專利名稱：步進電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及步進電動機的定子磁軛的構造。
背景技術：
在凸極式的步進電動機中，對于外磁軛與內(nèi)磁軛的接合，存在有對杯狀的外磁軛的內(nèi)側和與其接觸的內(nèi)磁軛外周部進行壓接、鉚接、粘接、焊接等方法。但是，由于外磁軛和內(nèi)磁軛是通過沖壓加工而生產(chǎn)的，所以，在外磁軛的接合部即杯狀開口側末端部由于彎曲而產(chǎn)生倒角部，而內(nèi)磁軛的接合部即外周由于沖切會產(chǎn)生塌邊。當以這種狀態(tài)使內(nèi)磁軛與外磁軛的接合部在同一平面上接合時，由于彎曲倒角部或沖切塌邊的產(chǎn)生情況的不同，所以內(nèi)磁軛與外磁軛的接觸面積產(chǎn)生個體差，進而電動機的特性方面產(chǎn)生偏差。作為這些問題的解決辦法，日本專利文獻1中公開了下述技術在通過壓接或粘接使磁軛接合的基礎上，進行激光焊接的接合，從而防止由于接合部的強度差而引起的磁通的泄漏或磁路的不穩(wěn)定，并抑制電動機的品質(zhì)的差距。另外，在日本專利文獻2中，公開了如下結構著眼于磁軛的特殊形狀，在磁路上使用磁路加強板以減少磁阻，擴大磁路，從而改善電動機特性。日本專利文獻1 日本特開2002-112522號公報日本專利文獻2 日本特開2007-143253號公報

實用新型內(nèi)容作為步進電動機的特性方面產(chǎn)生的偏差的改善方法，雖然還存在有日本專利文獻 1所述的焊接、日本專利文獻2所述的追加磁路加強板的方法，但是使用焊接會增加工序， 從而妨礙成本降低。另外，日本專利文獻2所述的磁路加強板的追加，由于部件的增加會妨礙成本降低和小型化。在這樣的背景下，本實用新型的目的在于，提供一種步進電動機，其不增加工時和部件，而使外磁軛與內(nèi)磁軛的接合部分的接觸良好且減少電動機特性方面的偏差。技術方案1所述的實用新型涉及一種步進電動機，該步進電動機是凸極式的步進電動機，具備定子，其具有外磁軛、內(nèi)磁軛和線圈，被配置成圓環(huán)狀；和轉(zhuǎn)子，其以自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被配置于所述定子的內(nèi)周部，并具有軸和被多極磁化的永久磁鐵，該步進電動機的特征在于所述外磁軛具有筒狀的外周部和設置有多個極齒的內(nèi)周部、并形成為向軸向外側敞開的杯狀，所述內(nèi)磁軛在內(nèi)周部具有多個極齒，該內(nèi)磁軛的外周與所述外磁軛的所述外周部的內(nèi)周面接合，所述外磁軛內(nèi)周部的所述多個極齒與所述內(nèi)磁軛內(nèi)周部的所述多個極齒在所述軸向上隔開間隙相互嚙合，并且，被配置于與所述轉(zhuǎn)子的所述永久磁鐵隔開間隙的位置，所述接合在比所述外磁軛的所述杯狀的敞開端部更靠軸向內(nèi)側的位置進行， 所述杯狀的敞開端部在比進行所述接合的部分更向軸向外側突出。根據(jù)技術方案1所述的實用新型，對于外磁軛的內(nèi)磁軛的接合，在與外磁軛的杯狀的敞開端部隔開距離的軸向的內(nèi)側進行。因此，外磁軛的杯狀的敞開端部影響到磁軛內(nèi)的磁路的現(xiàn)象得到抑制。技術方案2所述的實用新型，在技術方案1所述的實用新型中，其特征在于，所述杯狀的敞開端部上，倒角部形成于內(nèi)周側，所述接合包含不是倒角部的部分。形成于外磁軛的杯狀的敞開端部的內(nèi)側的倒角部的具體形狀會產(chǎn)生由沖壓加工所導致的個體差。因此， 由于外磁軛與內(nèi)磁軛的接合部分包含不是倒角部的部分，所以能夠抑制倒角部的狀態(tài)的個體差對接合狀態(tài)的影響。技術方案3所述的實用新型，在技術方案2所述的實用新型中，其特征在于，所述接合避開所述倒角部而進行。根據(jù)技術方案3所述的實用新型，由于是避開倒角部而進行內(nèi)磁軛相對于外磁軛的接合，所以能夠排除倒角部的狀態(tài)的個體差對外磁軛與內(nèi)磁軛接合狀態(tài)的影響。技術方案4所述的實用新型，在技術方案3所述的實用新型中，其特征在于，在將所述所述倒角部自杯狀的敞開端部起所占的軸向距離設為a，并且將從所述杯狀的敞開端部到所述接合的位置的距離設為A的情況下，A^a0根據(jù)技術方案4所述的實用新型，對于外磁軛的內(nèi)磁軛的接合在避開倒角部的部分進行。由于兩磁軛間的接觸部分形成磁路， 所以當兩磁軛間的接合部涉及到倒角部時，兩磁軛的接觸面積產(chǎn)生個體差，進而倒角部的形狀的個體差在電動機性能的個體差上有所體現(xiàn)。根據(jù)技術方案4所述的實用新型，由于內(nèi)磁軛所接觸的外磁軛的部分位于避開倒角部的位置，所以能夠抑制這些問題的發(fā)生。根據(jù)技術方案1所述的實用新型，提供一種步進電動機，其不增加工時、部件，而使外磁軛與內(nèi)磁軛的接合部分的接觸良好，且在電動機特性方面偏差少。根據(jù)技術方案2或3所述的實用新型，能夠抑制由形成于外磁軛敞開部邊緣的部分的倒角部的形狀的個體差所引起的電動機特性的差距。根據(jù)技術方案4所述的實用新型，能夠減小電動機特性的個體差。

圖1是實施方式的步進電動機的分解立體圖。圖2是實施方式的步進電動機的局部放大圖。圖3是示出嵌合時的外磁軛與內(nèi)磁軛的接合狀態(tài)的局部剖視圖。圖4是示出嵌合時在內(nèi)磁軛板厚所占的嵌合率(％)和保持轉(zhuǎn)矩比率(％)、齒槽轉(zhuǎn)矩比率(％)的關系的圖表。圖5(a)到(e)是當圖4的橫軸為100%、75%、50%、25%、0%時的形態(tài)剖視圖。圖6是示出磁軛的接合狀態(tài)與保持轉(zhuǎn)矩比率、齒槽轉(zhuǎn)矩比率(％ )的關系的圖表。圖7(a)到(e)是當圖6的橫軸為100%、75%、50%、25%、0%時的形態(tài)剖視圖。標號說明1...步進電動機、2...定子、2a...定子(A相的定子)、2b...定子(B相的定子)、3...外磁軛、3a...底面部、3b...外筒部、3c...極齒、3d...敞開端部、3e...倒角部、 4...內(nèi)磁軛、4a...端面部、4b...極齒、5a...線圈、6...轉(zhuǎn)子、7...磁鐵、8...旋轉(zhuǎn)軸、 A...軸向上的從外磁軛的杯狀敞開端部的軸向外形向內(nèi)側的寬度尺寸、a...塌邊部的從所述外磁軛的杯狀敞開端部的軸向外形起的軸向?qū)挾瘸叽?、t...內(nèi)磁軛板厚(內(nèi)磁軛外周部厚度尺寸)。
具體實施方式
圖1所示為實施方式的凸極式的步進電動機1。圖2所示為將步進電動機1的局部放大的狀態(tài)。并且，圖2為作成一部分被切開從而能看到內(nèi)部的圖。步進電動機1具備定子2。定子2具備在軸向上鄰接配置的2相的定子加、213。定子h、2b具有相同構造。下面，作為代表對定子加進行說明。定子加具有如下結構使內(nèi)磁軛4在軸向上與外磁軛3組合而結合到一起，作為定子線圈的線圈如被纏繞在外磁軛3的外周部分。外磁軛3具有向一方的軸向敞開的杯狀。即，如圖2所示，外磁軛3具備圓環(huán)形狀的底面部3a ；筒狀的外筒部北，其從所述底面部3a的外周邊緣沿著軸向立起并延伸；和多個極齒3c，它們從底面部3a的內(nèi)周邊緣向軸向突出。在此，外筒部北構成外磁軛3的外周部，多個極齒3c構成外磁軛3的內(nèi)周部。外磁軛3采用上述內(nèi)周部與外周部之間的空間在軸向上敞開的構造。并且，在作為定子加被組裝起來的狀態(tài)下，該敞開的空間被后述的內(nèi)磁軛4的端面部如所封堵。內(nèi)磁軛4具備圓環(huán)形狀的端面部如；多個極齒4b，它們從所述端面部如的內(nèi)周邊緣的部分向軸向突出。在此，多個極齒4b構成內(nèi)磁軛4的內(nèi)周部。極齒3c與極齒4b形成為朝著相反的方向突出，在軸向上隔開間隙相互嚙合的構造，并且形成為在與后述的轉(zhuǎn)子6之間形成間隙的狀態(tài)。外磁軛3與內(nèi)磁軛4在圖2的符號S的部分被接合，從而兩者的位置關系也被確定。也就是，內(nèi)磁軛4的端面部如的外周邊緣(外側的邊緣部分)被接合到外磁軛3的外筒部北的內(nèi)周面。并且，軸向上的外筒部北的敞開端部3d(邊緣部分)的位置，比外磁軛 3與內(nèi)磁軛4的接合進行的部分更向軸向的外側突出。定子2b也同樣具有上述結構。圓柱狀的轉(zhuǎn)子6以相對于定子2自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)隔開間隙地配置于定子2的內(nèi)側。轉(zhuǎn)子6在外周面具備被多極磁化的磁鐵7，并且還具備旋轉(zhuǎn)軸8。旋轉(zhuǎn)軸8被圖中省略的軸承以自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)所保持。以使磁鐵7的外周面位于與極齒3c、極齒4b隔開間隙的的位置的方式，來確定轉(zhuǎn)子6相對于定子2的位置。當驅(qū)動電流在線圈fe中流動時，外磁軛3與內(nèi)磁軛4形成磁路，在隔開間隙呈互相嚙合狀態(tài)的極齒3c與如之間的間隙部分，由漏磁通形成磁路。由該漏磁通所形成的磁路具有以旋轉(zhuǎn)軸8為中心的圓周方向的成分，該成分與在外周面上具有多個磁極的磁鐵7 產(chǎn)生磁的相互作用，從而產(chǎn)生使磁鐵7旋轉(zhuǎn)的力。并且，通過切換在線圈fe中流動的驅(qū)動電流的極性，持續(xù)地產(chǎn)生使該磁鐵7旋轉(zhuǎn)的力，從而磁鐵7相對于定子加旋轉(zhuǎn)。在這一點上，定子2b也如此。下面，針對圖2的符號S的部分的外磁軛3與內(nèi)磁軛4的接合部分的構造進行說明。圖3是圖2的接合部S的局部剖視圖。在圖3中，t為內(nèi)磁軛4的端面部如的板厚尺寸，A是從外磁軛3的敞開端部3d到內(nèi)磁軛4相對于外磁軛3的接合部分的軸向距離，a 是軸向上的倒角部3e的寬度(倒角部!Be自外磁軛3的敞開端部3d起所占部分的軸向距
1 ) O圖3(a)所示為現(xiàn)有的接合方法，它是沒有考慮彎曲倒角部!Be的接合方法。在這種接合方法中，對外磁軛3進行加工時形成的彎曲倒角部!Be，從外磁軛3的敞開端部3d的部分向內(nèi)側形成。并且在該彎曲倒角部3e的部分，進行內(nèi)磁軛4相對于外磁軛3的接合。[0033]在這樣的接合構造中，由于在外磁軛的制造工藝中很難控制倒角部!Be的形狀，所以由倒角部3e的狀態(tài)(形狀的不同)的不同，會導致定子加(參照圖1、圖2)的外磁軛3 與內(nèi)磁軛4的接觸面積產(chǎn)生個體差。由于線圈fe所生成的磁通的磁路形成在該接觸部分， 所以上述個體差成為定子內(nèi)的磁路的磁阻的個體差，其結果造成凸極式的步進電動機的性
能產(chǎn)生偏差。圖3(b)所示為在考慮了軸向的內(nèi)周的倒角部!Be的寬度a的A > a的條件下，將內(nèi)磁軛4的外周接合到外磁軛3的內(nèi)周的構造。在該情況下，軸向(圖3的左右方向)上的外筒部北的敞開端部3d(邊緣部分)的位置，相比外磁軛3與內(nèi)磁軛4所接合的部分， 以相當于距離A的量位于軸向的外側(圖3的右側)。并且，由于A > a，所以外磁軛3與內(nèi)磁軛4的接觸在遠離倒角部3e的部分(避開倒角部3e的部分)進行。這部分就是外筒部北內(nèi)周的沿軸向直線延伸的部分，如圖所示能確保切實的接觸。這樣一來能得到外磁軛 3與內(nèi)磁軛4的接觸面積不被倒角部3e的狀態(tài)(形狀)所左右的結構。(限定范圍的說明)在圖4中，橫軸表示接合部即外磁軛塌邊部a在內(nèi)磁軛的板厚t中所占的嵌合的比例(％)，而縱軸表示以接合部即外磁軛在內(nèi)磁軛的板厚t中所占的嵌合的比例等于 100%的情況為基準的保持轉(zhuǎn)矩(holding torque)的比率、齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque) (% )的比率。圖5中，從(a)到(e)示出橫軸為100%、75%、50%、25%、0%時的形態(tài)。如圖4所示，隨著塌邊部在內(nèi)磁軛4的板厚t中所占的比例的增加，齒槽轉(zhuǎn)矩比率呈增加傾向；而保持轉(zhuǎn)矩比率在當塌邊部的比例在25%以下時呈減少傾向。如此，隨著與磁軛4的板厚t重合的部分中的塌邊部a的比例的增加，內(nèi)磁軛4與外磁軛3的接觸面積減小，由此， 電動機性能產(chǎn)生變化。圖6中，橫軸表示用板厚t除以自軸向敞開端部3d起的內(nèi)側尺寸A與塌邊部長度 a之差(A-a)所得的比率(％)，縱軸表示以自軸向敞開端部3d起的內(nèi)側尺寸A與塌邊部長度a之差(A-a)等于零的情況為基準的保持轉(zhuǎn)矩的比率、齒槽轉(zhuǎn)矩的比率(％)。圖7中， 從(a)到(e)示出0(%、25(%、50(%、75(%、100(%時的形態(tài)。如圖6所示，當內(nèi)磁軛4與外磁軛3重合的部分遠離塌邊部時，保持轉(zhuǎn)矩比率保持穩(wěn)定。并且，當(A-a)/t在0%以上時，齒槽轉(zhuǎn)矩的比率逐漸減少。也就是說，在A > a的條件下，特性得以改善，趨向穩(wěn)定。并且，內(nèi)磁軛的位置A可以在與電動機長度之間適當?shù)剡M行選擇。本實用新型的實施方式并不局限于上述各個實施方式，也包含業(yè)內(nèi)人員所能想到的各種變形，本實用新型的效果也不局限于上述內(nèi)容。也就是說，在不脫離由權利要求的范圍所規(guī)定的內(nèi)容及其等同物導出的本實用新型的概念性的思想和主旨的范圍內(nèi)，各種追加，變更以及局部的刪除都是可以的。
權利要求1.一種步進電動機，該步進電動機為凸極式的步進電動機， 具備定子，其具有外磁軛、內(nèi)磁軛和線圈，被配置成圓環(huán)狀；以及轉(zhuǎn)子，其以自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被配置于所述定子的內(nèi)周部，并具有軸和被多極磁化的永久磁鐵，該步進電動機的特征在于，所述外磁軛具有筒狀的外周部和設置有多個極齒的內(nèi)周部、且形成為向軸向外側敞開的杯狀，所述內(nèi)磁軛在內(nèi)周部具有多個極齒，該內(nèi)磁軛的外周與所述外磁軛的所述外周部的內(nèi)周面接合，所述外磁軛內(nèi)周部的所述多個極齒與所述內(nèi)磁軛內(nèi)周部的所述多個極齒，在所述軸向上隔開間隙相互嚙合，并且，被配置于與所述轉(zhuǎn)子的所述永久磁鐵隔開間隙的位置， 所述接合在比所述外磁軛的所述杯狀的敞開端部更靠軸向內(nèi)側的位置進行， 所述杯狀的敞開端部比進行所述接合的部分更向軸向外側突出。
2.根據(jù)權利要求1所述的步進電動機，其特征在于 在所述杯狀的敞開端部，倒角部形成于內(nèi)周側， 所述接合包含不是倒角部的部分。
3.根據(jù)權利要求2所述的步進電動機，其特征在于 所述接合避開所述倒角部而進行。
4.根據(jù)權利要求3所述的步進電動機，其特征在于在將所述倒角部自所述杯狀的敞開端部起所占的軸向距離設為a，并且將從所述杯狀的敞開端部到所述接合的位置的距離設為A的情況下，A^a0
專利摘要本實用新型提供一種步進電動機，其不增加工時、部件，而使外磁軛與內(nèi)磁軛的接合部分的接觸良好，且電動機特性偏差較少。凸極式的步進電動機(1)的定子(2a)具備外磁軛(3)，其具備極齒(3c)；和內(nèi)磁軛(4)，其具備極齒(4b)。外磁軛(3)與內(nèi)磁軛(4)在符號(S)的部分接合。在此，位置關系如下在軸向，外磁軛(3)的敞開端部從外磁軛與內(nèi)磁軛的接合部分開始突出。因此，能夠抑制外磁軛(3)的敞開端部對外磁軛(3)與內(nèi)磁軛(4)的接合部分的接觸的影響，進而抑制電動機特性產(chǎn)生偏差。
文檔編號H02K37/14GK202085058SQ201120162648
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權日2010年5月19日
發(fā)明者藤本征也, 金原修平, 鈴木讓 申請人:美蓓亞株式會社