專利名稱：步進(jìn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電機(jī)。具體而言，本發(fā)明涉及步進(jìn)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)。
(2)背景技術(shù)作為步進(jìn)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)，一般已知有在鑲嵌成形的2個(gè)鐵芯上設(shè)置繞組、然后再在其上組裝一體形成有極齒的殼體的結(jié)構(gòu)。但是，若與電動(dòng)機(jī)外徑相比，電動(dòng)機(jī)全長(zhǎng)較長(zhǎng)，則很難在殼體上一體形成極齒。
因此，如圖3所示，在制造全長(zhǎng)較長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)100時(shí)，先對(duì)2個(gè)內(nèi)鐵芯101、102和設(shè)置在其兩外側(cè)的2個(gè)外鐵芯103、104這4個(gè)鐵芯101～104進(jìn)行鑲嵌成形，然后在其上設(shè)置繞組105、106，其次在其上組裝兼作電動(dòng)機(jī)殼體的外側(cè)鐵芯107、108而形成定子。
在此，為了不增加4個(gè)鐵芯101～104和外側(cè)鐵芯107、108之間的磁阻，而希望互相始終緊貼。在外側(cè)鐵芯107、108的與內(nèi)鐵芯101、102嵌合的部位上設(shè)置有用于引出端子用的開(kāi)口部109。因此，即使內(nèi)鐵芯101、102的外徑相對(duì)外側(cè)鐵芯107、108的內(nèi)徑為過(guò)盈配合，外側(cè)鐵芯107、108也可擴(kuò)寬裝入。由此，內(nèi)鐵芯101、102與外側(cè)鐵芯107、108始終緊貼，磁阻不會(huì)變高。
與此相對(duì)，在外鐵芯103、104與外側(cè)鐵芯107、108為過(guò)盈配合時(shí)，則組裝非常困難，故需要在其間進(jìn)行間隙配合。另外，為了使外側(cè)鐵芯107、108彼此間緊貼，而需要使鐵芯的鑲嵌成形品的全長(zhǎng)比外側(cè)鐵芯107、108的內(nèi)尺寸稍短。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開(kāi)2004-112985號(hào)公報(bào)但是，在上述的定子中，因?yàn)橥忤F芯103、104與外側(cè)鐵芯107、108之間為間隙配合，且鐵芯的鑲嵌成形品的全長(zhǎng)比外側(cè)鐵芯107、108的內(nèi)尺寸短，故外鐵芯103、104與外側(cè)鐵芯107、108的接觸不充分，有可能會(huì)導(dǎo)致磁阻增加。若磁阻升高則會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩降低、停止精度下降。
(3)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可減小內(nèi)側(cè)鐵芯與外側(cè)鐵芯的磁阻的步進(jìn)電機(jī)。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)，包括多個(gè)極齒在內(nèi)周緣豎起的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)鐵芯；組裝在極齒上的繞組線圈；以及安裝內(nèi)側(cè)鐵芯及繞組線圈的兼作電動(dòng)機(jī)殼體的外側(cè)鐵芯，其特征在于，內(nèi)側(cè)鐵芯包括在軸向上排列的內(nèi)鐵芯以及外鐵芯，且外鐵芯的外徑比外側(cè)鐵芯的內(nèi)徑小，而且外鐵芯相對(duì)外側(cè)鐵芯軸心一致地被固定。
采用本發(fā)明的話，則外鐵芯被固定在外側(cè)鐵芯上，從而可防止其間的磁阻增加，減少磁阻的不均衡。因此，可抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩及停止精度的降低、以及抑制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)不均衡。另外，因?yàn)橥忤F芯的外徑比外側(cè)鐵芯的內(nèi)徑小，故可防止現(xiàn)有技術(shù)中因零件尺寸不均而產(chǎn)生的外鐵芯與外側(cè)鐵芯的嵌合困難，電動(dòng)機(jī)的組裝變得容易。
另外，本發(fā)明中，最好外鐵芯根據(jù)設(shè)在外側(cè)鐵芯上的軸承的定位部進(jìn)行定位。再者，最好軸承包括對(duì)旋轉(zhuǎn)軸在徑向上進(jìn)行支撐的軸承部、壓入固定于內(nèi)側(cè)鐵芯的內(nèi)徑內(nèi)的壓入部、以及外周部的一部分在徑向上突出且載置在內(nèi)側(cè)鐵芯的外周緣上的凸緣部，定位部是由壓入部和凸緣部形成的臺(tái)階部。這樣構(gòu)成的話，可使外側(cè)鐵芯的旋轉(zhuǎn)軸中心與外鐵芯的中心一致地進(jìn)行組裝，通過(guò)將安裝有繞組線圈的內(nèi)鐵芯相對(duì)外鐵芯進(jìn)行定位，從而可將繞組線圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸高精度地進(jìn)行定位。
另外，本發(fā)明中，最好內(nèi)鐵芯及外鐵芯組裝在外側(cè)鐵芯上并緊貼。這樣構(gòu)成的話，可由內(nèi)側(cè)鐵芯和外側(cè)鐵芯形成磁阻較小的閉合磁路，由此，可保持磁阻的平衡，抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩及停止精度的降低、以及抑制旋轉(zhuǎn)不均衡和驅(qū)動(dòng)噪音。
發(fā)明效果采用本發(fā)明的話，在外側(cè)鐵芯和內(nèi)側(cè)鐵芯組裝之前，預(yù)先將外鐵芯固定在外側(cè)鐵芯上，從而可防止其間的磁阻增加，減少磁阻的不均衡。因此，可抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩及停止精度的降低、以及抑制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)不均衡。另外，因?yàn)橥忤F芯的外徑比外側(cè)鐵芯的內(nèi)徑小，故可防止現(xiàn)有技術(shù)中因零件尺寸不均而產(chǎn)生的外鐵芯與外側(cè)鐵芯的嵌合困難，電動(dòng)機(jī)的組裝變得容易。
(4)
圖1是表示本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)的分解組裝圖。
圖2是表示步進(jìn)電機(jī)的縱截面?zhèn)纫晥D。
圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)中的步進(jìn)電機(jī)的分解組裝圖。
(符號(hào)說(shuō)明)1步進(jìn)電機(jī)4軸承41定位部(臺(tái)階部) 31、32內(nèi)側(cè)鐵芯31a、32a內(nèi)鐵芯 31b、32b外鐵芯33、34繞組線圈 37、38外側(cè)鐵芯60極齒(5)具體實(shí)施方式
(電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu))圖2為適用本發(fā)明的PM(永磁體)型步進(jìn)電機(jī)的主要部分的剖視圖。
圖1為圖2所示的步進(jìn)電機(jī)1的分解組裝圖。
(電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成)圖1及圖2所示的本實(shí)施形態(tài)的步進(jìn)電機(jī)1，包括具有旋轉(zhuǎn)軸21和轉(zhuǎn)子磁體(永磁體)22的轉(zhuǎn)子部2、以及與該轉(zhuǎn)子磁體22留有間隙地相對(duì)配置的定子3，旋轉(zhuǎn)軸21由軸承4旋轉(zhuǎn)自如地支撐，且由與旋轉(zhuǎn)軸21的一端抵接的彈簧構(gòu)件5向軸線方向彈性施力。
在構(gòu)成轉(zhuǎn)子部2的旋轉(zhuǎn)軸21上，轉(zhuǎn)子磁體22通過(guò)粘接固定在旋轉(zhuǎn)軸21上，轉(zhuǎn)子磁體22由大致圓筒狀的永磁體構(gòu)成。
在轉(zhuǎn)子磁體22的軸向兩端面上形成有圓形的凹部，通過(guò)形成這些凹部，使轉(zhuǎn)子磁體22本身重量更加輕。這樣，由于重量輕而使轉(zhuǎn)子磁體22的慣性矩減小。
旋轉(zhuǎn)軸21的另一端成為為了輸出步進(jìn)電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)而延長(zhǎng)的輸出軸。
定子3通過(guò)第一定子鐵芯3a、以及與該第一定子鐵芯3a背對(duì)背地進(jìn)行固定的第二定子鐵芯3b，構(gòu)成為2相結(jié)構(gòu)。
在定子3的第一定子鐵芯3a和第二定子鐵芯3b的各相中，包括多個(gè)極齒60在內(nèi)周緣豎起的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)鐵芯31、32；組裝在極齒60上的繞組線圈33、34；以及安裝內(nèi)側(cè)鐵芯31、32及繞組線圈33、34的外側(cè)鐵芯37、38。并且，內(nèi)側(cè)鐵芯31、32包括在軸向上排列的內(nèi)鐵芯31a、32a以及外鐵芯31b、32b，且外鐵芯31b、32b的外徑設(shè)置成比外側(cè)鐵芯37、38的內(nèi)徑小。再者，外鐵芯31b、32b相對(duì)外側(cè)鐵芯37、38軸心一致地通過(guò)焊接等被固定。
本實(shí)施形態(tài)中，在外側(cè)鐵芯38中，由后述的軸承4的壓入部43和凸緣部44所形成的臺(tái)階部41作為定位部41對(duì)外鐵芯32b進(jìn)行定位。因此，可容易地進(jìn)行外側(cè)鐵芯38與外鐵芯32b的定位。
在此，若外側(cè)鐵芯37、38的軸向內(nèi)尺寸為A1、A2，內(nèi)側(cè)鐵芯31、32的軸向外尺寸為a1、a2，則滿足A1≥a1、A2≥a2的關(guān)系。另外，若外側(cè)鐵芯37、38的徑向內(nèi)尺寸為D1、D3，內(nèi)側(cè)鐵芯31、32的徑向外尺寸為d1、d3，則滿足D1＞d1、D3＞d3的關(guān)系。但是，因?yàn)橥忤F芯31b、32b固定在外側(cè)鐵芯37、38上，故兩者之間不會(huì)出現(xiàn)間隙，磁阻不會(huì)增加。
本實(shí)施形態(tài)中，外側(cè)鐵芯37也作為電動(dòng)機(jī)殼體發(fā)揮作用，以下稱為第一電動(dòng)機(jī)殼體37。同樣，外側(cè)鐵芯38稱為第二電動(dòng)機(jī)殼體38。
內(nèi)側(cè)鐵芯31、32構(gòu)成為分別交替地設(shè)有多個(gè)極齒60。
在內(nèi)側(cè)鐵芯31的各極齒60的外周上通過(guò)圓筒狀的繞線筒65卷繞有繞組，形成圓環(huán)狀的繞組線圈33。同樣，在內(nèi)側(cè)鐵芯32的各極齒60的外周上通過(guò)繞線筒65配置有圓環(huán)狀的繞組線圈34。在該圓環(huán)狀的繞組線圈33、34的全部表面上為了提高絕緣性而形成有未圖示的絕緣膜。
在內(nèi)側(cè)鐵芯31、32的內(nèi)鐵芯31a、32a上通過(guò)鑲嵌成形一體形成有端子臺(tái)35及端子腳36。在端子腳36上卷繞連接有繞組線圈33、34的末端。
如圖1所示，內(nèi)側(cè)鐵芯31、32以及第一電動(dòng)機(jī)殼體37、第二電動(dòng)機(jī)殼體38被與旋轉(zhuǎn)軸21的軸線同心地設(shè)置，通過(guò)熔敷加以固接。在此，在電動(dòng)機(jī)殼體37、38的相互相對(duì)的端部上分別在一個(gè)部位設(shè)置有開(kāi)口部37a、38a，在使各開(kāi)口部37a、38a相對(duì)接地將電動(dòng)機(jī)殼體37、38嵌合在定子3上時(shí)，設(shè)置成端子臺(tái)35從開(kāi)口部37a、38a突出的形態(tài)。
軸承4由具有潤(rùn)滑性的樹(shù)脂形成，并徑向旋轉(zhuǎn)自如地支撐旋轉(zhuǎn)軸21的一端。在徑向支撐的軸承4上形成有對(duì)插入的旋轉(zhuǎn)軸21在徑向進(jìn)行支撐的軸承部42、壓入固定于內(nèi)側(cè)鐵芯32的內(nèi)徑內(nèi)的壓入部43、外周部的一部分在徑向上突出的凸緣部44。
軸承部42嵌入配置在轉(zhuǎn)子磁體22上形成的凹部中，從而抑制步進(jìn)電機(jī)1整體的軸向尺寸。再者，軸承部42的內(nèi)徑與旋轉(zhuǎn)軸21的外徑相比，大小為能夠形成間隙的程度。
另外，凸緣部44載置在內(nèi)側(cè)鐵芯32上，進(jìn)行軸線方向的定位。
彈簧構(gòu)件5由一枚金屬板形成，設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)軸21的一端抵接的彈簧片51以及中心孔。另外，彈簧構(gòu)件5熔敷固定在第二電動(dòng)機(jī)殼體38上。
彈簧片51與旋轉(zhuǎn)軸21的一端抵接，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸21在軸線方向上彈性施力。
上述步進(jìn)電機(jī)1組裝時(shí)，如圖1所示，預(yù)先在第一電動(dòng)機(jī)殼體37(或第二電動(dòng)機(jī)殼體38)上通過(guò)焊接等固定外鐵芯31b、32b。另一方面，通過(guò)鑲嵌成形形成內(nèi)鐵芯31a、32a。在該內(nèi)鐵芯31a、32a上形成繞組線圈33、34。再者，將端子臺(tái)35壓入而臨時(shí)固定在內(nèi)側(cè)鐵芯31、32上。另外，將繞組線圈33、34的末端卷繞在端子腳36上。
接著，將這些構(gòu)件與內(nèi)鐵芯31a、32a和外鐵芯31b、32b進(jìn)行組合，并閉上電動(dòng)機(jī)殼體37、38。在此，端子臺(tái)35被最終粘接固定在電動(dòng)機(jī)殼體37、38上。
關(guān)于步進(jìn)電機(jī)1的組裝因?yàn)榕c現(xiàn)有眾所周知的步進(jìn)電機(jī)等的組裝相同，在此詳細(xì)說(shuō)明從略。
(其他實(shí)施形態(tài))上述的形態(tài)僅是本發(fā)明的較佳形態(tài)的一例，本發(fā)明并不局限于此，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形實(shí)施。
例如，在本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)形成在外側(cè)鐵芯38的軸承4上的臺(tái)階部41對(duì)外鐵芯32b進(jìn)行定位，但并不局限于此，也可與形成在外側(cè)鐵芯38上的臺(tái)階形狀等配合。這種定位部可以設(shè)置在外側(cè)鐵芯37上，且在任意的外側(cè)鐵芯37、38上也可不特意地設(shè)置這種定位部。
(步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作)如上構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)1，向定子3的繞組線圈33、34通入規(guī)定的電流，由于定子3和轉(zhuǎn)子磁體22之間的磁力相互作用，轉(zhuǎn)子磁體22被施力旋轉(zhuǎn)，與其一體的旋轉(zhuǎn)軸21也旋轉(zhuǎn)。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)1的動(dòng)作與現(xiàn)有公知的步進(jìn)電機(jī)等的動(dòng)作相同，故在此詳細(xì)說(shuō)明從略。
在步進(jìn)電機(jī)1中，包括多個(gè)極齒60在內(nèi)周緣豎起的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)鐵芯31、32；組裝在極齒60上的繞組線圈33、34；以及安裝內(nèi)側(cè)鐵芯31、32及繞組線圈33、34的兼作電動(dòng)機(jī)殼體的外側(cè)鐵芯37、38，內(nèi)側(cè)鐵芯31、32包括在軸向上排列的內(nèi)鐵芯31a、32a以及外鐵芯31b、32b，且外鐵芯31b、32b的外徑設(shè)置成比外側(cè)鐵芯37、38的內(nèi)徑小，而且外鐵芯31b、32b相對(duì)外側(cè)鐵芯37、38軸心一致地被固定。因此，外鐵芯31b、32b被固定在外側(cè)鐵芯37、38上，從而可防止其間的磁阻增大。由此，可抑制步進(jìn)電機(jī)1的輸出轉(zhuǎn)矩及停止精度的降低、以及抑制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)不均衡。另外，因?yàn)橥忤F芯31b、32b的外徑比外側(cè)鐵芯37、38的內(nèi)徑小，故可防止現(xiàn)有技術(shù)中因零件尺寸不均而產(chǎn)生的外鐵芯31b、32b與外側(cè)鐵芯37、38的嵌合困難。因此，組裝性可變得容易。
并且，外鐵芯32b根據(jù)設(shè)在外側(cè)鐵芯38上的軸承4的定位部41進(jìn)行定位。再者，軸承4包括對(duì)旋轉(zhuǎn)軸21在徑向上進(jìn)行支撐的軸承部42、壓入固定于內(nèi)側(cè)鐵芯32的內(nèi)徑內(nèi)的壓入部43、外周部的一部分在徑向上突出且載置在內(nèi)側(cè)鐵芯32的外周緣上的凸緣部44，定位部41是由壓入部43和凸緣部44形成的臺(tái)階部41。因此，可使外側(cè)鐵芯38的旋轉(zhuǎn)軸中心與外鐵芯32b的中心一致地進(jìn)行組裝。由此，通過(guò)將安裝有繞組線圈33、34的內(nèi)鐵芯31a、32a相對(duì)外鐵芯31b、32b進(jìn)行定位，從而可將繞組線圈33、34相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸高精度地進(jìn)行定位。
再者，內(nèi)鐵芯31a、32a及外鐵芯31b、32b組裝在外側(cè)鐵芯37、38上并緊貼。因此，可由內(nèi)側(cè)鐵芯31、32和外側(cè)鐵芯37、38形成閉合磁路。由此，可保持磁阻的平衡，抑制步進(jìn)電機(jī)1的輸出轉(zhuǎn)矩及停止精度的降低、以及抑制旋轉(zhuǎn)不均衡和驅(qū)動(dòng)噪音。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)，包括多個(gè)極齒在內(nèi)周緣豎起的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)鐵芯；組裝在所述極齒上的繞組線圈；以及安裝所述內(nèi)側(cè)鐵芯及所述繞組線圈的兼作電動(dòng)機(jī)殼體的外側(cè)鐵芯，其特征在于，所述內(nèi)側(cè)鐵芯包括在軸向上排列的內(nèi)鐵芯以及外鐵芯，且所述外鐵芯的外徑比所述外側(cè)鐵芯的內(nèi)徑小，而且所述外鐵芯相對(duì)所述外側(cè)鐵芯軸心一致地被固定。
2.如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述外鐵芯根據(jù)設(shè)在所述外側(cè)鐵芯上的軸承的定位部進(jìn)行定位。
3.如權(quán)利要求2所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述軸承包括對(duì)旋轉(zhuǎn)軸在徑向上進(jìn)行支撐的軸承部、壓入固定于所述內(nèi)側(cè)鐵芯的內(nèi)徑內(nèi)的壓入部、以及外周部的一部分在徑向上突出且載置在所述內(nèi)側(cè)鐵芯的外周緣上的凸緣部，所述定位部是由所述壓入部和所述凸緣部形成的臺(tái)階部。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)鐵芯及所述外鐵芯組裝在所述外側(cè)鐵芯上并緊貼。
全文摘要
在本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)(1)中，包括多個(gè)極齒在內(nèi)周緣豎起的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)鐵芯(31、32)；組裝在極齒上的繞組線圈(33、34)；以及安裝內(nèi)側(cè)鐵芯(31、32)及繞組線圈(33、34)的兼作電動(dòng)機(jī)殼體的外側(cè)鐵芯(37、38)，內(nèi)側(cè)鐵芯(31、32)包括在軸向上排列的內(nèi)鐵芯(31a、32a)以及外鐵芯(31b、32b)，且外鐵芯(31b、32b)的外徑比外側(cè)鐵芯(37、38)的內(nèi)徑小，而且外鐵芯(31b、32b)相對(duì)外側(cè)鐵芯(37、38)軸心一致地被固定。可減小步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)側(cè)鐵芯與外側(cè)鐵芯的磁阻。
文檔編號(hào)H02K37/12GK1848632SQ20061007472
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者上松郁夫 申請(qǐng)人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會(huì)社