伺服單元構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題是使伺服單元小型化并提高電動機的散熱性。在具備包括外殼主體（11）和蓋部件（12）的伺服外殼（10）和該伺服外殼（10）內(nèi)的內(nèi)齒輪式電動機（20）的伺服單元構(gòu)造中，外殼主體（11）一體地具有沿軸方向插入電動機（20）的凹狀的電動機室（10a）和沿同一方向插入檢測器（30）的凹狀的檢測器室（10b）。而且蓋部件（12）安裝于外殼主體（11），以封閉電動機室（10a）以及檢測器室（10b）的開口部，電動機（20）具備在外周部無殼體的筒狀的定子（20a）和旋轉(zhuǎn)自如地插入該定子（20a）內(nèi)的轉(zhuǎn)子（20b），使定子（20a）與電動機室（10a）的內(nèi)壁面直接接觸來進行嵌合。
【專利說明】伺服單元構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及搭載于無線操縱(通稱:無線電控制，以下，稱為’ 3 C (注冊商標))式的模型飛機、直升飛機、汽車、船舶、人型機器人及其他的產(chǎn)業(yè)用機器人等的、作為小型動作裝置的伺服單元的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，例如專利文獻I所述的那樣，此種發(fā)明具備:包括外殼主體(下部箱體2)和封閉該外殼主體的開口部的蓋部件的伺服外殼；安裝于該伺服外殼內(nèi)的檢測器(可變電阻器18)以及電動機(4);和將電動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)傳遞至檢測器的減速機構(gòu)(5)，對從檢測器輸出的檢測信號與從外部輸入的操作信號進行比較，并適當?shù)乜刂齐妱訖C的旋轉(zhuǎn)量。
[0003]近年，從搭載由上述的以往技術(shù)形成的伺服單元的各種小型動作裝置的運動性能提高和小型化的需求出發(fā)，對于伺服單元本身，要求進一步的小型.高性能化。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I日本特開平8 - 331657號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明以處理上述以往情況作為其課題之一。即，本發(fā)明的目的在于通過減小伺服外殼內(nèi)的電動機空間來使伺服單元小型化以及優(yōu)化電動機的散熱性并提高運動性能。
[0008]用于解決課題的方法
[0009]用于解決上述課題的一個方法是，在具備包括外殼主體和蓋部件的伺服外殼和該伺服外殼內(nèi)的內(nèi)齒輪式電動機的伺服單兀構(gòu)造中，上述外殼主體一體地具有:沿軸方向插入上述電動機的凹狀的電動機室；和沿同一方向插入檢測器的凹狀的檢測器室。而且上述蓋部件安裝于上述外殼主體，以封閉上述電動機室以及上述檢測器室的開口部，上述電動機具備在外周部無殼體的筒狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地插入該定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，使上述定子與上述電動機室的內(nèi)壁面直接接觸并進行嵌合。
[0010]發(fā)明效果
[0011]本發(fā)明如以上說明那樣地被構(gòu)成，因此，能夠達成本發(fā)明的以下目的:減小伺服外殼內(nèi)的電動機空間、使伺服單元小型化、提高電動機的散熱性、提高生產(chǎn)性等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為表示具有本發(fā)明的伺服單元構(gòu)造的伺服單元的一例的剖面圖。
[0013]圖2為表不同一伺服單兀的伺服外殼的一例的剖面圖。
[0014]圖3為同一伺服單元的仰視圖。
[0015]圖4為表示本發(fā)明的伺服單元構(gòu)造的其他例的剖面圖。
[0016]圖中:[0017]1、2伺服單元
[0018]10伺服外殼
[0019]11外殼主體
[0020]Ilbl軸承保持部
[0021]12、12’ 蓋部件
[0022]12a、12a’軸承保持部
[0023]IOa電動機室
[0024]IOb檢測器室
[0025]20電動機
[0026]20a定子
[0027]21定子鐵心
[0028]22線圈
[0029]20b轉(zhuǎn)子
[0030]22線圈
[0031]25旋轉(zhuǎn)軸
[0032]30檢測器
[0033]31旋轉(zhuǎn)軸
[0034]40控制基板
[0035]A伺服單元構(gòu)造
【具體實施方式】[0036]本實施方式的第一特征為:在具備包括外殼主體和蓋部件的伺服外殼和該伺服外殼內(nèi)的內(nèi)齒輪式電動機的伺服單元構(gòu)造中，上述外殼主體一體地具有:上述電動機沿軸方向插入的凹狀的電動機室；和檢測器沿同一方向插入的凹狀的檢測器室。而且上述蓋部件安裝于上述外殼主體，以封閉上述電動機室以及上述檢測器室的開口部，上述電動機具備在外周部無殼體的筒狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地插入該定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，使上述定子與上述電動機室的內(nèi)壁面直接接觸來進行嵌合。
[0037]根據(jù)該構(gòu)成，使定子與電動機室的內(nèi)壁面直接接觸來構(gòu)成電動機，因此，不需要以往技術(shù)那樣的定子周圍的殼體，能夠使電動機室以及伺服單元整體小型化，相反，通過與以往具有相同外形尺寸的伺服單元，還能夠僅使電動機大型化來提高輸出。并且，向伺服外殼安裝定子以及轉(zhuǎn)子時的生產(chǎn)性也良好。
[0038]而且，采用使不具有殼體的定子與體積較大的外殼主體直接接觸的構(gòu)造，因此，散熱性良好，結(jié)果，能夠抑制電動機溫度上升。
[0039]第二特征為:具備從上述轉(zhuǎn)子向軸方向的兩側(cè)突出的旋轉(zhuǎn)軸，通過上述外殼主體旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸的一端側(cè)，并通過上述蓋部件旋轉(zhuǎn)自如地支撐同一旋轉(zhuǎn)軸的另一端側(cè)。
[0040]根據(jù)該構(gòu)成，能夠使旋轉(zhuǎn)自如地支撐旋轉(zhuǎn)軸的構(gòu)造成為生產(chǎn)性良好且簡單的構(gòu)造。
[0041]第三特征為:將根據(jù)上述檢測器的信號對上述電動機進行控制的控制基板一體狀地設(shè)于上述外殼主體與上述蓋部件之間的、從上述電動機室遍及上述檢測器室的范圍，使上述旋轉(zhuǎn)軸的上述另一端側(cè)貫通于上述控制基板并通過上述蓋部件旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸的上述另一端測。
[0042]根據(jù)該構(gòu)成，通過一體狀的控制基板，能夠輸入輸出電動機以及檢測器的雙方的信號，并且組裝控制基板時的生產(chǎn)性也良好。
[0043]并且，為了獲得生產(chǎn)性良好的具體的軸承構(gòu)造，在上述外殼主體和上述蓋部件分別設(shè)置軸承保持部，上述旋轉(zhuǎn)軸的一端側(cè)和另一端側(cè)分別介由嵌合于上述軸承保持部的軸承，被上述外殼主體和上述蓋部件支撐。
[0044]并且，作為進一步提高電動機部分的生產(chǎn)性、散熱性的具體的方案，上述電動機使筒狀的線圈與筒狀的定子鐵心的內(nèi)壁重合，并使上述定子鐵心的外周部與上述電動機室的內(nèi)壁面直接接觸。
[0045]并且，為了獲得生產(chǎn)性良好的旋轉(zhuǎn)軸的支撐構(gòu)造，使上述旋轉(zhuǎn)軸的另一端側(cè)貫通于上述控制基板并將其支撐于上述蓋部件。
[0046]此外，作為獲得生產(chǎn)性良好的旋轉(zhuǎn)軸的支撐構(gòu)造的其他方案，在上述蓋部件設(shè)置貫通上述控制基板的凹狀的突起，將上述旋轉(zhuǎn)軸的另一端側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地支撐于該凹狀的突起。
[0047]此外，作為其他方案，在上述檢測器室安裝檢測器，構(gòu)成具備上述伺服單元構(gòu)造的伺服單元。
[0048]接下來，基于附圖，對具有上述特征的本實施方式的優(yōu)選的具體例子詳細地加以說明。
[0049]如圖1所示，該伺服單元構(gòu)造A在矩形箱狀的伺服外殼10內(nèi)具備:在外周部無殼體等的電動機20、檢測器30、根據(jù)檢測器30的信號來控制電動機20的控制基板40，構(gòu)成伺服單元I。
[0050]伺服外殼10由一面開口的矩形箱狀的外殼主體11和以封閉該外殼主體11的開口部的方式安裝的蓋部件12組合而成(參照圖2)。外殼主體11以及蓋部件12分別通過合成樹脂材料一體成形。
[0051]外殼主體11被形成為橫長立方體狀，該橫長立方體狀包括四周的側(cè)壁部11a，通過裝配(mount)壁部Ilb封閉由這些側(cè)壁部Ila圍成的空間的一端側(cè)(根據(jù)圖1以及圖2，為上端側(cè))，并使另一端側(cè)開口。
[0052]在該外殼主體11的內(nèi)部設(shè)有從第一開口部IOal沿軸方向插入在外周部無殼體的電動機20的凹狀的電動機室IOa和從第二開口部IObl沿同一方向插入檢測器30的凹狀的檢測器室10b，在這些電動機室IOa與檢測器室IOb之間設(shè)有分隔這兩個室之間的分隔壁Ilc (參照圖2)。
[0053]裝配壁部I Ib為接受被插入外殼主體11內(nèi)的電動機20以及檢測器30并進行支撐的矩形板狀的壁部。
[0054]在該裝配壁部11b，與電動機室IOa對應(yīng)地形成軸承保持部I IbI，與檢測器室IOb對應(yīng)地形成軸插通孔llb2。
[0055]軸承保持部Ilbl為向電動機軸方向貫通裝配壁部Ilb的孔，通過其內(nèi)周面來嵌合固定后述的電動機20的軸承26。[0056]軸插通孔llb2為用于旋轉(zhuǎn)自如地插通后述檢測器30的旋轉(zhuǎn)軸31并露出到外部的貫通孔。
[0057]電動機室IOa包括三個側(cè)壁部I la、分隔壁Ilc以及裝配壁部11b，確保能夠嵌合電動機20的定子20a的圓筒狀的空間。三個側(cè)壁部Ila和分隔壁Ilc的內(nèi)壁面形成為圓筒面狀，該內(nèi)壁面的內(nèi)徑被設(shè)定為與定子20a的外周面接近或接觸。
[0058]在與該電動機室IOa的裝配壁部Ilb的相反側(cè)的端部形成有用于插入定子20a的第一開口部10al。
[0059]檢測器室IOb包括三個側(cè)壁部I la、分隔壁Ilc以及裝配壁部11b，并確保能夠容納檢測器30以及該檢測器30的電氣配線等的空間。
[0060]在與該檢測器室IOb的裝配壁部Ilb相反側(cè)的端部形成有用于插入檢測器30的第二開口部10bl。
[0061]此外，蓋部件12為封閉外殼主體11的第一開口部IOal以及第二開口部10bl，并從電動機室IOa跨至檢測器室IOb的矩形板狀部件，且相對于外殼主體11可拆裝地進行連接。
[0062]該蓋部件12在與電動機室IOa對應(yīng)的位置具有內(nèi)裝軸承27并進行嵌合固定的軸承保持部12a。該軸承保持部12a為從蓋部件12向電動機20側(cè)突出的凹狀的突起(參照圖2)。
[0063]電動機20包括:在外周部不具有圓筒狀的殼體等的定子20a ;相對于該定子20a的內(nèi)周面間隔規(guī)定間距配置的轉(zhuǎn)子20b ;插入該轉(zhuǎn)子20b的中心側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸25 ;在兩端側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸25的軸承26、27 (參照圖1)。
[0064]定子20a包括定子鐵心21和該定子鐵心21內(nèi)的線圈22。在定子鐵心21的外周部未配置一般的電動機中所具備的圓筒狀的外裝殼體。
[0065]定子鐵心21是將薄板圓環(huán)狀的磁性材料(例如坡莫合金等)沿電動機軸方向?qū)臃e并構(gòu)成為圓筒狀的部件。
[0066]該定子鐵心21直接與電動機室IOa的內(nèi)周壁面接觸并被無法旋轉(zhuǎn)地嵌合于該內(nèi)周壁面。在此，所謂直接接觸的狀態(tài)包括在定子鐵心21與電動機室IOa的內(nèi)周壁面之間夾有粘接劑的狀態(tài)。
[0067]無法旋轉(zhuǎn)地保持定子鐵心21的方法可以是相對于電動機室IOa壓入定子鐵心21，也可以是在將定子鐵心21插入電動機室IOa后通過肋等無法旋轉(zhuǎn)地進行固定。
[0068]線圈22通過卷繞導(dǎo)線而成，以便通過從控制基板40側(cè)供給的電力來產(chǎn)生磁通，并沿定子鐵心21的內(nèi)周面構(gòu)成為圓筒狀。從該線圈22的軸方向的端部拉出引線22a，該引線22a與控制基板40電連接。
[0069]轉(zhuǎn)子20b由圓筒狀的回轉(zhuǎn)部件23和將該回轉(zhuǎn)部件23固定于旋轉(zhuǎn)軸25的筒狀襯套24構(gòu)成一體。另外，作為其他例子，也可以省略筒狀襯套24，而采用將回轉(zhuǎn)部件23與旋轉(zhuǎn)軸25直接接合的構(gòu)成。
[0070]回轉(zhuǎn)部件23為由磁鐵(永久磁鐵)構(gòu)成的細長的圓筒狀部件。
[0071]筒狀襯套24為被壓入固定于回轉(zhuǎn)部件23的內(nèi)周面的圓筒狀的部件(磁軛)，在圖1所示的優(yōu)選例子中，將該筒狀襯套24的下端側(cè)加長至相對于回轉(zhuǎn)部件23的下方，增加旋轉(zhuǎn)軸25周圍的強度。[0072]此外，旋轉(zhuǎn)軸25為插入筒狀襯套24并向回轉(zhuǎn)部件23的軸方向兩側(cè)突出的圓柱狀的軸體。
[0073]而且，這些回轉(zhuǎn)部件23、筒狀襯套24以及旋轉(zhuǎn)軸25作為一體，被可旋轉(zhuǎn)地接合。
[0074]此外，軸承26、27為供旋轉(zhuǎn)軸25插通并旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸的滑動軸承，一方的軸承26被嵌合固定于外殼主體11的軸承保持部llbl，另一方的軸承27被嵌合固定于蓋部件12的軸承保持部12a。
[0075]另外,可以將這些軸承26、27置換為球軸承或滾柱軸承等滾動軸承。
[0076]此外，檢測器30為根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)量來改變主體部32內(nèi)的可變電阻的電阻值的可變電阻器。該檢測器30在將旋轉(zhuǎn)軸31插通裝配壁部Ilb并露出至外部的狀態(tài)下，將主體部32固定于裝配壁部Ilb內(nèi)面。輸出該檢測器30的電阻值的電氣配線33與控制基板40電連接。
[0077]控制基板40為對通過操作信號電線41從外部輸入的操作信號與通過檢測器30產(chǎn)生的檢測信號進行比較，并適當?shù)乜刂齐妱訖C20的旋轉(zhuǎn)量的控制電路，例如，被構(gòu)成為具備未作圖示的微處理器、霍耳集成電路42等的電路(參照圖1)。
[0078]該控制基板40被構(gòu)成為從電動機室IOa遍及檢測器室IOb的一體的矩形板狀，被嵌合于外殼主體11的開口部側(cè)的內(nèi)壁，并被分隔壁Ilc的突端接受。
[0079]在與該控制基板40的電動機室IOa側(cè)對應(yīng)的部位設(shè)置貫通孔40a。向該貫通孔40a插入旋轉(zhuǎn)軸25，根據(jù)圖1的例子，還插通旋轉(zhuǎn)軸25的周圍的筒狀襯套24。而且，插通該貫通孔40a的旋轉(zhuǎn)軸25的端部側(cè)通過固定于蓋部件12的軸承27而被旋轉(zhuǎn)自如地支撐。
[0080]操作信號電線41被外殼主體11側(cè)的缺口和蓋部件12側(cè)的缺口夾持，并被插通伺服外殼10內(nèi)，與控制基板40電連接。
[0081]圖中，符號29為被固定于旋轉(zhuǎn)軸25的一端側(cè)的齒輪。該齒輪29介由未作圖不的減速機構(gòu)(例如多個齒輪等)，以連動的方式與檢測器30的旋轉(zhuǎn)軸31卡合。
[0082]圖中，符號28為減輕轉(zhuǎn)子20b與軸承26 (或27)間的磨耗或摩擦力的平板環(huán)狀的推力墊。
[0083]此外，旋轉(zhuǎn)軸31的突端側(cè)例如介由驅(qū)動圓盤或電線等與未作圖示的控制對象物(例如無線電控制模型或機器人等的動作部位)連接。
[0084]由此，根據(jù)上述構(gòu)成的伺服單元I，使定子鐵心21與電動機室IOa的內(nèi)壁面直接接觸來構(gòu)成電動機20，因此，不需要以往技術(shù)那樣的定子周圍的殼體。所以，能夠使整個伺服單元I小型化，通過相同外形尺寸的伺服單元I，并僅將電動機20大型化來提高輸出。
[0085]此外，使定子鐵心21與體積較大的外殼主體11直接接觸，并將外殼主體11作為用于散熱的熱傳導(dǎo)介質(zhì)，因此，能夠有效地抑制電動機溫度的上升。
[0086]此外，省略了定子周圍的殼體、電動機和檢測器各自的控制基板、電動機與控制基板間的襯套等這些以往技術(shù)中的構(gòu)成，因此，零部件數(shù)量變少，構(gòu)造簡潔，結(jié)果，能夠顯著地提聞生廣性。
[0087]接下來，對圖4所示的伺服單元2加以說明。該伺服單元2采用的構(gòu)成是相對于伺服單元1，將蓋部件12置換為蓋部件12’。另外，在圖4中，省略了檢測器30以及操作信號電線41來進行圖示，但這些與上述伺服單元I (參照圖1)的構(gòu)成相同。
[0088]相對于蓋部件12，蓋部件12’被構(gòu)成為將軸承保持部12a直換為關(guān)出量更大的軸承保持部12a’。
[0089]軸承保持部12a’從蓋部件12的內(nèi)面向電動機20側(cè)突出并貫通于控制基板40，軸承27不動地嵌合于此突端側(cè)的內(nèi)面。
[0090]因此，根據(jù)圖4所示的伺服單元2，在發(fā)揮與上述伺服單元I大致相同的作用效果的基礎(chǔ)上，能夠縮短筒狀襯套24以及旋轉(zhuǎn)軸25，因此，也將削減成本。
[0091]另外，根據(jù)上述具體例，定子20a的構(gòu)造為在定子鐵心21內(nèi)具有線圈22，但作為定子的其他例子，也可以采用在定子鐵心的外周側(cè)配置了線圈的構(gòu)造。
[0092]此外，根據(jù)上述具體例，檢測器30采用輸出與旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)量對應(yīng)的電阻值的可變電阻器，但作為其他例子，檢測器也可以采用輸出與旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的信號的構(gòu)成，并采用根據(jù)該檢測器的輸出信號將電動機20的旋轉(zhuǎn)速度控制在規(guī)定值的方式。
【權(quán)利要求】
1.一種伺服單元構(gòu)造，具備:包括外殼主體和蓋部件的伺服外殼；和該伺服外殼內(nèi)的內(nèi)齒輪式電動機，其特征在于， 上述外殼主體一體地具有:沿軸方向插入上述電動機的凹狀的電動機室；和沿同一方向插入檢測器的凹狀的檢測器室， 上述蓋部件安裝于上述外殼主體，以封閉上述電動機室以及上述檢測器室的開口部， 上述電動機具備在外周部無殼體的筒狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地插入該定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，并使上述定子與上述電動機室的內(nèi)壁面直接接觸來進行嵌合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服單元構(gòu)造，其特征在于， 具備從上述轉(zhuǎn)子向軸方向的兩側(cè)突出的旋轉(zhuǎn)軸，通過上述外殼主體旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸的一端側(cè)，并通過上述蓋部件旋轉(zhuǎn)自如地支撐同一旋轉(zhuǎn)軸的另一端側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服單元構(gòu)造，其特征在于， 將根據(jù)上述檢測器的信號對上述電動機進行控制的控制基板一體狀地設(shè)在上述外殼主體與上述蓋部件之間的、從上述電動機室遍及上述檢測器室的范圍，使上述旋轉(zhuǎn)軸的上述另一端側(cè)貫通于上述控制基板并通過上述蓋部件旋轉(zhuǎn)自如地支撐該旋轉(zhuǎn)軸的上述另一端側(cè)。
【文檔編號】H02K11/00GK103915946SQ201310741281
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】清野秀明, 小田桐琴也 申請人:并木精密寶石株式會社