CN1058816C - 步进电动机定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种步进电动机定子的制造方法，包括的步骤为，对机座板进行半冲切及回推处理，使要形成梳齿的区域与要冲切的区域易于分离；进行冲切处理，使受冲切件与梳齿分离；将梳齿弯曲一预定角度并挤压梳齿使梳齿的厚度均匀；将梳齿弯曲到与机座件的外周面成直角。

Description

步进电动机定子的制造方法

本发明涉及电动机定子的制造方法，更具体地说，涉及具有10-100mm外径的小尺寸步进电动机定子梳齿的制造方法。

如图1和图2所示，步进电动机一般包括一个转子1和定子3₁、3₂和4₁、4₂，而定子3₁、3₂和4₁、4₂有多个极齿(梳齿)3a、3b、4a和4b，用于以一恒定间距将励磁线圈5a和5b安装在四周。梳齿3a、3b、4a和4b最好稍长一些，以便使励磁线圈5a和5b的励磁产生的有效磁通大一些。然而，在现有技术中，梳齿是通过简单地冲压单个机座板的中央而制成的，梳齿的长度小于冲压直径的一半，限制了得到大的有效磁通。能够解决上述问题的定子制造方法已经在日本专利公开57-211964(专利申请56-98007)中提出。

在所提出的定子制造方法中，如图11A的截面图所示，单一机座板10的中央区域14是凸面形的，如图11B的截面图所示，中央区域14被冲压而留下梳齿区16，最终如图11C的截面图所示，梳齿区16通过内缘翻边弯到与机座板垂直以制造定子。按照所提出的该制造方法，所制成的梳齿长度可以大于冲压直径的一半。标号12表示机座板的外周边，标号18表示通过冲切而形成的中心孔，标号20表示受冲切的部件。

然而，现有技术的制造方法存在下列问题：

(1)定子通常是由连续自动压力机顺序给进机座板而制成的。如图12所示，在冲切过程中，机座板10在其底部由孔模30支撑而由冲头32冲切。由于孔模的强度，不可能一步将定子的梳齿冲切成，通常需两步或三步。标号34表示脱模板，TD表示孔模孔的间距。例如，当三步冲切时，如图13的局部平面图所示，区域No.1(其中将形成两个梳齿16的区域的相对侧)首先被冲切，然后区域No.2(在其中将形成两个梳齿的区域之间的区域)被冲切。最后区域No.318(中心孔)被冲切以形成梳齿。(图14A、14B和14C示出用于整个机座板的三步)。将冲切分为三步，孔模孔30a的间隔TD能变宽且解决了孔模强度问题。

然而，如图13所示，当冲切分三步进行时，梳齿16在第二步中易受朝向第一步中被冲切区域方向(X方向)的力的作用，因而冲切后其边缘变形，如虚线所示(图15示出整个机座板)。当在后面的内缘翻边处理中将如此变形的梳齿16弯到与机座板垂直时，梳齿16弯曲后其周边的变形如图16所示。当采用这样的定子制成步进电动机时，步进角的分度不均匀，降低了定位精度。

(2)如图17所示，当冲切过程一步完成时，三步冲切过程中遇到的问题(梳齿的变形)可以解决，但将遇到下述新问题。如图18所示，孔膜的孔30a的间隔TD在一定的区域(对应于梳齿端部的区域)窄，且当间隔TD窄于机座板的厚度时，孔模的强度不足够大，孔模易于断裂。因而，不能批量生产。

如图19所示，通常将冲切间隙(C)设定为约0.05t，其中t是机座板的厚度。因此，如图19和18所示，受冲切部件20靠摩擦保持于孔模孔32a中且堆积起来。在一步冲切过程中，用于被堆积件的保持力在机座板的下一次冲切时作用于孔模侧壁上，这样引起孔模的断裂。

(3)表面处理钢板用作机座板料。然而，表面处理钢板的厚度因轧制特性会有误差。例如，通常宽度方向与轧制方向的厚度之间的变化约为4％(见图20)。当通过冲切厚度有变化的机座板形成的梳齿经内缘翻边工艺弯曲时，直角精度或竖直精度有约±1°的误差，如图21所示，不能满足±10′的产品精度。因而，当采用这样的机座板制成步进电动机时，电动机的特性变坏。

本发明的目的是利用一种新冲切方法来提供一种步进电动机定子的制造方法，以解决现有技术冲切方法所遇到的问题。

本发明的另一目的是采用一个步骤，以便在内缘翻边处理之前使梳齿区域的厚度均匀，从而提供一种步进电动机定子梳齿的制造方法。

为此，本发明提供一种步进电动机定子的制造方法，包括的步骤为：从机座板开始制作将形成梳齿的区域和将要冲切的区域；

进行冲切处理，使受冲切件与梳齿分离；将梳齿弯曲成与机座板的外周面成直角，其中，对所述机座板进行半冲切和回推处理，使将要形成所述梳齿的所述区域与将要被冲切的区域易于分离。

下述对本发明最佳实施例的说明将使本发明的其他目的更显而易见。

图1是步进电动机的剖开图；

图2是图1中所示电动机的剖面图；

图3A-3E是本发明第一实施例的步进电动机定子的制造过程；

图4是用图3A-3E中的制造过程制成的定子的轴测图；

图5是一剖面图，说明图3A-3E的半冲切及回推过程中采用的部件及其工作；

图6是图5中半冲切状态的剖面图；

图7是图5中半冲切后的回推状态的剖面图；

图8是图3中用于受冲切部件脱落过程中的部件的局部剖面图及其工作；

图9是用于45°弯曲和厚度变平过程的部件的剖面图及其工作；

图10A至10D是本发明第二实施例的步进电动机定子的制造过程；

图11A至11C是现有技术中步进电动机定子的制造过程；

图12是示出图11A至11C的现有技术冲切方法中用的部件的剖面图及其工作；

图13是一平面图，说明示于图11A至11C中的现有技术多步方法的冲切顺序；

图14A至14C是平面图，说明示于图11A至图11C中的现有技术多步方法的冲切顺序；

图15是一平面图，说明示于图11A至11C中的现有技术冲切方法所产生的梳齿的周边变形；

图16是一侧视图，说明示于图11A至11C中的现有技术冲切方法所产生的梳齿的周边变形；

图17是一平面图，说明示于图11A至11C中的现有技术冲切方法；

图18是一剖面图，说明用在示于图11A至11C中的现有技术冲切方法中的部件及其工作；

图19是一剖面图，说明用在示于图11A至11C的现有技术方法中的间隙；

图20是用作机座板的表面处理钢板的侧视图；

图21是说明现有技术中竖直精度的侧视图。

现在参照附图说明本发明的实施例。首先，参照图1和图2说明步进电动机的整体结构。

在图1和图2中，标号1表示电动机的转子，转轴固定于其上。标号3₁、3₂和4₁、4₂表示定子，其上布置的梳齿3a和3b、4a和4b彼此相对。梳齿3a和3b、4a和4b沿内周面形成交替相隔的磁极N和S。

定子3₁、3₂和4₁、4₂有线圈架6a和6b，其上在其空心区域绕有励磁线圈5a和5b。标号7a和7b表示焊接到定子3₁和4₁上的法兰盘。支撑转子1的转轴2的轴承8a和8b安装在法兰盘7a和7b上。(第一实施例)

现在说明上述步进电动机的定子3₁、3₂和4₁、4₂的制造方法的第一实施例。

图3A至3E说明步进电动机定子的制造过程。如图3A所示，在第一步中，一个带有其上形成的如虚线所示外筒的机座板10被凸出模压，以便凸出一个中央区14。所需的凸出模压步骤应使梳齿长于冲压直径的一半。如果没必要使梳齿长，该第一步就不需要(见下面说明的实施例2)。

在第二步中，如图3B所示，进行半冲切及回推过程以使形成梳齿16的区域与将成为受冲切部件20的区域容易分开。在半冲切及回推过程中(后面将参照图5至图7详细说明)，机座板用半冲切方法冲出厚度的80-90％，受冲切部件靠回推弹簧从底侧向上堆，使得受冲切部件在受冲切部件脱落步骤中分离(该步骤是后面说明的第三步)。由于半冲切及回推步骤可以在一个步骤中实现，避免了现有技术方法中遇到的梳齿变形。

在第三步中，如图3C所示，可分离的受冲切部件20脱落。将参照图8对此详细说明。在受冲切部件脱落步骤中，采用的冲头的直径小于用在半冲切及回推步骤中的半冲头，采用的孔模有一个大于用在半冲切及回推步骤中的孔模的孔。因此，受冲切部件脱落时不会如现有技术方法中发生的在孔模的孔中的堆积，并避免了孔模的断裂。

在第四步中，如图3D所示，完成45°弯曲和厚度挤压过程，其中梳齿约弯曲45°而板厚被挤压约10％。因这一步对本发明不是必需的，因而可以略去，但由于它对改进在下面描述的内缘翻边过程中的弯曲精度有效，因而后面将参照图9对其进行说明。

当梳齿将要被挤压时，其被挤压使梳齿的厚度均匀。由于梳齿被均匀挤压，因而当梳齿在接下来的内缘翻边步骤中弯曲成与机座板的外周面成直角时，均匀的力作用于梳齿上，因而改进了直角弯曲精度或竖直精度。

最后，在第五步中，如图3E所示，进行内缘翻边过程以使梳齿16弯曲成直角即与机座板的外周面垂直。

图4是具有按上述步骤在其上形成的梳齿的步进电动机定子的轴测图。

参照图5至7，说明第二步中的半冲切及回推过程。图5是一剖面图。说明用在半冲切及回推过程中使用的部件及其操作，图6是一剖面图，说明半冲切状态，图7是一剖面图，说明半冲切后的回推状态。如图5所示，在这一过程中，所用的孔模40用于支撑机座板10，半冲切头42用于冲切由孔模40支撑的机座板，在孔模40的孔中布置有脱模件44。脱模件44通常由一回推弹簧46向上加压。标号48表示脱模板。由孔模40支撑的机座板10用半冲切头42冲出约厚度t的80-90％(0.8t-0.9t)，以形成梳齿并使受冲切部件易于分离。然后，停止冲孔过程且受冲切部件经回推弹簧46通过脱模件44向上回推。如图6所示，对机座板厚度的80％-90％实现冲切，并且如图7所示，进行回推使之回推到厚度的50-60％(0.5t-0.6t)。一步完成半冲切及回推过程。通过不完全的冲切及回推，就不会遇到孔模强度不够的问题，也避免了现有技术中的问题(梳齿的变形)。

参照图8，说明第三步中的受冲切部件的脱落过程。图8是一局部剖面图，说明在受冲切部件脱落过程中使用的部件及其操作。如图8所示，在这一过程中，用孔模50和冲切件52使受冲切件20脱落，该件在前面的半冲切及回推过程中已经易于分离。由于在受冲切件脱落过程中一个相对小的力已经足够，所用的孔模在孔模50的孔内周面和受冲切件20的一端之间可有一带有容差为0.1t(t为板的厚度)的相对大的间隙，所用的冲头在冲头52和受冲切件20的一端之间可有一带有容差为0.05t的相对大的间隙。由于孔模50的孔的内周面和受冲切件20一端之间的间隙大，受冲压件完全脱落，防止了现有技术中的问题(受冲切件堆积到孔模的孔中并引起孔模的断裂)。

参照图9，说明第四步中的45°弯曲和厚度挤压过程。图9是一剖面图，说明在45°弯曲和厚度挤压过程中采用的部件及其工作。在这一过程中，采用截面带有45°斜度的模具60和截面带有45°斜度的冲头62以将半冲切及回推过程和受冲切件脱落过程中以45°角形成的梳齿16弯曲并将梳齿厚度挤压约初始厚度t的5-10％(0.05t-0.1t)，产生均匀厚度，(同时，梳齿的形状成为直线形。)由于梳齿的厚度是均匀的，当梳齿在接下来的内缘翻边过程中弯曲与机座板成直角时，均匀的力作用于梳齿上，从而改进了直角或竖直弯曲精度。

(第二实施例)

参照图10A至10D，说明本发明第二个实施例的步进电动机定子梳齿的制造方法。图10A至10D说明第二实施例中的制造过程。在第一实施例中，用凸出模压方法使梳齿的长度大于冲压直径的一半。在该第二实施例中，不用进行凸出模压，因为没有必要使梳齿更长。

首先，如图10A所示，进行半冲切及回推过程，如图10B所示，进行受冲切件脱落处理，然后如图10C所示，进行45°弯曲和厚度挤压处理，最后，如图10D所示，进行内缘翻边处理。这些步骤对应于第二至第五步，在此不再赘叙。(例子)

下面描述的实验结果可证实本发明制造方法优于现有技术方法的效果。

(1)在现有技术方法中，沿周面的变形角为±30′，而在本发明方法中为±10′。

(2)在现有技术方法中，直角或竖直弯曲精度是±1°，而在本发明方法中为±10′。

如上所述，按照本发明，由于采用了半冲切及回推过程和受冲切件脱落过程，避免了两步或三步冲切时引起的梳齿周边变形，也避免了一步冲切引起的模具的断裂。

另外，由于在内缘翻边过程之前采用了45°弯曲和厚度挤压过程，使梳齿的厚度均匀，改进了在内缘翻边过程中弯曲梳齿成直角时的直角精度或竖直精度。

Claims (7)

1.一种步进电动机定子(3₁，3₂，4₁，4₂)的制造方法，包括的步骤为：

从机座板(10)开始制作将形成梳齿(3a，3b，4a，4b，16)的区域和将要冲切的区域(20)；

进行冲切处理，使受冲切件与梳齿分离；

将梳齿弯曲成与机座板的外周面成直角，

其特征在于，

对所述机座板进行半冲切和回推处理，使将要形成所述梳齿的所述区域与将要被冲切的区域易于分离。

2.根据权利要求1的步进电动机定子的制造方法，其中所述半冲切及回推处理包括一个冲压步骤，用一个半冲切冲切出机座板(10)厚度的80-90％；一个回推步骤，用一个回推弹簧将受冲切件(20)回推。

3.根据权利要求1的步进电动机定子的制造方法，还包括下述步骤：

进行凸出模压处理，使得在所述半冲切及回推处理之前机座板(10)的中央区域(14)变得凸出。

4.根据权利要求2的步进电动机定子的制造方法，还包括下述步骤：

进行凸出模压处理，使得在所述半冲切及回推处理之前机座板(10)的中央区域(14)变得凸出。

5.根据权利要求3的步进电动机定子的制造方法，其中，所述凸出模压处理使梳齿(3a，3b，4a，4b，16)长于冲压件(20)直径的一半。

6.根据权利要求1-5中任一项的步进电动机定子的制造方法，包括的步骤为：

在将梳齿弯曲成与机座板(10)的外周而成直角之前将梳齿(3a，3b，4a，4b，16)弯曲到一预定角度并挤压梳齿，使梳齿的厚度均匀。

7根据权利要求6的步进电动机定子的制造方法，其中所述弯曲和挤压步骤使梳齿(3a，3b，4a，4b，16)弯曲约45°并且挤压厚度约10％。

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