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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen PM-Schrittmotor, insbesondere das Anschlusselement eines PM-Schrittmotors.
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2. Stand der Technik
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Ein PM(Permanentmagnet)-Schrittmotor (nachstehend einfach „Schrittmotor” genannt) umfasst eine Rotoreinheit, die einen kreisförmigen zylindrischen Magneten beinhaltet, der eine Vielzahl von am Umfang angeordneten magnetischen Polen aufweist, und eine Statoranordnung, die zwei axial miteinander verbundene Statoreinheiten beinhaltet, die um die Rotoreinheit herum angeordnet sind. Jede der beiden Statoreinheiten beinhaltet ein Rückschlusspaar (innerer und äußerer Rückschluss), von denen jeder ein kreisringförmiges Basisteil und eine Vielzahl von Polzähnen aufweist, die entlang des inneren Umfangs des Basisteils angebracht sind, und die nach oben gebogen und kammartig so angeordnet sind, dass die sich gegenüber stehende Vielzahl von entsprechenden Polzähnen ineinander greifen, und in denen eine Wicklung zur Erregung des Rückschlusspaares um die verzahnten Polzähne herum angeordnet sind (siehe zum Beispiel
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2008-136302 ).
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Die Erregerspule ist normalerweise so aufgebaut, dass ein Kupferlackdraht auf einen zylindrischen Spulenkörper gewickelt wird, der um die ineinander greifenden Polzähne herum angeordnet ist. Beide Enden (Anfang und Ende) des gewickelten Kupferlackdrahtes (Wicklung) werden um stiftförmige Anschlüsse gewunden, die zum Beispiel in einen Anschlussblock eingebettet sind, der so mit dem Spulenkörper einteilig verbunden ist, dass er über dem Basisteil des inneren Rückschlusses und einem Flansch des Spulenkörpers, der dem Basisteil gegenüber liegt, angeordnet ist. Die Enden der Spulenwicklung, die wie oben beschrieben, um die Anschlüsse gewickelt sind, werden mit diesen verlötet, um die elektrische Verbindung sicher zu stellen. Wird ein, von einer extern angeordneten Steuerschaltung stammendes elektrisches Signal über die Anschlüsse an die, wie oben beschrieben, aufgebaute Erregerspule gegeben, so wird jeder der Polzähne des Rückschlusses erregt, was entweder eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den einzelnen Polzähnen und dem Magnetpol des Magneten zur Folge hat, wodurch der Magnet zu einer Drehung um einen bestimmten Winkel veranlasst wird.
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Die Enden der Spulenwicklung können, anstatt durch Verlöten, zum Beispiel durch Plasma-Schweißen (Verschmelzungsvorgang) zuverlässig mit den Anschlüssen elektrisch verbunden werden. Wird ein Schweißverfahren wie zum Beispiel Plasma-Schweißen angewendet, so entfällt die Verwendung von Lötzinn, wodurch Sicherheit und Umweltverträglichkeit verbessert werden (siehe z. B.
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2001-286090 ).
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7 zeigt ein Anschlusselement
81, das angepasst ist für eine Verbindung durch Plasma-Schweißen und in der
Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2001-286090 veröffentlicht wurde. Es hat als Ganzes eine zweigabelige Form, die speziell so aufgebaut ist, dass sie die folgenden Teile in sich integriert einen internen Anschlussabschnitt
82 in L-Form, mit daran angeschlossenem Kupferlackdraht und einen externen Anschlussabschnitt
83 zur Verbindung mit einer externen Schaltung, und einen Fußabschnitt
84, der in den Anschlussblock
87, der an einem Abschnitt des Flansches
86 eines Spulenkörpers
85 ausgeformt wurde, eingepresst ist, wobei der externe Anschlussabschnitt
83 und der Fußabschnitt
84 so miteinander verbunden sind, dass sie eine gerade Schiene bilden, und ein Schienenteil des L-förmigen internen Anschlussabschnitts
82 rechtwinklig mit dem Verbindungsabschitt zwischen externem Anschlussabschnitt
83 und Fußabschnitt
84 verbunden ist.
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Nachdem ein Drahtende der Spulenwicklung, die auf dem Spulenkörper 85 aufgebracht wurde, um den internen Anschlussabschnitt 82 des wie oben beschrieben aufgebauten Anschlusselements 81 gewickelt wurde, und ein Entladungsstrom an den internen Anschlussabschnitt 82 angelegt wird, wobei das externe Anschlussteil 83 als Erdungselektrode dient, lässt sich das eine Drahtende der Wicklung mit dem Anschlusselement 81 durch Plasma-Schweißen verbinden.
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In einem Schrittmotor, offenbart in der
Japanischen offen gelegten Patentanmeldung Nr. 2001-286090 , ist ein Paar (zwei) Anschlüsse, an die jeweils eines der beiden Drahtende einer Spulenwicklung, die eine Statoreinheit bildet, angeschlossen ist, entlang einer senkrecht zur Rotationsachse (diese ist senkrecht zur Papierebene von
7) stehenden Richtung angeordnet. Ferner ist das Anschlusspaar so an einem Anschlussblock angebracht, dass ein interner Anschlussabschnitt, um den ein Kupferlackdraht gewickelt ist, und ein externer Anschlussabschnitt, an den eine externe Schaltung angeschlossen wird, in einer virtuellen Ebene liegen (entspricht der hierin später beschriebenen „Anschluss-Ausrichtung”) die senkrecht zur Rotationsachse steht. Ein weiteres Paar (zwei) Anschlüsse für eine zweite Statoreinheit, die auf gleiche Weise angeordnet sind, wie das vorstehend beschriebene Anschlusspaar, sind so angeordnet, dass sie sich axial gegenüber dem ersten Anschlusspaar befinden (siehe
3 in der Japanischen offen gelegten Patentanmeldung Nr. 2001-286090). Das bedeutet also, dass am gesamten Schrittmotor vier Anschlüsse an einer Oberfläche des Anschlussblocks, in zwei Anordnungen, so angereiht sind, dass in jeder Anordnung je zwei Anschlüsse vorhanden sind.
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Die Anzahl der Motorschritte muss in manchen Fälle vergrößert werden, um ein größeres Drehmoment und eine höhere Auflösung des Rotor-Schrittwinkels eines Schrittmotors zu erzielen. Zur Erhöhung der Anzahl der Motorschritte ist es erforderlich, die Anzahl der magnetischen Pole eines Magneten zu erhöhen und die Anzahl der Polzähne an den Rückschlüssen. Soll jedoch die Anzahl der Polzähne vergrößert werden, während der innere Durchmesser des Stators gleich bleibt, dann muss die Breite (Umfangsabmessungen) der einzelnen Polzähne zwangsläufig verringert werden.
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Werden, unter den oben beschriebenen Bedingungen, die Rückschlüsse durch Stanzen hergestellt, so muss die Dicke des auszustanzenden Plattenmaterials, unter Berücksichtigung der beim Stanzvorgang bestehenden Einschränkungen, verringert werden, um die Breite der Polzähne oder den Abstand zwischen zwei Polzähnen zu verringern, und es dadurch zu ermöglichen, dass sich die Anzahl der Polzähne vergrößern lässt. Folglich muss auch die Dicke eines kreisringförmigen Basisabschnitts des Rückschlusses verringert werden, dementsprechend verringern sich auch die Abmessungen eines Anschlussblocks in axialer Richtung, der am äußeren Umfang des Basisabschnitts des Rückschlusses (innerer Rückschluss) angeformt ist, wodurch es schwierig wird, die Anschlüsse in zwei Anordnungen in axialer Richtung anzubringen. Um diese Schwierigkeit zu meistern, wäre es eine Möglichkeit, die Dicke eines Spulenflansches zu vergrößern, was aber zur Folge hat, dass die Verkleinerung des Schrittmotors in axialer Richtung behindert wird, und dies stellt daher nicht unbedingt eine akzeptable Lösung dar.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schrittmotor anzugeben, der ein zweigabeliges Anschlussteil umfasst, das so ausgebildet ist, dass sich ein Kupferlackdraht ohne den Gebrauch von Lötmitteln an ihm anschließen lässt, und das sich auch noch erfolgreich weiter verkleinern lässt.
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Zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird in einer der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ein Schrittmotor angegeben, der folgendes beinhaltet: eine Rotoreinheit einschließlich eines Magneten, die um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist, eine Statorbaugruppe, bestehend aus einer ersten Statoreinheit und einer zweiten Statoreinheit, die um die Rotoreinheit herum angeordnet sind, und axial miteinander gekoppelt sind, und von denen jede einen Rückschluss beinhaltet, und eine Wicklung zur Erregung des Rückschlusses, wobei der Rückschluss einen kreisringförmigen Basisabschnitt umfasst und eine Vielzahl von Polzähnen aufweist, die entlang eines inneren Umfangs des Basisteils angebracht sind, und die, in axialer Richtung gebogen, angeordnet sind, wobei der Rückschluss der ersten Statoreinheit und der Rückschluss der zweiten Statoreinheit miteinander in Berührung stehen, wodurch eine Berührungsebene zwischen den beiden definiert wird; und eine Anschlusseinheit, die an einem äußeren Umfang der Statorbaugruppe entlang der Berührungsebene angeordnet ist, und die eine Anschlussgruppe umfasst, die eine Vielzahl von Anschlüssen enthält, die elektrische Signale von einer extern angeordneten Steuerungsschaltung an die Wicklung weitergeben und von denen jeder einen ersten Anschlussabschnitt beinhaltet, an dem einer der beiden Drahtenden der Wicklung angeschlossen ist, und einen zweiten Anschlussabschnitt, der im Wesentlichen parallel zum ersten Anschlussabschnitt angeordnet ist, und an dem die Steuerungsschaltung angeschlossen ist. In dem oben beschriebenen Schrittmotor sind die Vielzahl von Anschlüssen in einer Reihe entlang einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung steht, und der erste Anschlussabschnitt und zweite Anschlussabschnitt von jedem der Vielzahl von Anschlüssen in axialer Richtung ausgerichtet sind.
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Da in dem, wie oben beschrieben aufgebauten Schrittmotor die Vielzahl der Anschlüsse, von denen jeder einen ersten Anschlussabschnitt beinhaltet, an dem einer der beiden Drahtenden der Wicklung angeschlossen ist, und einen zweiten Anschlussabschnitt, der im Wesentlichen parallel zum ersten Anschlussabschnitt angeordnet ist, und an dem die Steuerschaltung angeschlossen ist, in einer Reihe entlang einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung angeordnet sind, kann die axiale Länge des Schrittmotors verringert werden. Da der erste Anschlussabschnitt und der zweite Anschlussabschnitt ferner im Wesentlichen in axialer Richtung nebeneinander aufgereiht sind (Anschluss-Ausrichtung), kann der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Anschlussabschnitt vergrößert werden, ohne dass die Abmessung des Schrittmotors in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung gemessen, vergrößert werden muss, wodurch sich das Umwickeln des ersten Anschlussabschnitts mit Draht mittels automatischer Wickelmaschine leichter gestalten lässt.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann sich der erste Anschlussabschnitt nahe an der Berührungsebene befinden, und der zweite Anschlussabschnitt kann auf der Seite, die der Seite, auf der sich die Wicklung befindet, deren Drahtende mit dem ersten Anschlussabschnitt verbunden ist, entgegen gesetzt ist, herausragen.
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Durch den oben beschriebenen Aufbau wird der Wicklungsvorgang, bei der ein Kupferlackdraht um die Vielzahl von Polzähnen gewickelt wird, wodurch sich die Wicklung bildet, nicht durch die Anschlüsse (insbesondere nicht durch den zweiten Anschlussabschnitt) behindert, wodurch sich das Wickelverfahren verbessern lässt.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Anschlussblockanordnung eine Vielzahl von Anschlussblöcken umfassen, die voneinander getrennt angeordnet sind, und von denen jeder einzelne einen Anschluss enthält, und eine Vielzahl von Anschlussblöcken der ersten Statoreinheit und eine Vielzahl von Anschlussblöcken der zweiten Statoreinheit ineinander eingreifen können.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau lässt sich der Abstand zwischen den einzelnen Anschlüssen der ersten und der zweiten Statoreinheit vergrößern. Wird hierbei das Ende des Kupferlackdrahtes um einen Anschluss gewickelt, so wird das folglich nicht durch den anderen Anschluss behindert, wodurch sich das Wickelverfahren noch weiter verbessern lässt.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Anschlussgruppe eine Führungsnut aufweisen, in der ein Brückenabschnitt des Anschlusses zur Verbindung des ersten Anschlussabschnitts mit dem zweiten Anschlussabschnitt aufgenommen wird, wobei die Länge der Führungsnut mindestens ein Drittel der Länge des Brückenabschnitts betragen kann.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau lässt sich eine größere Genauigkeit der Anschluss-Ausrichtung erreichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Schrittmotors gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine axiale Querschnittsansicht des Schrittmotors von 1, die seinen inneren Aufbau zeigt.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Statorbaugruppe, bestehend aus einer ersten Statoreinheit und einer zweiten Statoreinheit (ein Statorpaar) und einer Anschlussanordnung des Schrittmotors.
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4A ist eine Seitenansicht eines Anschlussblock-Paares, das einteilig an einen Spulenkörper des Schrittmotors angeformt wurde und von denen jeder über einen daran befestigten Anschluss verfügt. 4B ist eine axiale Querschnittsansicht von 4A entlang einer Linie 4(b)-4(b).
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5 ist eine Draufsicht auf die Anschlussanordnung.
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6 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Anschlusses, der am Anschlussblock befestigt wird.
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7 ist eine Seitenansicht eines Anschlussblocks und Anschlüssen nach Stand der Technik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachstehend wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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1 zeigt einen Schrittmotor 10 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, der folgendes umfasst: eine zylindrische Rotoreinheit 11, die zentrisch zur Rotationsachse angeordnet ist, eine kreisringförmige Statorbaugruppe 21, die um die Rotoreinheit 11 herum, mit einem vorbestimmten Abstand zum äußeren Umfang der Rotoreinheit 11, angeordnet ist, und eine Anschlussanordnung (Anordnung zum Anschließen externer Verbindungen) 41, die in einem axial zentralen Bereich der äußeren Umfangsfläche der Statorbaugruppe 21 angeordnet ist.
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Die in 2 gezeigte Rotoreinheit 11 umfasst eine Rotorwelle 12, hergestellt aus einer runden Metallstange, und einen zylindrischen Magnet 14, der über einen Abstandshalter 13 fest mit der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 12 verbunden ist, und der eine Vielzahl (achtundvierzig in der vorliegenden Ausgestaltung) von Magnetpolen aufweist, die umlaufend angeordnet sind. Die Rotorwelle 12 ist drehbar durch ein Lagerpaar 52 und 52 gelagert, die jeweils an scheibenförmigen axialen Endplatten 51 und 51 angeordnet sind, die sich an den axialen Enden der Statorbaugruppe 21 befinden.
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Die Statorbaugruppe 21 umfasst ein Paar (zwei) kreisringförmige Statoreinheiten 22A und 22B, die gleichachsig zueinander angeordnet sind. Die Statoreinheit 22A (erste Statoreinheit), die sich links auf der Abbildung befindet, und die Statoreinheit 22B (zweite Statoreinheit), die sich rechts auf der Abbildung befindet, haben im Prinzip den gleichen Aufbau und sind axial so symmetrisch aneinander gekoppelt, dass entsprechende Polzähne (später beschrieben) am Umfang voneinander versetzt werden (durch einen elektrischen Winkel von 90 Grad in Bezug auf die Phasendifferenz). Die erste und zweite Statoreinheit 22A und 22B werden gemeinsam als Statoreinheit 22 bezeichnet werden.
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Jede der ersten und zweiten Statoreinheit 22A und 22B beinhaltet ein Rückschlusspaar 23 (innerer Rückschluss) und 26 (äußerer Rückschluss), die in axialer Richtung angeordnet sind, und ein Spulenteil 32 zur Erregung des Rückschlusspaares 23 und 26. Wenn die erste und zweite Statoreinheit 22A und 22B, wie oben beschrieben, axial aneinander gekoppelt werden, wodurch sie die Statorbaugruppe 21 bilden, kommen die entsprechenden inneren Rückschlüsse 23 der ersten und zweiten Statoreinheit 22A und 22B miteinander in Kontakt und sind axial zentral angeordnet, und die sich entsprechenden äußeren Rückschlüsse 26 sind an den jeweiligen axialen Enden angeordnet.
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In Bezug auf 3 ist der innere Rückschluss 23 aus magnetisch weichem Material hergestellt (Eisen im Fall der vorliegenden Ausgestaltung) und hat eine ringförmige Gestalt. Speziell umfasst er einen Basisabschnitt 24 (Basisabschnitt des inneren Rückschlusses) mit kreisringförmiger Gestalt, der senkrecht zur Rotationsachse angeordnet ist, und eine Vielzahl (vierundzwanzig, das entspricht der Hälfte der Magnetpol-Anzahl des Magneten 14 der vorliegenden Ausgestaltung), von Polzähnen 25 (Polzähne des inneren Rückschlusses), angeordnet entlang eines inneren Umfangs 24a des Basisabschnitts 24, und so senkrecht gebogen, dass sie sich axial, mit abnehmender Breite nach außen, erstrecken. Die Vielzahl von Polzähnen 25 sind in gleichförmigem Abstand voneinander kammartig entlang des inneren Umfangs 24a des Basisabschnitts 24 angeordnet.
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Andererseits ist der äußere Rückschluss 26 aus magnetisch weichem Material hergestellt (Eisen im Fall der vorliegenden Ausgestaltung) und hat eine bescherförmige Gestalt. Speziell umfasst er einen Basisabschnitt 27 (Basisabschnitt des äußeren Rückschlusses) mit kreisringförmiger Gestalt, der senkrecht zur Rotationsachse angeordnet ist, eine Vielzahl (vierundzwanzig, das entspricht der Anzahl der Polzähne 25 des inneren Rückschlusses) von Polzähnen 28 (Polzähne des äußeren Rückschlusses) entlang eines inneren Umfangs 27a des Basisabschnitts 27 und so senkrecht gebogen, dass sie sich axial, mit abnehmender Breite nach innen, erstrecken, und eine äußere umlaufende Wandung 29, angeordnet an einem äußeren Umfang 27b des Basisabschnitts 27, und so senkrecht gebogen, dass sie sich axial, mit einem bestimmten konstanten Abstand von den Polzähnen 28, nach innen erstreckt.
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Ferner ist der äußere Rückschluss 26 in axialer Richtung an den inneren Rückschluss 23 koaxial so gekoppelt, dass die Vielzahl von Polzähnen 28 mit der Vielzahl von Polzähnen 25 im Eingriff steht. Mit anderen Worten, die Vielzahl von Polzähnen 25 des inneren Rückschlusses 23 und die Vielzahl von Polzähnen 28 des äußeren Rückschlusses 26 sind so in der gleichen virtuellen Umfangsebene angeordnet, dass sie sich gegenseitig ergänzen. Der Magnet 14 der Rotoreinheit 11 ist koaxial in der virtuellen Umfangsebene angeordnet.
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Der äußere Rückschluss 26 von jedem der ersten und zweiten Statoreinheiten 22A und 22B umfasst eine Aussparung 29a, gebildet an einem entfernten Ende am Umfang der äußeren Wandung 29, und wenn die ersten und zweiten Statoreinheiten 22A und 22B axial aneinander gekoppelt sind, wodurch die Statorgbauruppe 21 vervollständigt wird, bildet sich durch die entsprechenden Aussparungen 29a und 29a eine rechtwinklige Öffnung in der Draufsicht. Die Anschlussanordnung 41 ist so gestaltet, dass sie radial durch die rechtwinklige Öffnung aus der Statorbaugruppe 21 herausragt. In diesem Zusammenhang bilden das zuvor beschriebene Paar von äußeren Wandungen 29 am Umfang und das zuvor beschriebene Paar axialer Endplatten 51 und 51, zusammengenommen ein Gehäuse für den Schrittmotor 10.
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Der Spulenteil 32 umfasst einen Spulenkörper 33 und eine Wicklung 37 und ist in einem ringförmigen Bereich, der zwischen der äußeren Wandung 29 am Umfang des äußeren Rückschlusses 26 und der virtuellen Umfangsebene, die durch die Polzähne 25 und 28 gebildet wird, angeordnet.
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Der Spulenkörper 33 besteht aus Kunstharz und beinhaltet, wie in 4b gezeigt, einen zylindrischen Spulenabschnitt 34 und ein Paar ringförmiger Flansche 35 und 35 (innere und äußere Flansche 35a und 35b), die jeweils an den axialen Enden des Spulenabschnitts 34 angebracht sind. Wenn die erste und zweite Statoreinheit 22A und 22B aneinander gekoppelt werden und die Statorbaugruppe 21 fertig gestellt ist, sind zwei der inneren Flansche 35a zusammen an einem axial zentralen Abschnitt und zwei der äußeren Flansche 35b getrennt an jeweils einem der beiden axialen Endabschnitte angeordnet, wobei der innere Flansch 35a in Berührung mit einer axial nach außen gerichteten Oberfläche des Basisabschnitts 24 des inneren Rückschlusses 23 angebracht ist, und der äußere Flansch 35b in Berührung mit einer axial nach innen gerichteten Oberfläche des Basisabschnitts 27 des äußeren Rückschlusses 26.
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Die Wicklung 37 wird dadurch geformt, dass ein Kupferlackdraht um den Spulenabschnitt 34 des Spulenkörpers 33 so gewickelt wird, dass er sich zwischen den inneren und äußeren Flanschen 35a und 35b befindet. Beide Drahtenden (Drahtanfang 37a und Drahtende 37b) der Wicklung 37 (Kupferlackdraht) sind elektrisch mit einem Anschluss 46 (wird später beschrieben) (siehe 6) verbunden.
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Nachstehend wird die Anschlussanordnung 41 beschrieben. Die Anschlussanordnung 41 umfasst eine Anschlussblockanordnung 42 und eine Vielzahl (vier in der vorliegenden Erfindung) von Anschlüssen 46, die fest an der Anschlussblockanordnung 42 befestigt sind.
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Die Anschlussblockanordnung 42 umfasst zwei Paar (vier Teile insgesamt) Anschlussblöcke 43, wobei die zwei Paare jeweils an der ersten und zweiten Statoreinheit 22A und 22B so angeordnet sind, dass ein Paar (zwei Teile) von Anschlussblöcken 43, von jedem der ersten und zweiten Statoreinheiten 22A und 22B, entlang der Richtung einer tangentialen Linie am äußeren Umfang des Basisabschnitts 24 des inneren Rückschlusses 23, und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Wenn die beiden Paare von Anschlussblöcken 43 nach Phasen A und B unterschieden werden, so wird ein Paar, das sich an der ersten Statoreinheit 22A befindet, als Anschlussblock Phase A 43A_1 und 43A_2 bezeichnet, und das andere Paar, das an der zweiten Statoreinheit 22B angeordnet ist, mit Anschlussblock Phase B 43B_1 und 43B_2.
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Jedes Paar (zwei Teile) der Anschlussblöcke 43 ist einteilig an den Spulenkörper 33 angeformt. Genauer gesagt ist das Paar Anschlussblöcke Phase A 43A_1 und 43A_2 einteilig an den Spulenkörper 33 (33A) angeformt, der Bestandteil der ersten Statoreinheit 22A ist, und das Paar Anschlussblöcke Phase B 43B_1 und 43B_2 werden voneinander getrennt einteilig an den Spulenkörper 33 (33B) angeformt, der Bestandteil der zweiten Statoreinheit 22B ist.
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In Bezugnahme auf 4B wird jeder der Anschlussblöcke 43 an einem äußeren Umfangsabschnitt des inneren Flansches 35a des Spulenkörpers 33 so ausgeformt, dass er axial aus einer äußeren Oberfläche der inneren Flansch 35a, in einer Richtung weg von der Wicklung 37, herausragt, wobei der Anschlussblock 43 eine L-Form im axialen Querschnitt aufweist. Dabei ist die Seitenfläche (gegenüber der axial äußersten Endfläche 43b, die später beschrieben wird) des Anschlussblocks 43, die der Wicklung 37 gegenüber liegt, bündig mit einer inneren Oberfläche des inneren Flansches 35a mit der Wicklung 37, und ragt daher nicht aus der inneren Oberfläche der inneren Flansch 35a heraus.
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Jeder Anschlussblock 43 umfasst ein radial oberes Endstück 43a, das radial nach außen gerichtet ist. Eine Fixieröffnung (nicht abgebildet, aber der Einfachheit halber mit ”(44)” bezeichnet), die sich in Richtung Rotationsachse erstreckt, ist an einem Teil des radialen oberen Endstücks 43a, in der Nähe des inneren Flansches 35a ausgeformt, und eine Führungsnut 45 ist so ausgeformt, dass sie sich von dem Loch der Fixieröffnung (44) in einer Richtung weg von der Wicklung 37 erstreckt. Ein Fußabschnitt 46d (wird später beschrieben) des Anschlusses 46 wird in die Fixieröffnung (44) eingepresst, und ein Brückenabschnitt 46c (wird später beschrieben) des Anschlusses 46 ist in der Führungsnut 45 untergebracht.
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Werden, Bezug nehmend auf 5, die erste und zweite Statoreinheit 22A und 22B an einer Berührungsebene F, die zwischen den entsprechenden Fußabschnitten 24 der beiden inneren Rückschlüsse 23 verläuft, axial aneinander gekoppelt, dann sind vier der oben beschriebenen Anschlussblöcke 43 entlang einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse so angereiht (mit anderen Worten, entlang einer Richtung parallel zur Berührungsebene F), dass das Paar Anschlussblöcke 43A_1 und 43A_2 und das Paar Anschlussblöcke 43B_1 und 43B_2 ineinander greifen, wobei die Anschlussblockanordnung 42 in der Draufsicht im Wesentlichen eine insgesamt rechtwinklige Form aufweist.
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Der Anschluss 46, der an dem Anschlussblock 43 der Anschlussblockanordnung 42 befestigt wird, besteht aus Metall (Kupfer-Zinn Legierung im vorliegenden Ausführungsbeispiel) und hat eine zweigabelige Form, wie in 6 gezeigt, die ähnlich ist, wie die beim Stand der Technik. Genauer gesagt umfasst der Anschluss 46 einen internen Anschlussabschnitt 46a (erster Anschlussabschnitt) mit gerader Stangenform, einen externen Anschlussabschnitt 46b (zweiter Anschlussabschnitt) mit gerader Stangenform, der im Wesentlichen parallel zu dem internen Anschlussabschnitt 46a angeordnet ist und einen Brückenabschnitt 46c mit gerader Stangenform, der so senkrecht zum internen Anschlussabschnitt 46a und zum externen Anschlussabschnitt 46b angeordnet ist, dass er zwischen deren entsprechenden Enden eine Verbindung herstellt, und einen Fußabschnitt 46d mit gerader Stangenform, der sich von dem Ende des internen Anschlussabschnitts 46a aus gerade erstreckt. Ein Drahtende der Wicklung 37, entweder Drahtanfang 37a oder Drahtende 37b, wird um den internen Anschlussabschnitt 46a gewickelt und mit ihm elektrisch durch Schweißen verbunden, (Plasmaschweißen im vorliegenden Ausführungsbeispiel), wobei der externe Anschlussabschnitt 46b dazu dient, ein elektrisches Signal von einer extern angeordneten Steuerungseinheit (nicht abgebildet) weiter zu leiten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der interne Anschlussabschnitt 46a kürzer als der externe Anschlussabschnitt 46b, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Anordnung mit diesen Abmessungen beschränkt. Die gesamte Konstruktion beschränkt sich ebenfalls nicht auf die in 6 gezeigte Konfiguration.
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Vier der wie oben beschrieben aufgebauten Anschlüsse 46 werden jeweils fest mit dem Anschlussblock 43 so verbunden, dass der Fußabschnitt 46d in die Fixieröffnung (44) des Anschlussblocks 43 zum Beispiel eingepresst wird, wobei der Brückenabschnitt 46c in der Führungsnut 45 angebracht wird, wodurch der Winkel des Anschlusses 46 in Bezug auf die Rotationsachse fest eingestellt wird. Ist der Anschluss 46 fest mit dem Anschlussblock 43 verbunden, dann sind der interne Anschlussabschnitt 46a und der externe Anschlussabschnitt 46b so angeordnet, dass sie sich radial nach außen vom Brückenabschnitt 46c weg erstrecken, und der externe Anschlussabschnitt 46b und ein Teil des Brückenabschnitts 46c, der sich in der Nähe des externen Anschlussabschnitts 46b befindet, sind so angeordnet, dass sie axial aus der zuvor erwähnten axial äußersten Endfläche 43b des Anschlussblocks 43 herausragen, die dem anderen Stator der Statoreinheit 22 zugewandt ist, wobei eine Länge L1 eines Teils des Brückenabschnitts 46c, der in der Führungsnut 45 untergebracht ist (mit anderen Worten, die Länge L1 entspricht der Länge der Führungsnut 45), vorzugsweise mindestens ein Drittel der Länge L2 betragen sollte, die durch die Länge des Brückenabschnitts 46c (siehe 4b) definiert ist.
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Ferner sind, wieder in Bezug auf 5, die vier Anschlüsse 46 fest mit den entsprechenden Anschlussblöcken 43 verbunden, das Paar von Anschlüssen 46 (46A), das mit dem entsprechenden Paar des Anschlussblocks Phase A, 43A_1 und 43A_2, der ersten Statoreinheit 22A, verbunden ist, ist so angeordnet, dass sich entsprechende interne Anschlussabschnitte 46a nahe der Berührungsebene F befinden, wobei der interne Anschlussabschnitt 46a und der externe Anschlussabschnitt 46b so miteinander ausgerichtet werden, dass der externe Anschlussabschnitt 46b dem internen Anschlussabschnitt 46a in einer axialen Richtung nach außen zugewandt ist (insbesondere weg von Wicklung 37 in Richtung zweiter Statoreinheit 22B), die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (diese Richtung wird gegebenenfalls ”Anschluss-Ausrichtung” genannt) verläuft. Andererseits ist das Paar von Anschlüssen 46 (46B) mit dem entsprechenden Paar der Anschlussblöcke Phase B, 43B_1 und 43B_2, der zweiten Statoreinheit 22B, so verbunden, dass sich entsprechende interne Anschlussabschnitte 46a nahe der Berührungsebene F befinden, wobei der interne Anschlussabschnitt 46a und der externe Anschlussabschnitt 46b so miteinander ausgerichtet sind, dass der externe Anschlussabschnitt 46b dem internen Anschlussabschnitt 46a in einer axialen Richtung nach außen zugewandt ist (insbesondere weg von Wicklung 37 in Richtung erster Statoreinheit 22A), die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse verläuft.
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Mit anderen Worten, vier der Anschlüsse 46 sind als Ganzes in einer Linie aufgereiht, die im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse steht, wobei die Anschluss-Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse verläuft. Auch sind das Paar Anschlussblöcke 43 (insbesondere die axial äußerste Endfläche 43b) und das Anschlusspaar 46 (insbesondere der externe Anschlussabschnitt 46b und ein Teil des Brückenabschnitts 46c, zum externen Anschlussabschnitt 46b hin angeordnet) einer Statoreinheit 22A (22B) so geformt, dass sie axial über den inneren Flansch 35a des Spulenkörpers 33 der anderen Statoreinheit 22B (22A) hinausragen. Ferner sind das Paar Anschlussblöcke 43 und das Anschlusspaar 46 der einen Statoreinheit 22A (22B) so geformt, dass sie nicht in Richtung der Wicklung 37 der einen Statoreinheit 22A (22B) herausragen.
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Nachstehend wird die beispielhafte Montage eines Schrittmotors 10, unter besonderer Beachtung des Spulenteils 32 beschrieben. Zuerst wird die erste Statoreinheit 22A wie folgt hergestellt: Das Anschlusspaar 46A wird jeweils mit dem Paar Anschlussblöcke 43A_1 und 43A_2, die einteilig an den Spulenkörper 33 angeformt sind, fest verbunden. Dann wird der Drahtanfang 37a des Kupferlackdrahts mit mehreren Windungen um den internen Anschlussabschnitt 46a eines ersten Anschlusses 46A des Anschlusspaars gewickelt. Der Kupferlackdraht wird dann um den Spulenabschnitt 34 des Spulenkörpers 33 gewickelt, wodurch sich die Wicklung 37 ergibt. Das Drahtende 37b des Kupferlackdrahts wird mit mehreren Windungen um den internen Anschlussabschnitt 46a des zweiten Anschlusses 46A des Anschlusspaars gewickelt. Danach wird ein Strom zum Plasma-Schweißen an den Anschluss 46A angelegt, indem der interne Anschlussabschnitt 46a und der externe Anschlussabschnitt 46b als Elektrodenpaar fungieren, wodurch die internen Anschlussabschnitte 46a des Anschlusspaars 46A elektrisch mit dem jeweiligen Drahtanfang 37a bzw. Drahtende 37b der Wicklung 37 verbunden werden.
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Wird der, wie oben beschrieben, geformte Spulenabschnitt 32 mit dem Rückschlusspaar 23 und 26 kombiniert, so ergibt sich daraus die erste Statoreinheit 22A. Wenn die erste Statoreinheit 22A an die zweite Statoreinheit 22B, die auf die gleiche Weise wie die erste Statoreinheit 22A hergestellt wurde, angekoppelt wird, so ergibt sich daraus die Statorbaugruppe 21. Werden des weiteren die Rotoreinheit 11 und das Paar axialer Endplatten 51, 51 an der Statorbaugruppe 21 befestigt, dann ist der Schrittmotor 10 fertig gestellt.
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Wird eine extern angeordnete Ansteuerungsschaltung (nicht abgebildet) elektrisch mit den externen Anschlussabschnitten 46b der Anschlüsse 46 verbunden, dann wird ein elektrisches Signal von der Ansteuerungsschaltung über die Anschlüsse 46 an das Wicklungspaar 37 geleitet, und das Paar innerer Rückschlüsse 23 (Polzähne 25) und das Paar äußerer Rückschlüsse 26 (Polzähne 28) werden entsprechend dem durch die Wicklungen 37 fließenden Strom erregt, was eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den Polzähnen 25 und 28 und dem Magnetpol des Magneten 14 zur Folge hat, wodurch die Rotoreinheit 11 (Rotorwelle 12) zu einer Drehung um einen bestimmten Winkel in eine bestimmte Richtung veranlasst wird.
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Als nächstes folgt eine Beschreibung der spezifischen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Schrittmotors 10.
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Im Schrittmotor 10 sind vier der Anschlüsse 46 als Ganzes in einer Reihe, an der Verlängerung der Berührungsebene F, angeordnet, die sich zwischen der ersten- und zweiten Statoreinheit 22A und 22B in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse steht, befindet, wobei die Anschlüsse 46 erfolgreich angeordnet werden können, selbst wenn die axialen Abmessungen der Anschlussblockanordnung 42 verkleinert werden müssen, um die Verkleinerung eines Motors zu erleichtern. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Dicke der Polzähne (Dicke des Basisabschnitts eines Rückschlusses) reduziert werden muss, um die Anzahl an Polzähnen zu erhöhen, damit das Drehmoment vergrößert wird, und sich eine höhere Auflösung des Rotor-Schrittwinkels eines Schrittmotors erzielen lässt.
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Da die Ausrichtung des Anschlusses 46 im Schrittmotor 10 im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung verläuft, kann der Abstand zwischen dem internen Anschlussabschnitt 46a und dem externen Anschlussabschnitt 46b des Anschlusses 46 erfolgreich vergrößert werden, ohne dabei notwendiger Weise die Abmessung eines Bereichs zu vergrößern, der definiert wird durch die Vielzahl von Anschlüssen 46, gemessen entlang einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung, (d. h. die Abmessung der Anschlussblockanordnung 42, gemessen entlang einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung). Daraus ergibt sich ausreichend Raum, um den Anfangs- und Endabschnitt 37a und 37b der Wicklung 37 um die internen Anschlussabschnitte 46a zu wickeln, wodurch die Verarbeitbarkeit verbessert wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Wickelarbeit von einer automatischen Wickelmaschine ausgeführt wird.
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Der Anschlussblock 43 ist in der Draufsicht so ausgeformt, dass er in einer Richtung herausragt, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der sich die Wicklung 37 befindet, die an die zugehörigen Anschlüsse 46 angeschlossen ist. Der Anschluss 46 ist in der Draufsicht so angeordnet, dass der interne Anschlussabschnitt 46a, um die der Drahtanfang und das Drahtende 37a und 37b der zugehörigen Wicklung 37 gewickelt sind, in der Nähe der Berührungsebene F angeordnet ist, und der externe Anschlussabschnitt 46b in einer Richtung herausragt, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der sich die entsprechende Wicklung 37 befindet. Des Weiteren sind der Anschlussblock 43 und der Anschluss 46 in der Draufsicht so ausgeformt und angeordnet, dass sie nicht in einen Bereich hineinragen, in dem die Wicklung 37 angeordnet ist. Daraus ergibt sich, dass der Anschlussblock 43 und der Anschluss 46 den Arbeitsprozess zur Bildung der Wicklung 37, insbesondere der Wicklung eines Kupferlackdrahtes um den Spulenkörper 33, nicht behindern, und der Wicklungsprozess dadurch einfacher wird. In diesem Zusammenhang wird der Arbeitsprozess zur Wicklung eines Kupferlackdrahts für jeden Spulenkörper 33, wie vorstehend beschrieben, einzeln durchgeführt und wird daher nicht behindert, selbst wenn der Anschlussblock 43 und der Anschluss 46 teilweise in einer Richtung herausragen, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der sich die entsprechende Wicklung 37 befindet.
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Die Anschlussblockanordnung 42 besteht aus vier Anschlussblöcken 43, die unabhängig voneinander sind, und von denen jeder über einen Anschluss 46 verfügt, wobei ein Paar (zwei) von Anschlussblöcken 43A, 43A der ersten Statoreinheit 22A in ein Paar (zwei) von Anschlussblöcken 43B, 43B der zweiten Statoreinheit 22B im Eingriff stehen, wobei der Abstand zwischen dem Paar Anschlussblöcke 43A und 43A (43B und 43B) der ersten (zweiten) Statoreinheit 22A (22B), die über die jeweiligen Anschlüsse 46 verfügen, vergrößert werden kann. Daraus ergibt sich: Wird der Drahtanfang 37a des Kupferlackdrahts um den zu umwickelnden Abschnitt 46a des Anschlusses 46 gewickelt, der sich an einem der Anschlussblock-Paare 43A, 43A (43B, 43B) befindet, so behindert der externe Anschlussabschnitt 46b des Anschlusses 46, der sich am anderen des Anschlussblock-Paars 43A, 43A (43B, 43B) befindet, nicht die Wickelarbeit und verbessert dadurch den Arbeitsprozess zur Bildung der Wicklung 37.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Länge L1 (das ist die Länge der Führungsnut 45) so gewählt, dass sie mindestens ein Drittel der Länge L2 (das ist die Länge des Brückenabschnitts 43c von Anschluss 46) beträgt, wodurch die Ausrichtung des Anschlusses 46 präzise bestimmt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines bestimmten Ausführungsbeispiels beschrieben, ist jedoch in keiner Weise auf dieses beschränkt, und verschiedenartige Abänderungen sind möglich, ohne vom Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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So beinhaltet zum Beispiel die Anschlussblock-Anordnung 42 in der oben beschriebenen Ausgestaltung insgesamt vier Anschlussblöcke 43, wobei zwei davon an jedem der beiden Spulenkörper 33 angeordnet sind, und in denen sich jeweils ein Anschluss 46 in jedem der vier Anschlussblöcke 43 befindet. Aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt. Alternativ könnten auch zwei Anschlussblöcke insgesamt vorgesehen sein, wobei ein Anschlussblock an jedem der beiden Spulenkörper 33 angeordnet ist, worin dann ein Paar (zwei) Anschlüsse 46 in jedem der beiden Anschlussblöcke angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen dem Anschlusspaar 46 mehr oder weniger beschränkt ist, aber sich auch gewisse Vorteile ergeben können
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Ferner sind in der oben beschriebenen Ausgestaltung der Anfang und das Ende 37a und 37b der Wicklung 37 mit dem Anschluss 46 durch Plasma-Schweißen verbunden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Methode beschränkt, und andere Verfahren (Schweißverfahren), die ohne Verwendung von Lötmittel auskommen, können ebenfalls verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schrittmotor
- 11
- Rotoreinheit
- 12
- Rotorwelle
- 13
- Abstandshalter
- 14
- Magnet
- 21
- Statorbaugruppe
- 22
- Statoreinheit
- 22A
- Erste Statoreinheit
- 22B
- Zweite Statoreinheit
- 23
- Innerer Rückschluss
- 24
- Basisabschnitt des inneren Rückschlusses
- 24a
- Innerer Umfang
- 25
- Polzahn innerer Rückschluss
- 26
- Äußerer Rückschluss
- 27
- Basisabschnitt des äußeren Rückschlusses
- 27a
- Innerer Umfang
- 27b
- Äußerer Umfang
- 28
- Polzahn äußerer Rückschluss
- 29
- Äußere Wandung
- 29a
- Aussparung
- 32
- Spulenteil
- 33
- Spulenkörper
- 34
- Spulenabschnitt
- 35
- Ringförmiger Flansch
- 35a
- Innerer Flansch
- 35b
- Äußerer Flansch
- 37
- Wicklung
- 37a
- Drahtanfang
- 37b
- Drahtende
- 41
- Anschlussanordnung
- 42
- Anschlussblockanordnung
- 43
- Anschlussblock
- 43a
- Radial oberes Endstück
- 43b
- Axial äußerste Endfläche
- 43A_1
- Anschlussblock Phase A
- 43A_2
- Anschlussblock Phase A
- 43B_1
- Anschlussblock Phase B
- 43B_2
- Anschlussblock Phase B
- 44
- Fixieröffnung (nicht gezeichnet)
- 45
- Führungsnut
- 46
- Anschluss
- 46A
- Anschluss
- 46B
- Anschluss
- 46a
- Interner (erster) Anschlussabschnitt
- 46b
- Externer (zweiter) Anschlussabschnitt
- 46c
- Brückenabschnitt
- 46d
- Fußabschnitt
- 51
- Axiale Endplatte
- 52
- Lagerpaar
- 81
- Anschlusselement
- 82
- Interner Anschlussabschnitt
- 83
- Externer Anschlussabschnitt
- 84
- Fußabschnitt
- 85
- Spulenkörper
- 86
- Flansch X
- F
- Berührungsebene
- L1
- Länge (der Führungsnut)
- L2
- Länge (des Brückenabschnittes)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-136302 [0002]
- JP 2001-286090 [0004, 0005, 0007]
