CN1778030A - 便于组装的步进马达及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种步进马达，包括：支架；壳，具有耦合到所述支架的第一端以及具有与所述第一端相比减小宽度的第二端；定子，设置在所述壳中以形成电场；第一支持单元，形成在所述支架的第一端上；磁体，对应于所述定子而固定以提供所述电场；第二支持单元，支持在所述壳的第二端上；转子，由所述第一和第二支持单元所支持；以及制动器，装配在所述壳的第二端的开放端上以支持所述第二支持单元。

Description

便于组装的步进马达及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种步进马达，并且更具体地，涉及一种步进马达及其制造方法，其中所述步进马达的组装能够容易地便于执行。本发明还涉及一种步进马达及其制造方法，其中所述步进马达被以简单的结构设计并且部件的数量减少，从而使其便于组装所述步进马达并且减少连接部分的数量以提高所述步进马达的精度。
背景技术
步进马达已经被应用到多种领域如软盘驱动器、打印机、伺服机构等等。所述步进马达包括轴、形成在所述轴的第一端上的导螺杆、固定在所述轴的第二端上的磁体以及绕所述磁体施加电场的定子。所述轴用作与所述定子协作的转子。传递元件与所述导螺杆啮合。因此，当所述导螺杆旋转时，所述传递元件往复。
下文中将简要地描述所述步进马达的操作。所述轴由产生在所述磁体和所述定子之间的电磁力旋转。当所述轴旋转时，所述导螺杆与所述轴一起旋转。这里，耦合到所述导螺杆的传递元件在其轴的方向上移动。
形成在所述轴的相对端的上的是轴承，支持所述轴并且防止所述轴被移走。所述轴承具有由球、弹簧和导引组成的复杂结构。
在所述步进马达的组装过程中，上述部件被彼此连接。因此，在所述组装过程完成之后，相邻于所述轴的部件之间可能会有干扰，从而退化所述马达的旋转性能并且减少所述马达的服务寿命。
另外，所述许多部件之间的连接过程使组装所述步进马达复杂，从而退化工作效率。
公开
技术问题
因此，本发明涉及基本消除由于相关技术的限制和缺点引起的一个或者多个问题的一种步进马达及其制造方法。
本发明的一个目的是提供一种步进马达及其制造方法，其能够通过改进轴承的支持结构以及减少部件的数量来简化组装过程。
本发明的另一目的是提供一种步进马达及其制造方法，其能够通过简化轴支持结构以增加部件之间的组装精度以及改进步进马达的同轴性来改进操作的可靠性。
技术方案
为了得到这些和其它优点并且根据本发明的目的，如实施的和概括描述的，提供了
根据本发明的另一方面，提供了一种步进马达，包括：支架；壳，具有耦合到所述支架的第一端以及具有与所述第一端相比减小宽度的第二端；定子，设置在所述壳中以形成电场；第一支持单元，形成在所述支架的第一端上；磁体，对应于所述定子而固定以提供所述磁场；第二支持单元，被支持在所述壳的第二端上；转子，由所述第一及第二支持单元所支持；以及制动器，装配在所述壳的第二端的开放端上以支持所述第二支持单元。
根据本发明的另一方面，提供了一种步进马达，包括：壳，提供有导引部分，用于导引第二支持单元；定子，安装在所述壳内以形成电场；转子，由所述第二支持单元可旋转地支持并且被插入以便与所述定子间隔开；磁体，固定在所述转子上以对应于所述定子；以及支架，具有第三支持单元，其中插入了转子的第一侧，所述支架接触所述壳的开口部分以及第一支持单元，转子的第二侧在所述第一支持单元上被可旋转地支持。
还是根据本发明的另一方面，提供了一种制造步进马达的方法，包括以下步骤：使用销来对准支架和单体壳；将单体壳耦合到支架；将转子插入到壳和支架中；以及在转子的端上对准支持单元。
有利效果
根据本发明，通过简化轴支持结构可以改进组装精度。另外，通过在壳上整体地形成轴承导引功能，部件的数量可减少，从而简化组装过程。
另外，通过在整体壳中组装齿轭(tooth yoke)，所述齿轭之间的同心精度得到改进，从而改进了转子的下垂(drooping)现象以及同轴性，并且增加了马达的转矩。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的步进马达的截面图；
图2是图1中所描绘的壳的放大截面图；以及
图3是流程图，说明根据本发明的实施例的制造步进马达的方法。
实施本发明的最佳方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。尽管本发明已参照其优选实施例在此描述和说明，对本领域技术人员将明显的是可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变化。因此，目的是本发明覆盖落入所附的权利要求及其等价形式的范围内的此发明的所有修改和变化。
图1示出根据本发明的优选实施例的步进马达的截面图，而图2示出图1中所描绘的壳的放大截面图。
参考图1和2，所发明的步进马达包括支架140、封装定子外周围的壳120、转子130、第一支持单元160以及第二支持单元170。支架140限定了步进马达的框架，使步进马达能够通过支架140安装在物体上。壳绕定子120设置以保护驱动单元。
支架140在第一端提供有在竖直方向弯曲的第一钩连部件142，以及在第二端提供有在竖直方向弯曲的第二钩连部件141。第一和第二钩连部件142和141分别提供有穿透孔142a和141a。
转子130包括：轴131，具有预定直径和长度；导螺杆131a，形成在轴131的外周围上，以在轴131通过与定子120协作而旋转时在往复方向上导引传递元件；磁体133，对应于定子120；以及磁体固定端131b，从轴131的一端延伸，磁体133被提供在磁体固定端131b的外周围上。
轴131包括在转子130中，磁体133和磁体固定端131b被整体地旋转。定子120和磁体133被彼此间隔开预定的距离。
第一支持单元160包括安装在第一钩连部件142的穿透孔142a中的枢转轴承161，以及安装在穿透孔142a的中心部分上的球轴承163。
第二支持单元170包括：球173，与转子130的右端滚动接触；推力轴承(thrust bearing)171，用于轴向地支持球173；以及弹簧175，弹性地支持推力轴承171以吸收冲击。转子130在其相对端由第一和第二支持单元160和170所支持，从而精确地维持同心轴。
定子120被提供在壳110中以形成电场，包括：线圈121a和121b，电流被施加到所述线圈；绕线管123a和123b，线圈121a和121b分别围绕其缠绕；以及多个齿轭125a、125b、125c和125d，其彼此啮合。
作为本发明的另一实施例，可进一步提供包括插入在第二钩连部件141中的支持元件151的第三支持单元150。
通过插入在第二钩连部件141中的支持元件151，转子130的同轴性得到改进，从而从本发明的步进马达产生高功率的转矩。
所述步进马达的结构将在下文中被更详细地描述。
壳110限定空部分115。所述壳在第一端提供有与第二钩连部件141啮合的开口113，以及在第二端提供有用于导引推力轴承171的导引部分。
也就是说，壳110的导引部分通过深冲压过程(deep drawingprocess)形成。弹簧175、推力轴承171以及球173以向右的顺序设置在所述导引部分中。
也就是说，球173滚动接触转子130的右端，并且推力轴承171在轴向上支持球173。弹簧175支持推力轴承171以吸收由转子130的旋转所产生的冲击。推力轴承171插在导引部分111的内周围中。
盖形制动器177耦合到导引部分111以防止球173、弹簧175以及推力轴承171被移出导引部分111。
袋(pocket)177a被压下并且倾斜于制动器177的内周围上。当制动器177被强制装配或者接合在导引部分111中时，袋177a用于防止异物被引入壳110中。
弹簧175可以由线圈弹簧形成而推力轴承171可以由合成树脂形成。
作为另一实施例，支持元件151可以被设计为由插入通过第二钩连部件141的穿透孔141a而直接地支持转子130。
下文中将简要描述制作所述步进马达的方法。
定子120首先被安装在壳110中。然后，壳110和支架140通过销(未示出)对准。
接下来，壳110的开口113的尽端耦合到支架140的第二钩连部件141。
随后，所述销被移走并且转子被插入。球173、推力轴承171以及弹簧174被以此顺序安装在壳110的导引部分111中。制动器177耦合到导引部分111的端以防止球173、推力轴承171以及弹簧174被移出导引部分111，从而完成所述步进马达的组装。
所述组装过程将参照附图较详细地描述。
图3示出流程图，说明根据本发明的实施例的步进马达的组装过程。
参考图3，构成定子120的多个部件被安装在壳110的空部分115的内表面上(S1)，并且壳110和支架140通过中心销(未示出)对准以使壳110的导引部分111以及形成在支架140的相应的第一和第二钩连部件142和141上的穿透孔142a和141a在同心轴上对准(S2)。
这里，穿透孔141a和142a以及壳110的导引部分被设计成使其内直径彼此相同。中心销被设计成使其外直径与所述内直径相同。结果，当中心销被插入时，支架140和壳110在所述同轴方向上精确对准。
在以上之后，壳110的开口部分的端通过焊接或焦化过程耦合到支架140的第二钩连部件141(S3)。这里，由于支架140和壳110通过中心销对准，支架140和壳110的同轴性不被损坏。
接下来，中心销被移走(S4)并且转子130被插入(S5)。
这里，为了根据上述可替换实施例组装步进马达，支持元件151可在转子130被插入之前插入穿透孔141a。在此情形中，可以不使用中心销以在同轴线上对准支架140和壳110。
同时，转子130的插入端通过穿透第二钩连部件141在第一支持单元160上被支持。结果，当转子130完全插入时，定子120维持与磁体固定端131b的预定距离。
在以上之后，具有球173和弹簧175的推力轴承171被安装在壳110的导引部分111中(S6)，并且盖形制动器177被装配在导引部分111上以防止轴承结构被移走(S7)。
如上所述，当步进马达的组装完成时，球173接触磁体固定端131b以及推力轴承171。通过球173接触推力轴承171，球173的滚动运动成为可能，从而实现轴承操作。在轴向上由转子130施加的负载通过弹簧175来衰减，从而维持理想的同轴性。由于转子130的插入端由第一支持单元160支持，在轴向上由转子130产生的整体负载可被完全支持。
根据本发明，由于壳110以单体形成，与多个壳被形成时相比同轴性得到改进。另外，由于壳110通过单个耦合过程耦合到支架140，步进马达组装过程中导致的不良率可显著减少。
另外，通过在壳110上形成用于导引第二支持单元170的导引部分，不需要用于支持所述轴承的任何附加部件。另外，由于盖形制动器177容易地耦合到导引部分111的开放端，步进马达的组装过程变得更方便。
实施本发明的方式
本发明的特征在于壳能够以一种状态容易地固定在支架上，所述状态即壳由中心销所导引以及轴承结构由壳所支持。对于本领域技术人员将明显的是可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变化。
工业应用性
本发明具有如下优点：
1.组装精度可以通过简化轴支持结构而得到改进。
2.通过在壳上整体地形成轴承导引功能，部件的数量可减少，从而简化组装过程。
3.通过在整体壳中组装齿轭，所述齿轭之间的同心精度得到改进，从而改善转子的下垂现象以及同轴性，并增加马达的转矩。

Claims (29)

1.一种步进马达，包括：
支架；
壳，具有耦合到所述支架的第一端以及具有与所述第一端相比减小宽度的第二端；
定子，设置在所述壳中以形成电场；
第一支持单元，形成在所述支架的第一端上；
磁体，对应于所述定子而固定以提供所述磁场；
第二支持单元，支持在所述壳的第二端上；
转子，由所述第一和第二支持单元所支持；以及
制动器，装配在所述壳的第二端的开放端上以支持所述第二支持单元。
2.如权利要求1的步进马达，还包括形成在所述支架的第二端上的第三支持单元以便支持所述转子的点。
3.如权利要求2的步进马达，其中所述第三支持单元包括通过弯曲所述支架的第二端而形成的钩连部件以及插入在所述钩连部件中的支持元件。
4.如权利要求1的步进马达，其中所述壳以单体形成。
5.如权利要求1的步进马达，其中第二支持单元包括与所述转子的端接触的球；
推力轴承，接触所述球；以及
弹簧，偏置在所述推力轴承以及所述制动器之间。
6.如权利要求5的步进马达，其中所述弹簧由线圈弹簧形成。
7.如权利要求5的步进马达，其中所述推力轴承接触所述壳的第二端。
8.如权利要求5的步进马达，其中所述推力轴承由合成树脂形成。
9.如权利要求1的步进马达，其中所述制动器被单独准备并且装配在所述壳的第二端上。
10.如权利要求1的步进马达，其中所述制动器是盖形的。
11.如权利要求1的步进马达，其中所述制动器被强制装配或者接合在所述壳的第二端上。
12.如权利要求1的步进马达，其中所述第一支持单元包括通过弯曲所述支架的端而限定的钩连部件以及安装在所述钩连部件的穿透孔上的轴承。
13.如权利要求1的步进马达，还包括形成在所述制动器的内表面上的袋。
14.如权利要求1的步进马达，其中所述定子和所述磁体是成对的并且彼此间隔开。
15.如权利要求1的步进马达，其中所述壳的第一端通过焊接或者填隙过程耦合到所述支架。
16.如权利要求1的步进马达，其中所述壳的第二端具有与形成在所述支架上的穿透孔相同的直径。
17.如权利要求1的步进马达，其中所述转子由所述第一和第二支持单元支持。
18.一种步进马达，包括：
壳，提供有导引部分，用于导引第二支持单元；
定子，安装在所述壳内以形成电场；
转子，由所述第二支持单元可旋转地支持并且被插入以便与所述定子间隔开；
磁体，固定在所述转子上以与所述定子对应；以及
支架，具有第三支持单元，其中插入了转子的第一侧，所述支架接触所述壳的开口部分以及第一支持单元，转子的第二侧在所述第一支持单元上被可旋转地支持。
19.如权利要求18的步进马达，其中所述壳以单体形成。
20.如权利要求18的步进马达，其中所述导引部分具有与开放的部分相比减小的直径。
21.如权利要求18的步进马达，其中所述第三支持单元包括具有穿透孔的钩连部件以及插入在所述穿透孔中的支持元件。
22.如权利要求18的步进马达，其中所述第二支持单元包括：球，与所述转子的端接触；
推力轴承，与所述球接触；以及
弹簧，设置在所述推力轴承后侧上，用于衰减来自所述推力轴承的冲击。
23.如权利要求18的步进马达，还包括耦合到所述导引部分的制动器，用于支持所述第二支持单元。
24.一种制造步进马达的方法，包括步骤：
使用销来对准支架和单体壳；
将所述单体壳耦合到所述支架；
将转子插入到所述壳和所述支架中；以及
在转子的端上对准支持单元。
25.如权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：在将转子插入到所述壳和所述支架中之前移走所述销。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述壳包括所述支持单元设置于其中的导引部分。
27.如权利要求26所述的方法，还包括以下步骤：在对准所述支持单元之后将制动器固定在所述导引部分上。
28.如权利要求24所述的方法，其中所述支架和所述壳通过焊接或者填隙过程而彼此耦合。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述导引部分通过深冲压过程形成。
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