混合型步進電動機制造技術

本發明專利技術提供一種混合型步進電動機，使穿過轉子鐵心的磁通平衡均衡化，減少漏磁通，增加有效磁通，小型且能提高電動機特性。本發明專利技術的混合型步進電動機包括：以轉子軸為中心進行設置的、在外周面上形成有第一轉子極齒的第一轉子鐵心和在外周面上形成有第二轉子極齒的第二轉子鐵心；在軸向上層疊在第一轉子鐵心和第二轉子鐵心之間，并且直徑比第一轉子鐵心和第二轉子鐵心的直徑小的第三轉子鐵心；以及以轉子軸為中心同芯狀地設置在第一轉子鐵心及第二轉子鐵心中的至少一個轉子鐵心的極齒附近的環狀的轉子磁體，形成以下磁路：轉子磁體的磁通從一個轉子極齒經由相對的定子極齒，并穿過另一個轉子磁體的極齒、第三轉子磁體而返回一個轉子磁體。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及例如在復印機、打印機、監視攝像機、ATM(現金自動存取款機)等中使用的混合型步進電動機。
技術介紹
混合型步進電動機的結構如下將齒形的鐵心進行層疊而構成轉子鐵心51、52 (參照圖6)，將轉子鐵心51和52彼此錯開半個齒距地夾著圓筒狀的轉子磁體53安裝在轉子軸54上以作為轉子。轉子磁體53在與軸向平行的方向上被磁化成N / S極。在轉子鐵心51、52的外周形成有轉子極齒，以與所相對的定子鐵心55的定子極齒55a相對(參照圖6)。在定子鐵心55的定子極齒55a上卷繞有未圖示的線圈。 在圖6中，轉子鐵心51被磁化成N極，轉子鐵心52被磁化成S極。此時，形成以下的磁路由轉子磁體53的N極產生的磁通從轉子極齒51a穿過相對的定子鐵心55，并經由轉子鐵心52的轉子極齒52a進入轉子鐵心52，然后返回轉子磁體53的S極。通過對卷繞在定子鐵心55的定子極齒55a上的線圈進行通電，在轉子上產生轉矩而進行旋轉(參照專利文獻I)。圖7是圖6的混合型步進電動機中所使用的轉子磁體的說明圖。專利文獻I :日本專利特開平11一 289737號公報上述混合型步進電動機中，由于轉子采用由轉子鐵心51、52夾著轉子磁體53的結構，因此，存在以下問題。(I)若對轉子軸54使用磁性體，則會形成從轉子磁體53經由轉子鐵心51、52并穿過轉子軸54的磁路，流入定子鐵芯55的磁通量減少，電動機特性下降。因此，對于轉子軸54需要使用非磁性體的不銹鋼類材料。因此，無法使用更為廉價的材料、例如強磁性體的碳素鋼類材料作為轉子軸54。(2)由于從轉子與定子之間的氣隙到轉子磁體53的外周側和內周側的距離不相等，因此，穿過轉子鐵心51、52的磁通容易集中于轉子磁體53的附近，因此，穿過轉子極齒51a、52a的磁平衡因上述磁通密度的偏差而變差，振動較大，而且漏磁通增多，因而導致電動機特性下降。(3)為了增加轉矩，需要調節與轉子鐵心51、52的層疊厚度相對應的磁通量。由于磁通量的調節是通過轉子磁體53的截面積(圓筒狀磁體的內外徑)和磁體的厚度來進行的，因此需要較多種類的磁體。準備這么多種類的磁體要花費制造成本和管理成本，因此，實際上，實際情況是限定為幾種磁體，在較多的機型中進行使用。因此，在較多的機型中所使用的是電動機所要求的能力以上的磁體，制造成本較高。(4)若增加轉子磁體53的厚度，則定子鐵芯55的層疊厚度也需要增加，會導致電動機在軸向上大型化。(5)電動機特性由磁通量確定，但在用轉子鐵心51、52夾入轉子磁體53的結構中，無法將轉子磁體53的截面積增大到轉子鐵心51、52的外徑以上，提高電動機特性(轉矩)存在極限。混合型步進電動機的轉矩τ由下式來表示。τ = Kt · I · Sin ΦKt :轉矩系數I :繞組的電流Sin Φ :轉矩角此外，轉矩系數Kt由下式來表示。Kt = η · Nr · Φη :繞組的匝數Nr :轉子的齒數Φ :磁通量因此，若要提高電動機特性(轉矩)，只要增加磁通量Φ即可。磁體的磁通量Φ由下式來表示。 Φ = BdXSBd :磁體工作點的磁通密度S :磁體截面積若增加磁體截面積，則磁導率下降，Bd減小，但磁通量進一步增加。S卩，為了增加磁通量，只要增加磁體截面積即可。在圖6所示的轉子結構中，存在極限而無法將轉子磁體53的截面積擴大到轉子鐵心51、52的外徑以上。因此，使用剩余磁通密度Br較高的高價的轉子磁體，或制作多層式的轉子來提高電動機特性。
技術實現思路
本專利技術為解決這些技術問題而作，其目的在于提供一種混合型步進電動機，使穿過轉子極齒的磁通平衡均衡化，減少漏磁通，增加有效磁通，小型且能提高電動機特性。本專利技術的特征在于為了解決上述技術問題而包括以下的結構。一種混合型步進電動機包括轉子，該轉子安裝在轉子軸上，并將轉子磁體設置在外周面上形成有轉子極齒的轉子鐵心中；以及定子，該定子在上述轉子極齒與相對配置且卷繞有線圈的定子鐵心的定子極齒之間形成磁路，通過對上述線圈通電，利用上述轉子極齒與相對的上述定子極齒之間所產生的旋轉力來進行旋轉，其特征在于，包括第一轉子鐵心，該第一轉子鐵心以上述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第一轉子極齒；第二轉子鐵心，該第二轉子鐵心以上述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第二轉子極齒；第三轉子鐵心，該第三轉子鐵心層疊在以上述第一轉子極齒和第二轉子極齒彼此錯開半個齒距的方式組裝的上述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心之間，并且直徑比上述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心的直徑小；以及轉子磁體，該轉子磁體以上述轉子軸為中心同芯狀地設置在上述第一轉子鐵心及第二轉子鐵心中的至少一個轉子鐵心的轉子極齒附近并呈環狀，在該混合型步進電動機中形成以下磁路上述轉子磁體的磁通從一個轉子極齒經由相對的定子極齒，穿過另一個轉子極齒，并經由上述第三轉子鐵心、上述一個轉子鐵心而返回上述轉子磁體。根據上述結構，在第一轉子鐵心及第二轉子鐵心中的至少一個轉子鐵心的轉子極齒的附近，以轉子軸為中心同芯狀地設有環狀的轉子磁體，因此，轉子磁體所產生的磁通從轉子極齒向定子極齒的泄漏較少，有效磁通較多，能提高電動機特性，而且從轉子與定子之間的氣隙到轉子磁體的距離相等，在磁路中不會產生磁通的不均衡集中，磁平衡穩定，還能減少振動和噪聲。此外，本專利技術中，優選將上述轉子磁體以在周向上為相同的極性的方式磁化成外周面和內周面分別為N極或S極，上述轉子磁體也可以是環狀。由此，轉子鐵心與定子鐵心之間的有效截面積較大，形成能充分確保在徑向上進行環繞的磁通路徑的磁路。此外，本專利技術中，優選上述第三轉子鐵心的外徑形成為在徑向上被磁化的上述轉子磁體的徑向厚度的一半以下。由此，即使由轉子磁體所產生的磁通因磁短路而產生漏磁通也能將其抑制在不發生問題的程度。此外，在本專利技術中，也可以將環狀的第一轉子磁體與上述轉子軸同芯狀地設置在上述第一轉子鐵心的上述第一轉子極齒的附近，將環狀的第二轉子磁體與上述轉子軸同芯狀地設置在上述第二轉子鐵心的上述第二轉子極齒的附近，并使上述第二轉子磁體的徑向上的磁極與上述第一轉子磁體的徑向上的磁極相反。由此，能使穿過在第一轉子鐵心、定子鐵心、第三轉子鐵心、第二轉子鐵心中形成的磁路的磁通量增加來提高電動機特性。 此外，本專利技術中，優選上述轉子軸使用磁性體。由此，轉子軸也能用作磁通路徑，能使更多的磁通穿過，還能使用廉價的磁性體制作轉子軸，能降低制造成本。如果使用上述的混合型步進電動機，能使穿過轉子極齒的磁通平衡均衡化，減少漏磁通，增加有效磁通，小型且能提高電動機特性。附圖說明圖I是混合型步進電動機的剖視說明圖。圖2是本專利技術的混合型步進電動機中使用的轉子磁體的說明圖。圖3是另一例所涉及的混合型步進電動機的剖視說明圖。圖4A和圖4B是轉子的剖視說明圖。圖5A和圖5B是另一例所涉及的轉子的剖視說明圖。圖6是現有的混合型步進電動機的剖視說明圖。圖7是現有的混合型步進電動機中使用的轉子磁體的說明圖。具體實施例方式以下，參照附圖對本專利技術所涉及的混合型步進電動機的一個示例進行說明。圖I表示混合型步進電動機的剖視說明圖?；旌闲筒竭M電動機包括轉子2，該轉子2安裝在轉子軸I上，并將轉子磁體設置于在外周面上形成有轉子極齒的轉子鐵心中；以及定子3，該定子3在轉子極齒與相對配置且卷繞有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合型步進電動機，包括：轉子，該轉子安裝在轉子軸上，并將轉子磁體設置在外周面上形成有轉子極齒的轉子鐵心中；以及定子，該定子在所述轉子極齒與相對配置且卷繞有線圈的定子鐵心的定子極齒之間形成磁路，通過對所述線圈通電，利用所述轉子極齒與相對的所述定子極齒之間所產生的旋轉力來進行旋轉，其特征在于，包括：第一轉子鐵心，該第一轉子鐵心以所述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第一轉子極齒；第二轉子鐵心，該第二轉子鐵心以所述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第二轉子極齒；第三轉子鐵心，該第三轉子鐵心層疊在以所述第一轉子極齒和第二轉子極齒彼此錯開半個齒距的方式組裝的所述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心之間，并且直徑比所述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心的直徑??；以及轉子磁體，該轉子磁體以所述轉子軸為中心同芯狀地設置在所述第一轉子鐵心及第二轉子鐵心中的至少一個轉子鐵心的轉子極齒附近，在該混合型步進電動機中形成以下磁路：所述轉子磁體的磁通從一個轉子極齒經由相對的定子極齒，穿過另一個轉子極齒，并經由所述第三轉子鐵心、所述一個轉子鐵心而返回所述轉子磁體。

【技術特征摘要】
2011.07.29 JP 2011-1674841.一種混合型步進電動機，包括轉子，該轉子安裝在轉子軸上，并將轉子磁體設置在外周面上形成有轉子極齒的轉子鐵心中；以及定子，該定子在所述轉子極齒與相對配置且卷繞有線圈的定子鐵心的定子極齒之間形成磁路，通過對所述線圈通電，利用所述轉子極齒與相對的所述定子極齒之間所產生的旋轉力來進行旋轉，其特征在于，包括 第一轉子鐵心，該第一轉子鐵心以所述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第一轉子極齒； 第二轉子鐵心，該第二轉子鐵心以所述轉子軸為中心進行設置，并在外周面上形成有第二轉子極齒； 第三轉子鐵心，該第三轉子鐵心層疊在以所述第一轉子極齒和第二轉子極齒彼此錯開半個齒距的方式組裝的所述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心之間，并且直徑比所述第一轉子鐵心和第二轉子鐵心的直徑??；以及 轉子磁體，該轉子磁體以所述轉子軸為中心同芯狀地設置在所述第一轉子鐵心及第二轉子鐵心中的至少一個轉子鐵心的轉子極齒附近， ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林千尋，佐藤英信，
申請(專利權)人：信濃絹糸株式會社，
類型：發明
國別省市：