永磁式步進(jìn)電的制造方法
【專利摘要】一種永磁式步進(jìn)電機(jī)，減少凸極式的PM型步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)時(shí)的噪聲。在構(gòu)成具有將A相的定子與B相的定子結(jié)合的結(jié)構(gòu)的PM型步進(jìn)電機(jī)的各定子的內(nèi)磁軛(111)中，為了進(jìn)行2個(gè)定子的內(nèi)磁軛彼此的接合而設(shè)置的內(nèi)磁軛(111)的合型銷和孔的位置位于以通過用于與外磁軛嵌合的2個(gè)突起(111e)之間的中間位置和內(nèi)磁軛(111)的中心點(diǎn)的中心線為對(duì)稱軸的線對(duì)稱的位置，該位置自上述中心線起所成的角度θ在30°＜θ＜90°的范圍。
【專利說明】永磁式步進(jìn)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及減少了噪聲的永磁式步進(jìn)電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]凸極式的PM (Permanent Magnet:永磁)型步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于OA設(shè)備,計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備，空調(diào)設(shè)備等。凸極式的永磁式步進(jìn)電機(jī)包含定子和具有圓筒狀的永久磁石的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在定子的內(nèi)側(cè)以能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被保持。定子具有將2組定子單體接合的構(gòu)造。其中，定子單體由內(nèi)磁軛、外磁軛以及配置于它們之間的線圈構(gòu)成。而且，通過將上述2個(gè)定子單體以內(nèi)磁軛彼此背對(duì)的方式沿軸向重疊接合來構(gòu)成定子。
[0003]另外，內(nèi)磁軛和外磁軛具備多個(gè)沿軸向延長的極齒，內(nèi)磁軛的極齒和外磁軛的極齒為以在交替處具有縫隙的狀態(tài)嚙合的配置。而且，轉(zhuǎn)子以能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)經(jīng)由規(guī)定的空隙位于這些極齒的內(nèi)側(cè)。作為上述構(gòu)造的永磁式步進(jìn)電機(jī)已知例如專利文獻(xiàn)I所述的結(jié)構(gòu)。
[0004]圖6?8示出專利文獻(xiàn)I所公開的永磁式步進(jìn)電機(jī)。在圖6?8所示的構(gòu)造中，定子2具有2組由內(nèi)磁軛3、外磁軛4以及配置于它們之間的線圈5構(gòu)成的定子單體沿軸向重疊組合的構(gòu)造。這里，2組定子單體以內(nèi)磁軛3彼此背對(duì)的狀態(tài)被接合。外磁軛4是由軟磁性材料構(gòu)成的有底筒狀的部件，具有底部41和圓筒狀的外周部42，在形成于底部41的中央的開口 43的邊緣部形成多個(gè)極齒44。在外周部42形成用于供在線軸51形成的端子部53插入并向外側(cè)突出的切口 45。
[0005]內(nèi)磁軛3是由軟磁性材料構(gòu)成的圓盤狀的部件，在形成于基部31的中央的開口 33的邊緣部形成多個(gè)極齒34。在基部31的外周部形成切口 35，在線軸51形成的端子部53從切口 35向外部突出。另外，在基部31上隔著開口 33彼此對(duì)置的位置形成有突起部37以及孔38。該突起部37以及孔38與另一方的內(nèi)磁軛3的突起部37以及孔38嵌合，進(jìn)行內(nèi)磁軛3彼此的定位以及接合。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平10 - 295070號(hào)公報(bào)
[0007]在驅(qū)動(dòng)專利文獻(xiàn)I記載的凸極式的永磁式步進(jìn)電機(jī)I后，切換向線圈5的通電時(shí)轉(zhuǎn)子6也沿軸向振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。另外，同時(shí)由于在轉(zhuǎn)子6的永久磁石62和極齒34,44之間作用的電磁力，定子2也沿徑向振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。
[0008]其中，在專利文獻(xiàn)I所述的永磁式步進(jìn)電機(jī)I中，利用形成于內(nèi)磁軛3的突起部37以及孔38來進(jìn)行內(nèi)磁軛3彼此的定位，該突起部37以及孔38形成于分別相對(duì)于供端子部53插入并向外側(cè)突出的切口 35成90度的位置。在該構(gòu)造中，存在內(nèi)磁軛3的保持狀態(tài)容易產(chǎn)生松動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)噪聲容易變大的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]在這樣的背景下，本實(shí)用新型的目的是減少凸極式的永磁式步進(jìn)電機(jī)(PM型步進(jìn)電機(jī))在驅(qū)動(dòng)時(shí)的噪聲。
[0010]技術(shù)方案I所述的本實(shí)用新型的特征在于，具備:2相結(jié)構(gòu)的定子，其包括I組具備具有多個(gè)極齒的外磁軛、具有多個(gè)極齒的內(nèi)磁軛以及卷繞于線軸的線圈的構(gòu)成I相的第I定子、以及I組具備具有多個(gè)極齒的外磁軛、具有多個(gè)極齒的內(nèi)磁軛以及卷繞于線軸的線圈的構(gòu)成I相的第2定子，并且這2組第I定子以及第2定子沿軸向重疊地構(gòu)成上述2相結(jié)構(gòu)的定子；在上述2相結(jié)構(gòu)的定子的內(nèi)側(cè)被支承為能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，在上述第I以及第2定子設(shè)置具有相互嵌合的結(jié)構(gòu)的凸部和凹部，通過使形成于上述第I定子的內(nèi)磁軛的上述凸部和形成于上述第2定子的內(nèi)磁軛的上述凹部嵌合，使上述第I定子的內(nèi)磁軛與上述第2定子的內(nèi)磁軛彼此背對(duì)地接合，在上述第I定子的外磁軛和上述第2定子的外磁軛設(shè)置用于使與上述線軸形成為一體的端子向外側(cè)突出的切口，上述第I定子的內(nèi)磁軛以及上述第2定子的內(nèi)磁軛在外周緣具備用于與上述外磁軛的上述切口嵌合的2個(gè)突起，上述第I以及第2定子的上述內(nèi)磁軛的上述凸部與上述凹部的位置處于以通過上述2個(gè)突起之間的中間位置和上述內(nèi)磁軛的中心點(diǎn)的中心線為對(duì)稱軸的線對(duì)稱的位置，該位置自上述中心線起所成的角度Θ在30° < Θ <90°的范圍。根據(jù)技術(shù)方案I所述的實(shí)用新型，能夠抑制振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)的產(chǎn)生、減少噪聲。
[0011]在技術(shù)方案I所述的實(shí)用新型中，技術(shù)方案2所述的實(shí)用新型的特征在于，所述角度Θ在40° < Θ <85°的范圍。根據(jù)技術(shù)方案2所述的實(shí)用新型能夠進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)時(shí)的噪聲。
[0012]在技術(shù)方案2所述的實(shí)用新型中，技術(shù)方案3所述的實(shí)用新型的特征在于，所述角度Θ在55° < Θ <70°的范圍。根據(jù)技術(shù)方案3所述的實(shí)用新型能夠更進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)時(shí)的噪聲。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型能夠減少凸極式的PM型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的噪聲。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是示出本實(shí)用新型的PM型步進(jìn)電機(jī)的剖視圖。
[0015]圖2是圖1所示的內(nèi)磁軛的立體圖。
[0016]圖3是圖1所示的外磁軛的立體圖。
[0017]圖4是圖2所示的內(nèi)磁軛的俯視圖。
[0018]圖5是示出形成于內(nèi)磁軛的合型銷和孔與振動(dòng)的關(guān)系的圖。
[0019]圖6是示出現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)的圖。
[0020]圖7是圖6所示的現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)的剖視圖。
[0021 ] 圖8是示出圖7所示的現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)磁軛的圖。
[0022]附圖標(biāo)記
[0023]100…PM型步進(jìn)電機(jī)，101…定子，102...A相的定子，103...B相的定子，104…轉(zhuǎn)子，105…軸承，106…軸承,107…軸,108…套筒，109…永久磁石,110…外磁軛,IlOa…底板部，IlOb…圓筒部，IlOc…開口，IlOd...極齒，IlOe…定位孔，IlOf…突起，IlOg…階梯部，IlOh…切口，111…內(nèi)磁軛，Illa…開口，Illb...極齒，Illc…合型銷，Illd…孔，Ille…突起，112…線軸，113…線圈。

【具體實(shí)施方式】
[0024](大致的結(jié)構(gòu))
[0025]以下，基于【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)用新型的PM型步進(jìn)電機(jī)的實(shí)施方式。圖1示出實(shí)施方式的PM型步進(jìn)電機(jī)100。PM型步進(jìn)電機(jī)100是凸極式的PM型步進(jìn)電機(jī)。PM型步進(jìn)電機(jī)100具有由沿軸向重疊的A相的定子102和B相的定子103構(gòu)成的2相(A相，B相)結(jié)構(gòu)的定子101。其中，A相的定子102和B相的定子103具有相同的結(jié)構(gòu)，以使軸向上的朝向反轉(zhuǎn)的狀態(tài)背對(duì)地結(jié)合，構(gòu)成定子101。與圖7相同，在定子101的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子104隔著規(guī)定的空隙借助軸承105、106以能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被配置于定子101。
[0026]轉(zhuǎn)子104具有軸107、固定于軸107的套筒108、固定于套筒108的外周面的轉(zhuǎn)子磁鐵亦即圓筒狀的永磁鐵109。永磁鐵109的外周面被磁化成沿周向SNSN……地交替的極性反轉(zhuǎn)的磁極的結(jié)構(gòu)。
[0027]A相的定子102由軟磁性材料(例如冷間壓延鋼板、電磁鋼板等)構(gòu)成的杯狀的外磁軛I1 (參照?qǐng)D3)、軟磁性材料(例如冷間壓延鋼板、電磁鋼板等)構(gòu)成的圓板狀的內(nèi)磁軛111 (參照?qǐng)D2)、由絕緣性的樹脂成形的線軸112、以及卷繞于線軸112的線圈113構(gòu)成。
[0028]如圖3所示，外磁軛110由底板部IlOa和圓筒部IlOb構(gòu)成。在底板部IlOa的中央形成開口 110c，在開口 IlOc的周緣以相等的間隔豎立設(shè)置構(gòu)成為梳齒狀的多個(gè)極齒110d(圖3中為12個(gè)極齒)。另外，在底板部IlOa形成多個(gè)定位孔IlOe以及向軸向外側(cè)突出的多個(gè)突起IlOf。在圓筒部IlOb的端部的內(nèi)側(cè)周緣形成階梯部110g，在外周形成切口 110h。
[0029]如圖2所示，圓板狀的內(nèi)磁軛111在中央形成開口 111a。在開口 Illa的周緣以相等的間隔豎立設(shè)置構(gòu)成為梳齒狀的多個(gè)極齒Illb (圖2中為12個(gè)極齒)。在內(nèi)磁軛111形成凸?fàn)畹牟糠忠嗉春闲弯NIllc以及供合型銷Illc嵌合的凹部亦即孔llld，在外周緣的一部分形成切口的同時(shí)形成2個(gè)的突起llle。合型銷Illc和孔Illd形成為以中心線y為對(duì)稱軸的線對(duì)稱的位置關(guān)系(參照?qǐng)D4)。
[0030](組裝順序以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu))
[0031]以下，對(duì)PM型步進(jìn)電機(jī)100的組裝順序進(jìn)行說明，同時(shí)對(duì)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。首先，在如圖3所示的外磁軛110的圓筒部I1b和極齒I1d之間的圓環(huán)形狀的空間配置卷繞了線圈113的線軸112。而且，使內(nèi)磁軛111的2個(gè)突起Ille嵌合于裝配有線軸112的外磁軛110的切口 110h，并且使內(nèi)磁軛111的外周緣部嵌合于外磁軛110的階梯部110g。此時(shí)，通過使內(nèi)磁軛111的突起Ille與外磁軛110的切口 IlOh嵌合來進(jìn)行內(nèi)磁軛111相對(duì)外磁軛110的定位。其中，使內(nèi)磁軛111與外磁軛110嵌合時(shí)，內(nèi)磁軛111的極齒Illb與外磁軛I1的極齒IlOd以規(guī)定的間隔在周向交替嚙合。另外，卷繞于線軸112的線圈113配置于極齒110d，Illb的外側(cè)。而且，與線軸112形成為一體的端子114從外磁軛110的切口 IlOh向外側(cè)突出。
[0032]另外，在線軸112的凸緣一體成形地形成沿軸向突出的多個(gè)突起112a，通過該突起112a與形成于外磁軛110的底板部IlOa的定位孔IlOe嵌合來進(jìn)行線軸112相對(duì)外磁軛110的定位。
[0033]B相的定子103也與A相的定子102相同，構(gòu)成為包含由軟磁性材料(例如冷間壓延鋼板、電磁鋼板等)構(gòu)成的杯狀的外磁軛110、由軟磁性材料(例如冷間壓延鋼板、電磁鋼板等)構(gòu)成的圓板狀的內(nèi)磁軛111、由絕緣性的樹脂成形的線軸112、以及卷繞于線軸112的線圈113。由于B相的定子103的組裝結(jié)構(gòu)也與A相的定子102相同，因此省略其說明。
[0034]得到A相的定子102和B相的定子103后，將它們接合。具體而言，使形成于A相的定子102的內(nèi)磁軛111的合型銷Illc與形成于B相的定子103的內(nèi)磁軛111的孔Illd嵌合，使形成于B相的定子103的內(nèi)磁軛111的合型銷Illc與形成于A相的定子102的內(nèi)磁軛111的孔Illd嵌合。通過該工序，A相的定子102和B相的定子103被背對(duì)地接合。此時(shí)，A相的定子102和B相的定子103的接合被定位為電氣角相差90°相位。定位并接合A相的定子102和B相的定子103后，通過焊接將A相的定子102和B相的定子103彼此固定。
[0035]而且，例如，在由鐵板(例如冷間壓延鋼板)構(gòu)成的圓板狀的后板115的中央安裝軸承105(例如燒結(jié)含油軸承)，將安裝了軸承105的后板115固定于B相的定子103的外磁軛I1的底板部110a。此外,顯然后板115不限定于鐵板。
[0036]其中，對(duì)后板115向底板部IlOa的固定而言，使在底板部IlOa形成的突起IlOf與在后板115形成的孔嵌合，進(jìn)行定位使得軸承105與B相的定子103的開口 IlOc為規(guī)定的同心度，從而將后板115與底板部IlOa固定。作為固定方式采用例如焊接、粘合、鉚接等方式。
[0037]接下來將轉(zhuǎn)子104配置于定子101的內(nèi)側(cè)，將軸107的一方側(cè)插入安裝于后板115的軸承105。而且，將軸107的另一方側(cè)插入安裝于前板116的軸承106，并將前板116固定于A相的定子102的外磁軛110的底板部110a。對(duì)于前板116向A相的定子102的外磁軛110的底板部IlOa的固定而言，與后板115的固定方法相同，使在外磁軛110的底板部IlOa形成的突起IlOf與在前板116形成的孔嵌合，進(jìn)行定位使得軸承106與A相的定子102的開口 IlOc為規(guī)定的同心度,從而將前板116與底板部IlOa固定。作為固定方式采用例如焊接、粘合、鉚接等方式。
[0038](特征)
[0039]接下來對(duì)PM型步進(jìn)電機(jī)100的特征進(jìn)行說明。由于A相的定子102與B相的定子103的結(jié)構(gòu)相同，以下著重說明A相的定子102。
[0040]如圖2所示，在圓板狀的內(nèi)磁軛111分別形成合型銷Illc和孔llld。在圖8所示的現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)中，作為合型銷的突起部37和孔38形成于相對(duì)通過切口 35的中心線分別成Θ =90°的位置，作為合型銷的突起部37和孔38配置于彼此成180°的角度位置。
[0041 ] 與此相對(duì)，本實(shí)用新型的PM型步進(jìn)電機(jī)100的內(nèi)磁軛111如圖4所示，合型銷Illc和孔Illd分別配置于成Θ =62°的位置。
[0042]PM型步進(jìn)電機(jī)被驅(qū)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子和定子的極齒彼此吸引的電磁力，該電磁力使定子變形為多邊形。通過該電磁力的變形隨時(shí)間變化而振動(dòng)。該振動(dòng)通過具有每個(gè)振動(dòng)模式所決定的不同值被分類。該振動(dòng)模式能夠利用使用計(jì)算機(jī)模擬的稱為模式解析的解析手法來解析。
[0043]圖5是示出形成于內(nèi)磁軛111的合型銷Illc和孔Illd與振動(dòng)的關(guān)系的圖。其中，通過內(nèi)磁軛111的中心點(diǎn)O的中心線y通過內(nèi)磁軛111的2個(gè)突起111e之間的中間地點(diǎn)。而且，中心線I與通過內(nèi)磁軛111的中心點(diǎn)O和合型銷Illc的線所成的角度Θ等于中心線I與通過中心點(diǎn)O和孔111d的線所成的角度Θ，合型銷111c和孔111d的位置為以中心線I為對(duì)稱軸的線對(duì)稱的位置關(guān)系。
[0044]其中，可以使決定形成于內(nèi)磁軛111的合型銷Illc和孔Illd的位置的角度Θ變?yōu)?2°，47° ,62° ’76。,90°，通過模式解析來調(diào)查在各條件下產(chǎn)生的內(nèi)磁軛111的振動(dòng)。結(jié)果如圖5所示。此外，關(guān)于合型銷Illc和孔Illd的位置，當(dāng)角度Θ =90°的情況下，為與圖8所示的現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)相同的結(jié)構(gòu)。
[0045]如圖5所示，關(guān)于合型銷Illc和孔Illd的位置，Θ為90°時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)急劇地增加。在其附近，Θ僅增加一點(diǎn)時(shí)振動(dòng)的振幅就急劇增加。
[0046]另一方面，若角度Θ在30° < Θ <90°的范圍，則能夠使振動(dòng)的振幅比現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)的角度Θ =90°的情況下的振動(dòng)的振幅小。另外，從圖5可知，當(dāng)40° < Θ<85°時(shí)能夠進(jìn)一步抑制振動(dòng)，當(dāng)在55° < Θ <70°的范圍時(shí)能夠更進(jìn)一步抑制振動(dòng)。此外，從圖5可以讀出當(dāng)Θ為85°以上時(shí)，隨著角度的增加的振幅的增加變得顯著。
[0047]這樣，使形成于內(nèi)磁軛111的合型銷11 Ic和孔11 Id的位置與用于供端子114向外側(cè)突出的外磁軛110的切口 IlOh接近，通過將通過內(nèi)磁軛111的2個(gè)突起Ille的中間點(diǎn)的中心線y與合型銷Illc和孔Illd的位置所成的角度Θ設(shè)定在至少30° < Θ < 90°的范圍，能夠使振動(dòng)的振幅比現(xiàn)有的PM型步進(jìn)電機(jī)小。而且，通過抑制振動(dòng)能夠使噪聲減少。
[0048]本實(shí)用新型的方式不限于上述各個(gè)實(shí)施方式，包含本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到的各種變形，本實(shí)用新型的效果也不限于上述內(nèi)容。即在技術(shù)方案的范圍規(guī)定的內(nèi)容以及能夠從其等效物導(dǎo)出的不脫離本實(shí)用新型的概念的思想和主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種追加、變更以及部分刪除。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁式步進(jìn)電機(jī),其特征在于， 具備:2相結(jié)構(gòu)的定子，其包括I組具備具有多個(gè)極齒的外磁軛、具有多個(gè)極齒的內(nèi)磁軛以及卷繞于線軸的線圈的構(gòu)成I相的第I定子、以及I組具備具有多個(gè)極齒的外磁軛、具有多個(gè)極齒的內(nèi)磁軛以及卷繞于線軸的線圈的構(gòu)成I相的第2定子，并且這2組第I定子以及第2定子沿軸向重疊地構(gòu)成上述2相結(jié)構(gòu)的定子；以及在上述2相結(jié)構(gòu)的定子的內(nèi)側(cè)被支承為能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子， 在上述第I以及第2定子設(shè)置具有相互嵌合結(jié)構(gòu)的凸部和凹部， 通過使形成于上述第I定子的內(nèi)磁軛的上述凸部和形成于上述第2定子的內(nèi)磁軛的上述凹部嵌合，使上述第I定子的內(nèi)磁軛與上述第2定子的內(nèi)磁軛彼此背對(duì)地接合， 在上述第I定子的外磁軛和上述第2定子的外磁軛設(shè)置用于使與上述線軸形成為一體的端子向外側(cè)突出的切口， 上述第I定子的內(nèi)磁軛以及上述第2定子的內(nèi)磁軛在外周緣具備用于與上述外磁軛的上述切口嵌合的2個(gè)突起， 上述第I以及第2定子的上述內(nèi)磁軛的上述凸部與上述凹部的位置處于以通過上述2個(gè)突起之間的中間位置和上述內(nèi)磁軛的中心點(diǎn)的中心線為對(duì)稱軸的線對(duì)稱的位置，該位置自上述中心線起所成的角度Θ在30° < Θ <90°的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 上述角度Θ在40° < Θ <85°的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 上述角度Θ在55° < Θ <70°的范圍。
【文檔編號(hào)】H02K37/14GK204068640SQ201420423266
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】癸生川幸嗣, 鍾艷 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社