CN1310397C

CN1310397C - 电机

Info

Publication number: CN1310397C
Application number: CNB2004100589578A
Authority: CN
Inventors: 下山武
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: CN1578061A; JP4568049B2; US7164216B2; JP2005057991A; US20050110351A1

Abstract

一种电机(1)，第1、第2永磁铁(32、33)通过压缩成形而形成，且具有其外周侧N极和S极被交替多极磁化、以规定间隔分别与多个梳齿状的极齿(211a、213a、221a、223a)相对而成的有效部(32a、332a)；以及直径比该有效部(32a、33a)的外径小且朝轴向突出的突出部(32b、33b)。采用本发明，能维持电机旋转性能及薄形化、小型化，并能提高永磁铁的固定强度和垂直度。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种包括具有第1、第2定子组的定子部以及与第1、第2定子组相对地配置有第1、第2永磁铁的转子部的电机。

背景技术

一般，将具有与第1、第2定子组相对地配置有第1、第2永磁铁的转子部的电机，称为PM(永磁铁)型步进电机。

该PM型步进电机因其控制性良好，作为各种设备的作动器，其利用范围扩大，近年来，应用到了磁带摄像机或数码相机等领域，对应于各种设备的高性能化，要求电机的薄型化、小型化。

作为该种电机，比如，已知有一种如图5所示的电机50，包括：具有第1定子组52及第2定子组53的定子部51；与第1、第2定子组52、53相对地配置有第1、第2永磁铁56、57的转子部54(比如，参照专利文献1：日本专利特开2003-333794号公报)。

第1、第2永磁铁56、57由压缩成形形成，其密度大，与由注射成形等形成的磁铁相比能得到高的磁特性。

如图5所示，第1、第2永磁铁56、57留有空隙60地固定在旋转轴55上。具体地说，第1永磁铁56与构成第1定子组52的第1外、内定子铁心521、523的极齿521a、523a相对地配置，同样，第2永磁铁57与构成第2定子组53的第2外、内定子铁心531、533的极齿531a、533a相对地配置。

通过将第1、第2永磁铁56、57分离配置，第1永磁铁56在第2外、内定子铁心531、533之间不会形成或难以形成磁路，同样，第2永磁铁57在第1外、内定子铁心521、523之间不会形成或难以形成磁路。由此，可防止磁通的泄漏，提高电机50的旋转性能。

在第2永磁铁57的一端形成粘接剂保持凹部57a，将旋转轴55与第2永磁铁57粘结时，涂在旋转轴55上的粘接剂的剩余部分得到保持，通过保持的剩余的粘接剂，可提高与旋转轴55的粘结力。

另外，在第2永磁铁57的另一端上形成有在旋转轴55周围内插径向轴承58的轴承部58a的环状凹部57b，在确保轴承的有效长度的同时实现电机50的薄形化和小型化。

但是，电机50中，若电机小型化、薄形化，则固定第1、第2永磁铁56、57的旋转轴55的外径减小，而且，第1、第2永磁铁56、57的轴向尺寸也变短。因此，由第1、第2永磁铁56、57的内周面与旋转轴55的外周面形成的永磁铁的固定面积减少，存在第1、第2永磁铁56、57与旋转轴55之间得不到足够的固定强度，或得不到第1、第2永磁铁56、57相对于旋转轴55的垂直度的问题。因此，第1、第2永磁铁56、57的外周面与相对的极齿521a、523a、531a、533a之间的间隔产生不均，使磁性吸引力和磁性反作用力发生变化，其结果，旋转速度上产生变动，存在电机50的旋转性能恶化的问题。

而且，在电机50中，在第2永磁铁57上形成用于内插径向轴承58的轴承部58a的环状凹部57b以及保持剩余粘接剂的粘接剂保持凹部57a。因此，第2永磁铁57的相对于旋转轴55的固定量W11，即，固定面积大幅减少。因此，即使形成提高粘结力的粘接剂保持凹部57a，也难以在第2永磁铁57与旋转轴55之间得到足够的固定强度和垂直度。

为此，如专利文献1所示，为了延长固定长度W11，也可考虑将第1、第2永磁铁56、57不分离，进行一体成形，将1个永磁铁固定在旋转轴55上构成转子部。采用该结构的场合，上述第1永磁铁56与第2外、内定子铁心531、533之间、以及第2永磁铁57与第1外、内定子铁心521、523之间需要防止磁通泄漏。因此，也可考虑在永磁铁的外周面的、相当于图5的空隙60的部分形成凹部。

但是，永磁铁是将高密度的磁性粉体与粘合剂混合后的混合物充填至压缩成形机的金属模具内进行冲压加压，以压缩成形，将该成形物硬化而成。

因此，混合物的流动性差，存在具有复杂形状的金属模具中不能将混合物进行充分的充填，而且，在凹部处难以通过冲压进行均等地加压的问题。

因此，在外周面形成凹部的场合，首先，将外径均一的圆筒形状压缩成形，然后，对所需处进行切削加工，但存在工序数和成本增加的问题。

本发明想要解决的课题在于，提供一种维持电机旋转性能及薄形化、小型化的同时，能提高永磁铁的固定强度和垂直度的电机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的技术方案1所述的电机，包括：将分别配设在第1、第2定子组的内周的多个梳齿状的极齿以90度的电气角朝轴向配设以形成2相结构的定子部；以及具有以规定的间隔与所述极齿分别相对、并在轴向设有空隙地固定在旋转轴上的第1、第2永磁铁的转子部，其特征在于，所述第1、第2永磁铁通过压缩成形而形成，且具有：其外周侧N极和S极交替地多极磁化、以规定间隔分别与所述多个梳齿状的极齿相对而成的有效部；以及直径比所述有效部的外径小且朝轴向突出的突出部。

本发明中，第1、第2永磁铁由压缩成形形成。因此，磁铁密度增大，电机能得到高的磁特性。另外，第1、第2永磁铁具有所述突出部，可将所述突出部用作固定部分。或如传统那样，即使在第1、第2永磁铁的磁铁上形成粘接剂保持凹部，通过将该粘接剂保持凹部形成突出部，可将以往形成粘接剂保持凹部的部位用作固定部分。因此，由所述永磁铁的外周面与所述旋转轴的内周面所形成的固定面积可取得比传统的大。从而可提高固定强度，并提高相对于所述旋转轴的垂直度。

而且，所述突出部形成为直径比所述有效部的外径小，比如，第1永磁铁配置在第1定子组的内周侧而第2永磁铁配置在第2定子组的内周侧的场合，第1定子组与具有第2永磁铁的突出部之间不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。第2定子组与具有第1永磁铁的突出部之间同样不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。

另外，技术方案2所述的电机，其特征在于，所述第1、第2永磁铁上形成的突出部配置成相互与轴向相对。因此，可将这些突出部配置在以往成为无用空间的第1、第2永磁铁之间(空隙)，故可在不改变电机的轴向尺寸的情况下，维持电机的薄形化、小型化，并可得到固定强度。

另外，技术方案3所述的电机，其特征在于，在所述永磁铁上的所述旋转轴的周围形成对涂在该永磁铁或所述旋转轴上的粘接剂的剩余部分进行保持的粘接剂保持凹部。因此，将永磁铁与旋转轴粘结固定时，涂上的粘接剂的剩余量不会向周围扩散。另外，通过粘接剂保持凹部内保持的粘接剂，可提高所述旋转轴与所述永磁铁的粘结力。

技术方案4所述的电机，在所述永磁铁上的所述突出部的轴向相反侧的端面上，形成有用于内插将所述旋转轴沿径向旋转自如地进行支承的轴承部的环状凹部，故可缩短电机的轴向尺寸，实现电机的薄形化、小型化。

本发明的电机，在第1、第2永磁铁具有突出部，故可将突出部用作固定部分。或如传统那样，即使在第1、第2永磁铁的磁铁上形成粘接剂保持凹部，通过将该粘接剂保持凹部形成突出部，可将以往形成粘接剂保持凹部的部位用作固定部分。因此，由所述永磁铁的外周面与所述旋转轴的内周面所形成的固定面积可取得比传统的大。从而可提高固定强度，并提高相对于旋转轴的垂直度。

而且，突出部形成为直径比所述有效部的外径小，比如，第1永磁铁配置在第1定子组的内周侧而第2永磁铁配置在第2定子组的内周侧的场合，第1定子组与具有第2永磁铁的突出部之间不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。另外，第2定子组与具有第1永磁铁的突出部之间同样不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。因此，即使永磁铁具有突出部，也可防止电机的旋转性能的下降。

附图说明

图1是表示应用了本发明的实施例的电机的纵剖视图。

图2是表示图1所示的电机要部的纵剖视图。

图3是表示图1所示的电机的定子部和转子部的截面立体图。

图4是表示本发明的电机的其他实施例的要部的纵剖视图。

图5是表示传统的电机的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的电机进行说明。

图1是表示应用了本发明的实施例的电机的纵剖视图。图2是表示图1所示的电机要部的纵剖视图。图3是表示图1所示的电机的定子部和转子部的截面立体图。

图1所示的电机1是用于磁带摄像机和数码相机等的PM(永磁铁)型步进电机。

电机1包括：将分别排列在第1、第2定子组21、22的内周的多个梳齿状的极齿211a、213a、221a、223a以90度的电气角朝轴向配设以形成2相结构的定子部2；以及具有以规定的间隔与这些极齿211a、213a、221a、223a分别相对、并在轴向设有空隙8地固定在旋转轴31上的第1、第2永磁铁32、33的转子部3。

定子部2由第1定子组21和第2定子组22构成，如图1、图2所示，在旋转轴31的轴向重叠，配设成2相结构。

第1定子组21由第1外定子铁心211、卷绕有线圈214的圆环状的第1卷筒212、将该第1卷筒212夹在与第1外定子铁心211之间的第1内定子铁心213构成。

另外，第1外定子铁心211的外周部分兼用作电机壳体。

而且，在第1外定子铁心211及第1内定子铁心213分别形成多个梳齿状的极齿211a、213a，这些极齿211a、213a沿着第1卷筒212的内周面，围住永磁铁32地分别交替配置。

同样，第2定子组22由第2外定子铁心221、卷绕有线圈224的圆环状的第2卷筒223、将该第2卷筒223夹在与第2外定子铁心221之间的第2内定子铁心223构成，第2外定子铁心221的外周部分兼用作电机壳体。

而且，在第2外定子铁心221形成的多个梳齿状的极齿211a以及在第2内定子铁心223形成多个梳齿状的极齿223a，沿着第2卷筒224的内周面，围住永磁铁33地分别交替配置。

另外，第1定子组21与第2定子组22背靠背地固定。

具体地说，第1内定子铁心213的端面与第2内定子铁心223的端面固定，第1内定子铁心213、第1卷筒212、第1外定子铁心211在轴向依此顺序配置，同样配置第2内定子铁心223、第2卷筒222、第2外定子铁心221。

而且，第1、第2定子组21、22成为以90度的电气角朝轴向配设的2相结构。具体地说，将第1外、内定子铁心211、213的极齿211a、213a与第2外、内定子铁心221、223的极齿221a、223a配置成相位错开极齿的节距的1/4。

在第1外定子铁心211的端面固定有截面大致为コ字形的框架7的基端侧，在框架7的前端侧形成起立部7a。

转子部3由旋转轴31、固定在旋转轴31上的第1、第2永磁铁32、33构成，这些永磁铁32、33借助空隙8配置在同一轴上。

另外，转子部3相对于旋转轴31构成在基端部31a侧(输出端的相反侧)，输出端侧为伸出大的结构，该伸出部分形成丝杆部34。

在旋转轴31形成的丝杆部34与传统的公知的丝杆相同，具有将与该丝杆部34卡合的被输送体(未图示)随旋转轴31的旋转朝轴向(推力方向)移动的功能。通过对旋转轴31的旋转方向进行切换，可对被输送体的移动方向进行控制。

旋转轴31的基端部31a侧可旋转地支承于由具有润滑性的树脂形成的径向轴承4的轴承部4a，且由板簧5对其基端部31a朝输出端施力。

另一方面，在旋转轴31形成的丝杆部34旋转自如地支承于压入配设在框架7的起立部7a内的轴承6内。

轴承6由与丝杆部34的端部形成的嵌合孔34a抵接的滚珠61、保持该滚珠61的滚珠保持体62构成。

下面，对第1、第2永磁铁32、33进行说明。本实施例中，第1、第2永磁铁32、33具有相同的形状，故仅对第2永磁铁33进行说明，省略对第1永磁铁32的说明。通过将第1、第2永磁铁32、33形成相同的形状，成形部件只要1种即可，可防止零件个数的增加，降低电机的成本。

第2永磁铁33是由压缩成形形成的磁铁。第2永磁铁33比如由Nd-Fe-B系的稀土类永磁铁构成，将树脂等的粘接剂与由Nd-Fe-B构成的磁粉混合，通过在未图示的金属模具内压缩成形，形成为大致圆筒状。

该压缩成形形成的Nd-Fe-B系的稀土类永磁铁，能将磁性粉体高密度地充填，与注射成形等相比，可提高密度，故能得到高的磁特性。由此，电机1在维持薄形化、小型化的同时实现高输出化。

第2永磁铁33，其外周面N极和S极交替地多极磁化，具有：与设置在第2外、内定子铁心221、223上的多个梳齿状的极齿211a、213a相对的有效部33a、以及直径比有效部33a的外径小且从该有效部33a朝轴向突出地形成的突出部33b。

有效部33a是以微小间隔与多个极齿221a、213a相对的周面(区域)，在该有效部33a的区域中，第2永磁铁33与相对的极齿221a、223a之间形成磁路，发生磁通。其结果，第1、第2永磁铁32、33可产生旋转力。

突出部33b朝着第1永磁铁32侧台阶状地突出，大致圆环状地形成于第2永磁铁33的一端。

而且，该突出部33b的直径比有效部33a小，故与相对的极齿221a、223a的间隔比有效部33a与极齿221a、223a的间隔大。

另外，本实施例中，在突出部33b的旋转轴31周围形成粘接剂保持凹部33c。

粘接剂保持凹部33c收放在突出部33b内，如图5所示的传统的结构那样，不会进入有效部33a内。

另外，在第2永磁铁33的另一端(旋转轴31的基端部31a侧)，旋转轴31的周围形成环状凹部33d，径向轴承4的轴承部4a内插其中。

第1永磁铁32与第2永磁铁33粘结固定在旋转轴31上，并使突出部32b与33b在轴向相互相对。

如图2所示，因为第2永磁铁33具有突出部33b，故固定在旋转轴31上的轴孔的轴向尺寸，即固定部分W1比图5所示的固定部分W11大。也就是说，因为在突出部33b形成粘接剂保持凹部33c，故可将以往作为粘接剂保持凹部使用的有效部的内周侧部分用作旋转轴31的固定部分，或者在粘接剂保持凹部33c的轴向深度比突出部33b的轴向长度短的场合，突出部33b的内周面的一部分也可用作旋转轴31的固定部分。其结果，第2永磁铁33的内周面与旋转轴31的外周面形成的固定面积增加，固定强度也增加。

另外，涂在第2永磁铁33或旋转轴31上的粘接剂的剩余部分不会朝周围扩散，由粘接剂保持凹部33c保持。利用保持的粘接剂能提高旋转轴31与第2永磁铁33的粘结力。

一旦粘接剂流至在第2永磁铁33上形成的环状凹部33d，往往会粘附在内插的轴承部58a及旋转自如地支承的旋转轴55上而被锁定，对涂敷粘接剂的位置及其量进行限制，不会流至环状凹部33d。

另外，第2永磁铁33，形成其环状凹部33d的端面成为与第2定子组22的定位面，第1永磁铁32，形成突出部32b的端面成为与第1定子组21的定位面。

这些永磁铁32、33由夹具定位，将粘接剂涂敷在旋转轴31上固定。由此，第1、第2永磁铁32、33分离地被固定在旋转轴31上，故能避免第1、第2永磁铁32、33成形时的零件精度不均，以高的定位精度固定。

(本实施例的效果)

本实施例的电机1中，第1、第2永磁铁32、33由压缩成形形成。因此，磁铁密度增加，电机1能得到高的磁特性。另外，第1、第2永磁铁32、33具有突出部32b、33b，故可在突出部32b、33b形成粘接剂保持凹部32c、33c，可将以往作为粘接剂保持凹部使用的有效部的内周侧部分用作旋转轴31的固定部分，或者在粘接剂保持凹部33c的轴向深度比突出部33b的轴向长度短的场合，突出部33b的内周面的一部分也可用作旋转轴31的固定部分。其结果，第1、第2永磁铁32、33的外周面与旋转轴31的内周面形成的固定面积比以往增加，能提高固定强度，并提高相对于旋转轴31的垂直度。

而且，突出部32b、33b形成为直径比有效部32a、33a的外径小，故第1定子组21与具有第2永磁铁33的突出部33b之间不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。另外，第2定子组22与具有第1永磁铁32的突出部32b之间同样不形成磁路，或不易形成，可防止磁通泄漏。

另外，将突出部32b、33b相互在轴向相对地配置在以往成为无用空间的第1、第2永磁铁32、33之间(图5的空隙60)，故可在不改变电机1的轴向尺寸的情况下，维持电机1的薄形化、小型化，并可得到固定强度。

而且，电机1中，在第1、第2永磁铁32、33上的旋转轴31的周围，形成对涂在这些永磁铁32、33或旋转轴31上的粘接剂的剩余部分进行保持的粘接剂保持凹部32c、33c，可将涂上的粘接剂的剩余部分不向周围扩散地进行保持，并利用保持的粘接剂，可提高其粘结力。

粘接剂保持凹部32c、33c收放在突出部32b、33b内，不会像以往技术那样进入有效部32a、33a内。因此，固定面积可取得比以往大。

另外，形成有粘接剂保持凹部32c、33c及环状凹部32d、33d，使第1、第2永磁铁32、33本身轻量化。其结果，第1、第2永磁铁32、33的惯性力矩减小，可提高电机1的起动性。

(其他实施例)

上述实施例，仅是本发明的较佳的实施例的一例，但并不局限于此，在本发明的宗旨范围内可进行各种变形。

图4是表示本发明的电机的其他实施例的要部的纵剖视图。

第1、第2永磁铁32’、33’，其突出部32’b、33’b的形状与上述实施例不同。即，图4所示的各突出部32’b、33’b形成为从有效部32’a’、33’a朝轴向直径逐渐减小的锥状(锥面32’e、锥面33’e)。由此，使各突出部32’b、33’b的外周与第1及第2定子组21、22的内周逐渐离开。

如此结构的第1、第2永磁铁32’、33’中，突出部32’b、33’b的锥状(锥面32’e、33’e)与分别排列在各第1、第2定子部21、22内周的各极齿211a、213a、221a、223a的间隔比有效部32’a、33’a与各极齿211a、213a、221a、223a的间隔大，故不会形成磁路，或不易形成磁路，可防止磁通的泄漏，不会影响电机1的旋转性能。

本实施例中，突出部为圆环状，但并不局限于此，在不失去电机旋转平衡的范围内也可形成非圆形。另外，图1、图2中，将突出部32b、33b配置成在轴向相对，但并不局限于此。而且，也可不形成第1永磁铁32的环状凹部32d，将该部分作为与旋转轴31的固定部分进行补充。另外，也可将非磁性体的中间构件夹在突出部32b、33b之间形成的空隙8内，将第1、第2永磁铁32、33一体结合。

而且，根据组装方法，并不一定要设置粘接剂保持凹部32c、33c，该场合，可将突出部32b、33b直接用作固定部分。因此，第1、第2永磁铁32、33的外周面与旋转轴31的内周面形成的固定面积可取得比以往的大，可提高固定强度，并提高相对于旋转轴31的垂直度。

本发明适用于磁带摄像机或数码相机等中使用的PM(永磁铁)型步进电机。作为此外的应用例，可用作使用CD、DVD等的光储存介质的光信息储存装置、使用软盘等的磁储存介质的光信息储存装置、或各种设备、装置、机械等的驱动源。

Claims

1.一种电机，包括：将分别排列在第1、第2定子组内周的多个梳齿状的极齿以90度的电气角沿轴向配设而形成2相结构的定子部；以及具有以规定间隔与所述极齿分别相对、并在轴向设有空隙而固定在旋转轴上的第1、第2永磁铁的转子部，其特征在于，

所述第1、第2永磁铁通过压缩成形而形成，且具有：其外周侧N极和S极被交替多极磁化、以规定间隔分别与所述多个梳齿状的极齿相对而成的有效部；以及直径比所述有效部的外径小且朝轴向突出的突出部，所述第1永磁铁的所述突出部和第2永磁铁的所述突出部配置成在轴向互相相对。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，在所述永磁铁上，对涂敷在该永磁铁或所述旋转轴上的粘接剂的剩余部分予以保持的粘接剂保持凹部形成在所述旋转轴的周围。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，在所述永磁铁上，在所述突出部的轴向相反侧的端面形成有环状凹部，其用于内插将所述旋转轴沿径向旋转自如地进行支承的轴承部。