直线运动执行元件的制作方法

文档序号:18745448发布日期:2019-09-21 02:17阅读:275来源:国知局
直线运动执行元件的制作方法

本发明涉及一种直线运动执行元件。



背景技术:

已知有将转子的旋转转换为输出轴的直线运动的结构的直线运动执行元件(例如参照专利文献1)。在专利文献1所记载的结构中,定子、前板、前壳体在轴向上层叠。在该结构中,专利文献2所记载的技术是公知的。在该技术中,在对定子进行树脂模制时,利用模制树脂来形成与前板的孔部结合的凸起部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-24360号公报

专利文献2:日本特开平8-98498号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在专利文献2所记载的技术中,利用用于模制定子的树脂形成凸起部(突起部分)。在该技术中,凸起部的突出长度由模制形成时的条件决定。但是,使流入狭窄部分的树脂从孔中突出,从而形成凸起部的制造条件很微妙,为了准确地控制凸起部的突出长度,需要严格管理制造条件,成本很高。

如果放宽用树脂模制定子的工序条件,则在成本方面虽然是有利的,但是由此导致凸起部的突出长度不稳定。在该结构中,由于通过凸起部的突出长度决定定子与前壳体的位置关系,因此,如果凸起部的突出长度存在变动,则定子与前壳体的位置关系会产生偏差。该偏差会成为输出轴的可动范围的偏差,因此,需要极力抑制该偏差。

在这样的背景下,本发明的目的在于提供一种不导致成本增加且能够使定子与前壳体成为稳定的位置关系的技术。

用于解决问题的方案

本发明是一种直线运动执行元件,其具有:定子磁轭(stator yoke),其在轴向上具有端面;绕线架,其配置在所述定子磁轭的内侧,卷绕有线圈;前板,其固定在所述定子磁轭的所述端面上;以及前壳体,其与所述前板结合,在所述前壳体上设置有穿过设置在所述前板上的第一孔的第一突部,在所述绕线架上设置有插入设置在所述前板上的第二孔中的第二突部,所述第一突部的前端与所述定子磁轭的所述端面接触。

在本发明中,优选如下构成:通过所述第二突部进行所述前板相对于所述定子磁轭的定位,所述前板为金属制,通过焊接固定在所述定子磁轭上,所述前板具有与所述前壳体卡合的臂部。

在本发明中,优选如下构成:所述第一突部的周围的所述前壳体与所述定子磁轭的所述端面之间的距离比所述前板的厚度大。

在本说明书中公开的其它发明是一种直线运动执行元件,其具有:转子,其与轴连接;定子,其配置在所述转子的周围;轴承,其可旋转地支承所述转子;壳体,其与所述轴承接触,且具有收纳所述轴承的轴承收纳空间和与所述定子的端面接触的第一突部;以及板,其具有与所述定子的端面接触的基部和支承所述壳体的支承部,且具有形成在所述基部上并供所述第一突部穿过的第一孔。

在本发明中,所述定子具有:绕线架,其卷绕有线圈并具有第二突部;以及贯通孔,其形成在所述定子的所述端面上供所述第二突部穿过,在所述板的所述基部上形成有在内侧配置所述第二突部的第二孔。

在上述发明中,优选如下构成:所述转子的旋转轴方向上所述板的厚度比所述第一突部的长度短。并且,在上述发明中,优选如下构成:在所述第二突部的端面与所述壳体之间存在间隙。

发明效果

根据本发明,能够在不导致成本增加的情况下使定子与前壳体成为稳定的位置关系。

附图说明

图1是实施方式的直线运动执行元件的立体图。

图2是实施方式的直线运动执行元件的分解立体图。

图3是实施方式的直线运动执行元件的剖视图。

图4是实施方式中的绕线架的立体图(A)和(B)。

图5是示出在实施方式中的定子结构体上安装前板后的状态的立体图(A)和主视图(B)。

图6是实施方式的前壳体的立体图(A)和主视图(B)。

图7是将图3的一部分放大后的放大剖视图。

具体实施方式

(构成)

在图1中示出实施方式的直线运动执行元件100。在图2中示出直线运动执行元件100的分解立体图。在图3中示出直线运动执行元件100的剖视图(沿轴切开的截面图)。

直线运动执行元件100具有如下的结构,其具有:定子磁轭115,其在轴向上具有端面115a;绕线架113(参照图4),其配置在定子磁轭115的内侧,卷绕有线圈111;前板120,其固定在定子磁轭115的端面115a上;以及前壳体150,其与前板120结合,在绕线架113上设置有插入设置在前板120上的孔121(参照图2、图5的(A))中的凸起部14,在前壳体150上设置有插入设置在前板120上的孔123中的凸起部152(参照图6),凸起部152的前端与定子磁轭115的端面115a接触。

以下,详细地说明直线运动执行元件100。如图2所示,直线运动执行元件100具有定子结构体110、前板120、转子130、轴140、前壳体150以及前端部142。

定子结构体110具有大致圆筒形状,并具有爪极式步进电机的定子结构。定子结构体110具有线圈111和112(参照图3)、绕线架113和114、由电磁钢板等软磁性金属材料构成的定子磁轭115、117以及定子磁轭116和118,并在内部的间隙填充树脂119(参照图3、图5的(A))而一体化。这里,定子磁轭115和117组成一组,构成第一爪极式电机的定子磁轭,定子磁轭116和118组成一组,构成第二爪极式电机的定子磁轭。一般称定子磁轭115和116为外轭,称定子磁轭117和118为内轭。

线圈111构成励磁线圈,并卷绕在树脂制绕线架113(参照图4)上。卷绕有线圈111的绕线架113收纳在定子结构体110(定子磁轭115)的内侧。绕线架113是通过使用树脂的注射成型法制造的,具有圆筒部11(参照图4)、从圆筒部11的轴向两端的边缘向径向外侧方向延伸的凸缘部12、13。

在一个凸缘部12上设置有3个向轴向突出的突状部分即凸起部14。凸起部14设置在等角度间隔(每隔120°)的位置。凸起部14通过注射成型法与绕线架113同时形成为绕线架113一部分。在绕线架113的上部形成有固定端子销125(参照图3)的孔15。在固定于孔15的端子销125(参照图3)上连接从线圈111引出的引线。

定子磁轭115具有外侧圆筒部、内侧齿部以及连接外侧圆筒部和内侧齿部的板状的平板环部(该平板环部的背面是定子磁轭115的端面115a)。在上述外侧圆筒部与内侧齿部之间收纳有卷绕有线圈111的绕线架113。定子磁轭115的内侧齿部具有沿轴向(端部壳体170的方向)延伸的多个第一齿115b(参照图3、图5的(A))。

定子磁轭117是与定子磁轭115成为一组的部件,其具有板状的平板环部和从该平板环部的内缘沿轴向延伸的多个第二齿117b(参照图5的(A)):在图3中不可见)。如图5的(A)所示,多个第一齿115b与多个第二齿117b彼此沿相反方向延伸,并且形成如下位置关系:在彼此不同地具有间隙的状态下啮合。这一点与通常的爪极式电机的情况相同。第一齿115b与第二齿117b的间隙被填充在定子结构体110的内部的树脂119填埋。

绕线架114也是树脂制,卷绕有线圈112。定子磁轭116和118与定子磁轭115相同,在内周侧具有多个齿在彼此不同地具有间隙的状态下啮合的位置关系的结构。定子磁轭116的齿和定子磁轭118的齿之间,被填充在定子结构体110的内部的树脂119填埋。

在定子磁轭115的端面115a上,设置有供绕线架113的凸起部14插入并贯通的3个孔115c(参照图3),在该3个孔115c中插入有凸起部14。插入到孔115c中的凸起部14的前端从孔115c向前壳体150侧突出。

在图5的(A)及(B)中示出在定子磁轭115(定子结构体110)上安装了前板120的状态。前板120为金属制,通过焊接固定在定子磁轭115上。

前板120具有基部,该基部具有平坦的圆环形状,与定子磁轭115的端面115a接触,在该基部上设置有供从定子磁轭115向轴向突出的3个凸起部14嵌入的3个孔121。通过将3处凸起部14嵌入3处孔121中,从而进行前板120相对于定子磁轭115的定位。

前板120在3处具有前端存在开口122a的固定用臂部122。固定用臂部122是使前板120和前壳体150结合的部件,作为使前板120支承前壳体150的支承部发挥作用。如图1所示,通过使固定用臂部122变形而使前壳体150的突起151与开口122a(参照图2)卡合,从而前板120与前壳体150结合。

在图6中示出前壳体150的立体图(A)和主视图(B)。前壳体150为树脂制,通过注射成型法形成。在前壳体150上设置有3个向轴向突出的突状部分即凸起部152。凸起部152通过使用树脂的注射成型法来制造,但在该制造时,凸起部152也作为前壳体150的一部分同时形成。

凸起部152插入设置在前板120上的孔123中,并通过孔123的内侧。孔123的底部的部分露出定子磁轭115的轴向的端面115a(参照图5的(A)),凸起部152的前端与定子磁轭115的轴向的端面115a接触。通过该结构来决定前壳体150与定子结构体110在轴向上的相对位置关系。另外,设置在绕线架113上的凸起部14的突出长度设定为其前端不与前壳体150接触的尺寸。在本例中,凸起部14的从绕线架113端面突出的突出长度被设定为前端不从孔121中突出的尺寸。

如图2和图3所示,在定子结构体110的内侧,转子130以能够旋转的状态被保持。转子130具有内侧圆筒部件131和固定在内侧圆筒部件131的外侧的圆筒形状的转子磁铁132。转子磁铁132是沿周向交替磁化为NSNS…的永久磁铁。

在转子130的轴中心部分(内侧圆筒部件的内侧)固定有在内周形成有内螺纹结构的圆筒形状的内螺纹133。内螺纹133与形成于细长的圆柱形状的轴140的外周的外螺纹结构141啮合。

构成转子130的内侧圆筒部件131被球轴承134、135以旋转自如的状态保持。更详细而言,球轴承134的外圈固定在固定于定子磁轭116的端部壳体170上,球轴承134的内圈固定在构成转子130的内侧圆筒部件131上(球轴承134的外圈与端部壳体170接触,但不与转子130接触)。球轴承135的外圈固定在前壳体150上,球轴承135的内圈固定在构成转子130的内侧圆筒部件131上(球轴承135的外圈与前壳体150接触,但不与转子130接触)。即,转子130被球轴承134、135以旋转自如的状态保持在端部壳体170和前壳体150上。

输出轴的轴140在前端借助销144而固定前端部142。在轴140上固定有止转部件143。在前壳体150上设置有柱状空间153,该柱状空间153是收纳轴140和止转部件143的柱形状的空间。柱状空间153的与轴向垂直的截面形状由上侧曲面、下侧曲面以及连接上侧曲面和下侧曲面的两个平面构成,以与该形状匹配的方式设定止转部件143的截面形状。

通过将柱状空间153的截面形成为上述形状,并且将止转部件143形成为与之配合的形状,从而止转部件143能够在柱状空间153的内部以无法旋转的状态沿轴向滑动。构成柱状空间153的一部分的圆筒部156从前壳体150延伸,在圆筒部156的前端形成有内侧凸缘部154。而且,作为输出轴的轴140从内侧凸缘部154的中心向外部突出。柱状空间153的一端侧(图3的左侧)用内侧凸缘部154定义,另一端侧(图3的右侧)用收纳球轴承135的轴承收纳空间135a定义。在轴承收纳空间135a中形成有形成在前壳体150上的槽155。该槽155以球轴承135的内圈的端面(图3的左侧)不与前壳体150接触的方式形成在前壳体150上。前端部142向外侧方向(图3的左方向)的工作范围通过止转部件143与柱状空间153的内侧凸缘部154抵接而决定,前端部142向内侧方向(图3的右方向)的可动范围通过前端部142与柱状空间153的内侧凸缘部154抵接而决定。

(动作)

当电流流过线圈111和112时,在定子磁轭115和定子磁轭117的齿之间,即图5的(A)中的多个第一齿115b和多个第二齿117b之间产生具有周向成分的磁场。此外,同样地在定子磁轭116和定子磁轭118的齿之间产生具有周向成分的磁场。而且,若在特定的时机切换上述驱动电流的正负,则上述磁场方向周期性地切换,产生使转子磁铁132旋转的驱动力。

由于上述驱动力,转子130和内螺纹133成为一体并旋转。这里,轴140由于止转部件143而无法旋转,另一方面能够在轴向上移动,因此,通过内螺纹133进行旋转,从而具有与内螺纹133啮合的外螺纹结构141的轴140在轴向上进退。轴140的移动方向由转子130的旋转方向决定。轴140在轴向上移动,从而前端部142在轴向上移动。

(优越性)

在图7的(A)中示出将凸起部152的部分放大后的放大图。在图7的(B)中示出将凸起部14的局部放大后的放大图。凸起部14是通过注射成型法制造的绕线架113的一部分,并且其能够不花费成本地高精度地管理突出长度。此外,凸起部152也是通过注射成型法制造的前壳体150的一部分,并且能够不花费成本得高精度地管理其突出长度。

如图7的(A)所示,前壳体150的凸起部152经由前板120的孔123与定子磁轭115的端面115a接触。另一方面,如图7的(B)所示,绕线架113的凸起部14虽然插入前板120的孔121中,但不与前壳体150接触。

在本实施方式的结构中,通过凸起部152与定子磁轭115接触,来决定定子结构体110与前壳体150的位置关系。这里,因为凸起部14不与前壳体150接触,因此,通过凸起部152的突出长度来决定定子结构体110与前壳体150的位置关系。而且,如上所述,关于凸起部14和凸起部152的突出长度,能够不导致成本增加地高精度地管理。因此,在本实施方式的结构中,能够在不导致成本增加的情况下高精度地管理定子结构体110与前壳体150的位置关系。

此外,通过调整凸起部152的突出尺寸,从而凸起部152的周围的前壳体150与定子磁轭115的端面115a之间的距离T(供前板120进入的间隙)被设定为比前板120的厚度t大的值。前板120通过电阻焊而固定在定子磁轭115的端面115a上。这里,由于前板120和定子磁轭115的端面115a的平坦性不完全等原因,焊接用电流的流动路径产生不确定性,有时成为前板120从定子磁轭115的端面115a稍微浮起的状态。

该浮起状态下,虽然有偏差,但通过调整凸起部152的突出长度(高度)来确保上述间隙,从而允许焊接引起的前板120从定子磁轭115的端面115a的浮起,并抑制该浮起引起的不良的发生。

此外,如图7的(A)所示,前壳体150在凸起部152与定子磁轭115接触,在其它部分与球轴承135的外圈的端面(图3中的左侧)接触。由于能够高精度地形成凸起部152的突出长度,因此,能够抑制从前壳体150经由上述接触部分而施加到球轴承135、进而从球轴承135施加到转子130的轴向力在每个产品中(在产品的批次间)产生的偏差。其结果为,能够抑制输出轴(轴140)的可动范围在每个产品中(在产品的批次间)产生的偏差。

(其它)

凸起部14和凸起部152的数量、以及与这些凸起部对应的孔的数量不限于三个,也可以是四个以上。此外,凸起部14和凸起部152的数量也可以不同。

符号说明

11 圆筒部;12 凸缘部;13 凸缘部;14 凸起部;15 孔;100 直线运动执行元件;110 定子结构体;111 线圈;112 线圈;113 绕线架;114 绕线架;115 定子磁轭;115a 端面;115b 定子磁轭115的齿;116 定子磁轭;117 定子磁轭;117b 定子磁轭117的齿;118 定子磁轭;119 填充的树脂;120 前板;121 孔;122 固定用臂部;123 孔;125 端子销;130 转子;131 内侧圆筒部件;132 转子磁铁;133 内螺纹;134 球轴承;135 球轴承;135a 轴承收纳空间;140 轴;141 外螺纹结构;142 前端部;143 止转部件;144 销;150 前壳体;151 突起;152 凸起部;153 柱状空间;154 内侧壳体部;155 槽;170 端部壳体

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