本实用新型涉及提高电动机的耐久性的技术。
背景技术：
在下述专利文献1中公开了一种使用了步进电机的齿轮传动电动机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－288361号公报
技术实现要素：
在使转子的旋转在内部减速并向驱动对象输出的齿轮传动电动机中，上述驱动对象的负载转矩会使电动机内部的动力传递机构也受到相应的负载。因而，在驱动对象的负载转矩比电动机所允许的外部尺寸大的情况下，电动机内部的动力传递机构的耐久性会成为问题。
鉴于上述问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电动机，能提高对于高负载的耐久性。
为了解决上述技术问题，本实用新型的电动机包括：电动机主体部，上述电动机主体部包括转子和定子；以及齿轮机构，上述齿轮机构将上述电动机主体部的驱动力传递至输出构件，上述齿轮机构包括金属制的齿轮构件、即金属齿轮，上述电动机还包括：轴体，上述轴体插通上述金属齿轮的轴孔，并将上述金属齿轮支承成自由旋转；以及支承板，上述轴体的一端部固定于上述支承板，在将上述轴体的延伸方向侧的端部设为前端部，将上述轴体的与延伸方向相反一侧的端部设为上述轴体的后端部，将上述轴体的全长中的比上述支承板靠前端部一侧的部分设为上述轴体的支轴部，将上述支轴部中的上述支承板的附近部设为上述轴体的基端部时，上述轴体以上述轴体的后端部插通设于上述支承板的通孔的方式固定，在上述轴体的基端部设有上述轴体的最大直径比上述支承板的通孔的孔径大的扩径部、即第一扩径部，在上述第一扩径部的外周面与上述金属齿轮的轴孔的内周面之间设有蓄积润滑剂的间隙、即润滑剂保持部。
在轴体的基端部即第一扩径部与金属齿轮之间设有润滑剂保持部，通过在润滑剂保持部中蓄积润滑剂，能长期地抑制轴体与金属齿轮的接触部的磨损。
此外，通过在轴体上设置第一扩径部，将第一扩径部卡定于支承板，能提高轴体朝后端侧的拉拔强度。例如，假定本实用新型的电动机在负载转矩特别高的用途中使用。上述负载转矩还对构成齿轮机构的金属齿轮、轴体施加径向的负载。在此，在对轴体持续施加径向的过大的负载的情况下，由于轴体的后端部固定于支承板的通孔，因而通孔可能会产生歪曲。若通孔歪曲，则轴体的固定力会降低。即使在陷入这种状态的情况下，由于第一扩径部卡定于支承板，因而也能阻止轴体朝其后端侧脱落。此外，由于轴体包括第一扩径部，因而施加于轴体的负载不仅通过通孔，还经由第一扩径部分散于支承板。藉此，与仅通过通孔对轴体进行支承的结构相比，能提高轴体相对于高负载的强度。
此外，较为理想的是，所述第一扩径部的直径在整周上比所述支承板的通孔的孔径大。
由于第一扩径部的直径在整周上比支承板的通孔的孔径大，因而轴体以与支承板的板面垂直地立起的方式支承于第一扩径部。藉此，将轴体配置成与支承板垂直较为容易，从而能提高轴体的位置精度。
此外，较为理想的是，在上述轴体的比上述第一扩径部靠前端部一侧的部分安装有圆筒形状的树脂制的套筒，上述套筒的外径比上述第一扩径部的最大直径大，藉此，上述润滑剂保持部得以确保在上述第一扩径部的外周面与上述金属齿轮的轴孔的内周面之间。
通过在轴体上安装树脂制的套筒，并将套筒支承于金属齿轮的内周面与轴体之间，能防止由金属彼此之间的摩擦导致的烧接、异常磨损。
此外，较为理想的是，上述支承板兼作上述定子的定子铁心的一部分，上述支承板具有通过将上述支承板的一部分弯折而形成的、上述定子铁心的极齿。
通过并非为了对包括轴体、金属齿轮的齿轮机构进行支承而设置分体的支承板，而是使电动机的必要零件即定子铁心发挥支承板的作用，能抑制电动机的零件个数，并能实现电动机的小型化。
此外，较为理想的是，上述极齿由将上述支承板在半径方向上的中间位置作为基端部切割翻起而成。
通过从支承板、即本结构的定子铁心的中腹部切割翻起极齿，能通过定子铁心的比极齿靠内侧的部分对转子的上表面的一部分进行覆盖。藉此，例如，能保护转子免受飞散的润滑剂、剥落片等异物的损伤，从而能抑制由异物导致的电动机的动作不良。
此外，较为理想的是，上述轴体的后端部在贯穿上述支承板的通孔的部位被铆接固定，铆接固定了的上述后端部构成具有比上述通孔的孔径大的最大直径的扩径部、即第二扩径部。此时，较为理想的是，上述第二扩径部的直径在整周上比上述支承板的通孔的孔径大。
通过以夹着支承板的通孔的方式在上述通孔的两侧设置轴体的第一扩径部和第二扩径部，能通过这些扩径部夹持支承板，以将轴体更牢固地固定于支承板。
此外，较为理想的是，在上述第二扩径部的端面形成有同心圆状的加工痕迹。
通过一边利用旋铆扩大轴体的后端部一边将其压扁，能适当地扩大轴体的后端部的直径。在对轴体的后端部实施旋铆时，会在上述轴体的端面残留同心圆状的加工痕迹。能根据上述加工痕迹推断是否对轴体实施了旋铆工序。
如上所述，根据本实用新型的电动机，能提高电动机相对于高负载的耐久性。
附图说明
图1是表示实施方式的电动机的内部结构的侧视剖视图。
图2是将外壳罩拆除后的状态的电动机的俯视图。
图3是表示电动机的齿轮机构的结构的展开剖视图。
图4是表示第四齿轮的齿轮柱与润滑剂保持部的结构的侧视剖视图。
图5(a)和图5(b)是表示兼作齿轮机构的支承板的定子铁心上面部的结构的俯视图和侧视图。
图6(a)至图6(c)是对固定第四齿轮的齿轮柱的工序进行说明的示意图。
图7是表示第一扩径部的变形例的示意图。
图8是表示对齿轮柱的后端部实施旋铆加工的模样的示意图。
(符号说明)
900 电动机；
M 电动机主体部；
100 转子；
110 转子轴；
120 转子小齿轮；
200 定子；
230 定子铁心；
231 定子铁心上面部；
231a 定子的极齿；
231b 支承板的通孔；
d 支承板的半径方向；
G 齿轮机构；
540 第四齿轮；
540a 第四齿轮的轴孔的内周面；
560 输出轴；
640 第四齿轮柱；
641 第一扩径部；
641a 第一扩径部的外周面；
642 第二扩径部；
645 套筒；
t 第四齿轮柱的前端部；
r 第四齿轮柱的后端部；
e 第四齿轮住的支轴部；
b 第四齿轮柱的基端部；
S 润滑剂保持部。
具体实施方式
(结构概要)
以下，使用附图对本实用新型的电动机的实施方式进行说明。以下实施方式的电动机是在例如具有重量的电动百叶窗的驱动等负载转矩较高的产品中使用的步进电机。另外，在以下的说明中，“上”和“下”是指图1 所示的上下方向。
图1是表示实施方式的电动机900的内部结构的侧视剖视图。电动机 900包括：电动机主体部M，上述电动机主体部M具有转子100和定子200；以及齿轮机构G(后述)，上述齿轮机构G将电动机主体部M的驱动力传递至电动机900的输出构件、即输出轴560。
在电动机900的内部拉入有向定子200输送电力和控制信号的导线 920，导线920的端子921和定子200的端子250通过配置于电动机900内的基板930而相互连接。
定子200由上下排列配置的两相的线圈210、卷绕有这些线圈210的绕线管220和包括极齿230a(爪极)的轭铁即定子铁心230构成。另外，虽然详细内容在后文中叙述，但定子铁心230中的构成定子200的上表面的定子铁心231兼具对齿轮机构G进行支承的支承板的作用。
在转子100的外周面固定有永磁体、即转子磁体130。在转子100的旋转中心固定有电动机主体部M的输出轴、即转子轴110，在转子轴110 上安装有电动机主体部M的输出齿轮、即小齿轮120。另外，转子100的下表面被板簧、即转子弹簧190弹性支承。转子弹簧190朝图1的上方对转子100施力。藉此，防止转子100在旋转时碰撞到电动机外壳911而产生声音等噪声。
这些电动机主体部M和齿轮机构G收容于杯状的电动机外壳911内，在电动机外壳911上部的开口覆盖有外壳罩912。外壳罩912设有圆筒形状的输出口912a。输出轴560被固定于输出口912a的内侧的衬套652支承，并从外壳罩912朝上方延伸。此外，电动机外壳911在周向上的一部分由具有导线912的插通孔913a的分体的导线罩913构成。在本实施方式中，衬套652是烧结含油轴承，固定于外壳罩912。
(齿轮机构)
图2是将外壳罩912拆除后的状态的电动机900的俯视图。图3是表示电动机900的齿轮机构G的结构的展开剖视图。
本实施方式的齿轮机构G从小齿轮120一侧向输出轴560一侧依次由第一齿轮510、第二齿轮520、第三齿轮530、第四齿轮540和第五齿轮550 这五个齿轮构件构成。此外，在构成定子200的上表面的定子铁心231上设有将这些齿轮构件支承成自由旋转的金属制的轴体，即第一齿轮柱610、第二齿轮柱620、第三齿轮柱630、第四齿轮柱640和轴承651。
第一齿轮510是将分体的两个正齿轮构件、即大径齿轮部511和小径齿轮部512组合并一体化而成的复合齿轮。小齿轮120和大径齿轮部511 均是树脂制的齿轮构件，大径齿轮部511与小齿轮120啮合。小径齿轮部 512是金属制的齿轮构件，将大径齿轮部511的旋转减速并传递至第二齿轮 520。在小径齿轮部512的轴孔中插通有第一齿轮柱610，藉此第一齿轮510 被第一齿轮柱610支承成自由旋转。
第二齿轮520是将分体的两个正齿轮构件、即大径齿轮部521和小径齿轮部522组合并一体化而成的复合齿轮。大径齿轮部521和小径齿轮部 522均是金属制的齿轮构件。大径齿轮部521与第一齿轮510的小径齿轮部512啮合，小径齿轮部522将大径齿轮部521的旋转减速并传递至第三齿轮 530。在小径齿轮部522的轴孔中插通有第二齿轮柱620，藉此第二齿轮520 被第二齿轮柱620支承成自由旋转。在此，在第二齿轮柱620上安装有圆筒形状的树脂制的套筒625，小径齿轮部522的轴孔的内周面与套筒625 接触。另外，第三齿轮530和第四齿轮540的结构及其与相邻的齿轮构件之间的关系、第三齿轮柱630及第四齿轮柱640的结构与第二齿轮520及第二齿轮柱620相同，因而省略其详细说明。
第五齿轮550由金属制的正齿轮构件即齿轮部551和金属制的输出轴 560构成，其中，上述齿轮部551与第四齿轮540的小径齿轮部542啮合，上述输出轴560插通齿轮部551的轴孔，并与齿轮部551一体化。输出轴 560的基端部被轴承651支承，此外，输出轴560的中间部支承于衬套652 (参照图1)。
(轴体的固定结构和润滑剂保持部)
图4是表示第四齿轮540、第四齿轮柱640和润滑剂保持部S的结构的侧视剖视图。以下，以图4为例对本实施方式的轴体的固定结构和润滑剂保持部的结构进行说明。另外，相同的固定结构还设于其它的齿轮柱610、 620、630，润滑剂保持部S还设于第一齿轮510、第一齿轮柱610、第三齿轮530和第三齿轮柱630。
如上所述，构成第四齿轮540的大径齿轮部541和小径齿轮部542均是金属制的齿轮构件。在第四齿轮540的轴孔中插通有轴体、即齿轮柱640。另外，在以下的说明中，将第四齿轮柱640在轴线方向x上的延伸方向一侧的端部设为前端部t，将第四齿轮柱640在轴线方向x上的与延伸方向相反的一侧的端部设为后端部r，将第四齿轮柱640的全长的比定子铁心231 靠前端部t一侧的部分设为支轴部e，此外，将支轴部e中的定子铁心231 的附近部设为基端部b。
第四齿轮柱640以第四齿轮柱640的后端部r插通设于定子铁心231 的通孔231b的方式固定。在第四齿轮柱640的基端部b形成有直径形成得比通孔231b的孔径大的扩径部、即第一扩径部641。在第四齿轮柱640的比第一扩径部641靠前端部t一侧的部分安装有圆筒形状的树脂制的套筒 645。套筒645的外径比第一扩径部641的直径大，藉此在第一扩径部641 的外周面641a与第四齿轮540的轴孔的内周面540a之间形成有蓄积润滑剂的间隙、即润滑剂保持部S。在本实施方式中，树脂制的套筒645套设于第四齿轮柱640的外周。在套筒645的内周面与第四齿轮柱640的外周面之间夹有润滑剂。即，套筒645和润滑剂作为第四齿轮柱640的一种向心轴承发挥作用。此外，如图4所示，小径齿轮部542的下端面与定子铁心 231的上表面接触，但蓄积于润滑剂保持部S的润滑剂仍进入。藉此，在小径齿轮部542与定子铁心231之间也会避免两者的接触，从而防止由金属彼此之间的摩擦导致的烧接、异常磨损。
在本实施方式的第四齿轮柱640上安装有套筒645，因而与第四齿轮 540的轴孔的内周面540a相对的第四齿轮柱640的金属部仅是第一扩径部 641。此外，第一扩径部641和第四齿轮540被润滑剂保持部S分隔成无法接触。藉此，避免第四齿轮柱640与第四齿轮540的金属部之间的接触，从而防止由金属彼此之间的摩擦导致的烧接、异常磨损。此外，通过在润滑剂保持部S中蓄积有润滑剂，能长期地抑制由套筒645与第四齿轮柱640 之间的摩擦导致的磨损。
另外，在无需考虑第四齿轮柱640和第四齿轮540的烧接、异常磨损的情况下，能省略套筒645。在这种情况下，需要将第四齿轮柱640的比第一扩径部641靠前端部t一侧的部分形成为直径比第一扩径部641的直径大，或是对第四齿轮540的轴孔540a的形状进行变更以确保润滑剂保持部 S。
此外，第四齿轮柱640的后端部r在贯穿定子铁心231的通孔231b的部位被铆接固定，铆接固定后的后端部r构成具有比通孔231b的孔径大的直径的扩径部、即第二扩径部642。如此，本实施方式的第四齿轮柱640 以夹着定子铁心231的通孔231b的方式在通孔231b的两侧设有第一扩径部641和第二扩径部642，藉此，这些扩径部641、642夹持定子铁心231，以将第四齿轮柱640牢固地固定于定子铁心231。此外，通过第一扩径部641卡定于定子铁心231，从而防止第四齿轮柱640从定子铁心231的通孔 231b向后端部r一侧脱落。
另外，本实施方式的第一扩径部641和第二扩径部642的直径均在第一扩径部641和第二扩径部642的整周上形成得比定子铁心231的通孔 231b的孔径大。藉此，能提高齿轮柱640的拉拔强度。此外，由于能利用第一扩径部641容易地将第四齿轮柱640配置成与定子铁心231的板面垂直，因而第一扩径部641还有助于第四齿轮柱640的位置精度的提高。
另一方面，只要本实用新型的第一扩径部和第二扩径部的最大直径比定子铁心231的通孔231b的孔径大，就会有相应程度的拉拔强度的提高效果。因而，无需将第一扩径部641和第二扩径部642的直径在整周上始终形成得比定子铁心231的通孔231b的孔径大，并且，第一扩径部641和第二扩径部642的形状不是圆形亦可。
例如，图7是表示第一扩径部641的变形例即第一扩径部641m的结构的示意图。图7是从上方观察第四齿轮柱640和定子铁心231的通孔231b 的图。另外，在图7中，为了便于说明，将通孔231b绘制成比实际稍大。本变形例的第一扩径部641m由从第四齿轮柱640的基端部b向径向外侧突出的一对突出部构成。这些突出部配置于在基端部b的周向上对称的位置。第一扩径部641m的最大直径w比通孔231b的孔径h大，藉此第一扩径部 641m朝其后端侧的移动被定子铁心231卡定。另外，第一扩径部641m也可以仅由任一突出部构成。另外，还能对第二扩径部642实施相同的变形。
此外，本实施方式的第四齿轮柱640设有第一扩径部641和第二扩径部642这两者，但也可以采用省略第二扩径部642而仅设置第一扩径部641 的结构。在仅包括第一扩径部641的结构中，通过第一扩径部641卡定于定子铁心231，能提高第四齿轮柱640朝后端部t一侧的拉拔强度。在这种情况下，可以将第四齿轮柱640压入并固定于通孔231b，或者，也可以通过从定子铁心231的里面侧对通孔231b的外边缘实施冲孔加工，并使通孔 231b的周围部偏向于通孔231b的内侧，从而对第四齿轮柱640进行固定。
(支承板)
图5(a)和图5(b)是表示定子200的上面部即定子铁心231的结构的图。图5(a)是定子铁心231的俯视图。图5(b)是从A方向观察图5 (a)的定子铁心231的侧视图。
定子铁心231兼作齿轮机构G的支承板，在定子铁心231上固定有第一齿轮柱610至第四齿轮柱640和轴承651。如此，在本实施方式的电动机 900中，并非为了对齿轮机构G进行支承而设置分体的支承板，而是使电动机900的必要零件即定子铁心230发挥支承板的作用，藉此，能抑制电动机900的零件个数，并能实现电动机900的小型化。
此外，在定子铁心231上，通过使定子铁心231的一部分弯折，从而形成有定子200的极齿231a。更具体而言，极齿231a是通过将定子铁心 231在半径方向d上的中间位置作为基端部切割翻起而形成的。藉此，能通过定子铁心231的在半径方向d上比极齿231a靠内侧的部分对转子100的上表面的一部分进行覆盖(参照图1)。因而，例如，能保护转子100免受飞散的润滑剂、剥落片等异物的损伤，从而抑制由异物导致的电动机900 的动作不良。
另一方面，在本实施方式的电动机900中，定子铁心231兼作支承板，因此，定子铁心231的作为支承板的厚度受到限制。即，例如，即使在为了提高齿轮柱的拉拔强度而想要加厚定子铁心231的情况下，也无法超过极齿231a所允许的厚度而加厚定子铁心231。即使在这种限制下，通过在本实施方式的各齿轮柱上设置第一扩径部和第二扩径部，也能担保这些齿轮柱的拉拔强度。
另外，定子铁心231兼作支承板的结构并非本实用新型的电动机的必要结构，只要分体设置这些构件不特别存在障碍，则也能采用分体的方式。
此外，在本实用新型的电动机中，电动机的制造方法也具有特征。即，上述电动机900包括：电动机主体部M，上述电动机主体部M具有转子100 和定子200；以及齿轮机构G，上述齿轮机构G将电动机主体部M的驱动力传递至输出构件560，齿轮机构G包括金属齿轮(例如，第四齿轮540)，还包括：轴体(例如，第四齿轮柱640)，上述轴体插通金属齿轮的轴孔，并将金属齿轮支承成自由旋转；以及支承板(例如，定子铁心上面部231)，上述支承板具有供轴体的一端部即后端部插通而固定的通孔，轴体具有轴体的最大直径形成得比支承板的通孔的孔径大的扩径部、即第一扩径部 (641)，上述电动机的制造方法包括：将轴体的后端部插通支承板的通孔至轴体的第一扩径部卡定于上述支承板的工序；以及对贯穿支承板的通孔 (例如，支承板的通孔231b)的轴体的后端部实施旋铆加工，以形成轴体的直径形成得比通孔的孔径大的扩径部即第二扩径部(642)的工序。
藉此，通过以夹着支承板的通孔的方式在上述通孔的两侧设置第一扩径部和第二扩径部，能通过这些扩径部夹持支承板，以将轴体牢固地固定于支承板。此外，通过一边利用旋铆扩大轴体的后端部一边将其压扁，能适当地扩大轴体的后端部的直径。以下，根据图6(a)至图6(c)更详细地进行说明。
(第二扩径部的形成工序)
图6(a)至图6(c)是对将第四齿轮柱640固定于定子铁心231的工序进行说明的示意图。以下，以第四齿轮柱640为例对第二扩径部的形成工序进行说明。以下说明的第二扩径部的形成工序与第一齿轮柱610至第三齿轮柱630相同。
在将第四齿轮柱640固定于定子铁心231时，如图6(a)所示，首先，将第四齿轮柱640的后端部r插通通孔231b，直至第四齿轮柱640的第一扩径部641卡定于定子铁心231。
此外，如图6(b)所示，通过对将定子铁心231的通孔231b贯穿的第四齿轮柱640的后端部r实施旋铆加工，从而一边扩大第四齿轮柱640 的后端部r一边将其压扁，以形成第二扩径部642。通过使用旋铆加工，能适当地扩大第四齿轮柱640的后端部r的直径，并能使第二扩径部642与定子铁心231卡合。
图8是表示对第四齿轮柱640的后端部r实施旋铆加工的模样的示意图。如图8所示，在旋铆工序中，安装于铆接机的旋转头900的嵌头910 (冲孔部)按压于后端部r的端面并旋转。通过反复进行上述加压和旋转，从而第四齿轮柱640的后端部r被较小的力压扁而扩大。
在此，如图6(c)所示，在实施了旋铆加工的第二扩径部642的端面形成有因嵌头940摩擦而形成的同心圆状的加工痕迹。虽然形成的损伤的间距、大小存在个体差异，但能根据上述加工痕迹推断是否对齿轮柱640 进行了旋铆加工工序。
以上对本实用新型的实施方式进行了详细说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式，可在不脱离本实用新型要旨的范围内进行各种改变。