定子铁心21直接与电动机室IOa的内周壁面接触并被无法旋转地嵌合于该内周壁面。在此，所谓直接接触的状态包括在定子铁心21与电动机室IOa的内周壁面之间夹有粘接剂的状态。
[0067]无法旋转地保持定子铁心21的方法可以是相对于电动机室IOa压入定子铁心21，也可以是在将定子铁心21插入电动机室IOa后通过肋等无法旋转地进行固定。
[0068]线圈22通过卷绕导线而成，以便通过从控制基板40侧供给的电力来产生磁通，并沿定子铁心21的内周面构成为圆筒状。从该线圈22的轴方向的端部拉出引线22a，该引线22a与控制基板40电连接。
[0069]转子20b由圆筒状的回转部件23和将该回转部件23固定于旋转轴25的筒状衬套24构成一体。另外，作为其他例子，也可以省略筒状衬套24，而采用将回转部件23与旋转轴25直接接合的构成。
[0070]回转部件23为由磁铁(永久磁铁)构成的细长的圆筒状部件。
[0071]筒状衬套24为被压入固定于回转部件23的内周面的圆筒状的部件(磁轭)，在图1所示的优选例子中，将该筒状衬套24的下端侧加长至相对于回转部件23的下方，增加旋转轴25周围的强度。[0072]此外，旋转轴25为插入筒状衬套24并向回转部件23的轴方向两侧突出的圆柱状的轴体。
[0073]而且，这些回转部件23、筒状衬套24以及旋转轴25作为一体，被可旋转地接合。
[0074]此外，轴承26、27为供旋转轴25插通并旋转自如地支撑该旋转轴的滑动轴承，一方的轴承26被嵌合固定于外壳主体11的轴承保持部llbl，另一方的轴承27被嵌合固定于盖部件12的轴承保持部12a。
[0075]另外,可以将这些轴承26、27置换为球轴承或滚柱轴承等滚动轴承。
[0076]此外，检测器30为根据旋转轴31的旋转量来改变主体部32内的可变电阻的电阻值的可变电阻器。该检测器30在将旋转轴31插通装配壁部Ilb并露出至外部的状态下，将主体部32固定于装配壁部Ilb内面。输出该检测器30的电阻值的电气配线33与控制基板40电连接。
[0077]控制基板40为对通过操作信号电线41从外部输入的操作信号与通过检测器30产生的检测信号进行比较，并适当地控制电动机20的旋转量的控制电路，例如，被构成为具备未作图示的微处理器、霍耳集成电路42等的电路(参照图1)。
[0078]该控制基板40被构成为从电动机室IOa遍及检测器室IOb的一体的矩形板状，被嵌合于外壳主体11的开口部侧的内壁，并被分隔壁Ilc的突端接受。
[0079]在与该控制基板40的电动机室IOa侧对应的部位设置贯通孔40a。向该贯通孔40a插入旋转轴25，根据图1的例子，还插通旋转轴25的周围的筒状衬套24。而且，插通该贯通孔40a的旋转轴25的端部侧通过固定于盖部件12的轴承27而被旋转自如地支撑。
[0080]操作信号电线41被外壳主体11侧的缺口和盖部件12侧的缺口夹持，并被插通伺服外壳10内，与控制基板40电连接。
[0081]图中，符号29为被固定于旋转轴25的一端侧的齿轮。该齿轮29介由未作图不的减速机构(例如多个齿轮等)，以连动的方式与检测器30的旋转轴31卡合。
[0082]图中，符号28为减轻转子20b与轴承26 (或27)间的磨耗或摩擦力的平板环状的推力垫。
[0083]此外，旋转轴31的突端侧例如介由驱动圆盘或电线等与未作图示的控制对象物(例如无线电控制模型或机器人等的动作部位)连接。
[0084]由此，根据上述构成的伺服单元I，使定子铁心21与电动机室IOa的内壁面直接接触来构成电动机20，因此，不需要以往技术那样的定子周围的壳体。所以，能够使整个伺服单元I小型化，通过相同外形尺寸的伺服单元I，并仅将电动机20大型化来提高输出。
[0085]此外，使定子铁心21与体积较大的外壳主体11直接接触，并将外壳主体11作为用于散热的热传导介质，因此，能够有效地抑制电动机温度的上升。
[0086]此外，省略了定子周围的壳体、电动机和检测器各自的控制基板、电动机与控制基板间的衬套等这些以往技术中的构成，因此，零部件数量变少，构造简洁，结果，能够显著地提闻生广性。
[0087]接下来，对图4所示的伺服单元2加以说明。该伺服单元2采用的构成是相对于伺服单元1，将盖部件12置换为盖部件12’。另外，在图4中，省略了检测器30以及操作信号电线41来进行图示，但这些与上述伺服单元I (参照图1)的构成相同。
[0088]相对于盖部件12，盖部件12’被构成为将轴承保持部12a直换为关出量更大的轴承保持部12a’。
[0089]轴承保持部12a’从盖部件12的内面向电动机20侧突出并贯通于控制基板40，轴承27不动地嵌合于此突端侧的内面。
[0090]因此，根据图4所示的伺服单元2，在发挥与上述伺服单元I大致相同的作用效果的基础上，能够缩短筒状衬套24以及旋转轴25，因此，也将削减成本。
[0091]另外，根据上述具体例，定子20a的构造为在定子铁心21内具有线圈22，但作为定子的其他例子，也可以采用在定子铁心的外周侧配置了线圈的构造。
[0092]此外，根据上述具体例，检测器30采用输出与旋转轴31的旋转量对应的电阻值的可变电阻器，但作为其他例子，检测器也可以采用输出与旋转轴的旋转速度对应的信号的构成，并采用根据该检测器的输出信号将电动机20的旋转速度控制在规定值的方式。
【权利要求】
1.一种伺服单元构造，具备:包括外壳主体和盖部件的伺服外壳；和该伺服外壳内的内齿轮式电动机，其特征在于， 上述外壳主体一体地具有:沿轴方向插入上述电动机的凹状的电动机室；和沿同一方向插入检测器的凹状的检测器室， 上述盖部件安装于上述外壳主体，以封闭上述电动机室以及上述检测器室的开口部， 上述电动机具备在外周部无壳体的筒状的定子和旋转自如地插入该定子内的转子，并使上述定子与上述电动机室的内壁面直接接触来进行嵌合。
2.根据权利要求1所述的伺服单元构造，其特征在于， 具备从上述转子向轴方向的两侧突出的旋转轴，通过上述外壳主体旋转自如地支撑该旋转轴的一端侧，并通过上述盖部件旋转自如地支撑同一旋转轴的另一端侧。
3.根据权利要求2所述的伺服单元构造，其特征在于， 将根据上述检测器的信号对上述电动机进行控制的控制基板一体状地设在上述外壳主体与上述盖部件之间的、从上述电动机室遍及上述检测器室的范围，使上述旋转轴的上述另一端侧贯通于上述控制基板并通过上述盖部件旋转自如地支撑该旋转轴的上述另一端侧。
【文档编号】H02K11/00GK103915946SQ201310741281
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】清野秀明, 小田桐琴也 申请人:并木精密宝石株式会社