專利名稱：步進(jìn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子的步進(jìn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
基本的步進(jìn)電機(jī)100的結(jié)構(gòu)如圖5所示，配設(shè)有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子101和該轉(zhuǎn)子101外周上的定子102a、102b，轉(zhuǎn)子101通過轉(zhuǎn)子軸101a回轉(zhuǎn)自如地支持在軸承104上。
在定子102a、102b上配設(shè)具有凸極型極齒的定子軛鐵103a、103b和收納于定子軛鐵103a、103b內(nèi)的驅(qū)動線圈109。
具體地講，該定子軛鐵103a、103b由內(nèi)軛鐵106和外軛鐵構(gòu)成，內(nèi)軛鐵106形成有從環(huán)狀的凸邊部105彎曲成直角的多個極齒。另外，外軛鐵的結(jié)構(gòu)與內(nèi)軛鐵106相同，故在此省略說明。
并且，內(nèi)軛鐵106的極齒和外軛鐵的極齒相互配設(shè)于極齒間，在由定子軛鐵103a(103b)與外殼110構(gòu)成的空間中收納有驅(qū)動線圈109。另外，定子軛鐵103a、103b通常是由與軸承104分開的別的構(gòu)件構(gòu)成。
這樣，因采用了將轉(zhuǎn)子101插入配置于驅(qū)動線圈109內(nèi)徑側(cè)的結(jié)構(gòu)，故不能將驅(qū)動線圈109的內(nèi)徑制成比轉(zhuǎn)子101的外徑小，難以進(jìn)一步小型化。
為此，如圖6所示的步進(jìn)電機(jī)200那樣，攝像機(jī)等用的電機(jī)可通過由定子201a、201b將轉(zhuǎn)子202沿軸向夾裝狀配設(shè)而制成比上述步進(jìn)電機(jī)小的結(jié)構(gòu)，同時可加大轉(zhuǎn)子202的外徑，有利于輸出。
即，若將外側(cè)加工成梳齒狀的一對外軛鐵204和具有與外軛鐵204外徑相同的直徑加工成梳齒狀的大徑部205及小徑部206的內(nèi)軛鐵207組合，使外軛鐵204的梳齒狀部與內(nèi)軛鐵207的梳齒狀部交叉狀鄰接沿同一圓周交叉狀鄰接，并使外軛鐵204與內(nèi)軛鐵的小徑部206沿徑向?qū)χ脴?gòu)成定子軛鐵208a、208b，則可實現(xiàn)驅(qū)動線圈209與轉(zhuǎn)子202沿徑向不重疊的配置，可減小外徑。
然而，在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，定子軛鐵208a、208b的沖壓加工難度高，難以確保形狀的穩(wěn)定。又，在該結(jié)構(gòu)中，因截面積小的轉(zhuǎn)子軸210周邊的內(nèi)軛鐵小徑部206發(fā)生磁通集中而飽和，故產(chǎn)生對扭矩?zé)o作用的磁通分布，發(fā)生的磁力被這些部分所消耗，不能進(jìn)一步地提高性能。由此，雖然將該部分的厚度制成比其它部分厚并擴(kuò)大截面積可提高電機(jī)效率，但想要通過沖壓加工加大該部分的厚度并不容易。
為此，本發(fā)明目的在于通過在貫通轉(zhuǎn)子軸的中心部使用燒結(jié)材料而可自由地調(diào)整極齒鐵芯厚度(定子軛鐵的截面積)，抑止磁性飽和以及高速回轉(zhuǎn)時發(fā)生的渦電流損耗，提高電機(jī)特性。并在中心部的燒結(jié)材料中帶有軸承功能且減少構(gòu)件數(shù)的同時容易地進(jìn)行極齒鐵芯(定子軛鐵)同心方向的定位，提高作業(yè)性。
本

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)是一種夾裝磁鐵轉(zhuǎn)子、沿軸向配設(shè)有一對驅(qū)動線圈的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動線圈構(gòu)成以從所述磁性轉(zhuǎn)子向兩方延設(shè)的轉(zhuǎn)子軸為中心的圓環(huán)狀，具有配設(shè)成圍繞所述驅(qū)動線圈周圍的一對圓筒狀軛鐵，由磁性體構(gòu)成可滑動地軸支承所述轉(zhuǎn)子軸的一對燒結(jié)軸承，將所述圓筒狀軛鐵與燒結(jié)軸承一體形成。
并且，所述燒結(jié)軸承都具有在中心處與所述轉(zhuǎn)子軸滑動的內(nèi)壁的圓筒狀，并配設(shè)在所述驅(qū)動線圈的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子軸之間。又，所述燒結(jié)軸承位于所述驅(qū)動線圈外端側(cè)的所述圓筒狀的端部直徑擴(kuò)大而形成圓板狀凸緣，并與所述圓筒狀的部分一起作為所述定子軛鐵的一部分。并且，所述圓筒狀軛鐵分別與所述燒結(jié)軸承從半徑方向抵接而固定。
從以上說明可以看出，根椐技術(shù)方案1的記載，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)是一種夾裝磁鐵轉(zhuǎn)子、軸向上配設(shè)有一對驅(qū)動線圈的步進(jìn)電機(jī)，由于所述驅(qū)動線圈以從所述磁性轉(zhuǎn)子向兩方延設(shè)的轉(zhuǎn)子軸為中心構(gòu)成圓環(huán)狀，具有以圍繞所述驅(qū)動線圈周圍的形態(tài)配設(shè)的一對圓筒狀軛鐵，由磁性體形成可滑動地軸支承所述轉(zhuǎn)子軸的一對燒結(jié)軸承，與所述圓筒狀軛鐵一體構(gòu)成所述定子軛鐵，因此，通過中心構(gòu)件采用燒結(jié)品，可自由調(diào)整構(gòu)成軛鐵的極齒鐵芯厚度(定子軛鐵的截面積)。
又，因不進(jìn)行沖壓加工(拉深加工等)，故更加容易加工成均一的厚度。并且，由于磁通的集中部可以加厚，因此可確保更多的磁通流動的順暢，提高電機(jī)的特性。又，因燒結(jié)材料由粒塊組成，故可減少鐵損，即使采用不銹鋼，也可減少高速回轉(zhuǎn)時發(fā)生的渦電流損耗。
又，根椐技術(shù)方案2的記載，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)由于所述燒結(jié)軸承在中心處具有與所述轉(zhuǎn)子軸滑動的軸承的圓筒狀，并配設(shè)在所述驅(qū)動線圈的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子軸之間，因此，通過由燒結(jié)軸承兼用于容易集中磁通的驅(qū)動線圈的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子軸間的軛鐵，可容易確保厚度，可確保磁通的流動。又，因燒結(jié)部由粒塊組成，故可抑止渦電流損耗。
并且，根椐技術(shù)方案3的記載，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)由于所述燒結(jié)軸承位于所述驅(qū)動線圈外端側(cè)的所述圓筒狀的端部直徑擴(kuò)大而形成圓板狀凸緣，并與所述圓筒狀的部分一起作為所述定子軛鐵的一部分，因此，因中心構(gòu)件具有軸承功能，故可使形狀簡易化以及減少構(gòu)件數(shù)，在改善作業(yè)性的同時，可低成本地提供高性能的超小型步進(jìn)電機(jī)。
并且，根椐技術(shù)方案4的記載，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)由于所述圓筒狀軛鐵分別與所述燒結(jié)軸承從半徑方向抵接而固定，因此，可進(jìn)行鐵芯的同心方向的定位，容易確保同心度，可提高組裝作業(yè)性。又，因含浸有油分，可強(qiáng)化耐銹性。
并且，根椐技術(shù)方案5的記載，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)由于具有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、將所述轉(zhuǎn)子夾裝于軸向并圍繞驅(qū)動線圈的周圍配設(shè)的定子、以及回轉(zhuǎn)自如支承所述轉(zhuǎn)子的軸承，以圍繞所述驅(qū)動線圈周圍的形態(tài)配設(shè)的所述軛鐵的一部分由磁性燒結(jié)體或其合金形成，因此，通過使用由磁性燒結(jié)體或其合金構(gòu)成的燒結(jié)軛鐵，可加厚磁通集中部的軛鐵的截面積，確保更多的磁通流動。又，因不需要沖壓加工(拉深加工等)，故可容易地作成均一的厚度。
附圖的簡單說明圖1(a)、(b)分別為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第1實施例的軸剖面圖和分解立體圖。
圖2為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第2實施例的軸剖面圖。
圖3為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第3實施例的軸剖面圖。
圖4為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第4實施例的軸剖面圖。
圖5為傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)一實施例的軸剖面圖。
圖6為傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)另一實施例的軸剖面圖。
具體實施例方式
下面參照


本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)的實施形態(tài)。本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)的第1實施例如圖1(a)的軸剖面圖和圖1(b)的分解立體圖所示，步進(jìn)電機(jī)10的結(jié)構(gòu)是在由轉(zhuǎn)子軸12的外周實施多極磁化的磁性轉(zhuǎn)子14、在軸向的一側(cè)加工有多個梳齒狀極齒16a、16b的一對管狀的外軛鐵18a、18b、以及由與從環(huán)狀的凸邊部20彎曲成直角、在與外軛鐵18a、18b的極齒16a、16b同一圓周上形成有多個梳齒狀極齒22a、22b的與極齒24a、24b接合的軸承26構(gòu)成的一對內(nèi)軛鐵28a、28b形成的2個環(huán)狀空間中，分別收納有由緣絕材料30保護(hù)外周的勵磁線圈32a、32b的組件。
將轉(zhuǎn)子軸12回轉(zhuǎn)自如支持于轉(zhuǎn)子14兩側(cè)的各軸承26由鐵系燒結(jié)合金形成，由套筒34和凸緣部36構(gòu)成，在中心穿設(shè)有嵌插轉(zhuǎn)子軸12并回轉(zhuǎn)自如地支承的貫通孔38。各軸承26在將勵磁線圈32a、32b嵌裝于套筒34外徑上之后，各自的外端部與凸邊部20的中心孔40的內(nèi)徑接合，同時各凸緣部36的外周與外軛鐵18a、18b的端部接合，由公知的適當(dāng)?shù)姆椒▽⒔雍喜拷雍匣蛉酆隙纬啥ㄗ?2a、42b。極齒鐵芯24a、24b和外軛鐵18a、18b由于以同一個軸承26為芯子與外周部嵌合，故容易地進(jìn)行同心匹配。
定子軛鐵43a、43b繞圍勵磁線圈32a、32b形成磁路，內(nèi)·外軛鐵的各極齒16a、22a、16b、22b交叉配列形成的環(huán)狀極齒列44a、44b在與轉(zhuǎn)子14的空隙中產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)子的磁鐵外周面保持有微小空隙，并與環(huán)狀極齒列44a、44b的內(nèi)周面對向。又，采用這種結(jié)構(gòu)，在燒結(jié)軸承部分含浸有潤滑油，可提高軸承部的軸承功能。符號15是限制轉(zhuǎn)子14軸向位置的隔片，但一方的隔片15可使用波形墊圈之類的彈性體。
定子42a、42b由鐵系燒結(jié)合金形成，由套筒34兼用軸承26的內(nèi)軛鐵28a、28b賦于不會發(fā)生磁性飽和的充分的壁厚、被插入勵磁線圈32a、32b的內(nèi)周側(cè)、形成與磁性轉(zhuǎn)子14的外周部對向的環(huán)狀極齒列44a、44b的大徑部的外軛鐵18a、18b以及極齒鐵芯24a、24b構(gòu)成，勵磁線圈32a、32b以在磁性轉(zhuǎn)子14的外周方向上不重疊的形態(tài)沿軸向配設(shè)于轉(zhuǎn)子的兩側(cè)。并且，一對定子42a、42b嵌裝于與其外周嵌合的內(nèi)徑的非磁性體圓筒殼體46中而固定位置。
非磁性體圓筒殼體46不僅減少磁通漏泄，而且同時進(jìn)行相對的一對定子42a、42b的定位，以確保固定位置精度以及轉(zhuǎn)子與軸承的同軸精度。通過提高環(huán)狀極齒列44a、44b相對于轉(zhuǎn)子的同軸匹配精度，可減小振動和噪音，可充分縮短轉(zhuǎn)子外周與極齒的間隙，故可提高扭矩特性。
圖2為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第2實施例的軸剖面圖。凡是與上述實施例相同的構(gòu)件均使用同一符號，而省略其說明。在第2實施例中，在凸緣部36的外側(cè)設(shè)置有臺階部，通過外軛鐵18a、18b的外端面與臺階部形成面48抵接而接合對外軛鐵18a、18b相對于軸承26的位置進(jìn)行確定。另一方面，內(nèi)軛鐵28a、28b通過使極齒鐵芯24a、24b的凸邊部20的面與套筒34的端面50抵接而對軸向的位置進(jìn)行確定。因可將外軛鐵18a、18b與內(nèi)軛鐵28a、28b的極齒16a、22a、16b、22b的軸向相對位置穩(wěn)定地保持一定，故可消除產(chǎn)品間的誤差。
圖3為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第3實施例的軸剖面圖。凡是與上述實施例相同的構(gòu)件均使用同一符號，而省略其說明。第3實施例構(gòu)成在外部對軸承提供自由度，容許高速回轉(zhuǎn)。該第3實施例中的符號26a、26b是不具有軸承功能的、由磁性體構(gòu)成的燒結(jié)軛鐵，為了抑止磁性飽和而起著外軛鐵18a、18b與內(nèi)軛鐵28a、28b連結(jié)部的作用，由磁性燒結(jié)合金形成，并且提供磁路容易形成的厚度。由此可加厚磁通集中部的軛鐵的截面積，可確保更多的磁通的流動。又，因不需要沖壓加工(拉深加工等)，故可容易實現(xiàn)更加均一的厚度。
并且，形成燒結(jié)軛鐵26a、26b的燒結(jié)合金的材料可使用具有對高速回轉(zhuǎn)時發(fā)生的渦電流有抑止效果的不銹鋼。在轉(zhuǎn)子52的一端面凹設(shè)有圓錐面54，在與凹設(shè)有球面56的止推軸承58之間夾裝有鋼球60，可在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行自動調(diào)心，對轉(zhuǎn)子軸52的止推方向進(jìn)行支承。又，在止推軸承58的中央形成有由彈性施力支承球面56反向面的緩沖用板簧62的蓋子64，該蓋子64被固定在燒結(jié)軛鐵26的凸緣26a的外面。若在燒結(jié)軛鐵26的套筒34的內(nèi)側(cè)端面設(shè)置凸部66，則成形模復(fù)雜，精度要求相當(dāng)高，但嵌裝極齒鐵芯24a、24b的中心孔40則易于確定軸向與徑向的位置及定中心。
圖4為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)第4實施例的軸剖面圖。凡是與上述實施例相同的構(gòu)件均使用同一符號，并省略其說明。第4實施例是一種將具有與轉(zhuǎn)子軸滑動接合的軸承面的套筒34除去而減小磨擦的軸承68的結(jié)構(gòu)，軸承68只是由凸緣部70構(gòu)成，將轉(zhuǎn)子軸12回轉(zhuǎn)自如地支承于貫通孔38中。并且，與第3實施例一樣，通過將凸緣部70的壁加厚，可與磁性飽和對應(yīng)，容易確保由磁性燒結(jié)合金在外軛鐵18a、18b與內(nèi)軛鐵28a、28b的連結(jié)部上的磁路。并且，在貫通孔38的轉(zhuǎn)子側(cè)開口72設(shè)置有凹部74，將與極齒76a、76b一體沖壓成形的內(nèi)軛鐵78a、78b嵌入而接合。
并且，圓筒殼體80在使安裝凸緣80a在一端的外周延伸的同時，使外軛鐵18a、18b的外端與插通軸承68外徑的透孔80b以外的封閉的壁面80c抵接而支承。圓筒殼體80的內(nèi)徑與外軛鐵18a、18b的外徑嵌合，另一端(圖4的右側(cè))的開口部上螺設(shè)有雌螺紋80d，將封止板82螺入開口部的雌螺紋80d。
由于在封止板82上穿設(shè)有貫通軸承68外徑的透孔82a，封止板82的外周與外軛鐵18a、18b的外端抵接，將定子42a、42b定位于圓筒殼體80內(nèi)，并限制軸向的相對移動。安裝凸緣80a可通過安裝孔80e與外部機(jī)器結(jié)合。因步進(jìn)電機(jī)10與圓筒殼體80可靠地固定，故與未圖示的外部機(jī)器的定位關(guān)系能高精度且穩(wěn)定地匹配。雖然圖示為封止板82在外周設(shè)有雄螺紋并與螺設(shè)于圓筒殼體80的開口端部內(nèi)徑的雌螺紋螺合，但也可采用其它的卡合方法。
以上對實施例作了說明，但本發(fā)明不限定于圖示的實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)成要件的范圍內(nèi)，可以對細(xì)部作出多種變更或?qū)Σ考M(jìn)行再構(gòu)成等的改變。
權(quán)利要求
1.一種夾裝磁鐵轉(zhuǎn)子、沿軸向配設(shè)有一對驅(qū)動線圈的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動線圈以從所述磁性轉(zhuǎn)子向兩方延設(shè)的轉(zhuǎn)子軸為中心構(gòu)成圓環(huán)狀，具有以圍繞所述驅(qū)動線圈周圍的形態(tài)配設(shè)的一對圓筒狀軛鐵，由磁性體構(gòu)成可滑動地軸支承所述轉(zhuǎn)子軸的一對燒結(jié)軸承，將所述圓筒狀軛鐵與燒結(jié)軸承一體形成。
2.如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述燒結(jié)軸承都具有在中心與所述轉(zhuǎn)子軸滑動的內(nèi)壁的圓筒狀，并配設(shè)在所述驅(qū)動線圈的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子軸之間。
3.如權(quán)利要求2所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述燒結(jié)軸承位于所述驅(qū)動線圈外端側(cè)的所述圓筒狀的端部直徑擴(kuò)大而形成圓板狀凸緣，并與所述圓筒狀的部分一起作為所述定子軛鐵的一部分。
4.如權(quán)利要求1至3所述的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述圓筒狀軛鐵分別與所述燒結(jié)軸承從半徑方向抵接而固定。
5.一種步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，具有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、將所述轉(zhuǎn)子夾裝于軸向并圍繞驅(qū)動線圈的周圍配設(shè)的定子、以及回轉(zhuǎn)自如地支承所述轉(zhuǎn)子的軸承，配設(shè)成圍繞所述驅(qū)動線圈周圍的所述軛鐵的一部分由磁性燒結(jié)體或其合金形成。
全文摘要
使具有梳齒狀極齒(16a)、(16b)的一對管狀的外軛鐵(18a)、(18b)、以及將與外軛鐵相同直徑并具有梳齒狀極齒(22a)、(22b)的鐵芯(24)配設(shè)在線圈(32a)、(32b)和轉(zhuǎn)子軸(12)之間的軸承(26)的套筒(34)接合形成的一對內(nèi)軛鐵(28a)、(28b)沿徑向?qū)ο虿⒔M合、使內(nèi)、外軛鐵的極齒(16a)、(22a)、(16b)、(22b)交互鄰接并在同一圓周上形成極齒列(44a)、(44b)，并構(gòu)成定子軛鐵(43a)、(43b)。在內(nèi)、外軛鐵(28a)、(18a)、(28b)、(18b)之間嵌裝勵磁線圈(32a)、(32b)的一對定子(42a)、(42b)之間夾裝轉(zhuǎn)子(14)并使極齒列(44a)、(44b)對向的步進(jìn)電機(jī)中，通過使內(nèi)軛鐵(28a)、(28b)與鐵系燒結(jié)合金軸承(26)的壁厚部分兼用而緩和磁性飽和條件。從而提供一種不使步進(jìn)電機(jī)的定子軛鐵磁性飽和的機(jī)構(gòu)。
文檔編號H02K5/167GK1424809SQ0215577
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者小川吉典 申請人:株式會社三協(xié)精機(jī)制作所