CN115149670A - 步进马达用的轭部件及其制造方法、步进马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供步进马达用的轭部件及其制造方法、步进马达。该步进马达用的轭部件具有：筒状部，其在绕轴线的周向上连续地设置，通过周向的一端与周向的另一端相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；齿基部，其在周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部从筒状部的轴向第一侧的端部向径向内侧弯折；以及齿主体，其以从各个齿基部的径向内侧的内周端向轴向第二侧延伸的方式弯折。

Description

步进马达用的轭部件及其制造方法、步进马达

技术领域

本发明涉及步进马达用的轭部件、步进马达以及步进马达用的轭部件的制造方法。

背景技术

例如，在专利文献1中，公开了构成步进马达的定子的轭具有多个齿(极齿)的结构。

专利文献1：日本特开2009-5486号公报

但是，上述那样的轭是通过对金属制的母材实施拉深加工而形成的。因此，齿在定子的轴向上的高度存在限制。为了提高步进马达的性能，考虑使线圈在定子的轴向上的长度增大。但是，由于齿的高度存在限制，因此存在步进马达的性能提高也受到限制的问题。

发明内容

本发明鉴于上述情况，其目的之一在于提供能够提高齿的设计自由度从而实现性能提高的步进马达用的轭部件、步进马达以及步进马达用的轭部件的制造方法。

本发明的一个方式为步进马达用的轭部件，其具有：筒状部，其在绕轴线的周向上连续地设置，通过所述周向的一端与所述周向的另一端相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；齿基部，其在所述周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部从所述筒状部的轴向第一侧的端部向径向内侧弯折；以及齿主体，其以从各个所述齿基部的所述径向内侧的内周端向轴向第二侧延伸的方式弯折。

本发明的一个方式为步进马达，其具有：转子，其具有轴和磁铁，该轴设置成能够绕轴线旋转，该磁铁设置于所述轴的径向外侧；以及定子，其具有以从径向外侧包围所述转子的方式配置的线圈和轭，所述轭具有步进马达用的轭部件，该步进马达用的轭部件具有：筒状部，其在绕轴线的周向上连续地设置，通过所述周向的一端与所述周向的另一端相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；齿基部，其在所述周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部从所述筒状部的轴向第一侧的端部向径向内侧弯折；以及齿主体，其以从各个所述齿基部的所述径向内侧的内周端向轴向第二侧延伸的方式弯折。

本发明的一个方式为步进马达用的轭部件的制造方法，该步进马达用的轭部件是上述那样的步进马达用的轭部件，其中，该步进马达用的轭部件的制造方法包含如下工序：从金属板切出轭基材，该轭基材具有构成所述筒状部的筒状部构成部、构成所述齿基部的齿基部构成部以及形成所述齿主体的齿主体构成部；对所述齿基部构成部和所述齿主体构成部实施相对于所述筒状部构成部的弯折加工，从而成型出所述齿基部和所述齿主体；以及使所述筒状部构成部弯曲而成型出所述筒状部。

根据本发明的一个方式，提供了能够提高齿的设计自由度从而实现性能提高的步进马达。

附图说明

图1是一个实施方式的步进马达的立体图。

图2是示出一个实施方式的步进马达的部件结构的立体展开图。

图3是一个实施方式的步进马达的立体剖视图。

图4是一个实施方式的步进马达的第一轭部件的立体图。

图5是从与图4不同的角度观察本实施方式的步进马达的第一轭部件的立体图。

图6是从轴向观察本实施方式的步进马达的第一轭部件的俯视图。

图7是一个实施方式的步进马达的第二轭部件的立体图。

图8是示出本实施方式中的步进马达用的第一轭部件的制造方法的流程的流程图。

图9是示出本实施方式中的轭基材的俯视图。

图10A是示出成型出本实施方式中的齿基部和齿主体的状态的俯视图。

图10B是示出成型出本实施方式中的齿基部和齿主体的状态的侧视图。

图11是示出成型出本实施方式中的筒状部的状态的图。

标号说明

10：步进马达；20：转子；21：轴；22：磁铁；30：定子；31：轭；32：线圈；40：第一轭部件(轭部件)；41：筒状部；41a：端部；41s：一端；41t：另一端；42：齿基部；42f：内周端；43：齿主体；48：接合部；100：轭基材；101：筒状部构成部；102：齿基部构成部；103：齿主体构成部。

具体实施方式

图1是本实施方式的步进马达10的立体图。图2是示出本实施方式的步进马达10的部件结构的立体展开图。图3是本实施方式的步进马达10的立体剖视图。

在附图中，适当地示出XYZ坐标系作为三维正交坐标系。在以下的说明中，只要没有特别说明，将与中心轴线J平行的方向(Z轴方向)简称为“轴向”，将-Z侧简称为轴向一侧，将+Z侧简称为轴向另一侧。另外，将绕中心轴线J的周向简称为“周向”，将相对于中心轴线J的径向简称为“径向”。

如图1～图3所示，步进马达10具有转子20、定子30以及连接电路基板70。本实施方式中的步进马达10例如与行星齿轮机构(未图示)组合而构成组装在智能手机等电子设备中的齿轮马达。

转子20具有轴21和磁铁22。轴21沿轴向延伸。轴21的轴向两端部设置成通过设置于后述的端板45的一对轴承23而能够沿绕轴线的周向旋转。磁铁22设置于轴21的径向外侧。磁铁22呈沿轴向延伸的圆柱状，其N极和S极沿周向交替磁化。

定子30构成对转子20施加旋转力的磁路。定子30具有一对定子部30A、30B。轴向一侧的定子部30A与轴向另一侧的定子部30B隔着定子30的轴向中央部30c在轴向上对称。因此，在以下的说明中，在轴向一侧的定子部30A、轴向另一侧的定子部30B中，分别将从定子30的轴向中央部30c离开的一侧设为轴向第一侧、将轴向中央部30c侧设为轴向第二侧来进行说明。

定子部30A、30B分别具有以从径向外侧包围转子20的方式配置的轭31和线圈32。轭31具有第一轭部件(步进马达用的轭部件)40和第二轭部件50。

图4是本实施方式的步进马达10的第一轭部件40的立体图。图5是从与图4不同的角度观察本实施方式的步进马达10的第一轭部件40的立体图。图6是从轴向观察本实施方式的步进马达10的第一轭部件40的俯视图。

如图3至图6所示，第一轭部件40一体地具有筒状部41、齿基部42以及多个齿主体43。

筒状部41呈沿轴向延伸的圆筒状。筒状部41在多个齿主体43的径向外侧隔开间隔地设置。筒状部41通过周向的一端41s与周向的另一端41t相互对接而设置为筒状。即，在筒状部41上设置有周向的一端41s与另一端41t的接缝。在本实施方式中，在接缝的部分处，一端41s与另一端41t例如通过激光焊接而接合。即，在筒状部41的接缝的部分设置有周向的一端41s与周向的另一端41t接合而成的接合部48。这里，由接合部48将一端41s与另一端41t接合的方法除了激光焊接以外，也可以使用粘接、平面凿紧等。

在筒状部41的轴向第二侧(中央部30c侧)的端部的周向的一部分设置有缺口部44。缺口部44从筒状部41的轴向第二侧的前端缘41e向轴向第一侧凹陷。在本实施方式中，缺口部44以跨越接缝的部分而向周向两侧扩展的方式设置。

如图1所示，轴向一侧的定子部30A的筒状部41的前端缘41e与轴向另一侧的定子部30B的筒状部41的前端缘41e相互对接，并通过激光焊接等而接合。

如图3至图6所示，齿基部42从筒状部41的轴向第一侧的端部41a向径向内侧弯折。齿基部42在周向上隔开间隔地设置有多个。在本实施方式中，齿基部42例如在周向上设置有5个。齿基部42沿着与轴向垂直的面设置。

多个齿主体43在磁铁22的径向外侧隔开间隔地配置。多个齿主体43沿周向隔开间隔地设置。在本实施方式中，多个齿主体43例如在周向上设置有5个。多个齿主体43以从各齿基部42的内周端42f向轴向第二侧分别延伸的方式弯折。多个齿主体43的周向的齿宽尺寸Wt1从齿基部42侧的基端部43a朝向轴向第二侧的前端部43b而逐渐缩小。各齿主体43的前端部43b配置在比筒状部41的前端缘41e靠轴向第一侧规定的尺寸的位置。

如图1至图3所示，在第一轭部件40设置有端板45。端板45呈圆板状，沿着与轴向垂直的面设置。端板45通过焊接、粘接等与齿基部42接合。在端板45设置有将轴21支承为绕轴线旋转自如的轴承23。轴21被设置于轴向一侧的定子部30A的端板45的轴承23和设置于轴向另一侧的定子部30B的端板45的轴承23支承为绕轴线旋转自如。

第一轭部件40(即筒状部41、齿基部42以及齿主体43)由金属板构成。第一轭部件40是通过将金属板弯折加工、弯曲加工成规定的形状而构成。由此，筒状部41、齿基部42以及齿主体43的厚度尺寸大致相同。

图7是本实施方式的步进马达10的第二轭部件50的立体图。如图2、图3、图7所示，第二轭部件50一体地具有第二齿连接部51和多个第二齿52。

第二齿连接部51沿着与轴向垂直的面设置。第二齿连接部51呈在周向上连续的圆环状。第二齿连接部51位于筒状部41的前端缘41e的径向内侧。

第二齿连接部51的外周部51s例如通过焊接等与筒状部41的前端缘41e的内周面接合。

多个第二齿52在磁铁22的径向外侧隔开间隔地配置。多个第二齿52在径向上的位置与多个齿主体43相同。多个第二齿52沿周向隔开间隔地设置。在本实施方式中，多个第二齿52例如在周向上设置有5个。多个第二齿52分别从第二齿连接部51的内周缘向轴向第一侧延伸。多个第二齿52各自在周向上的齿宽尺寸Wt2从第二齿连接部51侧的基端部52a朝向轴向第一侧的前端部52b而逐渐缩小。

各第二齿52的前端部52b配置在比齿基部42靠轴向第二侧规定的尺寸的位置。多个第二齿52相对于多个齿主体43在周向上错开相位地设置。多个第二齿52分别插入至彼此相邻的齿主体43彼此之间。由此，多个第二齿52相对于多个齿主体43在绕轴线的周向上交替地设置。即，多个齿主体43和多个第二齿52在周向上交替地配置。多个齿主体43和多个第二齿52在轴向以及周向上隔开规定的尺寸的间隙而配置。

轴向一侧的定子部30A的第二轭部件50和轴向另一侧的定子部30B的第二轭部件50的第二齿连接部51彼此相互对接。定子部30A的第二轭部件50和定子部30B的第二轭部件50使多个第二齿52分别朝向轴向两侧突出。定子部30A的第二齿连接部51和定子部30B的第二齿连接部51通过焊接、粘接等而一体地接合。

如图3所示，线圈32设置在多个齿主体43和多个第二齿52的径向外侧且筒状部41的径向内侧。线圈32在径向上设置于多个齿主体43和多个第二齿52与筒状部41之间。线圈32在轴向上设置于第一轭部件40的齿基部42与第二轭部件50的第二齿连接部51之间。在本实施方式中，线圈32是通过卷绕线圈线而成型为沿轴向延伸的圆筒状的部件。即，线圈32是空芯线圈。

在线圈32与轭31的至少一部分之间设置有由绝缘性材料构成的绝缘体35。绝缘体35一体地具有端部绝缘部35a和筒状绝缘部35b。端部绝缘部35a被夹在齿基部42与线圈32的轴向第一侧的端面32a之间。端部绝缘部35a呈在周向上连续的圆环状。筒状绝缘部35b被夹在线圈32的内周面32c与多个齿主体43和多个第二齿52之间。筒状绝缘部35b从端部绝缘部35a的内周缘向轴向第二侧呈筒状延伸。

如图3所示，连接电路基板70将线圈32和与设置在外部的步进马达10的控制器(未图示)连接的外部布线电连接。连接电路基板70由具有挠性的柔性印刷电路基板构成。连接电路基板70具有线圈连接部71、导出部72以及布线连接部73。

线圈连接部71呈圆环状，粘接于线圈32的轴向第二侧的端面32b。线圈连接部71被夹在线圈32的轴向第二侧的端面32b与第二齿连接部51之间。

导出部72从线圈连接部71向径向外侧呈带状延伸。导出部72经由设置在第一轭部件40的筒状部41的缺口部44的内侧的开口44s而比筒状部41向径向外侧延伸。

在本实施方式中，从轴向一侧的定子部30A向径向外侧延伸的导出部72与从轴向另一侧的定子部30B向径向外侧延伸的导出部72一体地连接。即，在呈带状延伸的导出部72的两端部设置有与定子部30A的线圈32连接的线圈连接部71和与定子部30B的线圈32连接的线圈连接部71。导出部72将与多组定子30的线圈32连接的多个线圈连接部71彼此连接。呈带状延伸的导出部72在该中间部72c处被折叠。导出部72在筒状部41的径向外侧以折叠的状态沿轴向延伸。

布线连接部73从导出部72的中间部向与导出部72所延伸的方向交叉的方向突出。布线连接部73具有连接端子部73s。用于与步进马达10的控制器(未图示)连接的外部布线(未图示)经由连接器等与连接端子部73s连接。

对于这样的连接电路基板70，从线圈32的线圈线引出的引出线的端部通过激光焊接、钎焊等与线圈连接部71或设置在导出部72的电路上的焊盘部电连接。

接着，对上述步进马达10用的第一轭部件40的制造方法进行说明。

图8是示出本实施方式中的步进马达10用的第一轭部件40的制造方法的流程的流程图。

如图8所示，上述那样的第一轭部件40的制造方法具有如下工序：工序S1，从金属板切出轭基材；工序S2，成型出齿基部和齿主体；工序S3，成型出筒状部；以及工序S4，将筒状部的接缝接合。

图9是示出本实施方式中的轭基材100的俯视图。

在从金属板切出轭基材的工序S1中，从平板状的金属板切出具有用于形成第一轭部件40的规定的形状的轭基材100。轭基材100具有构成筒状部41的筒状部构成部101、构成齿基部42的齿基部构成部102以及形成齿主体43的齿主体构成部103。此时，轭基材100呈平板状。

图10A是示出成型出本实施方式中的齿基部42和齿主体43的状态的俯视图。图10B是示出成型出本实施方式中的齿基部42和齿主体43的状态的侧视图。

在成型出齿基部和齿主体的工序S2中，如图10A、图10B所示，通过适当的冲压加工，使齿基部构成部102和齿主体构成部103相对于筒状部构成部101以立起的方式弯折。进而，使齿主体构成部103相对于齿基部构成部102弯折。由此，成型出齿基部42和齿主体43。

图11是示出成型出本实施方式中的筒状部41的状态的图。

在成型出筒状部的工序S3中，如图11所示，通过适当的圆角加工使筒状部构成部101呈筒状弯曲，成型出筒状部41。

然后，在接合筒状部的接缝的工序S4中，在筒状部41的接缝的部分处，例如通过激光焊接而将一端41s和另一端41t接合。由此，在筒状部41的接缝的部分设置有接合部48。这样，制造出第一轭部件40。

根据本实施方式，第一轭部件40具有：筒状部41，其通过周向的一端41s与周向的另一端41t相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；齿基部42，其在周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部42从筒状部41的轴向第一侧的端部41a向径向内侧弯折；以及齿主体43，其以从各个齿基部42的径向内侧的内周端42f向轴向第二侧延伸的方式弯折。这样的第一轭部件40是通过将金属板弯折而实现的。因此，不会像拉深加工那样对齿主体43的长度造成限制。由此，能够增大齿主体43在轴向上的长度，从而也能够增大线圈32在轴向上的长度。这样，能够提高齿主体43的长度的设计自由度。另外，也能够提高齿基部42在径向上的长度的设计自由度。其结果为，能够提高齿的设计自由度，从而实现步进马达10的性能提高。

根据本实施方式，具有筒状部41的周向的一端41s与另一端41t接合而成的接合部48。由此，能够使设置为筒状的筒状部41牢固。

根据本实施方式，筒状部41、齿基部42以及齿主体43由金属板构成。由此，能够容易地增大齿主体43在轴向上的长度。

根据本实施方式，在从金属板切出具有筒状部构成部101、齿基部构成部102以及齿主体构成部103的轭基材100之后，将齿基部构成部102和齿主体构成部103弯折，由此形成齿基部42和齿主体43。然后，使筒状部构成部101弯曲，由此成型出筒状部41。由此，能够容易地制造能够提高齿的设计自由度从而实现步进马达10的性能提高的步进马达10用的第一轭部件40。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但实施方式中的各结构及它们的组合等是一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明并不受实施方式限定。

例如，上述实施方式的步进马达的用途没有特别限定。

另外，在上述的实施方式中，通过焊接将第一轭部件40的筒状部41的接缝(接合部48)接合，但不限于此。例如，也可以通过端板45来抑制筒状部41的周向的一端41s和另一端41t打开。另外，也可以在筒状部41的径向外侧安装环，抑制筒状部41的周向的一端41s和另一端41t打开。

另外，在上述的实施方式中，第一轭部件40以外的各部的结构能够适当地变更为其他结构。

Claims (5)

1.一种步进马达用的轭部件，其具有：

筒状部，其在绕轴线的周向上连续地设置，通过所述周向的一端与所述周向的另一端相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；

齿基部，其在所述周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部从所述筒状部的轴向第一侧的端部向径向内侧弯折；以及

齿主体，其以从各个所述齿基部的所述径向内侧的内周端向轴向第二侧延伸的方式弯折。

2.根据权利要求1所述的步进马达用的轭部件，其中，

该轭部件具有所述筒状部的所述周向的所述一端与所述另一端接合而成的接合部。

3.根据权利要求1或2所述的步进马达用的轭部件，其中，

所述筒状部、所述齿基部以及所述齿主体由金属板构成。

4.一种步进马达，其具有：

转子，其具有轴和磁铁，该轴设置成能够绕轴线旋转，该磁铁设置于所述轴的径向外侧；以及

定子，其具有以从径向外侧包围所述转子的方式配置的线圈和轭，

所述轭具有步进马达用的轭部件，该步进马达用的轭部件具有：

筒状部，其在绕轴线的周向上连续地设置，通过所述周向的一端与所述周向的另一端相互对接而设置为沿轴向延伸的筒状；

齿基部，其在所述周向上隔开间隔地设置有多个，并且该齿基部从所述筒状部的轴向第一侧的端部向径向内侧弯折；以及

齿主体，其以从各个所述齿基部的所述径向内侧的内周端起在所述筒状部的所述径向内侧向轴向第二侧延伸的方式弯折。

5.一种步进马达用的轭部件的制造方法，该步进马达用的轭部件是权利要求1至3中的任意一项所述的步进马达用的轭部件，其中，

该步进马达用的轭部件的制造方法包含如下工序：

从金属板切出轭基材，该轭基材具有构成所述筒状部的筒状部构成部、构成所述齿基部的齿基部构成部以及形成所述齿主体的齿主体构成部；

对所述齿基部构成部和所述齿主体构成部实施相对于所述筒状部构成部的弯折加工，从而成型出所述齿基部和所述齿主体；以及

使所述筒状部构成部弯曲而成型出所述筒状部。

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