CN1489265A - 步进电机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种步进电机及其制造方法，步进电机(1)在内定子铁心(7)的外周缘沿着周向有间距的位置上形成有与该内定子铁心(7)一体状的2个端子销(71)，将线圈绕组(3)的端末(30)卷装在各端子销(71)上。又，在内定子铁心(7)上直接将线圈绕组(3)卷绕在极齿周围。内定子铁心(7)和外定子铁心(8)的整个表面通过涂装由绝缘层包覆。故即使省略线圈绕组也不会发生线圈绕组断线和短路等不良现象。

Description

步进电机及其制造方法
技术领域
本发明涉及步进电机及其制造方法。
背景技术
传统的小型步进电机如图5所示，大致由转子2、与该转子2对向的定子6A、圆环状的线圈骨架10以及卷绕在线圈骨架10主体部的线圈绕组3构成。线圈骨架10由构成定子6A的内定子铁心7A插入成形，在其外面包覆着外定子铁心8A。又，线圈骨架10与保持多个端子销9的端子部11一体形成。
插入成形时，在线圈骨架10主体部的极齿70A的周围由树脂部分形成线圈卷绕部12，卷绕于线圈卷绕部12的线圈绕组3的端末30被卷装在端子销9上。
在制造这种结构的步进电机1A的定子6A时，以往是如图6所示，先分别预先形成内定子铁心7A和端子销9，在步骤ST51中，将其一起插入成形制成线圈骨架10，然后在步骤ST52中，将线圈绕组3卷绕在线圈骨架10上之后，将线圈绕组3的端末30卷装在端子销9上。
也可以分别先形成内定子铁心7A和端子销9，在步骤ST61中，将内定子铁心7A插入成形制成线圈骨架10，然后在步骤ST62中，将端子销9压入线圈骨架10，再在步骤ST52中卷绕线圈绕组3之后，将线圈绕组3的端末30卷装在端子销9上。
如图7所示，有时也可以分别先形成将端子销9压入或一体成形的线圈骨架10和内定子铁心7A，在步骤ST71中，将线圈绕组3卷绕在线圈骨架10上，同时将线圈绕组3的端末30卷装在端子销9上，然后在步骤ST72中，将内定子铁心7A安装在线圈骨架10中。
然而，在采用传统的将端子销9插入成形或压入的方法时，都必须将端子销9的根基以所定尺寸以上埋入树脂中，以确保端子销9的强度，故存在着端子部11径向凸出且使该部分变厚、不能实现步进电机1A小型化的问题。
又由于将插入成形时形成的部分厚的树脂部分作为线圈卷绕部12，在其上面卷绕线圈绕组3，因此，还存在着树脂部分的厚度妨碍步进电机1A小型化的问题。即，若此时插入成形、即使减薄树脂部分也难以达到0.1mm以下。
为此，曾有过对形成有绝缘层的铁板进行冲压加工形成定子铁心、直接将线圈绕组卷绕在极齿周围的步进电机的提案。还有过在定子铁心上形成有导电图形、将线圈绕组的端末锡焊在该部位的提案(例如参照日本专利实开昭62-132679号公报(图1))。
然而，在该公报中公开的步进电机中，一旦将线圈绕组的端末锡焊在定子铁心的导电图形上，其问题是容易引起线圈绕组断线，并降低作业效率。特别是在线圈绕组的线径细时，这种问题尤为明显。又，在对预先形成有绝缘层的铁板进行冲压加工的定子铁心中，因金属露出于极齿的侧端面，故即使将自融合线用于线圈绕组，也容易发生线圈绕组通过定子铁心短路的问题。
也曾考虑过预先采用与线圈骨架分体式构件形成具有端子销的端子台、将线圈绕组的端末卷装在该端子销上的方法，但在这种结构中，即使将电机小型化，因必须追加端子台，故失去电机小型化的意义。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种即使省略线圈绕组也不会发生线圈绕组断线和短路等不良现象的步进电机及其制造方法。
本发明的目的还在于提供一种在将线圈绕组的局部卷装在端子销上时该卷绕部分不会从端子销的前端侧脱出的步进电机及其制造方法。
发明内容
为实现上述目的，本发明的步进电机包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；卷绕在该极齿周围的线圈绕组；以及卷装有该线圈绕组端末的端子销，其特征在于，所述端子销在所述定子铁心的外周缘作为从该定子铁心一体延长的端子销部而形成，所述定子铁心由绝缘层至少将所述端子销部的整个表面包覆。
本发明由于是将端子销部与定子铁心一体形成，故可省略掉保持端子销用的线圈骨架。由此可实现步进电机的小型化。又，端子销部的表面由绝缘层包覆，不会通过端子销部发生短路。并由于端子销部与定子铁心一体形成，故端子销部处于牢固保持的状态。由于将线圈绕组的端末卷装在端子销部，因此，与将线圈绕组的端末锡焊在定子铁心的电极图形上的场合不同，不会发生线圈绕组切断的问题，并可高效率进行线圈绕组的端末处理。
在这种结构的步进电机的制造方法中，其特征在于，包括：在所述定子铁心的外端缘将所述端子销部与该定子铁心一体形成的定子铁心形成工序；由绝缘层将所述定子铁心的至少所述端子销部的整个表面包覆的所述包覆工序；以及在所述极齿周围卷绕所述线圈绕组状态的同时、将该线圈绕组的端末卷装在所述端子销部上的线圈安装工序。
在本发明中，由于在定子铁心的外端缘将端子销部与定子铁心一体形成，然后形成绝缘层，因此，与将形成有绝缘层的磁性板通过冲压加工进行冲压的场合不同，可用绝缘层将端子销部的整个表面包覆。又由于将端子销部与定子铁心一体形成，然后形成绝缘层，即使因冲压加工而发生了毛边，毛边也被绝缘层所包覆。由此，线圈绕组不会通过端子销短路。
在本发明中，所述定子铁心最好是所述极齿的至少外侧表面也由绝缘层包覆，并在所述极齿周围直接将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上。即，在本发明的步进电机的制造方法中，所述包覆工序中最好是所述定子铁心的所述极齿的至少外侧表面也由绝缘层包覆，在所述线圈安装工序中，在所述极齿周围直接将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上。采用这种结构，因省略了卷绕线圈绕组用的线圈骨架，故可使步进电机小型化。又由于在极齿周围直接卷绕线圈绕组，故线圈绕组与极齿之间不存在部分厚的树脂部分，可提高磁性效率。并且，由于在与线圈绕组有接触可能性的极齿的外侧表面形成有绝缘层，因此，线圈绕组不会通过极齿而短路。
本发明的另一形态的步进电机包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；以及卷绕在该极齿周围的线圈绕组，其特征在于，所述定子铁心由绝缘层至少将所述极齿的整个表面包覆，并且，在所述极齿周围直接将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上。
本发明因省略了卷绕线圈绕组用的线圈骨架，故可使步进电机小型化。又由于在极齿周围直接卷绕线圈绕组，故线圈绕组与极齿之间不存在部分厚的树脂部分，可提高磁性效率。并且，由于在与线圈绕组有接触可能性的极齿的外侧表面，形成有绝缘层，因此，线圈绕组不会通过极齿而短路。
在这种结构的步进电机的制造方法中，其特征在于，包括：形成所述定子铁心的定子铁心形成工序；由绝缘层将所述定子铁心的至少所述极齿的整个表面包覆的包覆工序；以及在所述极齿周围形成将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上的线圈安装工序。采用这种结构，由于在形成定子铁心后再形成绝缘层，即使因冲压加工而发生了毛边，毛边也被绝缘层所包覆。由此，线圈绕组不会通过极齿而短路。
在本发明中，也可由所述绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。即，在本发明的步进电机的制造方法中，所述包覆工序也可由所述绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。
在本发明中，所述包覆工序最好是通过涂装形成所述绝缘层。采用这种方法，可高效率地在定子铁心上形成所述绝缘层。
在本发明中，作为卷装有所述线圈绕组端末的端子销最好是具有前端侧比基端侧粗的端子销部。又，在所述定子铁心形成工序中，作为卷装有所述线圈绕组端末的端子销最好是将前端侧比基端侧粗的端子销部与所述定子铁心一体形成。采用这种结构，在将线圈绕组的局部卷装在端子销部时，其优点是该卷绕部分不会从端子销部的前端侧脱出。
综上所述，采用本发明，由于将端子销与定子铁心一体形成，因此，不必为了保持端子销部而预先设置与线圈骨架一体的部分厚的树脂部分。由此可实现步进电机的小型化。又，因端子销部的表面由绝缘层包覆，故不会通过端子销部发生短路。并且，端子销与定子铁心一体形成，端子销部处于牢固保持的状态。由于将线圈绕组的端末卷装在端子销部上，故与将线圈绕组的端末锡焊在定子铁心的电极图形上的场合不同，不会发生线圈绕组切断的问题，并可高效率进行线圈绕组的端末处理。
附图的简单说明
图1为适用本发明的PM型步进电机要部的剖面图。
图2为表示图1所示的步进电机的制造方法中定子的制造工序的说明图。
图3为表示图1所示的步进电机的另一制造方法中定子制造工序的说明图。
图4(A)～(D)分别为表示适用本发明的PM型步进电机的端子销的改良例的平面图。
图5为适用传统的步进电机要部的剖面图。
图6为表示传统的步进电机的制造方法中定子制造工序的说明图。
图7为表示传统的另一种步进电机的另一制造方法中定子制造工序的说明图。
具体实施方式
(步进电机的构造)
图1为适用本发明的PM型步进电机要部的剖面图。
图1中，本例的步进电机1具有转子2、相邻配置于该转子2周围的一对定子6、以及表面形成有薄的自己融合层的线圈绕组3，定子6的上端面和下端面由侧板4覆盖。在侧板4上安装着支持转子2的回转轴20的轴承5。
一对定子6分别具有将多个极齿70立起于内周缘的圆环状内定子铁心7和相对该内定子铁心7、重叠于轴线方向的圆环状外定子铁心8。从外定子铁心8的内周缘朝向内定子铁心7的极齿之间立起有极齿(未图示)，内定子铁心7的极齿和外定子铁心8的极齿分别与转子2的磁铁21对向。
本例中，在内定子铁心7外周缘，与该内定子铁心7一体的2个端子销部71沿周向有间距的位置上从内定子铁心7延伸，将线圈绕组3的端末30卷装在各端子销部71上。又，将线圈绕组3在内定子铁心7上直接卷绕在极齿周围，不使用线圈骨架。
在本例中，内定子铁心7和外定子铁心8的整个表面通过涂装由绝缘层(未图示)包覆。
由此，极齿70在接触线圈绕组3的外侧表面、有可能接触线圈绕组3的侧端面、以及不可能接触线圈绕组3的内侧表面的分别部分，都是由绝缘层将整个表面包覆。这样，虽然直接将线圈绕组卷绕在极齿70的周围，但线圈绕组3不会通过极齿70短路。
线圈绕组3处于在端子销部71上端末30相互间锡焊的状态，该部分的自融合层虽然已被除去，但因端子销部71的整个表面由绝缘层包覆，故线圈绕组3的端末30不会通过端子销部71短路。
(步进电机1的制造方法)
图2为表示图1所示的步进电机的制造方法中定子6的制造工序的说明图。
在形成本例的步进电机1的定子6时，如图2所示，首先对铁板等进行冲压加工等，预先形成内定子铁心7(定子铁心形成工序)。与此同时，在周向分开的位置上形成2个从内定子铁心7向外侧凸出的端子销部71。
其次，在步骤ST11中对整个内定子铁心7进行涂装，在包括端子销部71和极齿70在内的内定子铁心7的整个表面形成绝缘层(绝缘层形成工序)。
接着，在步骤ST12中，在内定子铁心7的极齿70的周围将线圈绕组3卷绕在绝缘层上，同时将线圈绕组3的端末30卷装在端子销部71上，对该端末30进行锡焊(线圈安装工序)。
然后，将外定子铁心8在与内定子铁心7之间重叠成将线圈绕组3夹在其间，制成定子6。另外，对外定子铁心8也进行涂装，在其整个表面上预先形成绝缘层。
(步进电机1的另一制造方法)
图3为表示图1所示的步进电机1的另一制造方法中定子5的制造工序的说明图。
在形成本例的步进电机1的定子6时，如图3所示，首先对铁板等进行冲压加工等，预先形成内定子铁心7(定子铁心形成工序)。与此同时，在周向有间距的位置上形成2个从内定子铁心7向外侧凸出的端子销部71。
其次，在步骤ST21中对整个内定子铁心7进行涂装，在包括端子销部71和极齿70在内的内定子铁心7的整个表面形成绝缘层(绝缘层形成工序)。
另一种方法是在步骤ST22中先卷装成线圈绕组3，再将其安装在内定子铁心7的极齿70周围，接着，将线圈绕组3的端末30卷装在端子销部71上后进行端末30的锡焊(线圈安装工序)。
然后，在步骤ST23中，将外定子铁心8在与定子6的铁心之间重叠成将线圈绕组3夹在其间，制成定子6(组装工序)。另外，对外定子铁心8也进行涂装，在其整个表面上预先形成绝缘层。
(本例的效果)
这样，在本例中，由于将端子销部71与内定子铁心7一体形成，因此可以省略掉保持端子销部71用的线圈骨架。由此可实现步进电机1的小型化。又，端子销部71的表面由绝缘层包覆，线圈绕组3的端末30不会通过端子销部71发生短路。并且，因端子销部71与内定子铁心7一体形成，故端子销部71处于牢固保持的状态。由于将线圈绕组3的端末30卷装在端子销部71上，故与将线圈绕组3的端末30锡焊在内定子铁心定子的电极图形上的场合不同，不会发生线圈绕组3切断的问题，并可高效率进行线圈绕组3的端末处理。
又，由于在内定子铁心7的外端缘将端子销部71与内定子铁心7一体形成，然后形成绝缘层，因此，与将预先形成有绝缘层的铁板通过冲压加工进行冲压的场合不同，可用绝缘层将端子销部71的整个表面包覆。由此，线圈绕组3的端末30不会通过端子销部71短路。
并且，虽然采用了在极齿70周围直接卷绕线圈绕组3的构造，但由于在与线圈绕组3接触的极齿70的外侧表面及侧端面形成有绝缘层，因此，线圈绕组3也不会通过极齿70而短路。又由于省略了卷绕线圈绕组3用的线圈骨架。线圈绕组3与极齿70之间不存在部分厚的树脂部分，可提高磁性效率。
由于形成内定子铁心7后再形成绝缘层，即使因冲压加工而发生了毛边，毛边也被绝缘层所包覆。为此，最好是预先将由冲压加工发生的毛边设定为所定尺寸以下、或者在考虑该毛边的情况下设定绝缘层的厚度。这样，线圈绕组不会通过极齿70和端子销部71短路。
[其它实施例]
如图2和图3所示，在上述的任何形态中，端子销部71都是直方棒形状，从基端侧至前端侧的粗细相等，但最好是如图4(A)～(D)所示采用前端侧712比基端侧711粗的端子销部71。采用这种结构，在将线圈骨架的端末卷装在端子销部71上时可防止线圈绕组的端末从端子销部71的前端侧712脱出。
在此，作为前端侧712比基端侧711粗的端子销部71，如图4(A)所示，可采用侧面中的一方从基端侧71 1向前端侧712倾斜的形状，如图4(B)所示，可采用两侧面的双方从基端侧711向前端侧712倾斜的形状，如图4(C)所示，可采用前端侧712半圆状伸出的形状，如图4(D)所示，可采用前端侧712的两侧圆状伸出的形状等，采用这样的结构还可方便于冲压加工。
上述的各例是属于本发明适用的实施例，但并不限定于此例，而可在不脱离本发明宗旨的范围内作各种变形实施。

Claims (16)

1.一种步进电机，包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；卷绕在该极齿周围的线圈绕组；以及卷装有该线圈绕组端末的端子销，其特征在于，
所述端子销在所述定子铁心的外周缘作为从该定子铁心一体延长的端子销部而形成，
所述定子铁心由绝缘层至少将所述端子销部的整个表面包覆。
2.如权利要求1所述的步进电机，其特征在于，所述定子铁心的所述极齿的至少外侧表面也由绝缘层包覆，并直接将所述线圈绕组卷绕在所述极齿的该绝缘层上。
3.如权利要求2所述的步进电机，其特征在于，由所述绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。
4.如权利要求1所述的步进电机，其特征在于，与所述定子铁心一体形成的端子销部为前端侧比基端侧粗的形状。
5.一种步进电机的制造方法，包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；以及卷绕在该极齿周围的线圈绕组，其特征在于，
所述定子铁心由绝缘层至少将所述极齿的整个表面包覆，并且，在所述极齿周围直接将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上。
6.如权利要求5所述的步进电机，其特征在于，由所述绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。
7.如权利要求5所述的步进电机，其特征在于，作为卷装有所述线圈绕组端末的端子销具有前端侧比基端侧粗的端子销部。
8.一种步进电机的制造方法，包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；卷绕在该极齿周围的线圈绕组；以及卷装有该线圈绕组端末的端子销，其特征在于，包括：
所述端子销部与该定子铁心在所述定子铁心的外端缘一体形成的定子铁心形成工序；
由绝缘层将所述定子铁心的至少所述端子销部的整个表面包覆的所述包覆工序；以及
在所述极齿周围卷绕所述线圈绕组状态的同时将该线圈绕组的端末卷装在所述端子销部上的线圈安装工序。
9.如权利要求8所述的步进电机，其特征在于，在所述包覆工序中，所述定子铁心的所述极齿的至少外侧表面也由绝缘层包覆，
在所述线圈安装工序中直接将所述线圈绕组卷绕在所述极齿周围的该绝缘层上。
10.如权利要求9所述的步进电机，其特征在于，在所述包覆工序中包括与所述定子铁心的外端缘一体形成的端子销部在内，由所述绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。
11.如权利要求8所述的步进电机，其特征在于，在所述包覆工序中通过涂装形成所述绝缘层。
12.如权利要求8所述的步进电机，其特征在于，在所述定子铁心形成工序中，作为卷装有所述线圈绕组的端末的端子销部，将前端侧比基端侧粗的端子销部与所述定子铁心一体形成。
13.一种步进电机的制造方法，包括：多个极齿立起于内周缘的圆环状定子铁心；以及卷绕在该极齿周围的线圈绕组，其特征在于，包括：
形成所述定子铁心的定子铁心形成工序；
该定子铁心形成工序之后、由绝缘层将所述定子铁心的至少所述极齿的整个表面包覆的包覆工序；以及
在所述极齿周围形成直接将所述线圈绕组卷绕在所述绝缘层上的状态的线圈安装工序。
14.如权利要求13所述的步进电机，其特征在于，在所述包覆工序中，由绝缘层将所述定子铁心的整个表面包覆。
15.如权利要求13所述的步进电机，其特征在于，在所述包覆工序中，通过涂装形成所述绝缘层。
16.如权利要求13所述的步进电机，其特征在于，在所述定子铁心形成工序中，作为卷装有所述线圈绕组的端末的端子销，将前端侧比基端侧粗的端子销部与所述定子铁心一体形成。
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