CN110326198B - 步进电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种步进电机，该电机即使在部件中和组装状态下存在尺寸偏差，也抑制因转子与板之间产生的缝隙引起的噪音。在包括前侧及端侧的定子组件(200、300)、被收纳于定子组件(200、300)内且具有转子部件(402)及轴(403)的转子(400)、以及配设在定子组件(200、300)的轴向两侧且将定子组件(200、300)结合的前板(210)及端板(310)的构成中，在前板(210)的面向转子部件(402)的对置面上突出设置环状的突起(700)，在突起(700)的内侧收纳被插装在前板(210)与转子部件(402)之间的螺旋弹簧(800)，通过螺旋弹簧对转子(400)向端板(310)侧施力，从而将转子(400)弹性地按压于端板(310)。

Description

步进电机

技术领域

本发明涉及一种步进电机。

背景技术

以往，已知有一种直接固定于电路基板的步进电机(例如，参照专利文献1)。图7示出与该文献的记载相同的步进电机，该电机被固定于电路基板70，且具有如下结构：在定子10的内侧收纳有由轴21、转子部件22及转子磁铁23形成的转子20，且在定子10的轴向两侧固定有前板30及端板40。

前板30包括实施向电路基板70的定位的未图示的定位销、嵌合于电路基板70的凸起部31、焊接于电路基板70的端子销32、及焊接于电路基板70但不作为电极发挥功能的固定销33，通过将凸起部31嵌合于电路基板70，并将端子销32与固定销33直接焊接于电路基板70，从而将电机固定于电路基板70。在该电机中形成如下结构：在转子20的转子部件22与前板30及端板40之间分别插装有嵌入轴21的橡胶垫圈50、60，并通过这些橡胶垫圈50、60来吸收由转子20的轴向颤动引起的冲击。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-027843号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，当图7所示的电机中各部件的尺寸、组装状态下的尺寸存在偏差时，对于设定为一定高度尺寸(轴向的厚度)的橡胶垫圈50、60，在组装时橡胶垫圈50、60与转子20的转子部件22之间有时会产生缝隙。当产生这种缝隙时，无法吸收转子20的轴向颤动，导致存在转子部件22与橡胶垫圈50、60发生碰撞而产生噪音的问题。此外，虽然考虑到在产生上述偏差的情况下，根据该偏差来调整橡胶垫圈50、60的厚度，但此时要调整偏差就需要准备改变厚度的多种橡胶垫圈，因此，导致零件件数增加、作业效率下降，结果产生成本增加的问题。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种如下的步进电机：即使在部件中和组装状态下尺寸存在偏差也能抑制由配置在轴向上的转子与板之间所产生的缝隙引起的噪音，且能够在不导致成本增加的条件下获得这种结构。

用于解决问题的方案

本发明的步进电机的特征在于，包括：转子，其具有轴；定子，其接近所述转子而配设；板，其以对置的方式配设在所述转子的轴向一端侧，具有支撑所述轴的支撑部，所述板在面向所述转子的对置面上，具有向所述转子侧突出且包围所述轴的环状的突起，在所述突起的内侧设有螺旋弹簧，该螺旋弹簧以外装于所述轴的状态被插装在所述板与所述转子之间，向轴向另一端侧对所述转子施力，从而将该转子弹性地压贴于其它部件。

根据本发明，被螺旋弹簧施力的转子被弹性地压贴于其它部件。由此，即使在部件中和组装状态下存在偏差，也能抑制因配置在轴向上的转子与板之间所产生的缝隙引起的噪音。此外，由于结构简单，因此在不导致成本的增加的条件下便能实现对噪音的抑制。另外，本发明中所言及的“将转子弹性地压贴于其它部件”当然包括转子处于直接接触其它部件的状态的形态，也包含在转子与其它部件之间插装有垫圈等部件的情况。

本发明包含所述突起向所述转子侧突出的轴向高度比所述螺旋弹簧的压紧高度高的方式。根据该方式，例如在转子受到较大的力而向板方向进行了移动的情况下，转子在螺旋弹簧变成压缩高度的状态之前抵接于突起。因此，可防止螺旋弹簧的损伤。

此外，本发明包含以下方式：所述板包括端子台部及凸缘部，所述端子台部设置有连接所述定子的线圈的端子销，在所述凸缘部设置有用于向固定部件固定的固定销。根据该方式，可以通过固定销将本发明的步进电机固定于固定部件。

此外，本发明包含以下方式：所述板的所述凸缘部在径向上延伸，且该凸缘部形成有多个。

此外，本发明包含以下方式：所述其它部件是配设在所述转子的轴向另一端侧的板。

发明效果

根据本发明的步进电机，起到以下效果：即使在部件中和组装状态下尺寸存在偏差，也能抑制因配置在轴向上的转子与板之间所产生的缝隙引起的噪音，且能够在不导致成本增加的条件下获得这种结构。

附图说明

图1是本发明一实施方式所涉及的步进电机的立体图。

图2是一实施方式的步进电机的剖视图。

图3是表示前板的突起的(A)立体图、(B)剖视图。

图4是本发明的其它实施方式所涉及的步进电机的立体图。

图5是其它实施方式的步进电机的主视图。

图6是其它实施方式的步进电机的剖视图。

图7是现有步进电机的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

[1]第1实施方式

[1-1]步进电机的构成

图1及图2示出第1实施方式的爪极式步进电机100A。在步进电机100A中，作为定子的结构，具有将环状的前侧定子组件(定子)200及端侧定子组件(定子)300同轴结合的结构，且具有轴403的转子400以可旋转的状态收纳在其内侧。各定子组件200、300被分别配设在轴向外侧的圆板状的前板210和端板(其它部件)310夹持，并通过这些板210、310而保持结合状态，从而构成步进电机100A。

图2的符号600是搭载有各种电子元件的电路基板(固定部件)，步进电机100A以使前板210与电路基板600接合的状态被固定于该电路基板600。

前侧定子组件200与端侧定子组件300为相同构成，分别由杯状的外磁轭220、绕线架230、及圆板状的内磁轭240构成。如图2所示，外磁轭220包括环状的底面部221、及从底面部221的外周缘向轴向延伸的圆筒部222，在形成于底面部221的中央的开口的周缘，梳齿状设置有沿轴向立设的多个极齿223。另一方面，在内磁轭240中，在中央的开口的周缘，沿轴向竖立设置的多个极齿(未图示)被设为梳齿状。外磁轭220与内磁轭240被组合成各个极齿以隔开预定间隙的方式交替啮合的状态。

绕线架230为树脂制，卷绕有线圈231，且收纳在像上述那样组合的外磁轭220与内磁轭240内的环状空间。绕线架230包括端子部232，该端子部232中嵌入有供线圈231的卷线的端部缠绕并连接的金属制端子233。上述构成的定子组件200、300以内磁轭240彼此重合且轴向上的朝向彼此相反的方式结合。

前板210构成前侧的外壳，由树脂构成。如图1所示，前板210在其外缘部具有向端侧定子组件300的方向延伸的左右一对带式结合部211。带式结合部211包括向外侧突出的爪部212。带式结合部211与带500结合，由此将前侧定子组件200与端侧定子组件300结合。

在图1及图2中，在前板210的上部一体形成有端子台部213，在下部一体形成有固定销配置部217。而且，在前板210的中心一体形成有向轴向外侧突出的大致筒状的凸起部216。

在端子台部213中嵌入有沿轴向延伸的4根端子销214。端子销214作为向图2所示的电路基板600通电的通电端子发挥功能，其一端部固定于电路基板600，另一端部连接于上述端子233。

固定销配置部217设置在以凸起部216为中心与端子台部213对称的位置上。固定销配置部217上固定有沿轴向突出的2根固定销218。固定销218是大致U字型的金属部件，被压入设置于固定销配置部217的孔中而被固定。固定销218是将步进电机100A固定于电路基板600的部件，由可焊接的材质形成，但不作为通电端子发挥功能。

在凸起部216上形成有沿轴向延伸的多个狭缝状的裂口216a。凸起部216的内径略大于轴403，轴403贯穿凸起部216内。在前板210的中心形成有供轴403贯穿的轴承孔215。轴403与轴承孔215的内周面(支撑部)215a接触且可滑动，轴403被上述内周面215a以旋转自如的方式支撑。

此外，如图1所示，在前板210的端子台部213一体形成有在轴向上延伸的定位销219。定位销219嵌合于设置在电路基板600上的定位孔(未图示)，由此实现步进电机100A相对于电路基板600的定位。

端侧定子组件300的端板310构成端侧的外壳，由树脂构成。如图1所示，端板310具有以与上述带式结合部211对置的方式向前侧定子组件200的方向延伸的左右一对带接触部311。此外，如图2所示，在端板310的中心形成有供轴403贯穿的轴承孔315。轴403与轴承孔315的内周面(支撑部)315a接触且可滑动，轴403被上述内周面315a以旋转自如的方式支撑。

如图2所示，转子400由圆柱状的转子部件402、固定于转子部件402的外周的转子磁铁401、及贯穿转子部件402的轴心而固定的轴403构成。转子磁铁401具有在周向以N、S、N、S交替磁化的磁极的结构。轴403通过如上所述穿过设置在前板210与端板310上的轴承孔215、315，且与这些轴承孔215、315的内周面215a、315a直接接触并滑动，从而以旋转自如的方式被支撑。另外，也可以采用经由滚动轴承等轴承装置对轴403以相对于前板210及端板310旋转自如的方式进行支撑的构成。

如图1所示，带500是由具有弹性的金属材料构成的大致コ字状的部件，包括重叠于端板310的外表面而组装的主体部505、及从主体部505向前侧定子组件200的方向延伸的左右一对臂部501。带500通过使形成于主体部505的中央部的孔505a嵌合于形成在端板310的外表面的中心的凸部312，从而被组装于端板310。

在带500的各臂部501设置有矩形的孔501a。通过前板210的带式结合部211的爪部212进入该孔501a并卡住，从而带500卡合于前板210，使得前侧定子组件200与端侧定子组件300结合。带500的臂部501接触端板310的带接触部311的外侧，在发生了弹性变形的状态下孔501a卡住爪部212。由此，各板210、310成为相互拉紧的状态而牢固地结合，且带500不会从前板210脱落。

如图2所示，在电路基板600分别形成有凸起嵌合孔601、接触孔602、销固定用孔604。此外，除了这些，还形成有上述定位孔(未图示)。本实施方式的步进电机100A以相对于电路基板600，定位销219嵌合于上述定位孔，凸起部216压入凸起嵌合孔601并嵌合，且端子销214的端部214a插入接触孔602，固定销218插入销固定用孔604的状态，将前板210对准电路基板600。然后，通过构成接触孔602周围的印刷图案的铜箔603和端子销214被焊接，且销固定用孔604周围的铜箔605和固定销218被焊接，从而步进电机100A固定于电路基板600。

[1-2]转子的轴向支撑的结构

本实施方式的步进电机100A具有抑制转子400的轴向颤动，从而抑制噪音的结构。以下，说明其结构。

如图2所示，在前板210的内表面即面向转子400的对置面上的轴承孔215周围，一体形成有环状的突起700。如图3所示，在该突起700的前端缘部以隔开等间隔的方式形成有多个(该情况下为3个)凸起701。转子400的轴403插入该突起700内。并且，螺旋弹簧800以外装于轴403的状态被收纳于该突起700内。螺旋弹簧800以压缩状态被插装在前板210与转子部件402之间。

在螺旋弹簧800与前板210之间、及螺旋弹簧800与转子部件402之间，分别插装有由滑动性良好的树脂等材料形成的垫圈901、902。此外，在转子部件402与端板310之间也插装有同样的垫圈903。这些垫圈901～903均外装于轴403。此外，如图3(B)所示，收纳有螺旋弹簧800的突起700的最大高度H、即突起700内的底面(前板210的内表面)至凸起701的前端面之间的轴向尺寸设定得比螺旋弹簧800的压紧高度(相邻的线圈紧贴时的高度)高。

螺旋弹簧800从突起700的凸起701的端面突出，经由垫圈902而对转子部件402向端板310侧施力。由此，转子部件402经由垫圈903而被弹性地压贴于端板310，相互对置的转子部件402与凸起701的端面间形成缝隙。

[1-3]作用效果

本实施方式中，转子400通过螺旋弹簧800从而向端板310侧被施力，转子部件402经由垫圈903而始终被弹性地压贴于端板310，向轴向的移动被限制。因此，即使在构成步进电机100A的各部件中和组装状态下存在偏差也能吸收转子400的轴向颤动，并抑制噪音的产生。此外，由于结构简单，因此在不导致成本增加的条件下即可抑制噪音。此外，由于突起700向转子400侧的突出高度比螺旋弹簧800的压紧高度高，因此，例如在转子400受到未预期的较大的力而向前板210的方向移动使得转子部件402的端面抵接于突起700的凸起701的端面的情况下，螺旋弹簧800也不会缩小至压缩高度。因此，可防止螺旋弹簧800的损伤。

此外，在突起700的端面形成多个凸起701，转子部件402所抵接的端面不是遍及整个圆周的环状平面。因此，可利用这些凸起确保突起700的最大高度尺寸的精度，其结果为，容易获得突起700的最大高度尺寸和端面的平面度的精度。而且，可减小转子400旋转时转子部件402抵接于突起700而滑动时的接触面积，由此减少摩擦。从减少摩擦的观点考虑，可以将凸起701形成为圆弧状，从而与转子部件402点接触或者设为与此相近的状态。

[2]第2实施方式

接下来，参照图4～图6来说明本发明的第2实施方式所涉及的步进电机100B。第2实施方式的步进电机100B与上述第1实施方式的步进电机100A的不同之处在于：前侧定子组件200与端侧定子组件300的结合手段及前板的构成。第2实施方式的步进电机100B中，各定子组件200、300及转子400的构成与第1实施方式相同，对相同构成要素标注相同符号且省略或简化说明。以下，对上述不同点进行说明。另外，第2实施方式的转子400由外周面设有未图示的转子磁铁的转子部件402、及贯穿转子部件402的轴心而固定的轴403构成。

第2实施方式的前侧定子组件200与端侧定子组件300的结合手段为树脂模制，而且在树脂模制时同时成型端板350。进行树脂模制时，如图6所示，将各定子组件200、300以外磁轭220的底面部221彼此相互对准并同轴重叠的状态设置于未图示的模具内，所述各定子组件200、300成为如下状态：在内侧收纳卷绕有线圈231的绕线架230、且外磁轭220的极齿223与内磁轭240的极齿243以隔开预定的间隙的方式交替啮合。即，第2实施方式中，与第1实施方式相反，将外磁轭220配置在轴向内侧，将内磁轭240配置在轴向外侧。

接下来，通过向上述模具内注入热塑性树脂而向极齿223、243之间填充树脂，定子组件200、300利用树脂而被一体化。此外，同时利用树脂在端侧定子组件300的外侧成型圆板状的端板350。

在像上述那样进行了树脂模制后，在从模具取出的成型体的前侧定子组件200的内磁轭240的外表面重叠有前板250。然后，如图5及图6所示，将前侧定子组件200中的外磁轭220的圆筒部222的周缘，锚固于大致均等配置地形成于前板250的外周缘的3个部位的凹口252，从而获得第2实施方式的步进电机100B。利用凹口252进行锚固的部位并不限定于3个部位，只要是2个部位以上即可。

接下来，对第2实施方式的前板250进行说明。如图4及图5所示，前板250以相对于前侧定子组件200同轴定位且覆盖该前侧定子组件200的圆板部251为主体，且在该圆板部251的两侧分别形成有向圆板部251的径向外侧延伸的凸缘部253。凸缘部253从图5中圆板部251的大致下半部分区域的缘部起朝斜上方延伸，宽度均匀且前端形成为半圆弧状。

如图6所示，在圆板部251的中心形成有轴403的轴承孔255。另一方面，在端板350也形成有轴403的轴承孔355。与第1实施方式同样地，轴403穿过形成于前板250与端板350的轴承孔255、355，且与所述轴承孔255、355的内周面255a、355a直接接触并滑动，从而以可旋转的方式被支撑。

图4及图5中，在圆板部251的上部一体形成有端子台部256。与第1实施方式同样地，在端子台部256嵌入有在轴向上延伸的4根端子销214。而且，在各凸缘部253的相对于圆板部251的根部分、及端子台部256的下部，分别一体形成有在轴向上延伸的定位销259。定位销259以大致90°的间距在周向配置3根，但根数并无限定。而且，在凸缘部253的前端部附近，固定有在轴向上突出的上下一对固定销258。固定销258是与第1实施方式的固定销258同样的大致U字型的金属部件，压入设置于凸缘部253的孔而被固定。固定销258以穿过轴403的中心和端子台部256的中点的线(图5的双点划线)为对称轴而大致线对称地配置。

端子销214、固定销258及定位销259在将步进电机100B固定于图6所示的电路基板600时被利用。电路基板600上分别形成有定位孔606、接触孔602、销固定用孔604，而且形成有轴403的插入孔607。步进电机100B以轴403穿过插入孔607、定位销259插入定位孔606、端子销214插入接触孔602且固定销258插入销固定用孔604的状态，使前板250对准电路基板600。而且，通过将构成接触孔602周围的印刷图案的铜箔603和端子销214焊接，且将销固定用孔604周围的铜箔605和固定销258焊接，从而步进电机100B固定于电路基板600。

在步进电机100B中，固定于端子台部256的4根端子销214的部位、及固定于各凸缘部253的固定销258的2个部位(合计3个部位)被焊接于电路基板600。因此，在不会对端子销214的接合部施加过大的负荷的条件下获得平衡性良好的固定结构，其结果为，能够使步进电机100B的安装强度得到提高。另外，第2实施方式的前板250虽然不包括第1实施方式所示的凸起部216，但也可以包括同样的凸起部，并将该凸起部嵌合并固定于前板250的插入孔607，在此情况下安装强度进一步得到提高。

因此，即使在第2实施方式的步进电机100B中，也应用了抑制转子400的轴向颤动的结构。即，如图6所示，在前板250的内表面上的轴承孔255周围一体形成有环状的突起710，在该突起710内，螺旋弹簧800以外装于轴403的状态且以压缩状态被插装在前板250与转子部件402之间。在螺旋弹簧800与前板250之间、及螺旋弹簧800与转子部件402之间，分别插装有由滑动性良好的树脂等材料形成的垫圈901、902。此外，在转子部件402与端板350之间也插装有同样的垫圈903。转子部件402通过螺旋弹簧800向端板350侧被施力，且经由垫圈903而始终被压贴于端板350。

突起710与第1实施方式同样地在前端缘部以隔开等间隔的方式形成有多个(该情况下为3个)凸起711，其最大高度设定得比螺旋弹簧800的压紧高度高。

通过这样的结构，从而即使在第2实施方式中，也会与第1实施方式同样地发挥以下效果：通过吸收转子400的轴向的颤动而抑制噪音产生，以及结构简单而抑制成本的增加。此外，同样也能获得以下效果：由于包含对螺旋弹簧800进行收纳的凸起711的突起710的高度比螺旋弹簧800的压紧高度高，因此可防止螺旋弹簧800的损伤。

工业上的可利用性

本发明可利用于步进电机。

符号说明

100A、100B…步进电机；200…前侧定子组件(定子)；210、250…前板；213、256…端子台部；214…端子销；218、258…固定销；231…线圈；253…凸缘部；255、355…轴承孔；255a、355a…轴承孔的内周面(支撑部)；300…端侧定子组件(定子)；310、350…端板(其它部件)；400…转子；403…轴；600…电路基板(固定部件)；700、710…突起；701、711…突起的凸起；800…螺旋弹簧；H…突起的高度。

Claims (6)

1.一种步进电机，其特征在于，包括：

转子，其具有轴；

定子，在其内侧收纳有所述转子；及

树脂制板，其以与所述转子的轴向一端侧对置的方式配设在所述定子的轴向的端面，并具有支撑所述轴的支撑部，

所述板在面向所述转子的对置面上，一体形成有向所述转子侧突出且包围所述轴的环状的突起，

在所述突起的内侧设有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧以外装于所述轴的状态被插装在所述板与所述转子之间，并向轴向另一端侧对所述转子施力，从而将该转子弹性地按压于其它部件，

在所述环状的突起的端面形成多个凸起，

所述螺旋弹簧的一部分相对于所述凸起的端面向所述转子侧突出，

所述突起向所述转子侧突出的轴向最大高度比所述螺旋弹簧的压紧高度高。

2.根据权利要求1所述的步进电机，其特征在于，

所述板和所述环状的突起由树脂一体形成。

3.根据权利要求1或2所述的步进电机，其特征在于，

所述板包括端子台部及凸缘部，所述端子台部设置有供所述定子的线圈连接的端子销，

在所述凸缘部设置有用于向固定部件固定的固定销。

4.根据权利要求3所述的步进电机，其特征在于，

所述板的所述凸缘部是在径向上延伸的形态，且该凸缘部形成有多个。

5.根据权利要求1所述的步进电机，其特征在于，

所述其它部件是配设在所述转子的轴向另一端侧的板。

6.根据权利要求1所述的步进电机，从所述突起的端面到所述凸起的前端的高度小于从所述突起的底面到所述突起的端面的高度。

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