專利名稱：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，尤其是，本發(fā)明涉及一種其定子外徑為φ8mm以下的小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其形成于作為定子的鐵心上的極齒的厚度(t)和作為轉(zhuǎn)子的磁鐵外徑(D)之比(R)為R＝0.8～0.12，一般流通的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，較多的是，R＝0.104～0.119。
但是，手提電腦中使用的小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為扁平的橢圓形，如其外徑在φ8mm以下(扁平寬度在6.5mm以下)、L尺寸為12mm以上所示，因有空間的限制，且要滿足力矩特性，所以，人們以提高力矩為中心進(jìn)行了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開發(fā)。
在實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)小型化的同時(shí)，確保力矩特性也非常重要，故僅注重確保力矩特性設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，則會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特有的特性，即，直線性特性惡化的問題。
即，為要確保力矩特性，可以增大轉(zhuǎn)子和定子雙方的磁通勢(shì)。但對(duì)于定子來說，如僅僅是為了增大磁通勢(shì)，則須增大卷繞在設(shè)在鐵心內(nèi)的線軸上的繞組的繞線容積，由此，需將形成于鐵心的極齒的厚度減薄。本發(fā)明人認(rèn)為上述做法可能是導(dǎo)致上述問題發(fā)生的原因，為此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的直線性特性的惡化是因?yàn)閷O齒做薄的結(jié)果，使在極齒形成的磁路飽和而引起的。
極齒變薄后發(fā)生的該直線性特性惡化問題，在大型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合并不怎么嚴(yán)重，而在小型化電動(dòng)機(jī)時(shí)則表面化，變成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中特有的盲點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為同時(shí)確保步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩特性和直線性特性，提供最優(yōu)化的轉(zhuǎn)子與定子。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)，系一種其定子的外徑在φ8mm以下的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，形成于上述定子側(cè)的鐵心上的極齒厚度與轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵外徑之比，即，用磁鐵外徑除于上述極齒的厚度得到的商，設(shè)定在0.121～0.143的范圍內(nèi)。
附圖簡(jiǎn)單說明圖1是本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的側(cè)截面圖。
圖2是圖1所示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)呈不良直線性時(shí)的圖。
圖3是圖1所示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)呈良好直線性時(shí)的圖。
圖4是比較圖1所示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩特性好壞的力矩特性圖。
圖5是表示本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩特性與直線性特性之間關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，利用附圖，對(duì)本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)施形態(tài)作一說明。圖1是本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的側(cè)截面圖。符號(hào)10所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，具有在框架12的中心，與驅(qū)動(dòng)拾波器(pick-up)的螺釘14一體直接連接的主軸16，在主軸16的外周固裝有具有規(guī)定外徑D的磁鐵20以作為轉(zhuǎn)子18。
轉(zhuǎn)子18的主軸16的一端，由埋設(shè)在軸承部22內(nèi)的鋼球24，作徑向旋轉(zhuǎn)自如的支承，同時(shí)也受到支承軸向的推力的支承。軸承部22，可滑動(dòng)地嵌裝在設(shè)在固定于外殼26的端面上的罩子28中心的貫通孔內(nèi)，并由與罩子28的外周卡合的板簧30限制其移動(dòng)。板簧30的彈性可起到緩沖由意想不到的外部擾動(dòng)引起的框架12的軸推力的作用。而主軸16的另一端由安裝電動(dòng)機(jī)10的未圖示的裝置中的適當(dāng)?shù)难b置的支承。
作為定子32，在其內(nèi)設(shè)的線軸34上卷繞有繞組36的鐵心38，與轉(zhuǎn)子18同心，并由其內(nèi)周介由均勻的微小空氣間隙環(huán)裝于磁鐵20的外周而成。另外，本實(shí)施形態(tài)中，形成于鐵心38中一部分的極齒的厚度與鐵心38的厚度t相同。從線軸34向外部引出的端子40與繞組36電氣連接，并與未圖示的控制裝置連接，接受電氣信號(hào)。
電動(dòng)機(jī)10通過轉(zhuǎn)子18的主軸16與螺釘14直接連結(jié)，將旋轉(zhuǎn)直接進(jìn)行傳遞，而不會(huì)因減速機(jī)構(gòu)使力矩增大，因此，轉(zhuǎn)子18必須直接輸出必要的驅(qū)動(dòng)力矩，以使拾波器以所需速度移動(dòng)。該轉(zhuǎn)子18輸出的發(fā)生磁通勢(shì)由磁路的體積、定子側(cè)(繞組)的磁通勢(shì)及轉(zhuǎn)子側(cè)(磁鐵)的磁通勢(shì)構(gòu)成。比如，移動(dòng)讀取手提電腦光盤用拾波器時(shí)使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10的外殼26為橢圓形，其圓弧部分的外徑為7.5mm，扁平部分的外寬W為6mm。
由于其中包括外殼26本身的厚度，因此，在外殼26的內(nèi)側(cè)空間中，相對(duì)于所要求的力矩特性所須要的磁鐵20產(chǎn)生磁通勢(shì)的外徑，必須確保在一方的定子32側(cè)(繞組)具有對(duì)磁通勢(shì)的產(chǎn)生起作用的繞組36的圈數(shù)。但是，對(duì)于用于光盤讀取用拾波器移動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10，還要求有另一重要的控制特性，即，直線性特性。
為此，為了解析力矩特性和直線性特性，用極齒(鐵心)38的厚度t代表作為轉(zhuǎn)子18的力矩輸出方的構(gòu)成元件的定子32側(cè)的磁通勢(shì)的大小，用外徑D來代表作為其另一方的構(gòu)成元件的轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵20側(cè)的磁通勢(shì)大小，以此取代定子側(cè)的磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子側(cè)的(磁鐵)磁通勢(shì)之比，使其相互關(guān)系簡(jiǎn)單化。
這里，在傳統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，比如，t/D＝0.11時(shí)，輸入脈沖的步數(shù)與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系如圖2所示呈階梯狀。微步時(shí)理想的直線性最好是步數(shù)與旋轉(zhuǎn)角度呈直線關(guān)系。但是，在如符號(hào)P1所示的點(diǎn)，線基本呈水平狀，轉(zhuǎn)子18幾乎不動(dòng)，而稍微前進(jìn)后的P2所示的點(diǎn)則一下子啟動(dòng)，移動(dòng)過頭。由于這樣的旋轉(zhuǎn)不均勻，一旦移動(dòng)光盤讀取用拾波器，不能利用脈沖數(shù)使框架12進(jìn)行正確的位置移動(dòng)，無法很好地進(jìn)行讀取播放。
上述從直線發(fā)生偏移的現(xiàn)象可以認(rèn)為是因?yàn)闃O齒(鐵心)38的厚度減小，發(fā)生磁飽和，泄漏的磁通對(duì)力矩輸出無法進(jìn)行有效的作用所導(dǎo)致。為此，限制轉(zhuǎn)子(磁鐵20)側(cè)的磁通勢(shì)，減小磁通量使其不發(fā)生磁飽和，這樣提高直線性特性，但輸出力矩特性下降。因此，為了有效利用轉(zhuǎn)子(磁鐵20)側(cè)的磁通勢(shì)，充分確保輸出力矩特性，并且在不發(fā)生擾亂直線性特性的磁飽和的前提下，使定子32側(cè)發(fā)生有效的磁通勢(shì)，對(duì)極齒(繞組)38的厚度t進(jìn)行調(diào)節(jié)。
這里，使用的磁鐵外徑D＝φ3.17～3.23mm，長(zhǎng)度L＝12.8mm，極齒(鐵心)38的厚度t＝0.40～0.45mm進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，t/D＝0.125時(shí)輸入脈沖的步數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系如圖3所示基本呈直線狀。
又，在圖4中，將各驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率(脈沖率)取為橫軸，力矩取為縱軸，得到的特性曲線所示，t/D＝0.125時(shí)的力矩特性為，曲線A所示的失步力矩(Pull-out-Torque)特性及曲線B所示的牽入力矩(Pull-in-Torque)特性都好于利用限制轉(zhuǎn)子(磁鐵20)的磁通勢(shì)以確保直線性時(shí)的表示失步力矩特性的曲線C及表示牽入力矩特性的曲線D。
以上，通過


了本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10的實(shí)施例，歸納一下，在定子32的外徑在8mm以下的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10中，發(fā)生力矩輸出的轉(zhuǎn)子側(cè)(磁鐵)的磁通勢(shì)及定子側(cè)(繞組)的磁通勢(shì)大小分別用磁鐵外徑D和極齒(鐵心)厚度t來代表，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10中，用比(t/D＝R)表示力矩特性和直線性特性雙方處于最佳狀態(tài)，則在R＝0.121～0.143的范圍內(nèi)。
如圖5所示，考慮到構(gòu)成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10的零件公差方面的偏差，R設(shè)定在0.121～0.143的范圍內(nèi)。
發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，系一種其定子外徑在8mm以下的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在所述電動(dòng)機(jī)中，將形成于上述定子側(cè)鐵心的極齒厚度與轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵外徑之比，即用上述極齒厚度除于磁鐵外徑所得商設(shè)定在0.121～0.143的范圍內(nèi)，盡管電動(dòng)機(jī)小型，但仍能使力矩特性及直線性特性都良好，旋轉(zhuǎn)均勻，得到良好的再生信息。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子外徑在8mm以下，其特征在于，將形成于所述定子側(cè)鐵心上的極齒厚度與轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵外徑之比，即，將所述極齒厚度用磁鐵外徑除所得的商設(shè)定在0.121～0.143的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有良好的力矩特性及直線性特性的小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系一種定子(32)的外徑φ在8mm以下、極齒對(duì)角小的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(10)，在所述電動(dòng)機(jī)中，將設(shè)有極齒的定子側(cè)鐵心(38)的極齒厚度t與轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵外徑D之比(t/D)設(shè)定在0.121～0.143的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H02K37/14GK1438757SQ0310416
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者西村清志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三協(xié)精機(jī)制作所