DE4423952A1 - Schrittmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmotor mit kleinem Durch­ messer, welcher für Uhren, Kameras, medizinische Geräte und dgl. geeignet ist, und sie bezieht sich genauer auf Verbesserungen zur Vereinfachung des Zu­ sammenbaues eines derartigen Motors und der Genauigkeit des Drehwinkels desselben.

Als Technologie für die Verringerung des Außendurchmessers eines Schritt­ motors haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung früher einen Schrittmotor erfunden, welcher, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist, konstruiert war. Dieser Motor hatte als ein Merkmal, daß Spulen 4, um welche Wicklungen 6A und 6B gewickelt sind, zu beiden Seiten eines Magneten 2 längs der Achse desselben angeordnet sind, welcher Magnet an einer Welle 1 befestigt ist. Daraus resultierend kann der Außendurchmesser des Schrittmotors auf eine gegenüber einem bekannten Schrittmotor geringere Größe verringert werden, bei welchem Spulen am Außen­ umfang eines Magneten angeordnet sind.

Seitlich angeordnete, U-förmige Joche 8A und 10A sowie 8B und 10B sind an beiden Enden jeder der Spulen 4 am Außenumfang des Magneten 2 in einem Zustand festgelegt, in welchem die Seitenplatten (welche Polzinken entsprechen) der Joche zueinander gewandt sind. Das Joch 8A (8B), welches eine lange Polzinke aufweist, ist um 90° außer Phase von dem Joch 10A (10B), welches eine kurze Polzinke aufweist. Die Polzinken des Joches, welche einander längs der Achse zugewandt sind, sind gegeneinander um 45° außer Phase. Durch Zufuhr eines elektrischen Stromes zu den Spulen 6A und 6B, während die Richtung des Stromes abwechselnd geändert wird, wird aus dem Magnet 2 ein Rotor gebildet und die Welle 1 ist in Schritten von 45° angetrieben.

In dem Schrittmotor mit der oben beschriebenen Konstruktion sind jedoch die Basisendbereiche der Joche 8A und 10A sowie 8B und 10B lediglich an den Spulen 4 befestigt. Daher besteht eine Begrenzung der Genauigkeit der Posi­ tionierung zwischen den Spitzen der Polzinken und es tritt eine Abweichung einer Position auf, bei welcher der Rotor gestoppt wird, welche durch eine Abweichung der Positionen der Polzinken bewirkt wird, wodurch ein Problem hervorgerufen wird, welches es beispielsweise schwierig macht, die Genauigkeit der Drehung des Rotors zu erhöhen.

Da die Joche 8A und 10A sowie 8B und 10B klein sind und eine hohe Präzision für den Zusammenbau derselben aufgrund der oben genannten Gründe erforder­ lich ist, bestehen Nachteile dahingehend, daß beispielsweise eine große Auf­ merksamkeit auf einen Zusammenbauvorgang gelegt werden muß und die Produktivität gering ist.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Um­ stände entwickelt bzw. durchgeführt. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schrittmotor zu schaffen, welcher eine verbesserte Drehgenauigkeit durch eine Verbesserung der Positionierung zwischen den Polzinken aufweist und eine vergrößerte Produktivität aufweist.

Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme umfaßt der Schrittmotor in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Welle, welche koaxial daran angeordnet einen Magnet aufweist; ein Paar von Spulen, welche aus einem weichmagnetischen Material bestehen und welche koaxial zu der Welle an beiden Seiten des Magneten längs der Achse desselben angeordnet sind; A-Phasen- und B-Phasen-Wicklungen, welche um die Spulen gewickelt sind; Joche, deren Bodenplattenbereich an dem Endbereich jeder der Spulen auf der Seite des Magneten befestigt sind und welche kurze Polzinken aufweisen, welche zu einem Teil der äußeren Umfangsfläche des Magneten gewandt sind; lange Polzinken aus einem weich magnetischen Material, deren eines Ende lösbar mit dem Endbereich jeder der Spulen an einer dem Magneten gegenüberliegenden Seite angeschlossen ist und deren anderes Ende zu dem anderen Bereich der äußeren Umfangsfläche des Magneten gewandt ist; und Abstützglieder für die Polzinken aus einem nicht-magnetischen Material, welche koaxial angeordnet sind, um den Außenumfang des Magneten zu umgeben, wobei alle langen Polzinken fest an den Abstützgliedern für die Polzinken be­ festigt sind, während die kurzen Polzinken lösbar in Aufnahmeabschnitte für Pol­ zinken eingefügt sind, welche jeweils in den Abstützgliedern der Polzinken ausgebildet sind.

In dem Schrittmotor in Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung ist ein durchgehendes Loch in der Mitte des Bodenplatten­ bereiches jedes der Joche ausgebildet. Der Endbereich jeder der Spulen ist auf der Seite des Magneten in das durchgehende Loch 11 eingefügt, wobei ein Paar von Eingriffsabschnitten, welche radial nach außen vorragen, in dem End­ bereich ausgebildet ist. Diese Eingriffsbereiche bewirken, daß der Bodenplatten­ bereich des Joches normal auf die Achse der Spule befestigt ist.

In dem Schrittmotor in Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorl­ iegenden Erfindung ist ein Flanschabschnitt, mit welchem die Abstützglieder für Polzinken in Kontakt gebracht sind, an den äußeren Umfangsflächen der Joche angeordnet.

Da in dem Schrittmotor gemäß der vorliegenden Erfindung alle langen Polzinken vorab an einem zylindrischen Abstützglied für die Polzinken befestigt sind, während die kurzen Polzinken in einen Aufnahmeabschnitt für Polzinken, welcher in dem Abstützglied ausgebildet ist, eingefügt sind, sind alle Polzinken genau relativ zueinander durch das Abstützglied für die Polzinken positioniert. Daher kann die Genauigkeit der Positionierung zwischen den Polzinken am Außen­ umfang des Magneten erhöht werden und es kann derart die Genauigkeit der Drehbewegung des Rotors erhöht werden.

Die langen Polzinken sind an einem Abstützglied für die Polzinken vorab festgelegt, während die kurzen Polzinken, welche schwierig mit dem Abstützglied für die Polzinken einstückig gegossen werden können, da ihre Abmessungen gering sind, in ein Teil als ein Joch geformt sind und an der Spitze der Spule befestigt sind. Daraus resultierend ist es während des Zusammenbaues des Motors möglich, die kurzen Polzinken des Joches in den Aufnahmeabschnitt für die Polzinken einzufügen, während die Spule gehalten wird, und die langen Polzinken mit dem Basisendbereich der Spule zu verbinden. Ein hohes Positionierungs­ niveau ist möglich, obwohl der Vorgang einfach und leicht ist, wodurch es möglich ist, die Leichtigkeit der Vorgänge beim Zusammenbau und die Produktivität zu erhöhen.

Wenn die kurze Polzinke des Joches in den Aufnahmeabschnitt für die Polzinken eingeführt ist, so wird zusätzlich das Abstützglied für die Polzinken in Kontakt mit dem Flanschabschnitt gebracht, welcher an dem Außenumfang des Joches ausgebildet ist und in axialer Richtung positioniert ist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen erläutert, in welchen:

Fig. 1 ein Längsschnitt ist, welcher eine erste Ausführungsform eines Schritt­ motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung ist, welche Polzinken, Spulen und ein Abstützglied in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform darstellt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen Zustand darstellt, in welchem die Polzinken, die Spulen und das Abstützglied in Übereinstimmung mit der Er­ findung zusammengebaut sind;

Fig. 4 ein Schnitt ist, welcher das Abstützglied für die Polzinken und die Polzinken in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform darstellt;

Fig. 5 ein Längsschnitt durch die Spulen und das Abstützglied in Überein­ stimmung mit dieser Ausführungsform ist;

Fig 6 eine Vorderansicht der Spulen des Abstützgliedes in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist;

Fig. 7 ein Längsschnitt ist, welcher eine zweite Ausführungsform eines Schritt­ motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 8(a) bis 8 (c) Darstellungen jeweils eines Schrittes für ein Preßpassen einer Spule in ein Abstützglied und eines Schrittes für das Abbiegen eines An­ schlusses sind, wenn ein Schrittmotor einer zweiten Ausführungsform zusammen­ gebaut wird;

Fig. 9(a) und 9(b) Darstellungen eines Wickelschrittes und eines Löt­ schrittes sind, wenn ein Schrittmotor der zweiten Ausführungsform zusammen­ gebaut wird;

Fig. 10 (a) und 10(b) Darstellungen eines Schrittes eines Preßpassens des Magnetes und eines Schrittes eines Einfügens einer Beilagscheibe sind, wenn ein Schrittmotor gemäß der zweiten Einführungsform zusammengebaut wird;

Fig. 11(a) bis 11(c) Darstellungen eines Schrittes für die Festlegung eines Polzusammenbaues in einem Spulenzusammenbau sind, wenn ein Schrittmotor gemäß der zweiten Ausführungsform zusammengebaut wird;

Fig. 12(a) bis 12(b) Darstellungen eines Schrittes für die Festlegung eines Polzusammenbaues in einem Spulenzusammenbau und eines Schrittes für die Abdeckung eines Rohres sind, wenn ein Schrittmotor gemäß der zweiten Aus­ führungsform zusammengebaut wird;

Fig. 13(a) bis 13(c) Darstellungen eines Schrittes eines Einführens eines Spulenzusammenbaues und eines Schrittes eines Falzens eines Rohres sind, wenn ein Schrittmotor gemäß der zweiten Ausführungsform zusammengebaut wird;

Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, welches die Abfolge des Zusammenbaues eines Schrittmotors gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt; und

Fig 15 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen bekannten Schrittmotor dar­ stellt.

Fig. 1 ist eine Ansicht in einem Längsschnitt, welche eine erste Ausführungsform eines Schrittmotors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Welle, wobei ein Magnet 22 in Form eines Kreiszylinders, welcher an seinem Umfang in vier Pole magnetisiert ist, koaxial in der Mitte der Welle 20 befestigt ist. Ein Paar von Spulen 26A (A-Phase) und 26B (B-Phase), welche die gleiche Form aufweisen, sind den beiden Seiten des Magneten 22 benachbart angeordnet und die Welle 20 wird durch die Spulen hindurchgestoßen. Beilagscheiben 65A und 65B zur Erhöhung der Gleitfähigkeit in Drehrichtung sind an beiden Seiten des Magneten derart eingefügt, daß sie relativ zur Welle 20 drehbar sind.

Jede der Spulen 26A und 26B weist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, einen Wicklungsabschnitt 36 in Form eines Zylinders, welcher einen Innendurchmesser hat, welcher größer ist als der Außendurchmesser der Welle 20, einen Flansch­ abschnitt 30, welcher einstückig in dem Basisendbereich (auf der dem Magnet 22 gegenüberliegenden Seite) des Wickelabschnittes 36 ausgebildet ist, und einen Vorsprung 28 für ein Preßpassen auf, welcher axial vom Basisendbereich vorragt, wobei sämtliche Elemente aus einem weichmagnetischen Material, wie etwa Reineisen, einstückig ausgebildet sind. Wicklungen 38A und 38B sind um die Wicklungsabschnitte 36 der Spulen 26A bzw. 26B gewickelt, wobei die Dar­ stellung der Wicklung in Fig. 2 weggelassen ist.

Joche 34 in der Form eines seitlichen U sind an den Spitzen der Spulen 26A und 26B angeordnet. Das Joch 34, welches aus einem weich magnetischen Material, wie etwa Reineisen, gebildet ist, umfaßt einen Bodenplattenbereich und ein Paar von kurzen Polzinken 50A und 50B, welche sich von beiden Enden desselben erstrecken, wobei ein durchgehendes Loch in der Mitte des Bodenplatten­ bereiches ausgebildet ist. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Spitzen der Spulen 26A und 26B, in welchen ein Flanschabschnitt 32 (Eingriffsabschnitt) vorab ausgebildet ist, in das durchgehende Loch eingeführt und die Spitzen werden gefalzt bzw. umgebogen, um einen Eingriffsabschnitt 33 zu bilden. Das Joch 34 ist zwischen dem Flanschabschnitt 32 und dem Eingriffsabschnitt festgelegt und normal auf die Achse festgelegt. Es ist auch möglich, das Falzen lose durchzuführen, so daß der Winkel des Joches 34 während des Zusammen­ baues justiert werden kann.

Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Flanschabschnitt 30 so geformt, daß beide Seiten einer kreisförmigen Platte parallel ausgeschnitten sind. Ein Paar von Kontaktflächen 30A für Polzinken, mit welchen lange Polzinken 48A und 48B in Kontakt gebracht werden, sind an beiden Enden längs der Hauptachse derselben ausgebildet. Weiters ist das Joch 34 derart befestigt, daß der Winkel von der Achse um 90° relativ zum Flanschabschnitt 30 versetzt ist, und es sind in die Spulen 26A und 26B derart angeordnet, daß ihre Flanschabschnitte 30 relativ zueinander um 45° verschoben sind.

Der Vorsprung 28 für das Preßpassen weist einen größeren Durchmesser als die Wicklungsabschnitte 36 auf und ist in einer Zylinderform geformt. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein ringförmiges Lager 24, wie etwa ein Metallager koaxial in das Innere des Vorsprunges 28 preßgepaßt, so daß beide Enden der Welle 20 dreh­ bar durch das Lager 24 abgestützt sind.

Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein zylindrisches Glied 46 so angeordnet, daß es den Außenumfang ohne eine Kontaktierung koaxial umgibt. Das zylindrische Glied 46, welches aus einem nicht-magnetischen Material, wie etwa einem Harz, her­ gestellt ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist derart ausgebildet, daß zwei Sätze von langen Polzinken 48A und 48B fest durch ein zylindrisches Abstützglied 52 für die Polzinken befestigt sind. Der Außendurchmesser des Abstützgliedes 52 für die Polzinken ist nahezu gleich dem Innendurchmesser eines Gehäuses 44 und das zylindrische Glied 46 ist fest innerhalb des Gehäuses 44 abgestützt.

Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, sind die langen Polzinken 48A und 48B des zylindrischen Gliedes 46 voneinander in einem Abstand von 180° angeordnet. Im Abstützglied 52 für die Polzinken sind Aufnahmeabschnitte 53A und 53B, in welche kurze Polzinken 50A und 50B des Joches 34 eingeführt werden zwischen den langen Polzinken 48A bzw. zwischen den langen Polzinken 48B ausgebildet. Die langen Polzinken 48A (oder 48B) und die Aufnahmeabschnitte 53A (oder 53B) in derselben Phase sind um 90° außer Phase hergestellt und es ist ein Spalt einer festgelegten Breite zwischen diesen vorgesehen. Die Polzinken 48A sind um 45° außer Phase von den Polzinken 48B auf der B-Seite hergestellt und der Aufnahmeabschnitt 53A auf der A-Seite ist um 45° außer Phase von dem Aufnahmeabschnitt 53B für die Polzinken auf der B-Seite hergestellt, wobei ein festgelegter Spalt zwischen diesen vorgesehen ist. Wenn die kurzen Polzinken 50A und 50B in die Aufnahmeabschnitte 53A und 53B für die Polzinken eingeführt sind, so werden die langen Polzinken 48A und 48B ohne Spalt mit den Kontakt­ flächen 30A des Flanschabschnittes 30 der Spule 26A und 26B in Kontakt ge­ bracht. Die langen Polzinken 48A und 48B und die kurzen Polzinken 50A und 50B weisen dieselbe Dicke und Breite auf und die Bereiche der obengenannten Pol­ zinken, in welchen die Polzinken zum Magnet 22 gewandt sind, sind gleich.

In dem Abstützglied 52 für die Polzinken dieser Ausführungsform sind die Auf­ nahmeabschnitte 53A und 53B für die Polzinken an der inneren Umfangsfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken ausgebildet und die inneren Umfangs­ flächen der langen Polzinken 48A und 48B sind bündig mit den inneren Umfangs­ flächen des Abstützgliedes 52 der Polzinken. Es wird danach getrachtet, das Aus­ maß des Spaltes zwischen dem Magnet 52 und jeder Polzinke so gering wie möglich zu machen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Aus­ führungsform beschränkt. Die langen Polzinken 48A und 48B und die Aufnahme­ abschnitte 53A und 53B für die Polzinken können um die äußere Umfangsfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken ausgebildet sein oder es können Aufnahmeschlitze für Polzinken, in welche die langen Polzinken 48A und 48B und den kurzen Polzinken 50A und 50B eingeführt sind, in dem zentralen Bereich der Umfangswand des Abstützgliedes 52 für die Polzinken längs der Dicke desselben ausgebildet werden.

Obwohl in dieser Ausführungsform vier Polzinken in derselben Phase verwendet werden, sind die Polzinken der vorliegenden Anmeldung nicht auf vier Polzinken beschränkt und es kann eine andere Anzahl von Polzinken verwendet werden. Betreffend das Material des Gehäuses 44 ist bevorzugt, daß ein nicht­ magnetisches Material verwendet wird, durch welches eine strukturelle Festigkeit sichergestellt werden, wobei eine Erleichterung des Zusammenbaues, welcher eine starre Festlegung der aufgenommenen Teile an einem vorbestimmten Platz ermöglicht, sichergestellt werden kann, wofür beispielsweise eine Technik, wie ein Falzen oder Bördeln, verwendet werden kann.

Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, sind Abstützglieder 40A und 40B außerhalb der Spulen 26A und 26B (an der dem Magnet 22 gegenüberliegenden Seite) angeordnet. Die Abstützglieder 40A und 40B sind als Kreiszylinder geformt, welcher ein mittiges Loch aufweisen. Ausnehmungen 42 für ein Preßpassen sind koaxial zur Mittellinie an der den Spulen 26A und 26B gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Die Vorsprünge 28 der Spulen 26A und 26B sind in die Aus­ nehmungen 42 preßgepaßt und die Abstützglieder 40A und 40B und die Spulen 26A und 26B sind koaxial zueinander angeordnet. In den Abstützgliedern 40A und 40B dieser Ausführungsform ist, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ein Abschnitt 45 zur Aufnahme eines Lagers koaxial in dem hinteren Bereich der Ausnehmung 42 für das Preßpassen ausgebildet, so daß das Lager 42 in den Abschnitt 45 zur Aufnahme eines Lagers anstelle eines Preßpassens des Lagers 24 in den Vor­ sprung 28 preßgepaßt werden kann.

Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Paar von Positionierungsvorsprüngen 41 an den Endflächen der Spulen 26A und 26B der Abstützglieder 40A und 40B ausgebildet. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist als ein Resultat der Tatsache, daß die Seitenflächen der Positionierungsvorsprünge 41 in Kontakt mit der Seiten­ fläche des Flanschabschnittes 30 gebracht werden, der Winkel relativ zu der Achse der Spule 26A und 26B genau definiert. Die Spitzen der langen Polzinken 48A und 48B sind auch zwischen den Positionierungsvorsprüngen 41 befestigt und positioniert. Die äußeren Umfangsflächen der Positionierungsvorsprünge 41 sind als abgestufte Bereiche ausgebildet, welche mit relativ geringer Größe aus­ gebildet sind, um das Einführen derselben in das Gehäuse 44 zu erleichtern.

Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Paar von Nuten 43, durch welche beschichtete Drähte 39 der Wicklungen 38A und 38B hindurchgeführt sind, an den äußeren Umfangsflächen der Abstützglieder 40A und 40B ausgebildet. Anschlüsse 54A und 54B sind in den Abstützgliedern 40A bzw. 40B eingebettet, wobei die beschichteten Drähte 39 mit diesen Anschlüssen jeweils verbunden sind und die Anschlüsse 54A und 54B zu derselben Seite gebogen sind, wie dies in Fig. 1 dar­ gestellt ist. Dies geschieht zu dem Zweck, sämtliche Anschlüsse 54A und 54B auf einer gedruckten Schaltung in gewöhnlicher Weise zu verwenden.

Da alle langen Polzinken 48A und 48B an dem zylindrischen Abstützglied 52 für die Polzinken vorab befestigt sind, während die kurzen Polzinken 50A und 50B in die Aufnahmeabschnitte 53A und 53B für die Polzinken, welche in dem Abstütz­ glied 52 für die Polzinken ausgebildet sind, eingeführt sind, sind bei dem Schritt­ motor, welcher wie oben beschrieben konstruiert ist, alle Polzinken am Außen­ umfang des Magneten 52 positioniert, wodurch es möglich wird, die Genauigkeit der Positionierung zwischen den Polzinken am Außenumfang des Magneten zu erhöhen und die Genauigkeit der Drehbewegung des Zylinders zu verbessern.

Da die langen Polzinken 48A und 48B an dem Abstützglied 52 für die Polzinken vorab befestigt sind, während die kurzen Polzinken 50A und 50B, welche nur mit Schwierigkeiten fest mit dem Abstützglied 52 für die Polzinken gegossen werden können, da ihre Abmessungen gering sind, in einem Teil als ein Joch ausgebildet sind und an den Spitzen der Spulen 26A und 26B angeordnet sind, können die kurzen Polzinken 50A und 50B des Joches 34 in die Nuten 53A und 53B des Abstützgliedes 52 für die Polzinken eingeführt werden, während die Spulen 26A und 26B während des Zusammenbaues des Motors gehalten werden, und es können zur selben Zeit die langen Polzinken 48A und 48B in Kontakt mit den Kontaktflächen 30A für die Polzinken der Spulen 26A und 26B gebracht werden. Daher ist eine Positionierung durch einen einfachen und leichten Vorgang mög­ lich und es kann die Leichtigkeit des Zusammenbauvorganges und die Pro­ duktivität erhöht werden.

Die Spitzen der Spulen 26A und 26B werden in das durchgehende Loch jedes Joches 34 eingeführt und diese Spitzen werden gefalzt bzw. umgebogen, um den Eingriffsabschnitt 33 auszubilden, wonach das Joch 34 zwischen dem Flansch­ abschnitt 32 und dem Eingriffsabschnitt 33 gehalten und befestigt ist. Daher weist diese Ausführungsform den Vorteil auf, daß der Zusammenbau einfach ist, die Kosten gering sind und der Winkel des Joches 34 wie gewünscht eingestellt werden kann.

Da die Vorsprünge 28 für ein Preßpassen, welche in den Endbereichen der Spulen 26A und 26B ausgebildet sind, in die Ausnehmungen 42 für ein Preß­ passen preßgepaßt sind, welche in den Endbereichen der Abstützglieder 40A und 40B ausgebildet sind, um die Spulen 26A und 26B und die Abstützglieder 40A und 40B relativ zueinander zu positionieren, und da das Lager 24 in den Vorsprung 28 für ein Preßpassen preßgepaßt ist und koaxial positioniert ist, und da die Abstützglieder 40A und 40B in den zylindrischen Gehäuse befestigt sind, ist es leicht, die Spulen 26A und 26B mit der Welle 20 mit einem hohen Grad an Genauigkeit auszurichten. Weiters kann der Luftspalt zwischen den Polzinken 48, 50 und dem Magnet 22 konstant gehalten werden und die magnetische Balance kann einheitlich gehalten werden, wobei dies daraus resultiert, daß die Ver­ bindung der Spulen 26A und 26B mit den Polzinken 48 und 50 gesichert erfolgt. Basierend auf dem Obigen ist es möglich, die Genauigkeit der Drehbewegung der Rolle zu erhöhen.

Da in dieser Ausführungsform die Lager 24 innerhalb der Vorsprünge 28 für ein Preßpassen der Spulen 26A und 26B festgelegt sind, ist es möglich, einen großen Abstand vom Endbereich des Schrittmotors bis zum Lager 24 sicher­ zustellen. Daher ergibt sich der Effekt einer Verringerung der durch das Lager 24 erzeugten Geräusche und Vibrationen in einem sehr hohen Ausmaß und es ist schwierig, für die während des Lötens der Anschlüsse 54A und 54B erzeugte Wärme und für eine Substanz, wie etwa eine Lötpaste, zu dem Lager 24 zu gelangen, so daß das Risiko, daß sich die Funktion des Lagers aufgrund des Einflusses von Wärme und des Effektes der chemischen Substanz verschlechtert, gering ist. Da weiters die Positionierungsvorsprünge 41 in den Abstützgliedern 40A und 40B ausgebildet sind, wird die Winkeljustierung der Spulen 26A und 26B erleichtert, wodurch die Leichtigkeit des Zusammenbaues erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Naturgemäß kann die Konstruktion entsprechend den Anforderungen geändert werden, wie dies beispielsweise unten beschrieben wird. In der ersten Ausführungsform, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Gehäuse be­ schrieben, in welchem die kurzen Polzinken 50A und 50B des Joches 34 in Kontakt mit Klauenbereichen 52 gebracht werden, welche an der inneren Um­ fangsfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken vorgesehen sind, so daß das Abstützglied 52 für die Polzinken positioniert wird. In diesem Fall können jedoch, wenn die kurzen Polzinken 50A und 50B des Joches in das Abstützglied 52 für die Polzinken eingeführt wird, Splitter bzw. Späne von der inneren Umfangsfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken aufgrund des Gleitkontaktes zwischen der inneren Umfangsfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken und der äußeren Umfangsfläche der kurzen Polzinken 50A und 50B bewirkt werden, wobei diese Späne zwischen dem Klauenbereich 52 des Abstützgliedes 52 für die Polzinken und den kurzen Polzinken 50A und 50B vorhanden sind, wobei dies in einer schlechten Positionierungsgenauigkeit des Abstützgliedes 52 für die Polzinken resultiert. Dieses Problem wird für eine zweite Ausführungsform gelöst, welche unten beschrieben wird.

Fig. 7 ist eine Ansicht im Längsschnitt, welche eine zweite Ausführungsform eines Schrittmotors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Bauteile, welche dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Wie dies in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, sind anstelle des Klemmbereiches 52 (siehe Fig. 1 und 2) Flanschabschnitte 67A und 67B (die Flanschabschnitte 67A sind nicht gezeigt), welche als ein Ergebnis der Tatsache positioniert sind, daß die Endfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken mit diesen in Kontakt ge­ bracht werden, an der äußeren Umfangsfläche in dem Bodenwandbereich des Joches 34 angeordnet ist. Daraus resultiert, daß in einem Fall, in welchem der Schrittmotor zusammengebaut wird, wenn die kurzen Polzinken 50A und 50B des Joches 34 in das Abstützglied 52 für die Polzinken eingeführt werden, die Endoberfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken in Kontakt mit den Flanschabschnitten 67A und 67B gebracht wird und in axialer Richtung positioniert wird.

Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Zusammenbauen eines Schrittmotors in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.

Zuerst wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, das Lager 24 in den Abschnitt 45 zur Aufnahme eines Lagers eines Abstützgliedes 40B preßgepaßt (siehe Schritt S1 in Fig. 14). Wie dies in Fig. 8(a) gezeigt ist, wird, wenn der Vorsprung 28 für ein Preßpassen der Spule 26B in Richtung des Pfeiles bewegt wird und in das Abstützglied 40B preßgepaßt wird, der in Fig. 8(b) gezeigte Zustand erreicht (Schritt S2). Zu diesem Zeitpunkt ist der Vorsprung 28 preßgepaßt, so daß der Bereich Z in Fig. 8(a) um 90° außer Phase 2 mit den kurzen Polzinken 50B ist. An diesem Punkt werden zwei Anschlüsse 54B gebogen (Schritt S3), wie dies in Fig. 8(c) gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sollte darauf geachtet werden, daß die Anschlüsse 54B nicht verformt oder belastet werden.

Darauf wird, wie dies in Fig. 9(a) gezeigt ist, eine Wicklung 38B um den Wicklungsbereich der Spule 26B gewickelt und es werden die zwei Endbereiche 39 durch die Nuten 43 des Abstützgliedes 40B hindurchgeführt und um die An­ schlüsse 54B gewickelt (Schritt S4). Die Richtung, in welcher die Wicklung 38B gewickelt ist, ist durch den Pfeil X angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt sollte darauf geachtet werden, daß die Wicklung 38B nicht abgeschnitten oder gelöst wird. Wie dies in Fig. 9(b) gezeigt ist, werden die zwei Endbereiche der Wicklung 38B an den Anschlüssen 54B angelötet, wie dies durch die Pfeile 63B und 64B an­ gedeutet ist (Schritt S5). Zu diesem Zeitpunkt sollte darauf geachtet werden, daß die Lötstellen 63B und 64B und die Lötpaste nicht in ein durchgehendes Loch 62B der Welle eingebracht werden. Es wird die Verbindung nach dem Löten überprüft und es wird eine visuelle Überprüfung betreffend ein Anhaften von fremdem Material oder dgl. durchgeführt. Auf dem oben beschriebenen Weg wird ein Spulenzusammenbau erhalten.

Parallel zu den oben genannten Schritten S1 bis S5 wird, wie dies in Fig. 10(a) gezeigt ist, der Magnet 22 auf die Welle 20 preßgepaßt (Schritt S6). Zu diesem Zeitpunkt wird bestätigt, daß die Welle 20 nicht gebogen ist, daß der Magnet 22 keine Risse oder Absplitterungen aufweist und daß kein Fremdmaterial anhaftet. Darauf werden die Schritte eines Magnetisierens des Magneten 22 (Schritt S7), einer Entfernung von Staub von dem Magnet 22 (Schritt S8) und einer Be­ stätigung der Entfernung von Staub (Schritt S9) nacheinander durchgeführt. Wie dies in Fig. 10(b) gezeigt ist, werden die Beilagscheiben 65A und 65B auf beiden Seiten des Magneten 22 auf die Welle 20 aufgebracht, wodurch ein Rotor­ zusammenbau erhalten wird (Schritt S10).

Darauf wird, wie dies in Fig. 11(a) gezeigt ist, ein Polzusammenbau, welcher von dem Abstützglied 52 für die Polzinken und vier langen Polzinken 48A gebildet ist, in Richtung des Pfeiles bewegt. Nachdem der in Fig. 11(b) gezeigte Zustand er­ reicht ist, wird die Endoberfläche des Abstützgliedes 52 für die Polzinken mit dem Flanschabschnitt 67B der kurzen Polzinke 50B in Kontakt gebracht und in axialer Richtung positioniert, wie dies in Fig. 11(c) gezeigt ist. Zu diesem Zeit­ punkt sollte darauf geachtet werden, daß die Wicklung 38B nicht durch­ geschnitten wird. An dieser Stelle wird bestätigt, wie dies durch den Pfeil an­ gedeutet ist, daß der Polzusammenbau nicht in unzulässiger Weise drehbar ist. Auf diese Weise werden ein Spulen- und ein Polzusammenbau erhalten.

Als nächstes wird, wie dies in Fig. 12(a) gezeigt ist, der Rotorzusammenbau in den Spulen- und Polzusammenbau eingeführt und es wird derart ein in Fig. 12(b) gezeigter Zusammenbau erhalten. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß der Magnet 22 nicht abgesplittert oder beschädigt wird, daß der Polzusammenbau sicher gehalten bzw. verankert ist, da der Polzusammenbau und der Magnet 22 einander anziehen, und weiters daß die Beilagscheiben 65A und 65B nicht von der Welle 20 entfernt werden. Wie dies in Fig. 12(c) gezeigt ist, wird die Ab­ deckung (Rohr) 44 von einem Ende der Abdeckung über den Zusammenbau ge­ schoben und es wird der in Fig. 12(d) gezeigte Zustand erreicht.

Darauf wird, wie dies in Fig. 13(a) gezeigt ist, ein anderer Spulenzusammenbau von dem anderen Ende der Abdeckung 44 eingeführt, so daß die Richtung des Anschlusses 54A dieselbe wird, wie jene des Anschlusses 54B, wodurch ein in Fig. 13(b) gezeigter Zusammenbau erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, bestätigt, daß das Abstützglied 40A (das andere Abstützglied ist nicht gezeigt) an beiden Enden nicht aus dem Ende der Abdeckung 44 vorragt. Wie dies in Fig. 13(c) gezeigt ist, werden die zwei Endbereiche der Abdeckung 44 an zwei Stellen (insgesamt an vier Stellen) umgebogen, wie dies durch die Bezugszeichen 66A und 66B angedeutet ist (siehe Schritt S11 in Fig. 14). Zu diesem Zeitpunkt wird bestätigt, daß das Abstützglied 40A (das andere Abstützglied ist nicht gezeigt) sicher fixiert ist, und weiters, daß der Schub-Totgang der Welle 20 innerhalb eines definierten Wertes gehalten ist, und daß sich die Welle 20 leicht dreht.

Schließlich werden die Schritte umfassend eine Bestätigung des Betriebes, eine Bestätigung des Drehmomentes, einer Überprüfung der Winkelgenauigkeit, einer Markierung und eines Verpackens durchgeführt (Schritt S12), wonach der Schritt­ motor versandt wird (Schritt S13).

Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel beschreiben, in welchem die Spulen und Joche getrennt geformt sind, wonach der Bodenplatten­ bereich des Joches an der Spule befestigt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt und die Spulen und Joche können einstückig geformt sein.

Gemäß dem Schrittmotor nach der vorliegenden Erfindung, wie er oben be­ schrieben wurde, können alle Polzinken genau relativ zueinander positioniert werden, da alle langen Polzinken an einem Abstützglied für die Polzinken vorab befestigt sind, während die kurzen Polzinken in den in dem Abstützglied für die Polzinken ausgebildeten Aufnahmeabschnitt für die Polzinken eingeführt werden. Es ist daher möglich, die Genauigkeit der Positionierung zwischen den Polzinken an dem Außenumfang eines Magneten zu erhöhen und die Genauigkeit der Dreh­ bewegung des Rotors zu erhöhen.

Weiters sind die langen Polzinken an einem Abstützglied für die Polzinken vorab befestigt, während die kurzen Polzinken, welche schwer einstückig mit dem Abstützglied für die Polzinken geformt werden können, da ihre Abmessungen gering sind, in einem Stück als ein Joch ausgebildet werden und an der Spitze der Spule befestigt werden. Daraus resultierend ist es während des Zusammen­ baues eines Motors möglich, die kurzen Polzinken des Joches in den Aufnahme­ abschnitt für die Polzinken einzufügen, während die Spule gehalten wird, und die langen Polzinken mit dem Basisendbereich der Spule zu verbinden. Es ist ein hohes Positionierungsniveau durch einen einfachen und leichten Vorgang mög­ lich, wodurch ermöglicht wird, die Einfachheit der Zusammenbauvorgänge und die Produktivität zu erhöhen.

Claims (3)

1. Schrittmotor umfassend:

• - eine Welle (20), welche koaxial daran angeordnet einen Magnet (22) auf­ weist;
• - ein Paar von Spulen (26A, 26B), welche aus einem weich magnetischen Material bestehen und welche koaxial zu der Welle (20) an beiden Seiten des Magneten (22) längs der Achse desselben angeordnet sind;
• - A-Phasen- und B-Phasen-Wicklungen (38A, 38B), welche um die Spulen (26A, 26B) gewickelt sind;
• - Joche (34), deren Bodenplattenbereich an dem Endbereich jeder der Spulen (26A, 26B) auf der Seite des Magneten (22) befestigt sind und welche kurze Polzinken (50A, 50B) aufweisen, welche zu einem Teil der äußeren Um­ fangsfläche des Magneten (22) gewandt sind;
• - lange Polzinken (48A, 48B) aus einem weich magnetischen Material, deren eines Ende lösbar mit dem Endbereich jeder der Spulen (26A, 28B) an einer dem Magneten (22) gegenüberliegenden Seite angeschlossen ist und deren anderes Ende zu dem anderen Bereich der äußeren Umfangsfläche des Magneten (22) gewandt ist; und
• - Abstützglieder (52) für die Polzinken aus einem nicht-magnetischen Material, welche koaxial angeordnet sind, um den Außenumfang des Magneten (22) zu umgeben, wobei alle langen Polzinken (48A, 48B) fest an den Abstütz­ gliedern (52) für die Polzinken befestigt sind, während die kurzen Polzinken (50A, 50B) lösbar in Aufnahmeabschnitte (53A, 53B) für Polzinken eingefügt sind, welche jeweils in den Abstützgliedern (52) der Polzinken ausgebildet sind.

2. Schrittmotor nach Anspruch 1, wobei ein durchgehendes Loch in der Mitte des Bodenplattenbereiches jedes der Joche (34) ausgebildet ist, wobei der Endbereich jeder der Spulen (26A, 26B) auf der Seite des Magneten (22) in das durchgehende Loch eingefügt ist, und wobei ein Paar von Eingriffsabschnitten (32, 33), welche radial nach außen vorragen, in dem Endbereich ausgebildet ist, so daß die Bodenplattenbereiche der Joche (34) normal auf die Achse der Spule (26A, 26B) mit Hilfe der Eingriffsabschnitte (32, 33) befestigt sind.

3. Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei Flanschabschnitte (67A, 67B), mit welchen die Abstützglieder (52) für Polzinken in Kontakt gebracht sind, an den äußeren Umfangsflächen der Joche (34) angeordnet sind.