CN101119053B - 定子铁芯、步进马达的制造方法及步进马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不会因安装空芯线圈的极齿群在冲裁成形时产生的毛刺和飞边而损伤空芯线圈的步进马达的定子铁芯、马达外壳的制造方法及步进马达。在定子铁芯(16)的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成多个极齿(18a)时，在该定子铁芯(16)的内周缘形成的所述极齿(18a)通过用冲压加工来冲裁磁性体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形来形成。

Description

定子铁芯、步进马达的制造方法及步进马达

技术领域

本发明涉及一种步进马达用的定子铁芯的制造方法、步进马达的制造方法及步进马达，尤其涉及在定子铁芯的内周缘竖立形成的极齿的冲压成形的加工技术。

背景技术

以往，作为这种步进马达，例如已知有如专利文献1所示的在转子上使用了永久磁体的PM型(永久磁体型)步进马达100。在图7中表示其概略结构进行说明，一对内定子铁芯104、104以两相背靠背相互重叠，在各内定子铁芯104的内周缘大致等间隔地竖立形成有多个极齿106、106……，在其外周分别安装有被绝缘性合成树脂的薄膜108覆盖的空芯线圈110、110。

另外，在内定子铁芯104的极齿106群的内周侧，在转轴112的周围一体地设有磁体(永久磁体)114的转子116通过轴承118、118可自由旋转被安装板120、120支承着。在各内定子铁芯104、104上粘合有外定子铁芯122、122，在各外定子铁芯122、122的内周缘设置有与内定子铁芯104的极齿106群互不相同地啮合的极齿。

在这样构成的步进马达100中，众所周知，在设于各内定子铁芯104、104的端子销102、102上卷绕连接有空芯线圈110、110的绕线末端110a，电流通过该端子销102、102流入各线圈110、110内，通过产生磁场，付与转轴112旋转驱动力，从而由转轴112的一端侧旋转输出。

专利文献1：日本专利特开2004-112985号公报

然而，在这种步进马达100中，在内定子铁芯104的内周缘利用冲压成形来冲裁、弯曲加工极齿106时，如图8所示，从内定子铁芯104的背面侧沿着在内定子铁芯104的内周缘形成的极齿106的轮廓用冲头124冲裁(图8(a))，接着同样从内定子铁芯104的背面侧用冲头126弯曲竖立形成(图8(b))。

这样一来，如图8(c)所示，在内定子铁芯104的内周缘形成的各极齿106的前端部或周缘部上，因冲头124的冲裁而形成的飞边和毛刺128向外、即在安装空芯线圈110的极齿106的外周缘侧形成。

其结果是，在该内定子铁芯104上安装线圈110时，该线圈110被冲压成形中在极齿106上产生的飞边和毛刺128损伤，从而产生断线和绝缘耐压不良等的问题。另外，即使不使用空芯线圈110而使用绕线管时，由于极齿106上产生的飞边和毛刺128，绕线管的位置无法固定在原来的位置上，从而产生特性不稳定的问题。

另外，为了不接触飞边和毛刺128，需要在保持内定子铁芯104的极齿106群与线圈110同心的状态下将线圈110安装到内定子铁芯104上，因此操作性差，存在费工夫的问题。另外，在形成内定子铁芯104时，也可考虑实施喷砂等精加工来除去飞边和毛刺128这种方法，但需要附加操作，因此存在成本升高的问题。

发明内容

因此，本发明所要解决的课题是，提供一种在定子铁芯的内周缘利用冲压加工来冲裁、弯曲竖立形成极齿时即使例如作为线圈使用空芯线圈也不会因该冲压产生的毛刺和飞边而损伤空芯线圈的定子铁芯的制造方法、以及步进马达的制造方法，并提供一种不会因定子铁芯的极齿上产生的毛刺和飞边而损伤空芯线圈或引起线圈的位置偏差的步进马达。

为了解决上述课题，本发明的步进马达的定子铁芯的制造方法的主旨在于，在定子铁芯的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成多个极齿时，在该定子铁芯的内周缘形成的所述极齿通过用冲压加工来冲裁磁性体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形来形成。

采用本发明，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的多个极齿群存在冲压加工引起的毛刺和飞边等，其也会形成在定子铁芯的极齿群的内周缘侧。因此，在定子铁芯上安装空芯线圈时，不会因该毛刺等而损伤空芯线圈，从而不会产生断线和绝缘耐压不良等这种情况。另外，即使在使用了绕线管时，也可防止因冲压加工引起的毛刺和飞边等而使绕线管的位置不固定的问题。

上述发明中，在所述冲压加工中最好在冲裁所述极齿的同时对连接该极齿的基端的连接部进行冲裁。

如上所述，若同时进行极齿的冲裁、以及连接该极齿的基端的连接部(齿座)的冲裁，则在该各极齿间的连接部产生的毛刺和飞边等也不会在安装线圈的定子铁芯的载放面上形成。因此，在将线圈安装到定子铁芯上时，线圈不会因毛刺等而受损，也不会产生断线和绝缘不良等的问题。

另外，本发明的步进马达的主旨在于，包括：在转轴上固接有磁体的转子、以及如上所述地进行制造的定子铁芯，在该定子铁芯的内周缘形成的极齿的外周安装有线圈。

采用这种步进马达，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的极齿群产生毛刺和飞边等，即使安装在该定子铁芯上的线圈为空芯线圈，也不会因极齿的毛刺等而受损，因此，不会产生空芯线圈的断线和绝缘耐压不良等的不良问题。另外，即使在使用了绕线管时，也可解决因冲压加工引起的毛刺和飞边等而引起绕线管位置偏差的问题，另外，在将线圈安装到定子铁芯上时的装配操作性好。由此，可获得品质稳定的步进马达，产品成品率也提高。

在上述发明中，若所述空芯线圈在与所述极齿非接触的状态下安装到所述定子铁芯上，则很有效。只要像这样空芯线圈处于与定子铁芯的极齿非接触的状态，就更不会受到毛刺和飞边等的影响，从而更有效。

采用本发明，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的多个极齿群上存在冲压加工引起的毛刺和飞边等，其也主要形成在定子铁芯的极齿群的内周缘侧，而并不存在于安装线圈的外周缘侧。因此，在定子铁芯上例如安装空芯线圈时，不会因该毛刺等而使空芯线圈受损，不会产生断线和绝缘耐压不良等这种情况。另外，即使在使用了绕线管时，也可解决因冲压加工引起的毛刺和飞边等而引起绕线管位置偏差的问题，从而可提高将线圈安装到定子铁芯上时的操作性。由此，可使作为产品的步进马达的品质稳定，可使产品的成品率提高。

附图说明

图1是表示本发明一实施形态的步进马达的结构的剖视图。

图2(a)是作为本发明一实施形态的定子铁芯的外观立体图，图2(b)是详细表示极齿的前端形状的放大图。

图3是图1所示步进马达的定子铁芯的制造工序的概略说明图。

图4是示意性地表示用图3所示制造方法制造定子铁芯时的毛刺和飞边的产生方向的说明图。

图5是表示在本实施形态的定子铁芯上安装空芯线圈的工序的图。

图6是本实施形态的轭铁的制造工序的概略说明图。

图7是表示现有的一般所知的步进马达的概略结构的剖视图。

图8是图7所示步进马达的定子铁芯的制造工序的说明图。

(元件符号说明)

10步进马达

12外定子铁芯(定子铁芯)

14空芯线圈

16内定子铁芯(定子铁芯)

18a、18b极齿

20转轴

22磁体

38冲裁冲头

40冲裁台

42弯曲冲头

44弯曲台

具体实施方式

下面参照附图对本发明一实施形态的步进马达进行详细的说明。图1表示的是本发明一实施形态的步进马达10的概略结构。

如图所示，本实施形态的步进马达10包括：具有转轴20和固接在转轴20外周面上的圆筒状磁体(永久磁体)22的转子24、以及以包围转子24的形态配置的定子11。

定子11由第一定子组11a、以及与该第一定子组背靠背固定的第二定子组11b形成为两相结构。另外，由于第一定子组11a与第二定子组11b的基本结构相同，因此下面对相同的部分付与相同符号进行说明。

第一定子组11a和第二定子组11b分别包括：内定子铁芯16、外定子铁芯12、以及没有绕线管的空芯线圈14。

在内定子铁芯16上安装有空芯线圈14，一对内定子铁芯16背靠背相互重叠。在各内定子铁芯16的内周缘分别形成有由多个构成的极齿18a，这些极齿18a大致等间隔地环状竖立。另外，在内定子铁芯16上分别贴合有外定子铁芯12。与内定子铁芯16一样，在外定子铁芯12的内周缘竖立形成有由多个构成的极齿18b，内定子铁芯16的极齿18a和外定子铁芯12的极齿18b以并排状态配置以便在周向上啮合。

另外，以空芯线圈14的内周面与该内定子铁芯16的极齿18a和外定子铁芯12的极齿18b的外周面相向配置的形态在内定子铁芯16上安装有空芯线圈14。

另外，在这样构成的定子11的中央部设有规定间隙地配置有在转轴20的周围一体地设有磁体22的转子24。

在第一定子组11a的外定子铁芯12上固定有将步进马达10载放到设备上时作为固定板等使用的安装板29a，在该安装板29a上固定有在输出侧可自由旋转地支承转轴20的第一径向轴承26。

另外，在第二定子组11b的外定子铁芯12上固定有在输出侧的相反侧可自由旋转地支承转轴20的第二径向轴承27。另外，在第二定子组11b的外定子铁芯12上固定有侧板29b，利用该侧板29b，转轴20的轴端可自由旋转地在推力方向上得到支承。

即，转子24被第一径向轴承26、第二径向轴承27、以及侧板29b可自由旋转地支承着。另外，转子24的转轴20的一端侧向第一定子组11a的外定子铁芯12的外侧(输出侧)突出，作为旋转驱动用的输出轴。

另外，在第一径向轴承26与磁体22之间配置有树脂制的垫圈23，限制转子24朝输出侧的移动。

另外，在内定子铁芯16上设置有对向各空芯线圈14供给电力的端子销28予以保持的端子台28a，交流电流通过该端子销28流入空芯线圈14中，产生旋转磁场。由于该旋转磁场，转子24的磁体22受到旋转磁力作用，从而转轴20与磁体22一起被驱动旋转。

图2(a)表示的是内定子铁芯16的外观结构。如图所示，在本实施形态中，该内定子铁芯16将载放空芯线圈14的圆环状的底座16a的外周缘形成为大致圆形，在其内周缘上隔着连接部16b(齿座)大致等间隔地在圆周上竖立形成有多个极齿18a。

另外，在底座16a的外周缘的一侧形成有用于安装对端子销28予以保持的端子台28a的端子台安装部16c。另外，在端子台安装部16c上设置有背靠背相互重叠的成对的内定子铁芯16相互之间定位用的定位孔16d。

在利用冲压成形来制造具有这种结构的内定子铁芯16时，在图3中表示该制造工序进行说明。

首先，如图3(a)所示，与期望的内定子铁芯16的外径相应的大致圆形的铁芯形成部30由大致平行于铁芯形成部30的两边进行设置的导向部32相连的带板状构件34先以规定的进给间距P1依次送入顺进冲压金属模具处。另外，带板状构件由铁等磁性金属所构成的板材形成。

接着，如图3(b)所示，在第一工序中，在该带板状构件34的铁芯形成部30的一个面侧(正面侧)配置具有与极齿18a的轮廓相应的形状的冲裁冲头38，在另一个面侧(背面侧)的相应位置上配置冲裁台40，从正面侧向背面侧用冲裁冲头38冲压带板状构件34进行冲裁，从而形成极齿18a的轮廓形状。

这样，具有从圆周侧向中心侧前端变尖的形状的多个极齿18a以规定的间隔形成(参照图3(a))。另外，将载放空芯线圈14并连接极齿18a、18a相互之间的圆周部分称作底座16a，将在该底座16a的内周缘竖立设置的极齿18a与极齿18a之间的圆弧状的端缘称作连接部16b(齿座)。

在第二工序中，利用冲压加工使在第一工序中被冲裁的极齿18a的基端弯曲，从而竖立成形极齿18a。在该第二工序中，在第一工序中曾经配置有冲裁台40的面侧(背面侧)配置弯曲冲头42，在曾经配置有冲裁冲头38的面侧(正面侧)配置弯曲台44，用弯曲冲头42推压极齿18a而使其弯曲，从而向正面侧使极齿18竖立。

将经过这些各工序而形成极齿18a的内定子铁芯16两边的导向部32截断，从带板状构件34上割离，从而完成在底座16a的内周缘一体地形成有极齿18a的内定子铁芯16。

图4是用于说明进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成极齿18a时的毛刺和飞边等46的产生方向的示意图。在此，如图4(a)所示，若在图3所示的第一工序中在定子铁芯16上产生毛刺和飞边等46，则存在于极齿18a及连接部16b(齿座)的截断端面的背面侧、即配置有冲裁台40的一侧的端缘上。另外，如图4(b)所示，从背面侧、即从冲裁方向的相反方向用弯曲冲头42推压这样裁切形成的极齿18a而向正面侧竖立成形。因此，如图2(b)的放大图及图4(b)所示，在截断端面上形成的毛刺和飞边等46配置在极齿18a的截断端面的内周侧及连接部16b的截断端面的背面侧，在空芯线圈14相向的面上不会形成毛刺和飞边等46。

在这样制造的内定子铁芯16上一体地安装有保持端子销28的端子台28a(图5(a))。端子台28a由具有耐热性及绝缘性的液晶聚合物等合成树脂材料等形成，利用镶嵌成形等安装在设于内定子铁芯16一侧边的端子台安装部16c上。另外，在该端子台28a上安装有用于向空芯线圈14供给电力的端子销28。

另一方面，形成安装在内定子铁芯16的极齿18a群的外周上的空芯线圈14(图5(b))。在形成该空芯线圈14的绕线的表面上设置有自粘结层，即使没有绕线管，也可由绕线维持空芯线圈14的形状。

这样，将图5(b)所示的空芯线圈14安装到图5(a)所示的内定子铁芯16的极齿18a的外周上(图5(c))。此时，只要使内定子铁芯16的与空芯线圈14的接触面、即底座16a上存在粘结带等粘结构件，就可将空芯线圈14固定到内定子铁芯16上。

另外，该粘结构件最好由具有绝缘性的树脂材料形成。

另外，空芯线圈14的内周面与极齿18a的外周面最好隔着微小的空隙安装。即，空芯线圈14最好在与内定子铁芯16的极齿18a非接触的状态下安装在内定子铁芯14上。通过这样安装空芯线圈14，空芯线圈14不会接触极齿18a，因此可防止因接触而引起的短路。

另外，在将空芯线圈14的绕线末端14a卷绕在端子销28上后，将绕线末端14a钎焊到端子销28上，从而可通过该端子销28向线圈14供给电力。

(本形态的主要效果)

这样，在内定子铁芯16上安装空芯线圈14时，冲压加工的冲裁产生的毛刺和飞边等46形成在不与空芯线圈14接触的一侧的面的周缘上，因此在极齿18a和连接部16b的截断端面上形成的毛刺和飞边等46不会接触空芯线圈14而损伤空芯线圈14。因此，不会发生空芯线圈14的断线和绝缘耐压不良等的不良问题。另外，由于在将空芯线圈14安装到内定子铁芯16上时不会因毛刺和飞边等46而损伤空芯线圈14，因此装配操作性好，步进马达10的品质稳定，可提高产品成品率。

这样，安装有空芯线圈14的内定子铁芯16将极齿18a在相反方向上竖立形成的成对的内定子铁芯16之间相互背靠背地通过定位孔16d而没有位置偏差地相互重叠，例如用内定子铁芯16相互的外周端面焊接而固定。

这样，以夹着已装配好的两个相的内定子铁芯16的形态安装成对的外定子铁芯12。外定子铁芯12的外周面以大致覆盖线圈14的外周面的形态形成，在本实施形态中兼用作马达外壳。另外，在外定子铁芯12的内周面的与内定子铁芯16的极齿18a的间隙对应的位置上设置有极齿18b，与内定子铁芯16的极齿18a交替邻接地配置。

该外定子铁芯12的内周面上形成的极齿18b也与内定子铁芯16上形成的极齿18a一样，从一个面侧进行冲裁成形，并从相反的一侧的面进行弯曲竖立成形。下面参照图6对该外定子铁芯12的制造工序进行说明。

首先，预先用铁等磁性金属所构成的板材来形成长构件54，在该长构件54中，与期望的外定子铁芯12的外径相应的大致圆形的外壳形成部50由大致平行于其两边进行设置的带部52相连，所述长构件54以进给间距P2依次送入顺进冲压金属模具处。另外，外壳形成部50和带部52由竖立设置在外壳形成部50两边的壁部50a相连，该壁部50a在外定子铁芯12完成时构成外定子铁芯的侧壁、即马达外壳12a(参照图1)。

另外，在第一工序中，在该外壳形成部50的一个面侧(内表面侧)配置具有与极齿18b的轮廓相应的形状的冲裁冲头38，在另一个面侧(外表面侧)的相应位置上配置冲裁台40，用冲裁冲头38从内表面侧向外表面侧推压长构件54进行冲裁，从而形成极齿18b。这样，具有从圆周侧向中心侧前端变尖的形状的极齿18b在圆周上以规定间隔形成(参照图6(a))。

在第二工序中，利用冲压加工使由第一工序冲裁好的极齿18b的基端弯曲，从而竖立成形极齿18b。在该第二工序中，在第一工序中曾经配置有冲裁台40的面侧(外表面侧)配置弯曲冲头42，在曾经配置有冲裁冲头38的面侧(内表面侧)配置弯曲台44，用弯曲冲头42推压极齿18b使其弯曲，从而向内表面侧竖立极齿18b。

将经过这些工序形成了极齿18b的外定子铁芯12从带部52上割离，从而完成外定子铁芯12。采用这样形成的外定子铁芯12，与内定子铁芯16一样，冲裁形成产生的毛刺和飞边等46配置在不与空芯线圈14相向的面上。因此，在与空芯线圈14接触的面侧的截断端缘上不存在毛刺和飞边等46，从而不会损伤空芯线圈14。

在这样装配好的内定子铁芯16的极齿18a及外定子铁芯12的极齿18b的内周侧配置具有安装在转轴20上的磁体22的转子24，从而制造步进马达10。

上面对本发明的实施形态进行了说明，但本发明并不局限于这种实施形态，在不脱离本发明主旨的范围内，当然可以用各种形态进行实施。

在本实施形态中，空芯线圈14安装在内定子铁芯16的极齿18a的外周上，但也可安装在外定子铁芯12的极齿18b的外周上。

另外，在本实施形态中使用了空芯线圈14，但在并非是空芯线圈时而是使用了绕线管时，有时也会受到因在定子铁芯的极齿上产生的毛刺和飞边而引起的位置偏差等的影响，因此本发明在使用绕线管时也可适用。

Claims (11)

1.一种步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在定子铁芯的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成多个极齿时，在该定子铁芯的内周缘形成的所述极齿供线圈安装成线圈的内周面与极齿的外周面相向，且供转子配置成转子的外周面与所述极齿的内周面相向，

通过用冲压加工从安装所述线圈的所述极齿的外周面一侧朝着配置所述转子的所述极齿的内周面一侧将磁性体构成的金属板的带板状构件冲裁成与所述极齿的轮廓对应的形状，从而在所述带板状构件上形成所述极齿的轮廓形状，

之后，在通过所述冲压加工形成的与所述极齿的轮廓对应的部分中，将该极齿的基端从与所述冲压加工中的冲裁方向相反的方向即配置所述转子的所述极齿的内周面一侧朝着安装所述线圈的所述极齿的外周面一侧弯曲，以使所述极齿的前端从所述极齿的基端朝着转子轴线竖立的方式弯曲竖立成形。

2.如权利要求1所述的步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在所述冲压加工中，在冲裁所述极齿的同时对连接该极齿的基端的连接部进行冲裁。

3.如权利要求1所述的步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在利用冲压加工来冲裁所述极齿之前，预先在所述磁性体构成的金属板上突出形成构成马达外壳的壁部，在与所述壁部的突出方向相同的方向上利用冲压加工来冲裁所述极齿，之后，在与所述壁部的突出方向相反的方向上进行弯曲竖立成形而形成所述极齿。

4.一种步进马达的制造方法，其特征在于，

通过第一工序和第二工序来制造在内周缘具有多个极齿的定子铁芯，在所述第一工序中，从安装线圈的极齿的外周面一侧朝着配置转子的极齿的内周面一侧将磁性材料构成的金属制的带板状构件冲裁成与多个极齿的轮廓相应的形状，从而在所述带板状构件上形成所述极齿的轮廓形状，在所述第二工序中，在通过所述第一工序形成的与极齿的轮廓相应的部分中，将该极齿的基端从与所述第一工序中的冲裁方向相反的方向即配置所述转子的所述极齿的内周面一侧朝着安装所述线圈的所述极齿的外周面一侧弯曲，以使所述极齿的前端从所述极齿的基端朝着转子轴线竖立的方式进行弯曲竖立成形来形成多个极齿，

之后，在所述定子铁芯的多个极齿的外周上安装线圈。

5.如权利要求4所述的步进马达的制造方法，其特征在于，

所述线圈是在绕线的表面上设置自粘结层而形成的空芯线圈，

不使用绕线管地将所述空芯线圈安装到所述定子铁芯的极齿的外周上。

6.如权利要求5所述的步进马达的制造方法，其特征在于，所述空芯线圈通过粘结构件粘结固定在所述定子铁芯上。

7.如权利要求4所述的步进马达的制造方法，其特征在于，

所述定子铁芯是以夹着所述线圈的形态安装的内定子铁芯和外定子铁芯，

所述内定子铁芯和外定子铁芯通过所述第一工序和第二工序而分别在内周缘具有多个极齿。

8.一种步进马达，其特征在于，

包括：在转轴上固接有磁体的转子；以及具有定子铁芯的定子，该定子铁芯在内周缘具有与所述磁体相向的多个极齿，

在所述定子铁芯的内周缘形成的所述极齿是如下形成的：用冲压加工从安装线圈的所述极齿的外周面一侧朝着配置所述转子的所述极齿的内周面一侧将磁性体构成的金属板的带板状构件冲裁成与所述极齿的轮廓对应的形状，从而在所述带板状构件上形成所述极齿的轮廓形状，之后，在通过所述冲压加工形成的与所述极齿的轮廓对应的部分中，将该极齿的基端从与所述冲压加工中的冲裁方向相反的方向即配置所述转子的所述极齿的内周面一侧朝着安装所述线圈的所述极齿的外周面一侧弯曲，以使所述极齿的前端从所述极齿的基端朝着转子轴线竖立的方式进行弯曲竖立成形，

在所述极齿的外周安装有线圈。

9.如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，所述线圈在与所述极齿非接触的状态下安装在所述定子铁芯上。

10.如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，所述线圈是在绕线的表面上设置自粘结层而形成的空芯线圈，所述空芯线圈不使用绕线管地安装在所述定子铁芯的极齿的外周上。

11.如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，

所述定子铁芯包括：背靠背地相互重叠的一对内定子铁芯、以及分别粘合在该一对内定子铁芯上的外定子铁芯，

所述内定子铁芯的极齿与外定子铁芯的极齿以并排状态设置以便在周向上啮合。

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