CN1158513A

CN1158513A - 步进电动机

Info

Publication number: CN1158513A
Application number: CN96120586A
Authority: CN
Inventors: 佐藤浩一; 沼屋宏康
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: CN1082742C; JP3052304B2; EP0774824A1; DE69609392T2; KR100222313B1; DE69609392D1; EP0774824B1; JPH09149619A; KR970031180A; US5770900A

Abstract

本发明涉及一种步进电动机，包括第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子和连接端子。在线圈组件20、21的同心叠层体的中空部43内，轴支着安装有旋转轴44的可旋转磁性转子22。在第2线圈组件21的环形绕线管34上，埋设着由第1连接部37a、38a和第2连接部37b、38b构成的连接端子37、38。第1、第2励磁线圈26、33的末端部26a、33a与第1连接部37a、38a的突出端电气连接，第2连接部37b、38b的伸出端与印刷主板(外部电气装置)45电气连接。

Description

步进电动机

本发明涉及PM(永久磁铁)型步进电动机，特别涉及励磁线圈和外部电气装置的电气连接构造。

现有的OA机器、家电产品、汽车等领域中的作动器部件，广泛应用的有PM型步进电动机。多数的构造是，用环形轭铁夹装2个卷绕着励磁线圈的环形绕线管，形成2个线圈组件叠层体，在该叠层体内轴支着可旋转的磁性转子，通过向各励磁线圈供给相位错开的励磁信号，使各环形轭铁磁化，使磁性转子以一定的旋转角旋转移动。(例如：日本专利公报特开平5-161333号、特开平3-145960号、特开平1-190249号、特开平1-190248号)。

在这样的PM型步进电动机中，通过连接端子向各励磁线圈供给信号，具体地说，例如如日本专利公报实开平5-50987号、实开昭63-156567号所揭示的那样，通常是把连接端子固定在突设于环形绕线管外周部上的端子安装部上，将各励磁线圈的末端部与该连接端子电气连接，并且将从控制驱动电路延设出的导线或插头(外部电气装置)与其前端电气连接。

但是，这种用连接端子连接的励磁线圈的连接构造，必须要有导线和插头，构造复杂且零件数目多。为此，日本专利公报特开平5-64411号揭示了一种将连接端子直接与印刷主板等的外部电气装置连接的步进电动机。该步进电动机的构造如图5所示，由环形轭铁5、6夹装卷绕着各励磁线圈1、2的2个环形绕线管3、4而形成2个线圈组件7、8；在该线圈组件7、8的叠层体中空部9中轴支着装有旋转轴10的可旋转磁性转子11；各线圈组件7、8的环形轭铁5、6上延设着若干个用于将各励磁线圈1、2的励磁极导向中空部9的极齿12，并将它们沿着磁性转子11的周面相向配置；在各环形绕线管3、4的外周部突设着端子安装部13，将沿旋转轴10轴线方向延伸的连接端子14插入该端子安装部13；该连接端子14的前端直接焊接地连接在印刷主板(外部电气装置)15上，该印刷主板15装在电动机本体的背后，上面形成有图未示的控制电路等。这种构造简单且零件数目少。

但是，上述的将连接端子14直接焊在印刷主板15上的构造还存在下述问题。即，连接端子14延设到印刷主板15上，由于连接端子14位于线圈组件8的环形绕线管4的绕线部16周面，所以，往线圈组件8的环形绕线管4上卷绕励磁线圈2的绕线作业较难进行，另外，为了使延设到印刷主板15的连接端子14与线圈组件8的环形轭铁6避免接触，必须将连接端子14离开环形轭铁6，这样使电动机自身大型化。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种绕线容易且能避免电动机自身大型化的步进电动机。

为了实现上述目的，本发明的步进电动机备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子和连接端子。

第1线圈组件由第1环形绕线管和第1环形轭铁构成，第1环形绕线管的圆筒形绕线部外周卷绕着第1励磁线圈，第1环形轭铁夹着第1环形绕线管并叠置着，将第1励磁线圈的励磁极导向上述绕线部内周；

第2线圈组件由第2环形绕线管和第2环形轭铁构成并同心地与第1线圈绕线管叠置，第2环形绕线管的圆筒形绕线部外周卷绕着第2励磁线圈，第2环形轭铁夹着第2环形绕线管并叠置着，将第2励磁线圈的励磁极导向上述绕线部内周；

磁性转子设在由第1、第2线圈组件叠置而在上述各绕线部内形成的中空部内，具有旋转轴并可旋转地轴支着，由第1、第2环形轭铁的励磁极作用而旋转；

连接端子埋设在上述各线圈组件中的一个线圈组件的环形绕线管内，由第1连接部和第2连接部构成，第1连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与第1、第2励磁线圈的末端部电气连接，第2连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向伸出并与外部电气装置电气连接。

另外，本发明中，上述第2连接部通过形成在环形轭铁上的贯通部向外部电气装置伸出，并且在对应于上述贯通部的环形绕线管位置，形成沿第2连接部向外部电气装置一侧伸长的延长部。

另外，本发明的步进电动机备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子、第1连接端子和第2连接端子；

磁性转子设在由第1、第2线圈组件叠置而在上述各绕线部内形成的中空部内，具有旋转轴并可旋转地轴支着，由被导引到第1、第2环形轭铁的各极齿的励磁极作用而旋转；

第1连接端子埋设在上述各线圈组件中的一个线圈组件的环形绕线管内，由第1连接部和第2连接部构成，第1连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与上述线圈组件的励磁线圈末端部电气连接，第2连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向从绕线部伸出并与外部电气装置电气连接；

第2连接端子埋设在上述另一个线圈组件的环形绕线管内，由第3连接部和第4连接部构成，第3连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与另一线圈组件的励磁线圈末端部电气连接，第4连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向从绕线部伸出并贯通上述一方线圈组件与外部电气装置电气连接。

另外，本发明中，上述第2连接部或第4连接部通过环形轭铁上的贯通部伸出到或贯通外部电气装置，并且在对应于该贯通部的环形绕线部位置，形成沿着第2连接部或第4连接部向外部电气装置伸长的延长部。

另外，本发明中，上述环形轭铁具有延伸到绕线部内的若干个极齿，上述第2连接部或第4连接部通过形成在各极齿根部间的、朝着中空部开口的缺口部不与上述极齿接触地贯通上述环形轭铁。

本发明的步进电动机中，在绕线部上卷绕着第1、第2励磁线圈的第1、第2环形绕线管和第1、第2环形轭铁构成各线圈组件；在该各线圈组件的同心叠层体的中空部内，轴支着安装有旋转轴的可旋转磁性转子；在任何一方或双方线圈组件的环形绕线管上，埋设着由第1、第3连接部和第2、第4连接部构成的连接端子，上述第1、第3连接部在略垂直于旋转轴的轴线方向伸出，上述第2、第4连接部从绕线部沿略平行于旋转轴的轴线方向伸出；第1、第3连接部与第1、第2励磁线圈的末端部电气连接，第2、第4连接部与外部电气装置电气连接。这样，连接端子不位于环形绕线管的绕线部外周，所以绕线容易并能抑制电动机自身的大型化。

另外，本发明中，第2、第4连接部通过形成在环形轭铁上的贯通部向外部电气装置伸出，并且，在与贯通部对应的环形绕线管处，沿第2、第4连接部形成向外部电气装置伸长的延长部，这样，可防止第2连接部或第4连接部与环形轭铁接触。

另外，本发明中，环形轭铁备有延伸入绕线部内的若干个极齿，第2、第4连接部通过形成在各极齿根部间的、朝着中空部开口的缺口部不与极齿接触地贯通环形轭铁，这样，供第2连接部或第4连接部贯通的环形轭铁的加工容易，并且，可减轻对形成在环形轭铁(该环形轭铁包含极齿)上的磁路的不良影响。

图1是本发明第1实施例步进电动机的分解立体图；

图2是表示图1的组装状态和外部电气装置的断面图；

图3是表示第2实施例的断面图；

图4是表示第3实施例的主要部分的正面图；

图5是表示现有技术中的步进电动机的断面图。

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1是表示本发明步进电动机第1实施例的分解立体图。本实施例的步进电动机由略相同构造的第1、第2线圈组件20、21和配置在各线圈组件20、21内部的磁性转子22构成。

第1线圈组件20由合成树脂制的第1环形绕线管27和磁性金属材料构成的一对第1环形轭铁28、29构成。上述第1环形绕线管27的圆筒形绕线部25夹在一对由绕线导引件构成的凸缘部23、24之间，在绕线部25的外周卷绕着第1励磁线圈26。上述一对第1环形轭铁28、29夹着该第1环形绕线管地上下叠置着。

各环形轭铁28、29备有延伸入第1环形绕线管27的绕线部25内周的若干个极齿28a、29a，这些极齿28a、29a相互成棘齿状配列并包围绕线部25的内周。环形轭铁28为能容纳第1环形绕线管27的杯状并具有缺口部28b。另一环形轭铁29为平板状并具有缺口部29b，该缺口部29b与突出于第1环形绕线管27下方的线圈导引部27a对应并与其嵌合。

第2线圈组件21由合成树脂制的第2环形绕线管34和磁性金属材料构成的一对第2环形轭铁35、36构成。上述第2环形绕线管34的圆筒形绕线部32夹在一对由绕线导引件构成的凸缘部30、31之间，在绕线部32的外周卷绕着第2励磁线圈33。上述一对第2环形轭铁35、36夹着该第2环形绕线管地上下叠置着。

第2环形绕线管34备有在凸缘部30周面上的一对突出部34a和在凸缘部31下面的一对延长部34b，后述的各一对连接端子37、37从延长部34a伸出。

第2环形轭铁35、36备有延伸入第2环形绕线管34的绕线部32内周的若干个极齿35a、36a，这些极齿35a、36a相互成棘齿状配列并包围绕线部32的内周。环形轭铁35为平板状并具有缺口部35b，该缺口部35b的位置与第1环形轭铁29的缺口部29b对应，并与第1环形绕线管27的线圈导引部27a嵌合。另一环形轭铁36为能容纳第2环形绕线管34的杯状，形成有一对缺口部36b和一对贯通部36c。上述一对缺口部36b与第2环形绕线管34的突出部34a对应并能与其嵌合；上述一对贯通部36c与第2环形绕线管34的延长部34b嵌合，供连接端子37、38贯通到第2线圈组件21外部。

各线圈组件20、21的叠层体相互同心地叠置，并且夹在中心具有轴承部39、40的金属制上、下板41、42之间构成为定子，这种情况下，在下板42上与环形轭铁36的贯通部36c对应处，形成一对与第2环形绕线管34的延长部34b嵌合并供连接端子37、38贯通到外部的贯通孔42a。

在各环形绕线管27、34的绕线部25、32内部形成的各线圈组件20、21的叠层体的中空部(见图2)43内，装有可旋转的磁性转子22，轴支在上下板41、42的轴承部39、40上的旋转轴44固定在该磁性转子22的中心。在该磁性转子22的周面上，与各环形轭铁28、29、35、36的各极齿28a、29a、35a、36a隔有一定空间相向的若干个磁极被着磁，通过向该磁极和各励磁线圈26、33供给励磁信号，与导向各环形轭铁28、29、35、36的各极齿28a、29a、35a、36a的磁路的磁性作用，使磁性转子22以每预定角度旋转。

图2表示图1的组装状态和作为外部电气装置的印刷主板的断面图。第2线圈组件21的第2环形绕线管34位于印刷主板45一侧，连接端子37、38插入地埋设在该第2环形绕线管34内，连接端子37、38具有第1连接部37a、38a和第2连接部37b、38b；第1连接部37a、38b略垂直于旋转轴44轴线方向地延伸在凸缘部30内并从凸缘部30沿该方向伸出，其伸出端与各线圈组件20、21的励磁线圈26、33的末端部26a、33a电气连接；第2连接部37b、38b略平行于旋转轴44轴线地延伸在绕线部32内并从绕线部沿该方向伸出，其伸出端通过锡焊等方法与印刷主板45电气连接。

与印刷主板45电气连接的第2连接部37b、38b通过第2环形轭铁36的贯通部36c和下板42的贯通孔42a伸出于印刷主板45外，这种情况下，在对应于贯通部36c和贯通孔42a的第2环形绕线管34的绕线部32的下面，伸出着延长部34b。该延长部34b沿着第2连接部37b、38b一直伸到贯通部36c和贯通孔42a的位置并包围着第2连接部37b、38b。该延长部34b防止了第2连接部37b、38b与第2环形轭铁36及下板42接触，这时，延长部34b也兼作为第2环形绕线管34和第2环形轭铁36及下板42的定位部。

本实施例中，由预先埋设了各连接端子37、38的各环形绕线管27、34夹着位于各励磁线圈26、33内侧的环形轭铁29、35并使它们叠置，在位于外侧并呈杯状的各环形轭铁28、36还未安装的状态下，往各环形绕线管27、34上卷绕各励磁线圈26、33。这时，与连接端子37连接的第1励磁线圈26的末端部26a通过线圈导引部27a外面的导引槽27c(见图1)被引线，另外，绕线结束后，在安装着各环形轭铁28、36的状态下，线圈导引部27a可防止末端部26a与位于直通到连接端子37的引线路径上的环形轭铁29、35接触。另外，形成在环形轭铁28上的缺口部28b防止末端部26a与环形轭铁28接触。

在本实施例中，是采用印刷主板作为外部电气装置进行了说明，但与连接端子37、38的第2连接部37b、38b电气连接的外部电气装置并不限于印刷主板45，例如也可以是配置在印刷主板上或其它电气装置上的、与连接部37b、38b电气连接的中继端子或连接器等。

如上所述，本实施例中，在第1、第2环形绕线管27、34的位于一对凸缘部23、24、30、31之间的绕线部25、32上，卷绕着第1、第2励磁线圈26、33，由第1、第2环形轭铁28、29、35、36分别夹装着该第1、第2环形绕线管27、34而形成第1、第2线圈组件20、21；通过将该第1、第2线圈组件20、21叠置而在绕线部25、32内形成中空部43，在该中空部43内轴支着装有旋转轴44的可旋转磁性转子22；在与各线圈组件20、21对应的环形轭铁28、29、35、36上，延设着将各励磁线圈26、33的磁路导入中空部43的若干个极齿28a、29a、35a、36a；在第2线圈组件21的环形绕线管34上，埋设着由第1连接部37a、38a和第2连接部37b、38b构成的连接端子37、38，该第1连接部37a、38a从凸缘部30沿着略垂直于旋转轴44的轴线方向伸出；该第2连接部37b、38b从绕线部32略平行于旋转轴44的轴线方向延伸；第1、第2励磁线圈26、33的末端部26a、33a与第1连接部37a、38a的伸出端电气连接，第2连接部37b、38b的伸出端与印刷主板(外部电气装置)45电气连接。这样，连接端子37、38不位于环形绕线管34的绕线部32的外周，所以绕线容易，并能抑制电动机自身的大型化，可实现电动机的小型化。

另外，本实施例中，第2连接部37b、38b通过环形轭铁36上的贯通部36c伸出到印刷主板45外，并且，在对应于贯通部36的环形绕线管34及下板42上形成延长部34b，该延长部34b沿着第2连接部37b、38b向印刷主板45一侧伸长。这样，可防止因第2连接部37b、38b的弯曲等而引起的第2连接部37b、38b与环形轭铁36及下板42的接触，可保持良好的绝缘状态。

图3是表示本发明第2实施例的断面图。与上述第1实施例相同或相当的部分采用相同的附图标记，其详细说明从略。

本实施例中，第1、第2线圈组件20、21之中，在位于印刷主板45一侧的第2线圈组件21的环形绕线管34上，埋设着由第1连接部46a和第2连接部46b构成的第1连接端子46；上述第1连接部46a沿着略垂直于旋转轴44轴线的方向在凸缘部30内延伸，其延长端从凸缘部30沿着该方向伸出，上述第2连接部46b沿着略平行于旋转轴44轴线的方向在绕线部32内延伸，其延长端从绕线部32沿该方向伸出；第2线圈组件21的励磁线圈33的末端部33a与第1连接部46a的伸出端电气连接，第2连接部46b的延长端穿过环形轭铁36的贯通部36c和下板42的贯通孔42a与印刷主板45电气连接。

第1线圈组件20相对于印刷主板4 5隔着第2线圈组件21配置着，在第1线圈组件20的环形绕线管27上，埋设着由第3连接部47a和第4连接部47b构成的第2连接端子47；上述第3连接部47a沿着略垂直于旋转轴44轴线的方向在凸缘部23内延伸，其延长端从凸缘部23沿着该方向伸出，上述第4连接部47b沿着略平行于旋转轴44的方向从绕线部25伸出；第1线圈组件20的励磁线圈26的末端部26a与第3连接部47a的伸出端电气连接，第4连接部47b的伸出端穿过环形轭铁29、第2线圈组件21的各环形轭铁35、36及环形绕线管34的绕线部32上的各贯通部48和下板42的贯通孔42a与印刷主板45电气连接。

上述构造中，连接端子46、47也不位于环形绕线管27、34的绕线部25、32的外周，所以绕线容易，并能抑制电动机自身的大型化。另外，本实施例中，由于各连接端子46、47能保持与各环形绕线管27、34对应的各励磁线圈26、33的末端部26a、33a，所以，可以分别地将各励磁线圈26、33卷绕到各环形绕线管27、34上，与上述第1实施例相比，能提高组装作业性及绕线作业性。

另外，在本实施例中，如前所述，第2、第4连接部46b、47b是通过各环形轭铁29、35、36上的贯通部36c、48和下板42的贯通孔42a延长到印刷主板45一侧的，在对应于各贯通部36c、48和贯通孔42a的环形绕线管27、34的下面位置，形成延长部49，该延长部49沿着第2、第4连接部46b、47b并包围它们地伸向印刷主板45。该延长部49防止第2、第4连接部46b、47b与各环形轭铁29、35、36及下板42接触，这时，该延长部49也兼作为各线圈组件20、21相互间及线圈组件20、21与下板42间的定位部。

采用上述构造也可以防止因第2、第4连接部46b、47b的弯曲等而引起的第2、第4连接部46b、47b与各环形轭铁29、35、36及下板42的接触，可保持良好的绝缘状态。

另外，在本实施例中，沿着第2、第4连接部46b、47b延长的延长部49是形成在各对应部分，但也可以将该延长部49只设在有可能短路的部位。

在上述各实施例中，供第2、第4连接部37b、38b、46b、47b(延长部31a、49)贯通的环形轭铁29、35、36的贯通部36c、48是贯通孔状，为了便于使第2、第4连接部37b、38b、46b、47b沿着旋转轴44的轴线延长，该贯通孔状的贯通部36c、48位于接近各极齿29a、35a、36a的部分。但是，把这种贯通孔状的贯通部36c、48形成在接近极齿29a、35a、36a的环形轭铁29、34、36的板面上时，贯通部36c、48位于从环形轭铁29、34、36到极齿29a、35a、36a的磁路上，对磁路可能有不好的影响，另外，当贯通孔状的贯通部36c、48接近极齿29a、35a、36a时，加工也较难。因此，如果象第3实施例的图4所示那样，将第2、第4连接部37b、38b、46b、47b贯通的贯通部做成为位于极齿29a、35a、36a的根部间并朝向中空部43开口的缺口部50，则与上述各实施例的贯通孔状的贯通部36c、48相比，环形轭铁29、34、36的加工比较容易，另外，还能减轻对于形成在环形轭铁29、34、36上的磁路的不良影响，该环形轭铁29、34、36含有极齿29a、35a、36a。

如上所述，由于本发明备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子和连接端子；

磁性转子设在由第1、第2线圈组件叠置而在上述各绕线部内形成的中空部内，具有旋转轴并可旋转地轴支着，由第1、第2环形轭铁的励磁作用而旋转。

连接端子埋设在上述各线圈组件中的一个线圈组件的环形绕线管内，由第1连接部和第2连接部构成，第1连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与第1、第2励磁线圈的末端部电气连接，第2连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向伸出并与外部电气装置电气连接。所以，连接端子不位于环形绕线管的绕线部外周，这样，绕线容易且能抑制电动机自身的大型化。

另外，由于本发明中，上述第2连接部通过形成在环形轭铁上的贯通部向外部电气装置伸出，并且在对应于上述贯通部的环形绕线管位置，形成沿第2连接部向外部电气装置伸长的延长部，所以能防止第2连接部与环形轭铁的接触，保持良好的绝缘状态。

另外，由于本发明备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子、第1连接端子和第2连接端子；

第2连接端子埋设在上述另一个线圈组件的环形绕线管内，由第3连接部和第4连接部构成，第3连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与另一线圈组件的励磁线圈末端部电气连接，第4连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向从绕线部伸出并贯通上述一方线圈组件与外部电气装置电气连接。所以，连接端子不位于环形绕线管的绕线部外周，这样，绕线容易且能抑制电动机自身的大型化。

另外，由于本发明中，上述第2连接部或第4连接部通过环形轭铁上的贯通部伸出到或贯通外部电气装置，并且在对应于该贯通部的环形绕线部位置，形成沿着第2连接部或第4连接部向外部电气装置伸长的延长部。所以，能防止第2连接部或第4连接部与环形轭铁接触，保持良好的绝缘状态。

另外，由于本发明中，上述环形轭铁具有延伸到绕线部内的若干个极齿，上述第2连接部或第4连接部通过形成在各极齿根部间的、朝着中空部开口的缺口部不与上述极齿接触地贯通上述环形轭铁。所以，供第2连接部或第4连接部贯通的环形轭铁的加工容易，另外，能减轻对于磁路的不良影响，该磁路形成在含有极齿的环形轭铁上。

Claims

1.一种步进电动机，其特征在于，备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子和连接端子；

2.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于，上述第2连接部通过形成在环形轭铁上的贯通部向外部电气装置伸出，并且在对应于上述贯通部的环形绕线管位置，形成沿第2连接部向外部电气装置伸长的延长部。

3.一种步进电动机，其特征在于，备有第1线圈组件、第2线圈组件、磁性转子、第1连接端子和第2连接端子；

第2线圈组件由第2环形绕线管和第2环形轭铁构成并同心地与第1绕线管叠置，第2环形绕线管的圆筒形绕线部外周卷绕着第2励磁线圈，第2环形轭铁夹着第2环形绕线管并叠置着，将第2励磁线圈的励磁极导向上述绕线部内周；

磁性转子设在由第1、第2线圈组件叠置而在上述各绕线部内形成的中空部内，具有旋转轴并可旋转地轴支着，由被导引到第1、第2环形轭铁的各极齿的励磁极的作用而旋转；

第2连接端子埋设在另一个上述线圈组件的环形绕线管内，由第3连接部和第4连接部构成，第3连接部沿着略垂直于旋转轴的轴线方向伸出并与另一线圈组件的励磁线圈末端部电气连接，第4连接部沿着略平行于旋转轴的轴线方向从绕线部伸出并贯通上述一方线圈组件与外部电气装置电气连接。

4.如权利要求3所述的步进电动机，其特征在于，上述第2连接部或第4连接部通过环形轭铁上的贯通部伸出到或贯通外部电气装置，并且在对应于该贯通部的环形绕线部位置，形成沿着第2连接部或第4连接部向外部电气装置伸长的延长部。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的步进电动机，其特征在于，上述环形轭铁具有延伸到绕线部内的若干个极齿，上述第2连接部或第4连接部通过形成在各极齿根部间的、朝着中空部开口的缺口部不与上述极齿接触地贯通上述环形轭铁。