CN1543045A - 步进马达和制造步进马达的方法 - Google Patents

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Abstract

一种步进马达包括：旋转轴；固定地安装在旋转轴上的转子磁铁；包括较小直径部分和较大直径部分的轴承件，并支承旋转轴；和包括多个围绕转子磁铁外周表面的磁极齿和具有插入轴承件较小直径部分的通孔的底板的磁轭。轴承件的较小直径部分配合在底板的通孔中并径向地向外夹紧。

Description

步进马达和制造步进马达的方法
技术领域
本发明涉及步进马达和一种制造步进马达的方法。
背景技术
在相关传统工艺的步进马达中，定子粘合在马达壳体的内表面上，而轴承固定在马达壳体中。(例如，参见专利文件1到3)。图11为这样的相关工艺中的步进马达剖面图。参照图11，由于施加于线圈105a、105b(同轴地缠绕在转子磁铁107上)的脉冲电压在磁轭104a、104b、108a、108b的磁性极齿上产生磁场。由于多极磁化转子磁铁107的磁场产生的驱动力，轴101和转子磁铁107在主体中旋转。
磁轭104a包括固定在马达上的支撑103，其中牢固地压配轴承件102a。另一方面，磁轭104b包括固定在其上的碟形轴承固定件106。轴承件102b压配在轴承固定件106中。轴101被这些轴承102a、102b所支承。
专利文件1
JP-A-06-098520
专利文件2
JP-A-10-084663
专利文件3
JP＝A-02-218072
在上述相关工艺步进马达的构造中，轴承固定件106只用来固定轴承，而马达的总长度由于该轴承固定件106而长出其相应厚度。换言之，磁通路长度对于马达中长度之比由于轴承固定件106的存在而较小。相应地零件数量由于轴承固定件设置而增加。此外，由于轴承固定件106固定在磁轭104b上，使工时增加而妨碍改进马达的生产率。
为解决这些问题，使用直接固定轴承件102b在磁轭104b上的方法是可能的。不过，在轴承件102b简单地压入磁轭104b的构造中，要求在轴承件102b和104b之间高度的配合精度。此外，对于轴承件和磁轭还要求高加工精度以便使轴位于中心。在总体上这也妨碍马达生产率的改进。在使用压配操作的固定方法中，轴承件易于由于冲击和热量而松动，因此发生轴承件滑动的可能性比较高。因此，这个方法具有关于步进马达的耐久性和可靠性问题。
在简单地固定轴承件到磁轭上的相关工艺方法中，有一个通孔不能密封，使灰尘容易地进入马达内部。因此，该方法也具有关于步进马达的耐久性和可靠性问题。
发明概要
本发明提出作为解决相关工艺步进马达的问题，并且本发明目标是提供一种步进马达，它能够取消轴承固定件并由此使步进马达小型化，而且具有高生产率、耐久性、可靠性和性能，和一种制造步进马达的方法。
本发明的另一目标是提供一种步进马达，它能够取消轴承固定件并由此使步进马达小型化，能够防止灰尘进入马达内部，而且具有高生产率、耐久性、可靠性和性能。
为解决上述目标，本发明的特征在于具有下列布置。
(1)一种步进马达包括：
旋转轴；
转子磁铁，固定地安装在旋转轴上；
轴承件，包括较小直径部分和较大直径部分，并支承旋转轴；和
磁轭，包括多个围绕转子磁铁外周表面的磁极齿，和具有通孔的底板，在该通孔中插入轴承件的较小直径部分，
其中轴承件的较小直径部分配合在底板的通孔中并且径向地向外夹定。
(2)按照(1)的步进马达，其中较小直径部分具有在磁极齿中间的边缘段以便夹住底板。
(3)按照(1)的步进马达，其中底板包括夹持在较大直径部分和夹住的较小直径部分之间的舌形段。
(4)按照(1)的步进马达，其中较大直径部分具有足够大的尺寸以密封磁轭通孔。
(5)按照(1)的步进马达，其中轴承件为浸渍轴承。
(6)按照(1)的步进马达，其中轴承件包括滚珠轴承和其中配合滚珠轴承的轴承保持件。
(7)按照(1)的步进马达，
其中通孔的内径大于较小直径部分的外径，
底板的厚度小于较小直径部分的厚度。
(8)按照(7)的步进马达，其中较小直径部分的边缘被径向地向外变形，使底板夹持在较小直径部分和较大直径部分之间。
(9)一种步进马达包括：
旋转轴；
转子磁铁，固定地安装在转子轴上；
轴承件，包括较小直径部分和较大直径部分，并且支承旋转轴；和
磁轭，包括多个围绕在转子磁铁外周表面的磁极齿，和具有通孔的底板，在该通孔中插入轴承件的较小直径部分，
其中较大直径部分以较小直径部分插入通孔而密封通孔。
(10)一种制造用于支承旋转轴的步进马达方法，马达包括一个包括较小直径部分和较大直径部分的轴承件，和一个包括多个围绕转子磁铁的磁极齿和一个具有通孔的底板的磁轭，该方法包括下列步骤：
把较小直径部分插入通孔；和
使较小直径部分的边缘变形而使底板夹持在变形的较小直径部分和较大直径部分之间。
附图简要说明
图1为按照本发明第一实施例的步进马达的剖面图。
图2为本发明第一实施例中磁轭和轴承件的装配图。
图3为本发明第一实施例中磁轭和轴承件的顶视图。
图4A和4B为本发明第一实施例中描述磁轭和轴承件互相夹住的解释图。
图5A为按照本发明第二实施例的步进马达剖面图，而图5B为其轴承件立体图。
图6为本发明第二实施例中磁轭剖面图。
图7为本发明第二实施例中磁轭立体图。
图8A和8B为本发明第二实施例中描述磁轭和轴承互相夹住的解释图。
图9为作为本发明第三实施例的步进马达剖面图。
图10为作为本发明第三实施例的步进马达剖面图。
图11为相关工艺步进马达剖面图。
具体的实施方式
现在将通过例子并参照附图描述本发明较佳实施例。除非特别声明，这些实施例模式的组成元件的相对布置和数值并不意味本发明的范围受到所说内容的限制。
第一实施例
图1为按照本发明第一实施例的步进马达1的纵向剖面图。参照图1，步进马达1包括在图中垂直方向由夹持在磁轭13和磁轭16之间的线圈(绕线筒)14形成的第一定子，而第一定子在图中垂直方向由夹持在磁轭18和磁轭20之间的线圈19形成。第一定子和第二定子连续地布置形成一个二相磁场。
转子磁铁15的外部圆周磁化为多极，使其相反于磁轭13、16、18、20的磁极齿，转子磁铁固定地安装在轴10上并且接受从磁极齿来的磁力，由此与相关轴10一起旋转。
在磁轭13的上表面上固定马达定位支撑12，并且轴承件11夹住在马达定位支撑上。
轴承件17直接配合和夹住在磁轭20的底部。
隔圈21、22各自设置在轴承件11和转子磁铁15之间，和转子磁铁15和轴承件17之间。
图2为显示磁轭20和轴承件17互相组合的过程的视图。参照图2，磁轭20显示为部分剖切的立体图。如图2所示，磁轭20设置有多个磁极齿20a，在其中间形成缺口20b以便消除磁极齿20a弯曲或拉伸时产生的应力。在该实施例中，磁轭20设置有5个磁极齿20a和5个缺口20b(作为例子)。不过，本发明并不限于这样的结构。其它数量的磁极齿20a和缺口20b也可以设置。
轴承件17是一个二级碟形件，在其中心有一通孔可以插入轴10，并且设置有较小直径的部分17a和较大直径部分17b。轴承件17是一个整体零件，并由浸渍件制成，其中浸渍着润滑油。在该实施例中，由浸渍件制成的轴承将称作浸渍轴承。
较小直径部分17a设置在相应于磁轭20缺口20b的位置，并且夹住其相应的成形边缘17c。由于在该实施例中设置5个缺口20b，也设置5个边缘17c。
各缺口20b的内直径设置成为少许大于轴承件17的各边缘17c的外直径。磁轭底板厚度设定为小于较小直径部分的厚度。
图3取自图2的上部并显示轴承件17配合在磁轭20中的状态。如图3所示，边缘17c插入磁轭20的缺口20b。当边缘17c在这样的状态下利用夹具夹住时，底部(特别是缺口20b)在边缘17c和较大直径部分17b之间被夹住，而轴承件17牢固地固定在磁轭20上。轴承件17的较小直径部分17a配合在缺口20b(作为磁轭20的通孔限定缺口而设置)中，其精度足够使轴中心定位在其中心。不过，由于在该实施例中磁轭20和轴承件17的互相接合是根据夹住固定的操作，与较小直径部分压配在磁轭20的情况相比，有可能达到一定程度的松动容许量。
图4A和4B为描述轴承件的夹住情况的视图，并显示图3中按通过轴承件中心的A-A线的部分剖面。在如图所示轴承件17的较小直径部分插入磁轭20的通孔中的情况下，当较小直径部分17a上表面用夹具30从图4A上方碾压时，边缘17c径向地向外变形并且夹住，而磁轭20的底板在夹住的较小直径部分17a和较大直径部分17b之间被夹持。
较大直径部分17b具有的尺寸足够密封磁轭20的通孔，并且防止外来物质进入马达内部。
由于以上描述的该实施例如此形成，即轴承件直接固定在磁轭上，在相关工艺的步进马达中使用这样的轴承件变成不必要。这使马达的零件数量和总长度减少，并又使磁通路长度相对于总马达长增加。由于轴承件固定夹住在磁轭中，轴承件和磁轭的加工精度可以比较地较低。该实施例也可防止轴承件由于冲击和加热而从磁轭滑出。
第二实施例
现在将描述作为本发明第二实施例的步进马达。图5A是本方案步进马达的纵向剖面图。本方案的步进马达与上述第一实施例的不同仅在于最低磁轭40和下轴承件41的形状。因此，在第二实施例中，与第一实施例完全相同的组成零件将用同样的数字标识，并且这些零件的描述将予取消。
轴承件41是一个二级碟形件，在其中心具有一个可以插入轴10的通孔，并具有较小直径部分41a和较大直径部分41b，较小直径部分41a没有设置如第一实施例中设置的成型边缘17c而仅形成简单圆柱形状。图5B为轴承件41的立体图。如图中所示，较小直径部分41a在其上表面设置一个沿外周边延伸的凹槽以便夹紧。
另一方面，磁轭40在其底部的磁极齿40b之间设置径向地向内的突出舌形段40a。由于轴承件41的较小直径部分41a夹紧在磁轭40的舌形段40a上，轴承件必须固定在用作马达壳体的磁轭40，如此使轴10可以支承在马达的中心。
图6为从步进马达单独取出的磁轭剖面图，该图垂直地取自轴在磁轭上存在磁极齿40b之处。该剖面图取自图5的上部。图7为磁轭40部分剖切的立体图。
在该实施例中，以例子方式显示在5个磁极齿40b之间具有5个舌形段40a的磁轭40。不过，本发明不限于这种结构。磁极齿和舌形段的数量可以不大于4和不小于6。磁极齿和舌形段的数量可以互相不同。
图8A和8B为沿图6中B-B线的剖面图，并显示轴承件41配合在舌形段40a的情况。如图8A所示，各舌形段40a的内径设定为少许大于轴承件41较小直径部分41a的外径。各舌形段40a的厚度设定为小于较小直径部分41a的厚度。由于这样的构造，当轴承件41的较小直径部分41a插入磁轭40的通孔中，并且如图8A所示使较小直径部分41a的上表面用夹具42所挤压，轴承件41如图8B所示夹紧固定在磁轭40中。
按照以上描述的实施例，可以获得与上述第一方案完全相同效果。
第三实施例
现在将描述本发明第三实施例。该实施例的步进马达不同上述第一和第二实施例之处在于轴承件是由通用型轴承和轴承夹持件组合而成。
图9为按照第三实施例的步进马达剖面图。参照图9，该实施例不同于第一实施例之处是由通用型滑动轴承51和轴承夹持件52形成。
由于其它零件的构造与第一实施例的对应零件完全相同，同样的零件将用同样的数字标识，并且将取消其描述。
在马达组装以前滑动轴承51压配在轴承夹持器52中，然后作为整体轴承件17配合在磁轭20中并且夹紧固定。
按照该实施例，成为有可能采用通用型滑动轴承51。该实施例可以获得与第一实施例完全相同的效果。此外，第三实施例使马达的生产率更加改进。当采用浸渍轴承作为滑动轴承51时，对于马达的维护和耐久性产生较佳的效果。
如图10所示，轴承件17可以用滚珠轴承61牢固地压配在轴承夹持器52中而形成。在该情况中，当在马达的另一端形成使用滚珠轴承作为轴承的结构，马达构造成为相当均衡。
当采用这样的构造时，可以提供一种在上述第一实施例的效果之外还具有较高精度和耐久性轴承的马达。
第四实施例
在上述实施例中，轴承件和磁轭是夹紧固定的，并且磁轭的通孔是用轴承件较大直径部分密封的。不过，即使轴承件和磁轭不是夹紧固定的，磁轭的通孔也可由轴承件的较大直径部分所密封。
因此，按照本发明，一种如第四实施例的结构，其中具有轴承件与磁轭的通孔采用夹紧固定以外的方法接合，并且轴承的较大部分密封磁轭的通孔。由于这样的构造，在该实施例中可以防止外来物质进入马达内部。
按照本发明，可以提供一种高性能步进马达。

Claims (10)

1.一种步进马达，包括：
旋转轴；
转子磁铁，固定地安装在旋转轴上；
轴承件，包括较小直径部分和较大直径部分，并且支承旋转轴；和
磁轭，包括多个围绕转子磁铁外周表面的磁极齿，和具有通孔的底板，通孔中插入轴承件的较小直径部分，
其中，轴承件的较小直径部分配合在底板的通孔中并径向地向外夹紧。
2.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，较小直径部分在磁极齿中间具有边缘段以便夹紧底板。
3.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，底板包括夹持在较大直径部分和夹紧的较小直径部分之间的舌形段。
4.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，较大直径部分的尺寸足够密封磁轭的通孔。
5.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，轴承件为浸渍轴承。
6.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，轴承件包括滚珠轴承和其中配合滚珠轴承的轴承夹持器。
7.一种按照权利要求1所述的步进马达，其特征在于，
通孔的内直径大于较小直径部分的外直径，
底板的厚度小于较小直径部分的厚度。
8.一种按照权利要求7所述的步进马达，其特征在于，较小直径的边缘径向地向外变形，使底板夹持在较小直径部分和较大直径部分之间。
9.一种步进马达，包括：
旋转轴；
转子磁铁，固定地安装在旋转轴上；
轴承件，包括较小直径部分和较大直径部分，并且支承旋转轴；和
磁轭，包括多个围绕转子磁铁外周表面的磁极齿，和具有通孔的底板，通孔中插入轴承件的较小直径部分，
其中，在较小直径部分插入通孔时较大直径部分密封通孔。
10.一种制造步进马达的方法，该马达可支承旋转轴和包括具有较小直径部分及较大直径部分的轴承件，和具有围绕转子磁铁的多个磁极齿和具有通孔的底板的磁轭，该方法包括下步骤：
插入较小直径部分到通孔中；和
使较小直径部分的边缘变形而使底板夹持在变形的较小直径部分和较大的直径部分之间。
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