伺服單元構造的制作方法
【專利摘要】本發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）內的內齒輪式電動機（20）的伺服單元構造中，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）和旋轉自如地插入該定子（20a）內的轉子（20b），使定子（20a）與電動機室（10a）的內壁面直接接觸來進行嵌合。
【專利說明】伺服單元構造
【技術領域】
[0001]本發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業用機器人等的、作為小型動作裝置的伺服單元的構造。
【背景技術】
[0002]以往，例如專利文獻I所述的那樣，此種發明具備: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傳遞至檢測器的減速機構(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，并適當地控制電動機的旋轉量。
[0003]近年，從搭載由上述的以往技術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，對于伺服單元本身，要求進一步的小型.高性能化。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I日本特開平8 - 331657號公報
【發明內容】
[0007]本發明以處理上述以往情況作為其課題之一。即，本發明的目的在于通過減小伺服外殼內的電動機空間來使伺服單元小型化以及優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的內齒輪式電動機的伺服單兀構造中，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自如地插入該定子內的轉子，使上述定子與上述電動機室的內壁面直接接觸并進行嵌合。
[0010]發明效果
[0011]本發明如以上說明那樣地被構成，因此，能夠達成本發明的以下目的:減小伺服外殼內的電動機空間、使伺服單元小型化、提高電動機的散熱性、提高生產性等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為表示具有本發明的伺服單元構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為表示本發明的伺服單元構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轉子
[0030]22線圈
[0031]25旋轉軸
[0032]30檢測器
[0033]31旋轉軸
[0034]40控制基板
[0035]A伺服單元構造
【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的內齒輪式電動機的伺服單元構造中，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自如地插入該定子內的轉子，使上述定子與上述電動機室的內壁面直接接觸來進行嵌合。
[0037]根據該構成，使定子與電動機室的內壁面直接接觸來構成電動機，因此，不需要以往技術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子時的生產性也良好。
[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造，因此，散熱性良好，結果，能夠抑制電動機溫度上升。
[0039]第二特征為:具備從上述轉子向軸方向的兩側突出的旋轉軸，通過上述外殼主體旋轉自如地支撐該旋轉軸的一端側，并通過上述蓋部件旋轉自如地支撐同一旋轉軸的另一端側。
[0040]根據該構成，能夠使旋轉自如地支撐旋轉軸的構造成為生產性良好且簡單的構造。
[0041]第三特征為:將根據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，使上述旋轉軸的上述另一端側貫通于上述控制基板并通過上述蓋部件旋轉自如地支撐該旋轉軸的上述另一端測。
[0042]根據該構成，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性也良好。
[0043]并且，為了獲得生產性良好的具體的軸承構造，在上述外殼主體和上述蓋部件分別設置軸承保持部，上述旋轉軸的一端側和另一端側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壁重合，并使上述定子鐵心的外周部與上述電動機室的內壁面直接接觸。
[0045]并且，為了獲得生產性良好的旋轉軸的支撐構造，使上述旋轉軸的另一端側貫通于上述控制基板并將其支撐于上述蓋部件。
[0046]此外，作為獲得生產性良好的旋轉軸的支撐構造的其他方案，在上述蓋部件設置貫通上述控制基板的凹狀的突起，將上述旋轉軸的另一端側旋轉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，構成具備上述伺服單元構造的伺服單元。
[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，該伺服單元構造A在矩形箱狀的伺服外殼10內具備:在外周部無殼體等的電動機20、檢測器30、根據檢測器30的信號來控制電動機20的控制基板40，構成伺服單元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壁部11a，通過裝配(mount)壁部Ilb封閉由這些側壁部Ila圍成的空間的一端側(根據圖1以及圖2，為上端側)，并使另一端側開口。
[0052]在該外殼主體11的內部設有從第一開口部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對應地形成軸承保持部I IbI，與檢測器室IOb對應地形成軸插通孔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為用于旋轉自如地插通后述檢測器30的旋轉軸31并露出到外部的貫通孔。
[0057]電動機室IOa包括三個側壁部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。三個側壁部Ila和分隔壁Ilc的內壁面形成為圓筒面狀，該內壁面的內徑被設定為與定子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對應的位置具有內裝軸承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的內周面間隔規定間距配置的轉子20b ;插入該轉子20b的中心側的旋轉軸25 ;在兩端側旋轉自如地支撐該旋轉軸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是將薄板圓環狀的磁性材料(例如坡莫合金等)沿電動機軸方向層積并構成為圓筒狀的部件。
[0066]該定子鐵心21直接與電動機室IOa的內周壁面接觸并被無法旋轉地嵌合于該內周壁面。在此，所謂直接接觸的狀態包括在定子鐵心21與電動機室IOa的內周壁面之間夾有粘接劑的狀態。
[0067]無法旋轉地保持定子鐵心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地進行固定。
[0068]線圈22通過卷繞導線而成，以便通過從控制基板40側供給的電力來產生磁通，并沿定子鐵心21的內周面構成為圓筒狀。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]轉子20b由圓筒狀的回轉部件23和將該回轉部件23固定于旋轉軸25的筒狀襯套24構成一體。另外，作為其他例子，也可以省略筒狀襯套24，而采用將回轉部件23與旋轉軸25直接接合的構成。
[0070]回轉部件23為由磁鐵(永久磁鐵)構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部件23的內周面的圓筒狀的部件(磁軛)，在圖1所示的優選例子中，將該筒狀襯套24的下端側加長至相對于回轉部件23的下方，增加旋轉軸25周圍的強度。[0072]此外，旋轉軸25為插入筒狀襯套24并向回轉部件23的軸方向兩側突出的圓柱狀的軸體。
[0073]而且，這些回轉部件23、筒狀襯套24以及旋轉軸25作為一體，被可旋轉地接合。
[0074]此外，軸承26、27為供旋轉軸25插通并旋轉自如地支撐該旋轉軸的滑動軸承，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為根據旋轉軸31的旋轉量來改變主體部32內的可變電阻的電阻值的可變電阻器。該檢測器30在將旋轉軸31插通裝配壁部Ilb并露出至外部的狀態下，將主體部32固定于裝配壁部Ilb內面。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產生的檢測信號進行比較，并適當地控制電動機20的旋轉量的控制電路，例如，被構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的開口部側的內壁，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側對應的部位設置貫通孔40a。向該貫通孔40a插入旋轉軸25，根據圖1的例子，還插通旋轉軸25的周圍的筒狀襯套24。而且，插通該貫通孔40a的旋轉軸25的端部側通過固定于蓋部件12的軸承27而被旋轉自如地支撐。
[0080]操作信號電線41被外殼主體11側的缺口和蓋部件12側的缺口夾持，并被插通伺服外殼10內，與控制基板40電連接。
[0081]圖中，符號29為被固定于旋轉軸25的一端側的齒輪。該齒輪29介由未作圖不的減速機構(例如多個齒輪等)，以連動的方式與檢測器30的旋轉軸31卡合。
[0082]圖中，符號28為減輕轉子20b與軸承26 (或27)間的磨耗或摩擦力的平板環狀的推力墊。
[0083]此外，旋轉軸31的突端側例如介由驅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，根據上述構成的伺服單元I，使定子鐵心21與電動機室IOa的內壁面直接接觸來構成電動機20，因此，不需要以往技術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介質，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中的構成，因此，零部件數量變少，構造簡潔，結果，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)的構成相同。
[0088]相對于蓋部件12，蓋部件12’被構成為將軸承保持部12a直換為關出量更大的軸承保持部12a’。
[0089]軸承保持部12a’從蓋部件12的內面向電動機20側突出并貫通于控制基板40，軸承27不動地嵌合于此突端側的內面。
[0090]因此，根據圖4所示的伺服單元2，在發揮與上述伺服單元I大致相同的作用效果的基礎上，能夠縮短筒狀襯套24以及旋轉軸25，因此，也將削減成本。
[0091]另外，根據上述具體例，定子20a的構造為在定子鐵心21內具有線圈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配置了線圈的構造。
[0092]此外，根據上述具體例，檢測器30采用輸出與旋轉軸31的旋轉量對應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軸的旋轉速度對應的信號的構成，并采用根據該檢測器的輸出信號將電動機20的旋轉速度控制在規定值的方式。
【權利要求】
1.一種伺服單元構造，具備:包括外殼主體和蓋部件的伺服外殼；和該伺服外殼內的內齒輪式電動機，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自如地插入該定子內的轉子，并使上述定子與上述電動機室的內壁面直接接觸來進行嵌合。
2.根據權利要求1所述的伺服單元構造，其特征在于， 具備從上述轉子向軸方向的兩側突出的旋轉軸，通過上述外殼主體旋轉自如地支撐該旋轉軸的一端側，并通過上述蓋部件旋轉自如地支撐同一旋轉軸的另一端側。
3.根據權利要求2所述的伺服單元構造，其特征在于， 將根據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，使上述旋轉軸的上述另一端側貫通于上述控制基板并通過上述蓋部件旋轉自如地支撐該旋轉軸的上述另一端側。
【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 優先權日:2012年12月28日
【發明者】清野秀明, 小田桐琴也 申請人:并木精密寶石株式會社