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ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Motoren wie z. B. Schrittmotoren,
sowie Strukturen zur Befestigung von Statoren an Gehäusen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen sind Schrittmotoren des Hybrid-Typs z. B. derart aufgebaut,
dass ein Stator mit Spulen, die um einen ringförmigen Statorstapel, der aus
einem gepressten Stapel von dünnen
Eisenplatten besteht, gewickelt sind, mit einem geringen Spalt rund
um einen Rotor positioniert ist, wobei an einem Rotorstapel, der
ebenfalls aus einem gepressten Stapel von dünnen Eisenplatten besteht,
ein Magnet befestigt ist. Bei Schrittmotoren dieser Art werden die Magnetpole
des Rotors durch die Magnetpole des Stators angezogen, wenn die
Spulen mit Strom versorgt werden, was bewirkt, dass der Rotor in
einer bestimmten Position gehalten wird, wobei der Rotor schrittweise
dadurch gedreht wird, dass die Phase des elektrischen Stroms, der
die Spulen versorgt, geändert
wird.
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Normalerweise
ist ein Motor, einschließlich des
oben beschriebenen Schrittmotors, mit einem den Rotor und den Stator
enthaltenden Schutzgehäuse
versehen, wobei eine Welle, die als Ausgangswelle dient und in der
Rotormitte befestigt ist, durch das Gehäuse über ein Lager, wie z. B. ein
Kugellager, gehalten wird, so dass sich die Welle frei bewegen kann.
Unter den bekannten Gehäusestrukturen
gibt es Strukturen, bei denen ein Einzelgehäuse aus gebondeten Gehäusesegmenten
besteht, wobei das Gehäuse
entlang der Achsrichtung der Welle geteilt ist, und Strukturen,
bei denen die Statorstapel zwischen den verschiedenen Gehäusesegmenten
eingefügt
sind, so dass der Stator in dem Gehäuse befestigt ist, wenn die
Gehäusesegmente
zusammengebaut sind (siehe z. B.
DE3332039A oder
JP59067863 oder
WO99/61806A ).
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Die
in oben erwähnten
Veröffentlichungen
offenbarten Motoren weisen ferner Komplikationen in Hinblick auf
die Befestigungsvorgänge
auf, bei denen zwei Gehäusesegmente
verschraubt werden, während
der Stator dadurch festgehalten wird, dass er zwischen beiden Gehäusesegmenten
eingefügt
ist, sowie in Hinblick auf die erhöhte Anzahl von Teilen, zu der
ein solcher Motor neigt. Außerdem
entsteht durch die Notwendigkeit der Arbeitsvorgänge zur Herstellung der Bolzen-
und Schraubenlöcher
zum Zusammenbauen der verschiedenen Gehäusesegmente ein Problem darin,
dass es eine große
Anzahl von Produktionsvorgängen
erforderlich ist. Ferner kann Metallabrieb, der beim Zusammenbauen
der Einheiten durch Hineindrehen der Schrauben entsteht, in den
Spalt zwischen dem Rotor und dem Schalter geraten, und Probleme
bei der Rotation verursachen. Diese Probleme beeinträchtigen
die Produktionsleistung, so dass die Entwicklung einer Technik zur
Lösung
dieser Probleme wünschenswert
ist. Außerdem
besteht bei Strukturen, bei denen Schraubverbindungen zum Zusammenbauen
der Teile verwendet werden, die Gefahr, dass die Schrauben über eine
längere
Betriebsdauer lose werden und dazu neigen, zu klappern und ein Spiel
an der Stelle zu verursachen, wo der Stator gehalten wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Infolgedessen
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor bereitzustellen,
bei dem die Anzahl von Produktionsvorgängen und Teilen reduziert werden
kann, während
die Befestigung der Gehäuse(segmente)
zueinander vereinfacht wird, und dabei die Vorbeugung von Fehlern
bei der Rotation zu ermöglichen,
die durch Erzeugung von Metallabrieb beim Zusammenbauen der Teile
entstehen. Dadurch wird ein Motor geboten, der nicht nur die Produktionsleistung
steigert, sondern auch die langfristige Stabilität bei der Befestigung des Stators
gewährleistet.
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Ein
Motor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in den geänderten
Ansprüchen
definiert. Dabei werden keine Schrauben zum Zusammenbauen der Gehäuseteile
verwendet, so dass die verschiedenen, oben erwähnten Probleme, die durch die
konventionellen Schraubenverbindungen entstehen, gelöst sind.
Mit anderen Worten wird die mit dem Zusammenbauen der Gehäuseteile
verbundene Arbeit vereinfacht, wobei durch das Entfallen der Schrauben nicht
nur die Anzahl der erforderlichen Teile sinkt, sondern auch der
Arbeitsgang zum Zusammenschrauben der Gehäuseteile entfällt, was
eine Senkung des Arbeitsaufwands bei dem Produktionsablauf ermöglicht.
Da kein Metallabrieb beim Hineindrehen der Schrauben in die Schraubenverbindungen entsteht,
entfallen auch die Fehler bei der Rotation (z. B. das Festlaufen),
die durch Metallabrieb verursacht werden. Aus oben beschriebenen
Ausführungen
ergibt sich eine Steigerung der Produktionsleistung.
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Dabei
könnten
ein eingekerbtes Teil in dem Stator (Nut) und ein vorspringendes
Teil (Feder), das mit dem eingekerbten Teil zusammenpassen könnte, in
dem Außengehäuse hergestellt
werden. Als Gehäuse
mit Einkerbungen und Vorsprüngen,
die in den Stator ineinander greifen, könnte auch das Innengehäuse verwendet
werden, oder das Innen- und Außengehäuse könnten beide
parallel verwendet werden.
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Dabei
könnte
das Federteil wirksam sein, wenn es entweder auf der Lagerfläche hergestellt wird,
oder wenn die Lagerfläche
selbst als Federteil gespannt wird. Außerdem ermöglicht die Anordnung von mindestens
einem Teil einer Spule innerhalb des Teils mit kleinem Durchmesser
die Steigerung der Raumnutzungseffizienz innerhalb des Gehäuses, wodurch
eine Verkleinerung der Abmessungen der Einheit möglich wird. Ferner ermöglicht die
Gestaltung der Form der Lagerfläche
derart, dass sie in engem Kontakt mit der Seitenfläche des
Stators ist, sowohl eine Vergrößerung der
Wärmeabfuhrfläche für die in
den Spulen erzeugte Wärme
als auch eine Steigerung der thermischen Leitfähigkeit zu dem Wärmeabfuhrteil
durch Verbesserung der durch die Feder bedingten Passung (durch
Reduzierung von Wärmenestern).
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Dabei
könnte
ein Anschlusselement Platten umfassen, die mit Durchgangs- oder
Schraubenlöchern
oder Ähnlichem
ausgestattet sind, um den Motor an anderen Teilen über die
Verbindungslöcher
zu befestigen. Durch Anfertigung von Verbindungslöchern an
einer Stelle, die dem Stufenabschnitt in dem Gehäuse entspricht, entsteht Spielraum
für die Schrauben.
Ist kein Stufenabschnitt an der Endplatte des Außengehäuses vorgesehen, wäre die Anfertigung
von Verbindungslöchern
nach Verbindung des Anschlusselements in radialer Richtung des Außengehäuses erforderlich.
Infolgedessen ist eine Verkleinerung des axialen Raums möglich.
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Dabei
ist es möglich,
die Höhe
des Motors (d. h. in axialer Richtung unter Ausschluss der Lager)
zu verringern, ohne den Abstand zwischen den Lagern, oder mit anderen
Worten den Lagerabstand für
die an dem Gehäuse
befestigten Lager, zu verändern, wodurch
die Erzeugung einer schlanken Form möglich ist. Anderseits ist es
möglich,
den axialen Lagerabstand zu vergrößern, um eine noch bessere
Stabilisierung der Drehung des Rotors zu erreichen.
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Dabei
könnte
ein Axiallager an dem Außengehäuse derart
befestigt werden, dass das Axiallager nach außen in axialer Richtung ragt,
und das Axiallager mit dem oben beschriebenen Anschlusselement geschützt wird.
Der Schutz könnte
in dem Fall extrem nützlich
sein, weil dadurch das Lager abgedeckt und die nach außen ausgesetzte
Fläche
minimiert wird, wodurch das Eindringen von Schmutz und sonstigen Partikeln
in den Motor sowie die direkte Auswirkung von Kräften – z. B. Stöße – auf das Lager verhindert wird.
Wenn das Schutzelement, welches das Axiallager auf dem Außengehäuse abdeckt,
auch herausragt, kann das Schutzelement ferner als Zentrierungsmarke
zur Ausrichtung der Position mit externen Teilen verwendet werden.
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Oben
beschriebene Gesichtspunkte, Vorteile und Merkmale beziehen sich
nur auf repräsentative Ausführungsformen.
Sie sollen nicht als Einschränkungen
der in den Ansprüchen
definierten Erfindung verstanden werden. Zusätzliche Merkmale und Vorteile
offenbaren sich in folgender Beschreibung, in den Zeichnungen und
in den Ansprüchen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zur
Veranschaulichung der Erfindung werden folgenden Zeichnungen, in
denen gleiche Bezugszeichen sich in den einzelnen Ansichten auf identische
oder funktional ähnliche
Elemente beziehen, als Beispiel beigefügt:
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1 ist
eine Draufsicht eines Schrittmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittdarstellung entlang der Linie II-II von 1.
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3 ist
eine Teil-Querschnittdarstellung des Rotors.
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4(a) ist eine Untenansicht des Stators; 4(b) ist eine Draufsicht des Statorstapels.
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5 zeigt
das Vordergehäuse,
wobei (a) eine Querschnittdarstellung entlang der Linie 5A-5A ist.
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6 zeigt
die elastischen Teile und deren Hineinragen in das Vordergehäuse, wobei 6(a) eine Längs-Querschnittdarstellung
und 6(b) eine horizontale Querschnittdarstellung
zeigt.
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7 zeigt
das Hintergehäuse,
wobei 7(a) die Draufsicht und 7(b) die Querschnittdarstellung entlang
der Linie 7B-7B ist.
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8 ist
eine erweiterte Querschnittdarstellung von wichtigen Teilen einer
beispielhaften Ausführungsform.
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9(a) ist eine Längs-Querschnittdarstellung
der Struktur in einem Beispiel, in dem das elastische Material gewechselt
wurde. 9(b) ist eine erweiterte Querschnittdarstellung
des zusammengebauten Zustands.
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10 ist
eine Längs-Querschnittdarstellung
einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines Schrittmotors
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
UND DER ZEICHNUNGEN
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Nachstehend
wird eine beispielhafte, auf einen Schrittmotor angewandte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 ist
eine Draufsicht eines Schrittmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 2 ist
eine Querschnittdarstellung entlang der Linie II-II von 1.
In 2 ist 10 ein Rotor und 20 ein
Stator, der außen
um den Rotor 10 angeordnet ist, und 30 ist ein
Gehäuse,
in dem der Rotor 10 und der Stator 20 untergebracht
sind.
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Wie
in 2 gezeigt, besteht die Gehäusestruktur 30 aus
der Kombination eines zylindrischen Außengehäuses 40 (nachstehend
als „Vordergehäuse" bezeichnet) und
eines zylindrischen Innengehäuses 50 (nachstehend
als „Hintergehäuse" bezeichnet), das
in die offene Seite des Vordergehäuses 40, in der unteren
Mitte der Figur, hineinpasst. Eine quadratische Frontplatte 31 (das
Anschlusselement), wie in 1 gezeigt,
wird an der Oberkante des Vordergehäuses 40 mittels eines
Verfahrens wie z. B. Schweißen
befestigt. Es sind Durchgangslöcher
vorgesehen, die z. B. durch ein Bohrungsverfahren in den Ecken der
Frontplatte 31 angefertigt werden. In den Durchgangslöchern werden
Schraubenlöcher 31a (Verbindungslöcher) maschinell
bearbeitet, um den Schrittmotor an externe Teile zu schrauben. Die Frontplatte 31 wird
durch ein Verfahren wie Bohren oder Ähnliches so angefertigt, dass
sich kleine Vorsprünge 31b gegenüber der
Seite des Vordergehäuses 40 befinden.
Die Frontplatte 31 und die Gehäuse 40 und 50 werden
z. B. aus einem elastischen Plattenmaterial, wie verzinkten Stahlplatten,
durch ein Pressverfahren hergestellt, was in Hinblick auf die Einfachheit
der Bearbeitung und die Tauglichkeit für die Massenproduktion nützlich ist.
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Ein
oberes und ein unteres Kugellager (Axiallager) 60 und 61 sind
in der Mitte des Gehäuses 30 angebracht,
wo ein Rotor 10 derart eingebaut ist, dass er sich auf
einer Welle 15 auf diesen Kugellagern 60 und 61 frei
drehen kann. Wie in 3 gezeigt, ist der Rotor 10 dadurch
befestigt, dass er zwischen zwei scheibenförmigen Rotorstapeln 11 gehalten
wird; in gleicher Weise wird ein scheibenförmiger Dauermagnet 12 dazwischen
geschoben und gehalten. Eine Hülse 13 erstreckt
sich durch die Mitte des Rotors 10 und ist darin starr
befestigt, wobei eine Welle 15 durch die Hülse 13 verläuft und
darin starr befestigt ist. Mehrere Polzähne 11a sind in gleichmäßigen Abständen über den
Umfang von jedem der Rotorstapel 11 angebracht, wobei jeder
Rotorstapel 11 mittels Klebstoff o. Ä. an dem Dauermagnet 12 derart
befestigt ist, dass die Polzähne 11a voneinander
um ein Maß versetzt
sind, das eineinhalb mal einem der gleichmäßigen Abstände entspricht. Die starre
Befestigung zwischen dem Rotorstapel 11 und der Hülse 13,
sowie zwischen der Hülse 13 und
der Welle 15 erfolgt ebenfalls mittels eines solchen Klebstoffes.
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Wie
in 2 gezeigt, passt die Welle 15, die mit
dem Rotor 10 starr verbunden ist, in den Innenring (nicht
abgebildet) der Kugellager 60 und 61 hinein, die
jeweils in der Mitte des Vordergehäuses 40 und in der
Mitte des Hintergehäuses 50 befestigt sind.
Der Außenring
(nicht abgebildet) des Kugellagers 60 ist auf eine zylindrische
Nabe 44a eingepresst, die in der Mitte des Vordergehäuses 40 vorgesehen
ist, wobei der Außenring
(nicht abgebildet) des unteren Kugellagers 61 in die Innenseite
einer zylindrischen Nabe 53a eingepresst ist, die in der
Mitte des Hintergehäuses 50 vorgesehen
ist. In diesem Fall verläuft
ein Abschnitt des oberen Kugellagers 60 (LB. ca. 1/3 der
Länge in
axialer Richtung) bis zu der Oberseite von dem Vordergehäuse 40.
Eine Abdeckung 31c, die den Vorsprung des Kugellagers 60 abdeckt,
ist in der Mitte der Frontplatte 31 vorgesehen. Diese Abdeckung 31c wird
als Zentrierungsmarke zur Ausrichtung der Position mit externen
Teilen verwendet.
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Wie
in 2 gezeigt, ist eine Feder 70 – zur Erzeugung
eines Drucks in axialer Richtung gegen die oberen und unteren Kugellager 60 und 61 und
zur Festlegung der Position der Welle 15 und des Rotors 10 in
axialer Richtung durch Anlegen eines Aufwärtsdrucks – zwischen dem Außenring
des unteren Kugellagers 61 und dem unteren Rotorstapel 11 angeordnet.
Auf diese Weise verläuft
die Welle 15 durch das Vordergehäuse 40 und die Frontplatte 31 und
erreicht einen bestimmten Abstand, während sie nicht aus dem Hintergehäuse 50 herausragt,
wenn der Rotor 10 in dem Zustand eingebaut ist, in dem
er sich in dem Gehäuse 30 frei
drehen kann.
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Wie
in 4(A) gezeigt, ist der Stator 20 mit einem
ringförmigen
Statorstapel 21 und einer Spule 25, die um den
Statorstapel 21 gewickelt ist, ausgestattet. Wie in 4(b) gezeigt, sind mehrere Statorpole 22 in
gleichmäßigen Abständen über den
Umfang auf dem Innenumfang des Statorstapels 21 vorgesehen,
wobei mehrere Polzähne 22a sich
auf der Innenumfangsfläche
von jedem Statorpol 22 in Umfangsrichtung befinden. Ein
Paar von ringförmigen Isolierteilen 23 (siehe 2),
die jeden Statorpol 22 abdecken, passen in den Statorstapel 21 von
jeder Seite hinein, wobei eine Spule 25 um jeden durch
ein Isolierteil 23 abgedeckten Statorpol 22 gewickelt
ist.
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Wie
in 2 und 4(a) gezeigt,
ist auf dem unteren Isolierteil 23 ein Anschlussklemmengehäuse 23a angebracht,
wobei ein Anschlussklemmenblock 24 in diesem Anschlussklemmengehäuse 23a eingebaut
ist. Der Anschlussklemmenblock 24 hat mehrere Anschlussklemmen 24a,
wobei diese Anschlussklemmen 24a mit den Spulen 25 sowie
mit externen Netz- und Steuerleitungen 26 verbunden sind.
Mehrere Rillen 21a (die Dreharretierungseinrichtung), die
in axialer Richtung verlaufen, sind über den Außenumfang des Statorstapels 21 vorgesehen.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Stator 20 zwischen
dem Vordergehäuse 40 und
dem Hintergehäuse 50,
die in axialer Richtung in Segmente aufgeteilt sind, derart eingebaut,
dass er sicher gehalten wird, wobei er mit dem Außenumfang
des Rotors 10 innerhalb des Gehäuses 30 konzentrisch
positioniert ist. Das Vordergehäuse 40 und
das Hintergehäuse 50 werden
unten beschrieben.
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Wie
in 5 gezeigt, weist das Vordergehäuse 40 ein Teil 41 mit
großem
Durchmesser an der Hauptöffnungsseite
(Unterseite) sowie ein Teil 42 mit kleinem Durchmesser
auf, das an der Oberkante, konzentrisch mit dem Teil 41 mit
großem
Durchmesser, vorgesehen ist, wobei der Übergang zwischen dem Teil 41 mit
großem
Durchmesser und dem Teil 42 mit kleinem Durchmesser durch
einen horizontalen, ringförmigen
Stufenabschnitt 43 verläuft.
Das Oberplattenteil 44, das die Endfläche des Vordergehäuses 40 bildet,
ist an dem Teil 42 mit kleinem Durchmesser angrenzend vorgesehen,
wobei die Nabe 44a in der Mitte des Oberplattenteils 44 vorgesehen
ist.
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Die
Innenfläche
des Stufenabschnitts 43 ist eine Lagerfläche 43a für den Statorstapel 21,
wobei die Oberteile der Spule 25 in dem Innenraum 45 des Teils 42 mit
kleinem Durchmesser angeordnet sind. Eine Einkerbung 41a ist
in dem Teil 41 mit großem Durchmesser
als Abstandsraum für
das Anschlussklemmengehäuse 23a vorgesehen.
Außerdem
befindet sich auf der Innenumfangsfläche des Teils 41 mit großem Durchmesser
ein vorspringendes Teil 41b (Dreharretierungseinrichtung)
an einer Position von 180° zu
der Einkerbung 41a. Der Innendurchmesser des Teils 41 mit
großem
Durchmesser entspricht dem Außendurchmesser
des Statorstapels 21 zuzüglich spezifizierter Einbautoleranzen.
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Außerdem,
wie in 6(a) und (b) gezeigt, sind
mehrere (in diesem Fall drei) elastische Teile 46 (Federn)
so angebracht, dass sie an dem Stufenabschnitt 43 nach
unten ragen. Die elastischen Teile 46 sind in gleichen
Abständen über den
Umfang des Stufenabschnitts 43 vorgesehen, wie in 1 und 5(b) gezeigt. Diese elastischen Teile 46 bilden zwei
Schlitze in Tangentialrichtung und sind so gestaltet, dass sie den
Abschnitt zwischen den Schlitzen auswerfen.
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Anderseits,
wie in 7 gezeigt, weist das Hintergehäuse 50 ein Unterteil 51 sowie
ein zylindrisches Teil 52 auf, das sich von dem Umfang
des Unterteils 51 nach oben erstreckt. Ein Durchgangsloch 51b,
passend für
das Unterkantenteil der Welle 15, so dass es sich von dem
unteren Kugellager erstreckt, ist in der Mitte des Unterteils 51 vorgesehen, wobei
der Umfang des Durchgangslochs 51b durch ein Pressverfahren
mit Umfangsrillen 53 ausgestattet wird. Die Nabe 53a ist
gegen das Innere der Umfangsrille 53 ausgebildet. Eine
Einkerbung 51a ist ferner in dem zylindrischen Teil 52 des
Hintergehäuses 50 als
Abstand für
das Anschlussklemmengehäuse 23a ausgebildet.
Die Höhe
des Hintergehäuses 50 (d.
h. die Länge
in axialer Richtung), bzw. die Höhe des
zylindrischen Teils 42, entspricht ungefähr eineinhalb
mal der Höhe
des Teils 41 mit großem
Durchmesser des Vordergehäuses 40,
annäherungsweise das
Gleiche wie die Dicke des Statorstapels 21. Der Außendurchmesser
des zylindrischen Teils 52 des Hintergehäuses 50 ist
auf ein solches Maß eingestellt,
dass dieses in die Innenseite des Teils 41 mit großem Durchmesser
des Vordergehäuses 40 einschließlich der
Toleranzen hineinpasst.
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In
dem Schrittmotor dieser beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie in 2 gezeigt, passt das zylindrische
Teil 52 des Hintergehäuses 50 in
das Unterteil des Inneren des Teils 41 mit großem Durchmesser
des Vordergehäuses 40 so
hinein, dass die obere Endfläche
des Außenumfangsteils
des Statorstapels 21 die Lagerfläche 43a des Vordergehäuses 40 in
einem Zustand gemäß 8 berührt, in
dem die elastischen Teile 46 des Stufenabschnitts 43 ausgeworfen
und elastisch deformiert werden, wobei die Lagerfläche 43a das
Vordergehäuse 40 berührt, und
dessen Unterseite die Oberkante des zylindrischen Teils 52 des
Hintergehäuses 50 berührt. Auf
diese Weise wird der Statorstapel 21 zwischen den Gehäusen 40 und 50 gehalten,
und somit wird der Stator 20 starr festgehalten. Außerdem befinden
sich die Oberteile der Spulen 25 in den Innenräumen 45 des
Teils 42 mit kleinem Durchmesser des Vordergehäuses 40.
Ein Vorsprung 41b auf dem Vordergehäuse 40 greift in eine der
Rillen 21a des Statorstapels 21, um die Drehung zu
verhindern, das Anschlussklemmengehäuse 23a greift in
die Einkerbungen 41a und 51a der Gehäuse 40 und 50,
und eine Netzleitung 26 führt nach außen. Das Hintergehäuse 50 wird
schließlich
an dem Teil 41 mit großem
Durchmesser des Vordergehäuses 40 durch
Verstemmen, Kleben, Schweißen
usw. über den
Umfang des Unterteils 51 starr befestigt.
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Die
verschiedenen Schraubenlöcher 31a und
die Frontplatte 31 sind oberhalb des Stufenabschnitts 43 des
Vordergehäuses 40 positioniert.
Ein Teil der Abdeckung 51c der Frontplatte 31 deckt
das vorspringende Teil des Kugellagers 60 wie oben beschrieben
ab.
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Nachstehend
wird das Verfahren zum Zusammenbauen des Schrittmotors beschrieben.
Zuerst wird das Oberteil der Welle 15, das an der Hülse 13 und
dem Rotor 10 befestigt ist, in das Kugellager 60,
das auf dem Vordergehäuse 40 vorgesehen
ist, eingeschoben. Anschließend
wird der Stator 20 um den Rotor 10 angebracht
und das Anschlussklemmengehäuse 23a in
die Einkerbung 41a eingebaut. Beim Einbauen des Anschlussklemmengehäuses 23a in
die Einkerbung 41a greift der Vorsprung 41b des
Vordergehäuses 40 in
eine der Rillen 21a des Statorstapels.
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Dann
wird die Feder 70 auf der Unterseite der Welle 14 montiert,
wobei, wenn das Hintergehäuse 50,
auf dem das Kugellager 61 angebracht ist, in das Vordergehäuse 40 eingebaut
wird, die Unterseite der Welle 15 in das Kugellager 61 hineinpasst.
Nun wird das Anschlussklemmengehäuse 23 in
die Einkerbung 51a des Hintergehäuse 50 eingebaut.
Dann wird das Hintergehäuse 50 in
das Vordergehäuse 40 hineingeschoben,
wobei die verschiedenen elastischen Teile 46 den Statorstapel 21 gegen
die Lagerfläche 43a schieben
und dadurch bewirken, dass der Statorstapel 21 zwischen
den Gehäusen 40 und 50 sicher
gehalten wird. In diesem Zustand wird anschließend das Hintergehäuse 50 in
das Vordergehäuse 40 verstemmt.
Statt Verstemmen können
auch Punktschweißen,
Kleben oder sonstige starre Verbindungsverfahren verwendet werden.
Die starre Verbindung der Frontplatte 31 zu dem Vordergehäuse 40 kann
am Anfang oder am Ende erfolgen. Ferner wird manchmal ein Klebstoff
bei der Verbindung an dem Statorstapel und an dem Vordergehäuse eingesetzt.
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Der
Schrittmotor der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform
wird über
das oben beschriebene Verfahren zusammengebaut.
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In
der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform wird das Hintergehäuse 50 in
das Vordergehäuse 40 eingebaut
und verstemmt, nicht nur um die Gehäuse 40 und 50 fest
zusammen zu fügen, sondern
auch um den Stator 20 zwischen den Gehäusen 40 und 50 einzubauen
und dadurch festzuhalten. Da die Gehäuse 40 und 50 starr
zusammen gefügt
werden, ohne Einsatz der herkömmlich
verwendeten Schrauben, sind die Verfahrensschritte zum Herstellen
der Verbindung einfacher.
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Ferner
wird durch das Entfallen der Schrauben nicht nur die Anzahl der
benötigten
Teile reduziert, sondern es können
auch Verfahrensschritte entfallen, da sich die maschinelle Bearbeitung
zum Herstellen der Schraubverbindung auf den Gehäusen 40 und 50 erübrigt. Außerdem,
da kein Metallabrieb durch Hineindrehen der Schrauben entsteht, entfallen
Fehler bei der Rotation (z. B. das Festlaufen), die durch den Metallabrieb
verursacht werden. Aus oben beschrieben Vorteilen ergibt sich eine
Steigerung der Produktionsleistung.
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Der
Statorstapel 21 des Stators, der zwischen dem Vordergehäuse 40 und
dem Hintergehäuse 50 eingebaut
und festgehalten wird, wird in Richtung des Hintergehäuses 50 durch
die elastischen Teile 46, die an dem Stufenabschnitt 43 des
Vordergehäuses 40 vorgesehen
sind, elastisch geschoben. Die elastische Kraft der elastischen
Teile 46 gleicht die durch Vibrationen, Stöße oder
thermische Dehnung bedingten Abmessungsänderungen des Spaltes zwischen
dem Vordergehäuse 40 und
dem Hintergehäuse 50 aus,
indem sie stets eine starke Kraft auf den Stator 20 ausübt, wodurch
der Stapel 21 zwischen dem Vordergehäuse 40 und dem Hintergehäuse 50 sicher
gehalten wird. Auch wenn die Kraft des Hintergehäuses 40 gegen den
Stapel 21 ungleichmäßig ist,
haben die elastischen Teile 46 derartige elastische Eigenschaften,
dass diese die Ungleichmäßigkeiten
ausgleichen können.
Dadurch wird der Stator 20 zwischen den Gehäusen 40 und 40 sicher
und zuverlässig
gehalten, ohne Beeinträchtigung
durch Vibrationen, Stöße, thermische
Dehnung, Einbauverfahren o. Ä..
Da es sich um einen dauerhaften Zustand handelt, ist eine stabile
und zuverlässige
Befestigung des Stators 20 langfristig gesichert.
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Ferner
bewirkt das Einpressen des Statorstapels 21 auf die Lagerfläche 43a des
Vordergehäuses 40,
dass der Stator 20 zwischen den Gehäusen 40 und 50 festgehalten
wird, wobei diese starke Befestigung einen dauerhaften Zustand aufweist.
Außerdem
ermöglicht
die Positionierung der Spule 25 in dem Raum innerhalb des
Teils 42 mit kleinem Durchmesser des Vordergehäuses 40 eine
Steigerung der Raumnutzungseffizienz innerhalb des Gehäuses 30 und
somit eine Reduzierung der Abmessungen der Einheit.
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Die
Schraubenlöcher 31a der
Frontplatte 31 sind oberhalb des Stufenabschnitts 43 des
Vordergehäuses 40 so
angefertigt, dass der Stufenabschnitt 43 einen Abstand
für die
kleinen Vorsprünge 31b aufweist,
die durch das Bohren zum Herstellen der Schraubenlöcher 31a und
zum Bereitstellen des Abstandes für die in die Schraubenlöcher 31a eingesetzten
Schrauben – nicht
abgebildet – entstanden sind.
Aus diesem Grund ist es nicht nötig,
die Frontplatte 31 bis zur Außenseite des Vordergehäuses 40 in
radialer Richtung zu erstrecken, um den Abstand für die Schrauben
und die kleinen Vorsprünge 31b zu schaffen,
wodurch eine Raumersparnis möglich
ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Schraubenköpfe in dem
Abstand oberhalb des Stufenabschnitts 43 angeordnet und
die Schrauben mittels z. B. eines Schlüssels hineingedreht werden
können,
so dass die Schraubenlöcher 31a in
der Frontplatte 31 als einfache Durchgangslöcher ohne
zu Bohren ausgeführt
werden können.
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Das
obere Kugellager 60 ist so vorgesehen, dass es in der Länge oberhalb
der Nabe 44a auf dem Vordergehäuse 40 ein wenig ragt,
wodurch es möglich
ist, die Höhe
des Gehäuses 30 zu
reduzieren, ohne den Abstand zwischen dem oberen und dem unteren
Kugellager 60 und 61, bzw. mit anderen Worten
den Lagerabstand, zu verändern,
und somit die Einheit schmäler
zu machen. Umgekehrt kann man den Lagerabstand erhöhen, um
die Stabilität
der Drehung des Rotors 10 zu steigern. Das obere Kugellager 60,
das von dem Vordergehäuse 40 nach
oben ragt, wird durch die Abdeckung 31c der Frontplatte 31 geschützt, so
dass die Möglichkeit
des Eindringens von Schmutz oder sonstigen Stoffen in das Gehäuse 30 gering
ist und die Einwirkung von direkten Kräften und Stößen auf das Kugellager 60 verhindert wird.
Außerdem
kann die Abdeckung 31a als Zentrierungsmarke für die Ausrichtung
mit externen Teilen verwendet werden.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
waren die elastische Teile 46 ein Beispiel eines Federteils
nach der vorliegenden Ausführungsform,
um den Stator 20 zwischen den Gehäusen 40 und 50 sicher
festzuhalten, wobei anstatt der elastischen Teile 46 eine
Struktur gemäß 9(a) verwendet werden kann. Mit anderen
Worten kann vor dem Zusammenbau der Stufenabschnitt 43 des
Vordergehäuses 40 gegen
die obere Frontplatte 31 so herangezogen werden, dass er
in einem diagonalen Winkel nach oben gegenüber dem Außenumfang eingespannt ist.
Nach diesem Schritt wird nach dem Zusammenbau des Stators 20 das
Vordergehäuse 40 durch
Verstemmen, Kleben, Schweißen
o. Ä. um
den Umfang des Hintergehäuses 50 in
einem Zustand befestigt, in dem der Stufenabschnitt 43 nach
unten elastisch deformiert wird. 9(b) zeigt
den zusammengebauten Zustand, in dem der Stufenabschnitt 43 ständig der
Wirkung der elastischen Rückgewinnung
zur Frontplatte 31 hin unterliegt, wodurch das Hintergehäuse 50 gegen
die Seite der Frontplatte 31 geschoben wird. Infolgedessen
wird der Umfang des Stators 20 sicher, stark und mit hoher
Zuverlässigkeit zwischen
den Gehäusen 40 und 50 festgehalten,
wobei die elastischen Kräfte
Vibrationen, Stöße, thermische
Dehnung oder Schlageinwirkungen anderer Teile ausgleichen und dadurch
ein Zustand erzielt, in dem der Stator 20 stark und mit
hoher Zuverlässigkeit mittels
Selbstausgleich durch elastische Kraft festgehalten wird, auch wenn
Vibrationen, Stöße, thermische
Dehnung, Schlageinwirkungen anderer Teile usw. vorhanden sind.
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10 zeigt
ein geändertes
Beispiel für
einen Schrittmotor gemäß der obigen
Ausführungsform,
wobei in diesem Fall der Schrittmotor statt der oben erwähnten Feder 70 eine
Torsionsfeder 71, die aus einer Spiralfeder besteht, verwendet.
Der Rotor 10 ist ferner direkt an der Welle 15 befestigt,
statt über
die Hülse 13.
Obwohl dieser Schrittmotor eine Struktur aufweist, die von der unter 2 abgebildeten
Struktur, oben, ein weinig abweicht, ist die Grundstruktur, in der
nicht nur das Hintergehäuse 50 in
das Vordergehäuse 40 hineinpasst,
sondern der Stator 20 zwischen den Gehäusen 40 und 50 festgehalten wird,
dieselbe, und die dadurch erzielten Ergebnisse gleich.
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Wie
oben erläutert,
ermöglicht
ein Motor gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Vereinfachung der Verbindung der Gehäuse miteinander,
da diese Verbindung durch Verstemmen, Kleben oder Schweißen eines
Außengehäuses und
eines Innengehäuses,
das einen Stator hält,
erfolgt, wobei die Anzahl der Teile und der Verfahrensvorgänge verringert
wird und Fehler bei der Rotation (z. B. Festlaufen), die durch beim
Verbinden der Gehäuse
entstehende Metallteichen verursacht sind, vermieden werden, mit dem
Ergebnis einer Steigerung der Produktionsleistung. Außerdem,
da in mindestens einem der Gehäuse
ein Federteil verwendet wird, das die Haltekraft erhöht, mit
der das Gehäuse
den Stator hält,
ermöglicht die
vorliegende Erfindung die Gewährleistung
von stabilen Befestigungseigenschaften über einen längeren Zeitraum.
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Zu
Erläuterungszwecken
hat sich obige Beschreibung auf ein repräsentatives Beispiel aller möglichen
Ausführungsformen
konzentriert, das die Prinzipien der Erfindung lehrt und die bestmögliche Ausführungsform
für dieses
Beispiel darstellt. Diese Beschreibung ist nicht als Versuch zu
verstehen, alle möglichen
Varianten aufzuführen.
Andere, nicht beschriebene Varianten oder Abänderungen der Erfindung sind
möglich.
Wo mehrere alternative Ausführungsformen
beschrieben sind, wird es zum Beispiel in vielen Fällen möglich sein,
Elemente aus unterschiedlichen Ausführungsformen zu kombinieren, oder
Elemente aus den hier beschriebenen Ausführungsformen mit anderen, hier
nicht ausdrücklich
beschriebenen Abänderungen
oder Varianten zu kombinieren. Viele der nicht beschriebenen Varianten und
Abänderungen
liegen innerhalb des wortlautgemäßen oder äquivalenten
Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.