CN1574564A - 混合型步进电动机转子的制造方法 - Google Patents

Abstract

能提供仅用冲压模具冲裁加工被加工材从而形成规定精度的磁芯板、不研磨加工转动体部的混合型步进电机的转子。一种混合型步进电机转子的制造方法，通过用冲压模具的冲裁加工，形成在外周缘具有多个小齿14的同时还具有使转动体轴贯通的内径孔的磁芯板20，通过以规定块数叠置磁芯板20而整体化来形成转动体部，在转动体部嵌入装配转动体轴，其特征是，通过以规定块数叠置上述磁芯板而整体化来形成转动体部，在转动体部内嵌入转动体轴后，能不研磨转动体部的外周面就装入电机。

Description

混合型步进电动机转子的制造方法

技术领域

本发明涉及混合型步进电动机使用的转子制造方法。

已有技术

混合型步进电动机可使用的转子，如图11所示，是在转动体部10贯穿设置转动体轴12而形成的，转动体部10在外周侧面叠置设有多个小齿的磁芯板而整体化形成。磁芯板通过用冲模对硅铜板等被加工材进行冲裁加工而形成。在磁芯板的上面和下面分别设置有叠置后铆接固定磁芯板用的凸部和凹部，通过使凸部和凹部位置配合地叠置磁芯板，使小齿位置位置重合，从而使磁芯板整体化形成转动体部10。

可是，在混合型步进电动机，以0.05mm非常狭地设定转子外周面和定子内周面的间隔。因此，转子的转动体部10的正圆度、转动体部10和转动体轴12的同轴度都要求极高精度，以前将用冲孔形成的磁芯板叠置成整体化后，研磨加工转动体部10的外周面，得到规定的正圆度和同轴度。

还有，若在研磨加工转动体部10的外周面时产生毛刺，由于是转子旋转停止的原因，所以在研磨加工转动体部10时要在转动体部10的外周面进行不产生毛刺的那种处理。图11所示的转子是在转动体部10的外周面涂布防止毛刺用树脂并硬化后，研磨加工转动体部10的外周面而形成的。该产品以在相邻小齿14的中间填充防止毛刺用树脂16的状态作为转子使用。作为除去研磨加工时产生的毛刺的方法，也有喷丸处理、抛光、利用水压的方法等。

在制造混合型步进电动机转子时，对转动体部10的外周面进行研磨加工是因为要将转动体部10的正圆度和转动体部10与转动体轴12的同轴度精加工成规定精度，同时是因为按规定的端面形状精加工构成转动体部10的磁芯板小齿14。

图12表示从硅钢板等被加工材18冲裁磁芯板20的方法。磁芯板20通过用冲模的冲裁加工沿外周缘形成小齿14而形成，但在该冲裁加工时，小齿14的前端部的边缘部变成圆弧状(放大图A部分)，从端面方向看小齿14时是在冲压方向产生塌边的形状。图8是以将冲裁加工过的磁芯板叠置形成转动体部的状态表示从端面方向看小齿的状态的照片。该图表示小齿端面在冲头的冲压方向形成塌边的形状。

在以前的冲裁被加工材18形成小齿14的磁芯20的加工方法中，不避免这样小齿14的边缘部分成为圆弧状，小齿14的端面成为塌边形状。这样，小齿14的端面成为塌边形状时，作为小齿14的端面积就不能确保所要的面积，产生作为混合型步进电动机的转子得不到必要转矩的问题。

在制造混合型步进电动机转子的工序中，对转动体部10的外周面进行研磨加工是因为通过研磨成塌边形状的小齿14端面，将小齿14的端面修正成规定的四角形状，得到所要的转矩。

这样在以前的混合型步进电动机转子的制造方法中，作为转子，为了得到所要的正圆度、同轴度，为了得到所要的转矩，对转动体部的外周面进行研磨加工的精加工方法作为一般的方法而进行。但是，研磨加工转动体部的外周面的作业是作为和冲压工序完全不同的工序进行的作业，在转动体部的外周面涂布防止毛利用的树脂并使其硬化，施行研磨加工这样的作业由于是必要的，是转子制造成本和混合型步进电机制造成本上升的原因。

发明内容

本发明就是要解决这些课题，其目的在于提供一种作为混合型步进电动机转子具有足够精度和特性、能不降低转子可靠性、转子制造工序简单化、提高生产率、并能较大降低转子制造成本的混合型步进电动机的转子制造方法。

本发明为了达到上述目的具有以下结构。

即，一种混合型步进电机的转子制造方法，通过用冲模的冲裁加工，在外周缘具有多个小齿，同时形成具有使转动体轴贯穿的内径孔的磁芯板，以规定块数叠置磁芯板形成整体化，由此形成转动体部，在转动体部嵌入组装转动体轴，其特征是，通过将上述磁芯板叠置规定块数后成整体化而形成转动体部，在转动体部嵌入转动体轴后，不研磨转动体部的外周面能装入电机。

并且，其特征是，在用上述冲模冲裁加工被加工材时，通过对被加工材配合上述小齿内周面形状地冲压加工小齿孔的小齿孔冲压加工工序、和对形成小齿孔的被加工材配合小齿端面位置地冲压加工被加工材的外形冲压加工工序的工阶段加工工序来形成磁芯板，同时在上述外形冲压加工工序时，使用设置了夹紧小齿端面附近的压板构件的脱模板，能防止小齿端面的毛刺进行冲压加工。

其特征是，在上述外形冲压加工工序中，作为上述压板构件，可使用具有从脱模板的压板面突出设置端面的分开冲孔模板的脱模板进行加工。

其特征是，在使用以该顺序邻接配置在被加工材形成内径孔的加工步骤和在被加工材进行外形冲压加工的加工步骤的冲模来加工上述内径孔的加工步骤，在冲头板上设置四角形状支持孔中插入冲头基部，在支持孔内侧面和冲头之间插入位置调节用垫片，由此调节冲头安装位置来进行加工。由此，能高精度调节内径孔和磁芯板的同轴度。

附图的简单说明

图1A和图1B表示对被加工材进行冲孔加工方法的说明图。

图2是表示使磁芯板的小齿部分成形的方法的说明图。

图3是表示用本发明方法得到的磁芯板小齿形状的照片。

图4是表示用已有方法得到的磁芯板小齿形状的照片。

图5是表示本发明方法的冲模的脱模板等结构的说明图。

图6是表示已有方法的冲模的脱模板等结构的说明图。

图7A和图7B是表示在用本发明方法冲裁磁芯板的状态的小齿端面形状的照片。

图8A和图8B是表示在用已有方法冲裁磁芯板的状态的小齿端面形状的照片。

图9A和图9B是表示本发明的冲模的冲头支持方法的说明图。

图10A和图10B是表示已有的冲模的冲头支持方法的说明图。

图11是表示已有转子结构的说明图。

图12是表示冲裁被加工材形成磁芯板的已有方法的说明图。

发明的实施例

下文结合附图一起详细说明本发明的最佳实施例。

图1表示在本发明的混合型步进电机的转子制造工序中，对硅铜板等被加工材18进行冲孔加工，形成在外周缘形成小齿14的磁芯板20的工序。

在本实施例，将高精度形成在外周缘具有多个小齿14的磁芯板20用的冲孔制造工序，设成与小齿14位置配合地冲压小齿孔的小齿孔冲压加工(图1A)和与磁芯板20的小齿14端面位置配合地冲裁被加工材18的外形冲压加工(图1B)的工阶段工序。

在被加工材18上冲压加工小齿孔的小齿孔冲压加工，如图1A所示，与在圆周方向以等间隔形成的小齿14的圆周方向位置相配合，冲裁形成有与小齿14的内侧面一致的内周面的小齿孔22。小齿孔22设定成从小齿14的齿夹部分长度沿直径方向(放射方向)延伸一些的卵形的孔形状。图2放大表示小齿14和小齿孔22的位置关系。

然后，在图1B所示的外形冲压加工中，与小齿14端面位置配合地冲裁被加工材18。小齿22由于从小齿14的齿夹位置(端面位置)延伸到外侧，所以在外形冲压加工中模切小齿孔22来对被加工材18进行冲裁。在图2，线B表示外形冲压加工的冲压线位置。该冲压线B的位置是小齿14的端面位置。在图1B中斜线部分是成为从被加工材18冲裁的磁芯板20的部分。

这样，在本实施例通过将冲裁被加工材18形成在外周缘具有小齿14的磁芯板20的工序分成进行小齿孔冲压加工和外形冲压加工的工阶段工序，能将小齿14的前端部边缘不形成圆孤形状而形成锐角形状。由于小齿孔冲压加工是比外形加工难并增加较大载荷的加工，所以通过在外形冲压加工前进行小齿孔冲压加工，所以能抑制小齿14的变形，能将小齿14的平面形状形成规定的形状。

图3是用本实施例的加工方法实际制作的磁芯板的小齿部分放大照片，图4是用以前加工方法制作的磁芯板的小齿部分放大照片。比较图3、图4就明白，在使用本实施例方法的情况，小齿14的端面通过外形冲压加工，形成用冲头砍掉的形状，小齿14的边缘部分不形成圆弧状面而形成锐角。由此，一个一个小齿14的宽度尺寸能精加工成设计那样的宽度尺寸。

如以上说明那样，通过将冲裁加工工序分成小齿冲压加工和外形冲压加工的工阶段，能高精度精加工小齿14的宽度尺寸，但作为混合型步进电机的转子为了得到所要的转矩，对于小齿14的端面形状也有必要精加工成无毛刺的高精度四角形状。

在本实施例中，为了将小齿14的端面精加工成高精度四角形状，作为冲模采用图5所示的那种支持构造。

图5是表示本实施例的冲模的脱模板30、冲模32和冲头40配置位置关系的说明图，图6是表示以前冲模的脱模板30、冲模32和冲头40配置位置关系的说明图。

如图6所示，在使用冲模对被加工材进行冲裁加工时，用脱模板30和冲模32以规定压力夹紧被加工材18，在夹紧被加工材18的状态使冲头40下冲，冲裁磁芯板20。

与此相反，在本实施例的冲模中，如图5所示，使用着在冲模孔32a的附近和冲模32之间设置夹紧被加工材18的分开冲孔模板31的脱模板30。

分开冲孔模板31配置在脱模板30与冲头40对向的侧面，并配置成狭窄的宽度、以便从形成平坦面的脱模板30的压板面稍微突出。在实施例中设置和脱模板30不同物体的分开冲孔模板31，设定该端面，使其从脱模板30的压板面突出0.03mm。分开冲孔模板31的宽度是0.03mm。

分开冲孔模板31固定设置在脱模板30上，随脱模板30一起升降并起到夹紧被加工材18的作用。由于比脱模板30的压板面更突出地设置分开冲孔模板31的压板面，在用脱模板30和冲模32夹紧被加工材18时，在冲模孔32a的边缘部附近，由于分开冲孔模板31的作用，被加工材18被比脱模板30强的夹紧力夹紧。

作为使脱模板30的夹紧力增大的方法，有增加支持脱模板的压紧弹簧根数或增强压紧弹簧强度的方法，但在增加压紧弹簧根数时有必须增大金属模的构造上和金属模制作上的问题。并且，对于脱模板30整体即使夹紧力增强，作为提高对被加工材18的夹紧力也有没有有效作用的问题。

与此相反，如本实施例那样，在脱模板30设置分开冲孔模板31的方法，在不改变脱模板30的压紧弹簧等的构造并能有效增大对被加工材18的夹紧力方面是有效的。

设有分开冲孔模板31的金属模在磁芯板20的外形冲压加工中使用。在脱模板30的最端部设置分开冲孔模板31是因为能在最接近冲模孔32a内面的位置夹紧被加工材18，由于将分开冲孔模板31设置成狭窄宽度，能使对被加工材18的夹紧力集中作用。

在外形冲裁加工时由于被加工材18冲裁成圆形，分开冲孔模板31被形成圆形的环状并安装在脱模板30上。实际在批量变化时，检查冲裁后小齿14的端面形状，适宜调节分开冲孔模板31的突出量和宽度。在图5所示的实例中，分开冲孔模板31从脱模板30的压板面的突出量是0.03mm，宽度是0.03mm。

还有，根据情况不在和脱模板30的另外物体上设置分开冲孔模板31，也可以在脱模板30上形成具有与分开冲孔模板31同样作用的突起部。

这样在脱模板30上安装分开冲孔模板31，在冲模孔32a的边缘附近有力地夹紧被加工材18进行冲裁加工时，能在小齿14的端面防止毛刺产生，能将小齿14的端面精加工成四角形状。

若外形冲压磁芯板20，则在小齿14的端面产生剪断部和断裂部。但小齿14端面的剪断部区域与断裂部部区域比较，是较宽广，所以在小齿14的端面不发生毛刺等，作为磁芯板20能变成更高精度的精加工状态。因此，本实施例的冲压模具中，冲头40和冲模31的间隙与以前的冲压模具相比，能设定得小。

在图5所示的实施例，冲头40和冲模32的间隙是0.01mm，是图6所示的以前冲压模具的冲头和冲模的间隙0.02mm的1/2。

图7A和图7B对于进行小齿孔冲压加工和外形冲压加工的工阶段的冲孔加工，在外形冲压加工使用具有分开冲孔模板31的脱模板30，用了使用较小设定冲头40和冲模32的间隙的冲压，模具而加工的磁芯板20的转动体部10，是对小齿形状进行摄影的照片。

与图8A和图8B所示的使用以前冲压模具进行冲裁加工的产品的小齿形状比较时可知，在用本实施例制造方法的情况，在小齿端面不产生毛刺。并且，比较放大图7B和图8B的小齿端的照片可知，在用本实施例制造方法的情况，小齿端面的剪断部区域比以前方法的产品宽广。即，用本实施例加工方法的情况表示，剪断作用更有力地作用，进行冲裁加工，得到有高精度端面形状的磁芯板。

从图3、4和图7A、B和图8A、B的结果可知，通过用上述冲压、模具冲裁加工得到的磁芯板20，由于小齿14的边缘部形成锐角，在端面不发生毛刺，精加工成规定的四角形状端面，所以能得到冲裁加工状态照旧所要的转矩。因而，若根据本实施例的转子制造方法，通过用冲压模具的冲裁加工形成磁芯板20后，没有必要进行修正小齿14端面形状这样的作业。即，形成磁芯板20后，为了修正小齿14的端面形状，没有必要像以前那样对转动体部的外周面进行研磨加工。

转子有必要使转动体部10和转动体轴12的同轴度满足规定精度。在磁芯板20形成使转动体轴12贯通的内径孔，在该内径孔嵌入转动体轴12装配转子。因而，为了能制作无研磨转子，在用冲压模具加工磁芯板20的工序，必须在被加工材18上高精度形成使转动体轴12贯通的内径孔。

冲裁加工磁芯板20的工序，如上述那样成为小齿孔冲压和外形冲压的工阶段工序。由于在被加工材18形成内径孔的工序和外形冲压加工作为其他工序进行，在本实施例由于内径孔和磁芯板20的外形位置的位置偏移难以产生，所以设计冲压模具，成为在对内径孔进行冲压加工的加工后继续进行磁芯板20的外形冲压加工的配置。

由于内径孔和磁芯板20的外形位置有必要以数μm以下的精度进行位置重合，所以有必要以用冲压模具的冲裁加工完成这样的高精度。

用9A和B表示对本实施例的内径孔进行加工的冲头的支持方法。在图9A，40是冲头，42是支持冲头40的基部40a的冲头板，44是冲孔模板，46是脱模板。48是安装在脱模板46上的导向衬套，对冲头40的前端侧进行导向。

图10A和B表示以前的加工冲压模具的内径孔的冲头支持方法。冲头41由冲头板42支持，冲头41的前端侧由冲孔模板44、脱模板46和导向衬套48导向并支持。

在图10A和B所示的以前的冲头支持方法和图9A和B所示的本实施例的冲头支持方法的不同方面的特征点是，在本实施例可微调整地设置冲头40对冲头板42的安装位置。即，在图10A和B所示的支持方法，将冲头41基部41a形成圆柱状，如图10B所示，在冲头板42上形成的圆形支持孔中仅插入并安装冲头41的基部41a。因而，为了位置调整，在必须使冲头41从中心位置偏芯时用导向衬套48强制地使冲头41从中心位置偏芯的操作。但是，这样操作引起的调整方法，在进行多次冲裁加工时，有产生位置偏移这样的问题，不可能正确微调整。

与此相反，图9A和B所示的本实施例的冲头40支持方法，将冲头40的基部40a形成四角柱状(断面正方形)，在冲头板42上形成插入冲头40的基部40a的断面正方形的支持孔42a，在冲头40和支持孔42a的内侧面之间插入位置调整用的垫片50，能微调整冲头40相对冲头板42的位置。将支持孔42a的内侧尺寸大小设定得比冲头40的基部40a的边长长一些，在冲头40的基部40a和支持孔42a的内侧面之间形成间隙，通过调节垫片50的插入块数，能调节冲头板42上的冲头安装位置。由于将冲头40的基部40a和支持孔42的平面形状设为四角形，可以说能在x-y方向的任意方向调节冲头40的位置。

正确设计冲压模具的冲头40的安装位置，混合型步进电动转动体的磁芯板20和内径孔的同轴度由于要求5μm这样的极高精度，在要求这样加工精度时，有必要一面检验实际用冲压模具加工的状态一面能微调整冲头40的安装位置。若是用本实施例的冲压，模具的加工方法，则能很容易进行这样的调节，通过在正确调整冲头40位置的状态进行冲裁加工，能以规定精度精加工使转动体轴12贯通的内径孔相对磁芯板20外形位置的位置。

这样，若根据本实施例的转子制造方法，由于能正确设定内径孔和磁芯板20的同轴度，通过用冲压模具的冲裁加工，形成具有内径孔的磁芯板20，同时叠置磁芯板形成整体化的转动体部10，通过在内径孔嵌入转动体轴12，能得到规定精度的转子。这样得到的转子，由于正确形成小齿14的端面形状，也以规定精度形成内径孔和转动体部10的同轴度，所以研磨加工转动体10外周面这样的后加工就没有必要，以原封不动的形态作为混合型步进电机的转子使用是可能的。

这样，使用仅通过冲压加工形成的磁芯板20并能原封不动地作为转子的最终产品提供，作为制造工序简单化、降低转子制造成本的加工方法是极有效的。以前组装转子后研磨加工转动体部10外周面时，是因为必须进行在转动体部10外周面涂布树脂后干燥的工序、研磨工序这样复杂的工序。本发明的方法由于省略这样复杂工序，能极有效地制造转子，能极有效地利用于转子制造成本及混合型步进电机的制造成本的削减。

若使用本发明的混合型步进电机转子的制造方法，通过用冲压模具对被加工材进行冲裁加工，能将转动体部无研磨原样装入电机，能极容易生产混合型步进电机的转子，具有能较大降低混合型步进电机转子制造成本等明显效果。

Claims (4)

1.一种混合型步进电机的转子制造方法，通过用冲压模具的冲裁加工，形成在外周缘具有多个小齿的同时具有使转动体轴贯通的内径孔的磁芯板，通过以规定块数叠置磁芯板而整体化来形成转动体部，在转动体部上嵌入装配转动体轴，其特征是，通过以规定块数叠置上述磁芯板而整体化来形成转动体部，在转动体部上嵌入转动体轴后，可不研磨转动体外周面地装入电机。

2.如权利要求1记载的混合型步进电机的转子制造方法，其特征是，在用上述冲压模具对被加工材进行冲裁加工时，使用对被加工材配合上述小齿的内周面形状地冲压加工小齿孔的小齿孔冲压加工工序、和对形成小齿孔的被加工材配合小齿端面位置地冲压加工被加工材的外形冲压加工工序的工阶段工序形成磁芯板，

同时在上述外形冲压加工时，使用设置了夹紧小端端面附近的压板构件的脱模板，能防止小齿端面的毛刺进行冲压加工。

3.如权利要求2记载的混合型步进电机的转子制造方法，其特征是，在上述外形冲压加工工序，作为上述压板构件，使用具有端面从脱模板的压板面突出地设置的分开冲孔模板的脱模板进行加工。

4.如权利要求1记载的混合型步进电机的转子制造方法，其特征是，使用以该顺序邻接配置在被加工材形成内径孔的加工步骤和在被加工材施行外形冲压加工的加工步骤的冲压模具，

在加工上述内径孔的步骤，在设置成冲头板的四角形状的支持孔插入冲头的基部，通过在支持孔的内侧面和冲头之间插入位置调节用的垫片，调节冲头安装位置来进行加工。

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