DE69934291T2

DE69934291T2 - Schrittmotor

Info

Publication number: DE69934291T2
Application number: DE69934291T
Authority: DE
Inventors: c/o Mineba Co. Naoto Kitasaku-gun Tanaka
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2007-05-24
Also published as: US6920683B2; DE69934291D1; US6467150B1; EP1018797B1; US7127795B2; DE69934291T8; EP1018797A3; US20020140305A1; US20050127770A1; JP3451396B2; EP1018797A2; US20050127760A1; JP2000209836A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einem Schrittmotor, insbesondere einen Rotor davon, der als Hybridtyp bezeichnet wird.
2. Allgemeiner Stand der Technik
Der Aufbau eines Schrittmotors dieser Art wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Auf einer Rotorachse 2 ist ein in axialer Richtung magnetisierter Magnet 3 fixiert, indem er von der Rotorachse 2 in ein Loch 3a eingesetzt ist, und beide Oberflächen davon sind mit Rotorstapeln 4, 5 eingespannt, die ausgebildet sind durch Geschichtetsein mit ringförmigen Magnetplatten (Siliziumstahl), von denen Oberflächen elektrisch isoliert sind, wodurch ein Rotor 6 ausgebildet wird. Die Rotorstapel 4, 5 werden ebenfalls durch die Rotorachse 2 durch in der Mitte davon vorgesehene Durchgangslöcher 4a, 5a eingesetzt.
Die Rotorachse 2 des Rotors 6 ist von Lagern 7, 8 drehbar an Gehäusen 9, 10 gelagert. Außerdem ist an der Außenumfangsseite des Rotors 6 ein mit einer Statorwicklung 11 gewickelter Statorkern 12 angeordnet, der mit den Gehäusen 9, 10 eingespannt ist.
4 ist eine Draufsicht, wo der Rotor 6 in die Statorspule 12 eingesetzt ist, und 5 ist eine Perspektivansicht des Statorkerns 12. Der Statorkern 12 weist eine ungefähr quadratische äußere Konfiguration auf, und in einer Mittelöffnung davon sind mehrere Projektionspole 12a jeweils in Richtung der Mitte gerichtet. Um die Projektionspole 12a herum ist die Statorwicklung 11 gewickelt. Dieser Statorkern 12 ist mit mehreren geschichteten magnetischen Platten ausgebildet. Diese geschichteten magnetischen Platten werden verbunden, indem in sie nicht gezeigte Schrauben durch die an ihren 4 Ecken vorgesehenen Löcher 12b eingesetzt werden.
Wie in 4 gezeigt sind an dem Projektionspol 12a mehrere kleine Polzähne 12c vorgesehen, und auch an den Rotorstapeln 4, 5 des Rotors 6 sind mehrere Polzähne 3a dem Polzahn 12c gegenüber vorgesehen. Der Abstand zwischen diesen Polzähnen 12c und 3a ist geringfügig in einer Abmessung von unter 30 μm. Da bei diesem geringfügigen Abstand sich der Rotor 6 dreht, ist normalerweise die Bearbeitung notwendig gewesen durch Schneiden des Außendurchmessers des Rotors 6 nach der Montage. Das heißt, gemäß dem herkömmlichen Herstellungsprozess des Rotors 6 wurde der Rotor b auf eine derartige Weise montiert, da die Rotorstapel 4, 5, die ausgebildet werden durch Schichten mit den elektrisch isolierenden magnetischen Platten (Siliziumstahlplatten), und der Magnet 3, der eine Komponente des Rotors 6 ist, auf der Rotorachse 2 simultan durch die Prozesse des Einpressens und Klebens montiert werden, um den Rotor 6 wie in 6 gezeigt zu erhalten.
An beiden Enden der Rotorachse sind nicht gezeigte zentrale Löcher in ihren axialen Richtungen vorgesehen, und das Außendurchmesserschneiden wurde durch die folgenden Prozesse auf derartige Weise ausgeführt, wie in 7 gezeigt, die Konzentrizität wird sichergestellt durch Eingesetztwerden mit der Zentral-Loch-Haltevorrichtung 13 der Außendurchmesserschneidmaschine und Berühren in seinem Außendurchmesser mit einem Schleifstein 14 zur Verwendung von Außendurchmesserschneiden.
Bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren des Rotors werden die Rotorstapel und der Magnet als Komponenten des Rotors simultan eingepresst und an die Drehachse geklebt. Da jedoch die Länge jeder Drehachse jeweils gemäß ihrer Verwendung des Schrittmotors selbst dann verschieden ist, wenn die Rotorstapel und der Magnet gemeinsam sind, kann ein Kontrollieren einer Herstellungscharge als ein Rotor nicht arrangiert werden, so dass die Produktion des Rotors jeweils pro Charge einer verschiedenen Art von Rotoren durchgeführt worden ist.
In dem Fall, dass der Rotorstapel, der Magnet und die Drehachse in einer Einheit ausgebildet sind, da die Länge der Drehachsen verschieden ist, sind verschiedene Arten von Formen benötigt worden und hat es Schwierigkeiten sowohl bei der Herstellung des Rotors als auch beim Managen der Formen gegeben. Wenn ein magnetisches Material als die Drehachse verwendet wird, in dem Fall, wo die Rotorstapel direkt auf der Drehachse montiert sind, tritt das Leck des magnetischen Bündels des Magneten durch den N-Pol des Magneten, einen Rotorstapel, die Drehachse, den anderen Rotorstapel und den S-Pol des Magneten auf, musste ein unmagnetisches Material als die Drehachse verwendet werden. Deshalb sind weiterhin einige Besorgnisse für die Drehpräzision und die Dauerhaftigkeit bestehen geblieben.
Aus JP 61199455 ist ein Motor bekannt, bei dem ein aus einem unmagnetischen Material hergestellter ringförmiger Abstandshalter mit der Peripherie der Rotorachse in Eingriff steht. Joche und ein zwischen den Jochen angeordneter Permanentmagnet sind auf der Außenperipherie des Abstandshalters montiert. Diese Konstruktion des Rotors soll den effektiven Magnetfluss erhöhen, um das Drehmoment des Motors heraufzusetzen.
Aus JP 62123942 ist ein Rotor für einen Schrittmotor bekannt, bei dem die Achse, ein Permanentmagnet, ein Paar Rotorkerne integral mit Kunstharz ausgeformt sind.
Aus JP 60051450 ist ein Rotor eines Schrittmotors bekannt. Der Rotor besteht darin, dass ein Rotormagnet und ein mit mehreren T-Stücken ausgebildeter Rotorkern an einer Achse gesichert werden und dann die Außenperipherie des Magneten und des Kerns mit Harz ausgeformt werden.
Die vorliegende Erfindung soll einen Schrittmotor bereitstellen, bei dem solche Probleme wie oben in dem herkömmlichen Schrittmotor erwähnt verbessert sind.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Anspruch 1 definiert.
Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Hülse, der Magnet und die Rotorstapel, die auf beiden Seiten davon bereitgestellt sind, in dem ersten Aspekt beschrieben, durch Ausformen mit einem Harz in einer Einheit verfestigt.
Indem so der Rotor ausgebildet wird, wird der Schneidprozess des Außendurchmessers des Rotors (Rotorbaugruppe), der nicht auf der Rotorachse montiert ist, dennoch möglich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines Rotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht, die die Zeit zeigt, wenn der Außendurchmesser dessen, was in 1 gezeigt ist, geschnitten wird.
3 ist eine Schnittansicht eines durch die vorliegende Erfindung anzuwendenden Schrittmotors.
4 zeigt einen Statorkern dessen, was in 3 gezeigt ist.
5 ist eine Perspektivansicht dessen, was in 4 gezeigt ist.
6 ist eine Schnittansicht eines Rotors des herkömmlichen Schrittmotors.
7 ist eine Schnittansicht, die die Zeit zeigt, wenn der Außendurchmesser des Rotors des herkömmlichen Schrittmotors geschnitten wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Basis von 1 beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung sind die im Zentrum des Magneten 3 bzw. der Rotorstapel 4 und 5 gestochenen Löcher 3b, 4b und 5b dafür ausgelegt, vom Durchmesser her im Vergleich zu den zuvor erwähnten Löchern 3a, 4a bzw. 5a größer zu werden, wobei die unmagnetische Hülse 15 mit der Länge in dem Ausmaß, wo beide Enden davon aus den Rotorstapeln axial vorstehen, eingepresst ist bei Anordnung dazwischen.
Die Abschnitte mit Ausnahme der Drehachse 2 des Rotors 6 werden somit, nachdem die Hülse 15 eingesetzt ist, ausgeformt dadurch, dass sie mit einem Harz in einer Einheit ausgeformt werden. Um die Hülse 15 einzupressen ist die Außendurchmesserabmessung so ausgelegt, dass sie mit den obigen Löchern 3a, 4a und 5a ungefähr identisch ist, die Abmessung des Lochs 15a behält eine Konzentrizität mit hoher Präzision mit dem Außendurchmesser bei.
Wie in 2 gezeigt, ist in das so konstruierte Loch 15 eine Zentral-Loch-Erhaltungsvorrichtung 13 mit einer Außendurchmesserschneidvorrichtung eingesetzt, um die Konzentrizität mit hoher Präzision zu setzen, und ein Schleifstein 14 zur Verwendung beim Schneiden des Außendurchmessers ist in Berührung mit dem Außenumfang des Rotors 6 gebracht worden, und der Außenumfang wird derart geschnitten, dass er eine gegebene Abmessung erhält. Nach dem Beendigen des Schneidens wird eine Drehachse 2 mit der für diese Verwendung geeigneten Länge in das Loch 15a gepresst und geklebt, um den Rotor 6 auszubilden.
Somit kann gemäß dieser Struktur ungeachtet der Länge der Drehachse 2 der Außendurchmesser durch Schneiden bearbeitet werden.
Da die vorliegende Erfindung ein so strukturierter Schrittmotor gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist und die Außendurchmesserschneidarbeit des Rotors, der nicht mit der Drehachse montiert ist, ausgeführt werden kann, ist es sehr effektiv angesichts einer Prozesssteuerung. Und da ungeachtet der Länge der Rotorachse die Schneidarbeit des Außendurchmessers ausgeführt werden kann, kann die Art der Form, die zum Herstellen des Rotors verwendet wird, reduziert werden.
Da zudem die unmagnetische Hülse das Lecken des Magnetflusses verhindert, ist das für die Drehachse zu verwendende Material nicht auf ein unmagnetisches Material beschränkt, sondern es kann auch ein magnetisches Material verwendet werden. Da weiterhin beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Länge der Hülse derart eingestellt ist, dass sie in der axialen Richtung von den auf beiden Seiten des Magneten angeordneten Rotorstapeln vorstehen kann, wenn die Länge der Hülse so lange wie möglich verlängert wird, kann eine Abnahme der mechanischen Stärke des Rotors aufgrund der Miniaturisierung des Schrittmotors ergänzt werden.
Da weiterhin bei dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Hülse, der an ihrem Außenumfang vorge sehene Magnet und die Rotorstapel durch Formen eines Harzes in einer Einheit verfestigt werden, wird zum Zeitpunkt der Schneidarbeit des Durchmessers keine Verschiebung zwischen den Rotorstapeln und dem Magneten erzeugt, um die Schneidarbeit zu erleichtern.

Claims

Ein Schrittmotor, aufweisend einen Rotor (6), der mit einer Drehachse (2), an welcher ein in axialer Richtung magnetisierter Magnet (3) gekoppelt ist und beide Seiten des Magnets (3) mit Rotorstapeln (4, 5) eingespannt sind, ausgeformt ist, und Statorkerne (12), die mit einer Spule (11) umwunden und um den äusseren Umfang des Rotors (6) angeordnet sind, wobei eine nicht-magnetische Hülse (15) zwischen dem Magnet (3), den Rotorstapeln (4, 5) und der Drehachse (2) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) eingepresst ist, um zwischen dem Magnet (3) und den Rotorstapeln (4, 5) und der Drehachse (2) eingefügt zu sein, und dass die Länge der Hülse (15) so festgesetzt ist, dass sie axial über beide Seiten der Rotorstapel (4, 5) hervorsteht, wobei die Rotorstapel (4, 5) durch geschichtete magnetische Platten, deren Oberfläche elektrisch isoliert ist, geformt werden.
Ein Schrittmotor gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15), der Magnet (3) und die Rotorstapel (4, 5), die am äusseren Umfang der Hülse (15) bereitgestellt sind, und die Rotorstapel (4, 5) auf einheitliche Art und Weise mit einem Harz verfestigt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Schrittmotor gemäss Anspruch 1 oder 2, aufweisend die Schritte Pressen einer nicht-magnetischen Hülse (15) in einen Magneten (3), der in axialer Richtung der Hülse (15) magnetisiert und an beiden Seiten mit den Rotorstapeln (4, 5) eingespannt ist, so dass die Hülse (15) axial über beide Seiten der Rotorstapel (4, 5) hervorsteht, Einspannen der Hülse (15), welche in axialer Richtung ein Loch (15b) hat, in der axialen Richtung mit einer Zentral-Loch-Erhaltungsvorrichtung (13), Kürzen der äusseren Umfangsfläche des Rotors (6), bestehend aus dem Magneten (3) und den Rotorstapeln (4, 5) mit einem Schleifstein (14) und Montage des Rotors an eine Drehachse (2).