專利名稱：電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于構(gòu)成為小型的圓筒形狀的電動機(jī)。
背景技術(shù)：
圖7A為示出已有步進(jìn)電動機(jī)的一構(gòu)成例的模式縱斷面圖，圖7B為示意地示出從圖7A的步進(jìn)電動機(jī)的定子流出的磁通的狀態(tài)的模式局部斷面圖。
在圖7A中，定子線圈105卷繞成同心狀的繞線管101在軸向上并列地配置2個，該2個繞線管101分別夾持固定于不同的定子軛鐵106。在各定子軛鐵106的內(nèi)徑面上沿繞線管101的內(nèi)徑面形成沿圓周方向交替地配置的定子齒106a和106b。與定子齒106a或106b成一體的定子軛鐵106分別固定于2個殼體103。這樣，構(gòu)成與勵磁用的2個定子線圈105分別對應(yīng)的2個定子102。
在2個殼體103的一方上固定法蘭115和軸承108，在另一方的殼體103上固定另一軸承108。轉(zhuǎn)子109由固定于轉(zhuǎn)子軸110的轉(zhuǎn)子磁體111構(gòu)成，該轉(zhuǎn)子磁體111與各定子102的定子軛鐵106形成放射狀的空隙部。定子軸110由2個軸承108可旋轉(zhuǎn)地支承。
在上述已有的小型步進(jìn)電動機(jī)中，在轉(zhuǎn)子109的外周上同心地配置殼體103、繞線管101、定子線圈105、及定子軛鐵106，所以，存在電動機(jī)的外形尺寸變大的問題。另外，由對定子線圈105的通電產(chǎn)生的磁通如圖7B所示那樣主要通過定子齒106a的端面106a1和定子齒106b的端面106b1，所以，存在不能有效地作用于轉(zhuǎn)子磁體111、電動機(jī)輸出增大的問題。
以解決這樣的問題為目的，本申請的申請人提出了公開于日本特開平9-331666號的構(gòu)成的電動機(jī)。該方案的電動機(jī)形成將圓筒形狀的永久磁鐵在周向上等分割地交替磁化成不同的極的轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子磁體)，在該轉(zhuǎn)子的軸向(電動機(jī)的軸向)依次配置第1線圈、轉(zhuǎn)子、第2線圈，使由第1線圈勵磁的第1外側(cè)磁極部和第1內(nèi)側(cè)磁極部與該轉(zhuǎn)子的軸向的一方側(cè)的外周面和內(nèi)周面相對，使由第2線圈勵磁的第2外側(cè)磁極部和第2內(nèi)側(cè)磁極部與該轉(zhuǎn)子的軸向的另一方側(cè)的外周面和內(nèi)周面相對，作為轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)軸從圓筒形的永久磁鐵(磁體)伸出。
如為這樣的構(gòu)成的電動機(jī)，則可形成輸出高、電動機(jī)的外形尺寸小的電動機(jī)。另外，通過減薄磁體，可縮小第1外側(cè)磁極部與第1內(nèi)側(cè)磁極部之間的距離和第2外側(cè)磁極部與第2內(nèi)側(cè)磁極部間的距離，這樣，可減小磁路的磁阻，即使在第1線圈和第2線圈中流動的電流少，也可產(chǎn)生較多的磁通，維持高的輸出。
圖8為示出上述構(gòu)成的電動機(jī)的示意縱斷面圖。
在該圖中，符號201為磁體，符號202為第1線圈，符號203為第2線圈，符號204為第1定子，具有第1外側(cè)磁極部204a、204b和第1內(nèi)側(cè)磁極部204c、204d。符號205為第2定子，具有第2外側(cè)磁極部205a、205b和第2內(nèi)側(cè)磁極部205c、205d。符號206為固定磁體201、與該磁體201一體旋轉(zhuǎn)的輸出軸，可旋轉(zhuǎn)地支承于第1定子204和第2定子205的軸承部204e、205e上。符號207為保持第1定子204與第2定子205的連接圈。
另外，本申請的申請人進(jìn)一步改良了上述電動機(jī)，并在日本特開平10-229670中提出，其中，由圓筒形構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁極，由軟磁性材料構(gòu)成插入到該內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)徑部的輸出軸，另外，由非磁性材料構(gòu)成安裝于定子、可旋轉(zhuǎn)地保持該輸出軸的軸承。
按照該方案，輸出軸也可用作磁路，所以，提高了電動機(jī)的輸出。另外，此時的定子與輸出軸的由磁產(chǎn)生的吸附可通過由非磁性材料構(gòu)成軸承來防止。
然而，上述日本特開平9-331666號或特開平10-229670等所記載的類型的電動機(jī)與圖7A所示已有的步進(jìn)電動機(jī)同樣存在軸向的長度長的缺點(diǎn)。
另外，在記載于圖7A和7B和圖8記載的類型的電動機(jī)的場合，由對第1線圈的通電產(chǎn)生的磁通作用于磁體的位置與由對第2線圈的通電產(chǎn)生的磁通作用于磁體的位置在該磁體的軸向上錯開。為此，當(dāng)在與軸平行的方向的位置(在圖8中為204側(cè)的位置和205側(cè)的位置)磁體存在磁化不均時，可能使該磁體的旋轉(zhuǎn)停止位置的精度變差。
因此，為了解決這樣的問題，本申請的申請人提出記載于日本專利申請2001-206302號公報的電動機(jī)，其中，設(shè)有轉(zhuǎn)子、第1外側(cè)磁極部、第1內(nèi)側(cè)磁極部、第2外側(cè)磁極部、及第2內(nèi)側(cè)磁極部，在以上述磁體部為中心的同一圓周上配置第1和第2外側(cè)磁極部；該轉(zhuǎn)子具有在周向上分割并交替地磁化為不同的極的圓筒形狀的磁體部；該第1外側(cè)磁極部由第1線圈勵磁，與上述磁體部的外周面的第1規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對；該第1內(nèi)側(cè)磁極部由第1線圈勵磁，與上述磁體部的內(nèi)周面相對；該第2外側(cè)磁極部由第2線圈勵磁，與上述磁體部的外周面的第2規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對；該第2內(nèi)側(cè)磁極部由第2線圈勵磁，與上述磁體部的內(nèi)周面相對。
然而，由上述專利文獻(xiàn)提出的方案在磁體的內(nèi)徑和與其相對的內(nèi)側(cè)磁極之間需要規(guī)定的間隔，對其進(jìn)行制造時的管理導(dǎo)致成本提高。
另外，即使作為定子的形狀，也需要圓筒形狀的內(nèi)側(cè)磁極部和外側(cè)磁極部，將其一體地構(gòu)成在零件制造上存在困難。另外，在另成一體地對其進(jìn)行制造后將其組裝成一體的場合，部件數(shù)量增多，導(dǎo)致成本增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是考慮到上述問題而作出的，其目的在于提供一種小型而且軸向長度短、低成本高輸出的電動機(jī)。
為了達(dá)到上述至少1個目的，在本發(fā)明一實(shí)施例的電動機(jī)中，具有圓筒狀的磁體、轉(zhuǎn)子軸、第1線圈、第1外側(cè)磁極部、第2線圈、第2外側(cè)磁極部；該磁體在周向上進(jìn)行N分割，并交替磁化為不同的極；該轉(zhuǎn)子軸由固定于上述磁體的內(nèi)徑部的軟磁性材料構(gòu)成；該第1線圈在上述轉(zhuǎn)子軸的軸向上鄰接于上述磁體地配置；該第1外側(cè)磁板部由上述第1線圈勵磁，插入到上述第1線圈的內(nèi)周側(cè)，而且相對上述磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，與該外周面的規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對地配置；該第2線圈在上述轉(zhuǎn)子軸的軸向上與上述磁體鄰接，同時，配置到與上述第1線圈大致相同的平面上；該第2外側(cè)磁極部由上述第2線圈勵磁，插入到上述第2線圈的內(nèi)周側(cè)，而且與上述第1外側(cè)磁極部相對，上述磁體的磁化部錯開(180/N)度相位，同時，相對上述磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，與該外周面的規(guī)定角度范圍內(nèi)相對地配置。
本發(fā)明的其它目的和特征從以下的說明書和附圖中得到明確。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施形式的電動機(jī)的分解透視圖。
圖2為與圖1的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子軸方向平行的面的斷面圖。
圖3為示出圖1的電動機(jī)的磁體與轉(zhuǎn)子的相位關(guān)系的俯視圖。
圖4為從圖3的狀態(tài)切換線圈通電、使磁體旋轉(zhuǎn)30度的狀態(tài)的俯視圖。
圖5為從圖3的狀態(tài)切換線圈通電、使磁體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)30度的狀態(tài)的俯視圖。
圖6為從圖3的狀態(tài)切換線圈通電、使磁體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)30度的狀態(tài)的俯視圖。
圖7A為示出已有步進(jìn)電動機(jī)的一構(gòu)成例的模式縱斷面圖。
圖7B為示意地示出在圖7A的步進(jìn)電動機(jī)中由通電產(chǎn)生的磁通的圖。
圖8為示出已有的圓筒形的步進(jìn)電動機(jī)的另一構(gòu)造例的示意縱斷面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，說明本發(fā)明的一實(shí)施例。
圖1和圖2為示出本發(fā)明的一實(shí)施形式的電動機(jī)的圖，詳細(xì)地說，圖1為電動機(jī)的分解透視圖，圖2為通過線圈和轉(zhuǎn)子軸、與軸向平行的面的斷面圖。
在這些圖中，符號1為由軟磁性材料構(gòu)成的定子，具有第1外側(cè)磁極部1a、第2外側(cè)磁極部1b、分別連接第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的一端的平板部1c、及安裝后述的軸承10的軸承安裝部1d。另外，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b形成為在與后述的轉(zhuǎn)子軸7平行的方向延伸的梳齒狀。
本實(shí)施形式的定子1與前面的日本特開平9-331666號記載的定子不同，如圖所示那樣，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b一體地構(gòu)成。為此，第1外側(cè)磁極部1a與第2外側(cè)磁極部1b的相互誤差小，可將組裝導(dǎo)致的電動機(jī)的性能的偏差抑制到最小限度。
符號2為卷繞導(dǎo)線形成的第1線圈，符號3為卷繞第1線圈2的第1繞線管，第1線圈2在固定于第1繞線管3上的狀態(tài)下將第1外側(cè)磁極部1a配置到其內(nèi)周地固定。通過向第1線圈2通電，從而對第1外側(cè)磁極部1a進(jìn)行勵磁。符號4為卷繞導(dǎo)線而形成的第2線圈，符號5為卷繞第2線圈4的第2繞線管，第2線圈4在固定于第2繞線管上的狀態(tài)下將第2外側(cè)磁極部1b配置到其內(nèi)周地固定。通過向第2線圈4通電，從而對第2外側(cè)磁極部1b進(jìn)行勵磁。
第1線圈2和第2線圈4與定子1的平板部1c的平面相鄰接地配置，所以，可縮短電動機(jī)的軸向的長度。
符號6為由永久磁鐵構(gòu)成的圓筒形的磁體(也包含薄形環(huán)狀在內(nèi)的磁環(huán))，該磁體6將外周表面沿周向進(jìn)行多分割，即，磁化極數(shù)為N地(在本實(shí)施形式中為6分割，即N＝6)交替磁化S極、N極。由通過注射模塑成形等成形的塑料磁性材料構(gòu)成該磁體6，從而可使圓筒形狀的徑向的厚度非常薄。另外，該磁體6的內(nèi)周面為以下任一種情形，即，具有與外周面相比較弱的磁化分布，或完全沒有磁化，或?yàn)榕c外周面相反的極，即在外周面為S極的場合，該范圍的內(nèi)周面磁化為N極。
符號7為由軟磁性材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸7的第1圓柱7a的外周面與磁體6的內(nèi)周面6a由粘接或壓入等緊密固定。此時，磁體6的軸向一端部與第1圓柱7a的上面成為同一面地被固定(參照圖2)。在轉(zhuǎn)子軸7上形成輸出軸部7c和保持軸部7d，由后述的軸承9、10可旋轉(zhuǎn)地保持。此時，轉(zhuǎn)子軸7的第2圓柱7b如圖2所示那樣鄰接地配置于第1線圈2和第2線圈4間。
第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b具有規(guī)定間隙地與磁體6的外周面相對配置。在第1圓柱7a的與第1外側(cè)磁極部1a相對的部分和在第2圓柱7b的與第1線圈2的外周鄰接的部分形成第1內(nèi)側(cè)磁極部。同樣，由第1圓柱7a的與第2外側(cè)磁極部1b相對的部分和第2圓柱7b的與第2線圈4的外周相鄰接的部分形成第2內(nèi)側(cè)磁極部。
然后，通過在第1線圈2通電，對第1外側(cè)磁極部1a和第1內(nèi)側(cè)磁極部勵磁，在其磁極間產(chǎn)生橫過磁體6的磁通，有效地作用于該磁體6。此時，第1外側(cè)磁極部1a和第1內(nèi)側(cè)磁極部分別被勵磁為相反的極。同樣，通過對第2線圈4通電，對第2外側(cè)磁極部1b和第2內(nèi)側(cè)磁極部進(jìn)行勵磁，在其磁極間產(chǎn)生橫過磁體6的磁通，有效地作用于該磁體6。此時，第2外側(cè)磁極部1b和第2內(nèi)側(cè)磁極部分別被勵磁為相反的極。
磁體6由于如上述那樣由通過注射成形等成形的圓筒形狀的塑料磁性材料構(gòu)成，所以，可使圓筒形的徑向厚度非常薄，同時，沒有必要在與磁體6的內(nèi)周面相對地構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁極部的第1圓柱7a與該磁體6的內(nèi)周面之間設(shè)置空隙。為此，可使第1外側(cè)磁極部1a與第1圓柱7a的距離和第2外側(cè)磁極部1b與第1圓柱7a的距離非常小。因此，可減小由第1線圈2、第1外側(cè)磁極部1a及第1內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路和由第2線圈4、第2外側(cè)磁極部1b及第2內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路的磁阻，可提高電動機(jī)的輸出。
另外，如圖2所示，磁體6的內(nèi)徑部由轉(zhuǎn)子軸7充填，所以，與日本特開平9-331666號提出的方案相比，磁體的機(jī)械強(qiáng)度大，轉(zhuǎn)子軸7起到減小在磁體6的內(nèi)徑部出現(xiàn)的S極、N極之間的磁阻的所謂的瓦卡鎳鉻電熱線合金的作用，所以，通過將磁路的磁導(dǎo)率設(shè)定得較高，即使在高溫環(huán)境下使用，由退磁導(dǎo)致的磁劣化也較少。
另外，在特開平9-331666號提出的方案中，除了需要以良好精度保持磁體的外徑部與外側(cè)磁極部的間隙地組裝之外，需要相對于磁體設(shè)置規(guī)定的間隙地配置處于與磁體的內(nèi)徑部相向的位置的內(nèi)側(cè)磁極部，在部件精度的偏差和組裝精度較差的場合，不能確保該間隙，產(chǎn)生內(nèi)側(cè)磁極部接觸于磁體等不良現(xiàn)象的可能性高，而在本實(shí)施形式中，僅管理上述磁體6的外徑部側(cè)的間隙即可，所以，組裝容易。
另外，在日本特開平9-331666號中，內(nèi)側(cè)磁極部必須不接觸于連接磁體和輸出軸的部分地構(gòu)成，這樣，不能使內(nèi)側(cè)磁極部與磁體相對的軸向的長度足夠長，但在本實(shí)施形式中，由于將輸出軸兼作內(nèi)側(cè)磁極部，所以，可確保內(nèi)側(cè)磁極部與上述磁體6相對的軸向長度足夠大，這樣，可有效地利用第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b與磁體6，可提高電動機(jī)的輸出。
另外，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b構(gòu)成為沿平行于電動機(jī)軸的方向延伸的梳齒狀，所以，可將電動機(jī)的最外徑(參照后述的圖3的L1)抑制到最小限度。例如，當(dāng)由朝磁體的徑向延伸的軛鐵板構(gòu)成例如外側(cè)磁極部時，需要將該磁體平面地展開，同時，朝徑向卷繞線圈，即使軸向長度短，電動機(jī)的最外徑也變得較大。而本實(shí)施形式的電動機(jī)的最外徑(L1)在磁體6由第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的厚度及第1線圈2和第2線圈4的繞組寬度決定。
另外，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b由于為沿平行于電動機(jī)軸的方向延伸的梳齒狀，所以，可從一方向(從圖1的上方向朝下方向)組裝由第1線圈2、第2線圈4、及磁體5和轉(zhuǎn)子軸7構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，組裝作業(yè)性良好。
符號8為罩，將配合孔8b配合到設(shè)于定子1的第1外側(cè)磁極部1a的前端的凸起1e，將配合孔8c配合到設(shè)于第2外側(cè)磁極部1b前端的凸起1f，從而被定位，在第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的前端接觸于罩8的背面的狀態(tài)下固定于定子1上。另外，符號8a為軸承安裝部，在這里，由斂縫和粘接等固定軸承9，在軸承9配合轉(zhuǎn)子軸7的保持軸部7d，轉(zhuǎn)子軸7被旋轉(zhuǎn)保持。
用斂縫或粘接等固定于軸承9和定子1的軸承安裝部1d的軸承10在將罩8固定于定子1上的狀態(tài)下，對轉(zhuǎn)子軸7進(jìn)行旋轉(zhuǎn)配合保持，同時，將轉(zhuǎn)子軸7的軸向的移動限制在規(guī)定范圍內(nèi)。在該狀態(tài)下，固定于轉(zhuǎn)子軸7上的磁體6如圖2所示那樣，其外周面與第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b具有規(guī)定的間隙，同時，軸向一端與罩8的背面保持規(guī)定的間隙，而且，軸向的另一端與卷繞第1線圈2的第1繞線管3和卷繞第2線圈4的繞線管4保持規(guī)定間隙。因此，磁體6在軸向與第1線圈2和第2線圈4相鄰地配置，這些第1線圈2和第2線圈4在與軸向垂直的平面中相鄰，所以，可形成軸向的長度短的電動機(jī)。
圖3為示出磁體6與定子1的位置關(guān)系的上面圖。
如圖3所示，磁體6將其外周表面和內(nèi)周表面在周向均勻地進(jìn)行多分割(在本實(shí)施形式中為6分割)，形成交替磁化為S極、N極的磁化部。當(dāng)外周表面為S極時，內(nèi)周表面成為N極，外周表面為N極時，內(nèi)周表面成為S極。
下面，說明磁體6與外側(cè)磁極部1a、1b的位置關(guān)系。
第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b在將磁體6的旋轉(zhuǎn)中心作為基準(zhǔn)時配置到錯開θ度相位的位置。在這里，θ度為(180度-180度/N)(N＝磁化分割數(shù))。在本實(shí)施形式中，由于N＝6，θ度為150度。這樣，通過使得θ度＝(180度-180度/N)，從而可將圖中的L2的尺寸設(shè)定得非常小型。即，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b可相對磁體6的磁化相位偏移(180/N)度即在本實(shí)施形式中偏移30度相位地配置，當(dāng)由數(shù)學(xué)式表示以第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的磁體6的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)的角度θ時，則成為(B×360/N-180/N)。B為N以下的正整數(shù)。因此，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的以磁體6的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)的角度θ可為30度、90度、150度、210度、270度、330度中的哪一個都可以。然而，其中，關(guān)于30度和330度，第1線圈2、第2線圈4的配置困難，另外，關(guān)于90度、270度，磁體6作用的磁力和電磁力的位置不平衡，易于在該磁體6的旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動，或不能減小L2的尺寸。為了減小L2的尺寸，可設(shè)為B＝N/2的關(guān)系即B＝3，θ度可設(shè)定為(180度-180度/N)，即上述的150度。此時，磁體6作用的磁力和電磁力的位置成為接近于左右對稱的狀態(tài)，振動的發(fā)生可被抑制到最小限度。
另外，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的與磁體6的外周面相對的角度范圍最好分別設(shè)定在360度/N(N＝磁化分割數(shù))的角度范圍內(nèi)，在本實(shí)施形式中，由于N＝6，所以，可設(shè)定在60度以內(nèi)，實(shí)際上從大小和轉(zhuǎn)矩的平衡考慮設(shè)定為45度。
按照上述構(gòu)成，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b在同一磁體6的與軸向垂直的方向的同一面中在偏移θ(＝180度-180度/N)度相位的規(guī)定角度范圍內(nèi)(在實(shí)施形式中為45度)相對地構(gòu)成。過去由于在朝軸向偏移的位置進(jìn)一步錯開相位地配置(即不與磁體的同一面相對)，所以，存在軸向變長的缺點(diǎn)，但在本實(shí)施形式中，可關(guān)于軸向使上述磁體6構(gòu)成得較短，可形成關(guān)于與軸向平行方向的長度較短的電動機(jī)。
作為上述構(gòu)成的特征，如著眼于磁體6的外周面的一部分，則通過磁體6旋轉(zhuǎn)，可相對該磁體6的一部分交替地作用由第1線圈2勵磁的第1外側(cè)磁極部1a的磁通和由第2線圈4勵磁的第2外側(cè)磁極部1b的磁通。這些外側(cè)磁極部對磁體6的相同部位作用磁通，所以，不接受磁化的偏差等導(dǎo)致的不良影響，可提供穩(wěn)定性能的電動機(jī)。
下面參照圖3～圖6說明本發(fā)明一實(shí)施形式的步進(jìn)電動機(jī)的動作。
圖3形成為這樣的電動機(jī)狀態(tài)，即，在第1線圈2中通電，使第1外側(cè)磁極部1a為N極、使第1內(nèi)側(cè)磁極部(第1圓柱7a和第2圓柱7b的與第1外側(cè)磁極部1a相對的部分)為S極地進(jìn)行勵磁，同時，在第2線圈4中通電，使第2外側(cè)磁極部1b為N極、使第2內(nèi)側(cè)磁極部(第1圓柱7a和第2圓柱7b的與第2外側(cè)磁極部1b相對的部分)為S極地進(jìn)行勵磁。
如從圖3的狀態(tài)僅使朝第1線圈2的通電方向反轉(zhuǎn)，使第1外側(cè)磁極部1a為S極、使第1內(nèi)側(cè)磁極部為N極地勵磁，則如圖4所示那樣，磁體6朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)30度。
然后，從上述圖4的狀態(tài)僅使在第2線圈4的通電方向反轉(zhuǎn)，使第1線圈2的第2外側(cè)磁極部1b為S極、使第2內(nèi)側(cè)磁極部為N極地進(jìn)行勵磁，則如圖5所示那樣，磁體6朝逆時針方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)30度。
接著，從上述圖5的狀態(tài)僅使在第1線圈2的通電方向反轉(zhuǎn)，使第1外側(cè)磁極部1a為N極、使第1內(nèi)側(cè)磁極部為S極地進(jìn)行勵磁，則如圖6所示那樣，磁體6朝逆時針方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)30度。
以后，如上述那樣，通過依次切換向第1線圈2和第2線圈4的通電方向，可按與第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b不同的時刻進(jìn)行勵磁的切換，磁體6朝與通電相位相應(yīng)的位置旋轉(zhuǎn)。
在上述實(shí)施形式中，作為第1通電狀態(tài)，對第1線圈2和第2線圈4都朝正方向通電，作為第2通電狀態(tài)，對第1線圈2朝相反方向通電，按正方向?qū)Φ?線圈4通電，作為第3通電狀態(tài)，使第1線圈2朝反方向、第2線圈4也朝反方向通電，作為第4通電狀態(tài)，使第1線圈2朝正方向通電，使第2線圈4朝反方向通電，切換第1通電狀態(tài)→第2通電狀態(tài)→第3通電狀態(tài)→第4通電狀態(tài)的通電狀態(tài)，使磁體6旋轉(zhuǎn)，但也可作為第5通電狀態(tài)，將第1線圈2和第2線圈4都朝正方向通電，作為第6通電狀態(tài)，使第1線圈2不通電，使第2線圈4朝正方向通電，作為第7通電狀態(tài)，使第1線圈2朝反方向通電，使第2線圈4朝正方向通電，作為第8通電狀態(tài)，使第1線圈2朝反方向通電，使第2線圈4不通電，按第5通電狀態(tài)→第6通電狀態(tài)→第7通電狀態(tài)→第8通電狀態(tài)切換通電狀態(tài)。這樣，也使磁體6朝與通電相位對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置旋轉(zhuǎn)。
下面，說明磁體6與第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b的相位關(guān)系。
當(dāng)如上述那樣地切換第1通電狀態(tài)、第2通電狀態(tài)、第3通電狀態(tài)、第4通電狀態(tài)時，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b進(jìn)行被交替勵磁的極性的切換。
如圖3所示那樣，通過對第1線圈2進(jìn)行正通電，如將第1外側(cè)磁極部1a勵磁為N極，則使第1外側(cè)磁極部1a的中心與該磁體6的磁化部的中心(S極的中心)一致地在磁體6發(fā)生圖中時針方向的旋轉(zhuǎn)力，但同時在第2線圈4也通正電，從而當(dāng)將第2外側(cè)磁極部1b勵磁為N極時，使第2外側(cè)磁極部1b的中心與磁體6的磁化部的中心(S極的中心)一致地在磁體6產(chǎn)生圖中逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力，兩線圈的通電中在獲得旋轉(zhuǎn)力的平衡的狀態(tài)下靜止。該狀態(tài)為圖3的狀態(tài)，當(dāng)在兩線圈的通電量相等時，第1外側(cè)磁極部1a的中心與磁體6的磁化部的中心(S極的中心)的相位差和第2外側(cè)磁極部1b的中心與磁體6的磁化部的中心(S極的中心)的相位差都約為15度。
當(dāng)從圖3的狀態(tài)將上述第1線圈2切換為反通電時，第1外側(cè)磁極部1a勵磁為S極，使第1外側(cè)磁極部1a的中心與該磁體6的磁化部的中心(N極的中心)一致地在磁體6上發(fā)生圖中逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力。第2線圈4通過保持為正通電的狀態(tài)，使第2外側(cè)磁極部1b的中心與該磁體6的磁化部的中心(S極的中心)一致地同樣產(chǎn)生逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力，從圖3的狀態(tài)開始朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)從圖3的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)15度時，為第2外側(cè)磁極部1b的中心與磁體6的磁化部的中心(S極的中心)成為一致的狀態(tài)，此時，第1外側(cè)磁極部1a的中心為與磁體6的磁化部的邊界(S極、N極的邊界)一致的狀態(tài)，產(chǎn)生使之進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)的力。然后，當(dāng)從該狀態(tài)進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約15度(從圖3的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約30度)時，成為兩線圈的旋轉(zhuǎn)力平衡的狀態(tài)，在該位置靜止。該狀態(tài)為圖4的狀態(tài)。
當(dāng)從圖4的狀態(tài)將上述第2線圈4切換為反通電時，第2外側(cè)磁極部1b被勵磁為S極，使第2外側(cè)磁極部1b的中心與該磁體6的磁化部的中心(N極的中心)一致地在磁體6上產(chǎn)生圖中逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力。其中，第1線圈2通過保持為反通電，從而使第1外側(cè)磁極部1a的中心與該磁體6的磁化部的中心(N極的中心)一致地在磁體6上同樣產(chǎn)生逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力，從圖4的狀態(tài)朝逆時針方向開始旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)從圖4的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約15度時，第1外側(cè)磁極部1a的中心與磁體6的磁化部的中心(N極的中心)成為一致的狀態(tài)，此時，第2外側(cè)磁極部1b的中心為與磁體6的磁化部的邊界(S極、N極的邊界)一致的狀態(tài)，產(chǎn)生進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)的力。然后，當(dāng)從該狀態(tài)進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約15度(從圖4的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約30度)時，成為兩線圈的旋轉(zhuǎn)力平衡的狀態(tài)，在該位置靜止。該狀態(tài)為圖5的狀態(tài)。
當(dāng)從圖5的狀態(tài)將上述第1線圈2切換為正通電時，第1外側(cè)磁極部1a被勵磁為N極，使第1外側(cè)磁極部1a的中心與該磁體6的磁化部的中心(S極的中心)一致地在磁體6上產(chǎn)生圖中逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力。其中，第2線圈4通過保持為反通電，從而使第2外側(cè)磁極部1b的中心與該磁體6的磁化部的中心(N極的中心)一致地在磁體6同樣產(chǎn)生逆時針方向的旋轉(zhuǎn)力，從圖5的狀態(tài)朝逆時針方向開始旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)從圖5的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約15度時，成為第2外側(cè)磁極部1b的中心與磁體6的磁化部的中心(N極的中心)一致的狀態(tài)，此時，第1外側(cè)磁極部1a的中心為與該磁體6的磁化部的邊界(S極、N極的邊界)一致的狀態(tài)，產(chǎn)生進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)的力。然后，當(dāng)從該狀態(tài)進(jìn)一步朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約15度(從圖5的狀態(tài)朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)約30度)時，成為兩線圈的旋轉(zhuǎn)力的取得平衡的狀態(tài)，在該位置靜止。該狀態(tài)為圖6的狀態(tài)。
按照以上的實(shí)施形式，由第1線圈2產(chǎn)生的磁通橫過處于第1外側(cè)磁極部1a與第1內(nèi)側(cè)磁極部間的磁體6，由第2線圈4發(fā)生的磁通橫過處于第2外側(cè)磁極部1b與第2內(nèi)側(cè)磁極部間的磁體6，所以，可有效地作用磁通。結(jié)果，可提高電動機(jī)的輸出。
另外，磁體6由通過注射成形等成形的圓筒形的塑料磁性材料構(gòu)成，所以，可使圓筒形狀的徑向的厚度非常薄，同時，與磁體6的內(nèi)周面相對地形成內(nèi)側(cè)磁極部的第1圓柱7a不需要在與該磁體6的內(nèi)周面之間設(shè)置空隙。因此，可使第1外側(cè)磁極部1a與第1圓柱7a的距離和第2外側(cè)磁極部1b與第1圓柱7a的距離非常小，減小由第1線圈2、第1外側(cè)磁極部1a、第1內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路和由第2線圈4、第2外側(cè)磁極部1b、第2內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路的磁阻，可進(jìn)一步提高電動機(jī)的輸出功率。
另外，磁體6的內(nèi)徑部由轉(zhuǎn)子軸7充填，所以，該磁體6的機(jī)械強(qiáng)度大，另外，轉(zhuǎn)子軸7作為瓦卡鎳鉻電熱線合金起作用，所以，該磁體6的磁劣化也少。
另外，在本實(shí)施形式，僅管理磁體6的外徑部的間隙即可，所以，組裝容易。另外，由于輸出軸兼作內(nèi)側(cè)磁極部，所以，內(nèi)側(cè)磁極部與磁體6相對的軸向的長度可確保足夠長，這樣，可有效地利用第1外側(cè)磁極部1a、第2外側(cè)磁極部1b、及磁體6，可提高電動機(jī)的輸出。
另外，由于按朝與轉(zhuǎn)子軸7平行的方向伸出的梳齒狀構(gòu)成第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b，所以，可將與電動機(jī)的軸垂直的方向的尺寸抑制為最小限度，并且，成為第1線圈2和第2線圈4的組裝簡單的構(gòu)造。
另外，第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b在同一的磁體6的、與軸向垂直方向的同一面中偏移θ(＝180度-180度/N)度相位的規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對地構(gòu)成，所以，可在軸向?qū)⒋朋w6構(gòu)成得較短，可形成關(guān)于與軸向平行方向的長度也短的電動機(jī)。
具體地說，在由第1線圈2、第1外側(cè)磁極部1a、第1內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路發(fā)生的磁通和在由第2線圈4、第2外側(cè)磁極部1b、及第2內(nèi)側(cè)磁極部形成的磁路發(fā)生的磁通作用于同一磁體6。通過該磁體6旋轉(zhuǎn)，從而各磁路作用在該磁體6的同一圓周上，利用該磁體6的同一部位。這樣利用磁體6的同一部位，所以，可提供不受磁化導(dǎo)致的偏差等導(dǎo)致的不良影響的穩(wěn)定性能的電動機(jī)。
另外，若由同一構(gòu)件構(gòu)成第1外側(cè)磁極部1a和第2外側(cè)磁極部1b，則可使相互位置的誤差小，同時，可形成部件數(shù)量少、構(gòu)造簡單的電動機(jī)，降低成本。
另外，當(dāng)設(shè)磁體6的外周面的磁化極數(shù)為N時，相對于第2外側(cè)磁極部1b形成(180/N)度相位偏移地形成第1外側(cè)磁極部1a，所以，按不同的時刻依次改變向第1線圈2和第2線圈4的通電方向，從而可使磁體6旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向與通電狀態(tài)相應(yīng)的位置，可作為能夠進(jìn)行雙向旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電動機(jī)起作用。
下面，說明本發(fā)明與實(shí)施形式的對應(yīng)關(guān)系。
在上述實(shí)施形式中，圖1～圖6的磁體6與本發(fā)明的磁體相當(dāng)，圖1～圖6的轉(zhuǎn)子軸7與本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸相當(dāng)，圖1～圖6的第1線圈2與本發(fā)明的第1線圈相當(dāng)，圖1～圖6的第1外側(cè)磁極部1a與本發(fā)明的第1外側(cè)磁極部相當(dāng)，圖1～圖6的第2線圈4與本發(fā)明的第2線圈相當(dāng)，圖1～圖6的第2外側(cè)磁極部1b與本發(fā)明的第2外側(cè)磁極部相當(dāng)。另外，本發(fā)明的規(guī)定的角度范圍與360度/N(N＝磁化分割數(shù))相當(dāng)。
以上為實(shí)施形式的各構(gòu)成與本發(fā)明的各構(gòu)成的對應(yīng)關(guān)系，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施形式，如為可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求所示的功能或?qū)嵤┬问骄哂械墓δ艿臉?gòu)成，則可為任何構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)，具有圓筒狀的磁體、轉(zhuǎn)子軸、第1線圈、第1外側(cè)磁極部、第2線圈、第2外側(cè)磁極部；該磁體在周向上被N分割、并被交替磁化為不同的極；該轉(zhuǎn)子軸固定于上述磁體的內(nèi)徑部，由軟磁性材料構(gòu)成；該第1線圈在上述轉(zhuǎn)子軸的軸向上與上述磁體相鄰接地配置；該第1外側(cè)磁極部由上述第1線圈勵磁，插入到上述第1線圈的內(nèi)周側(cè)，而且以相對上述磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，并與該外周面的規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對方式被配置；該第2線圈在上述轉(zhuǎn)子軸的軸向上與上述磁體鄰接，同時，配置到與上述第1線圈大致相同的平面上；該第2外側(cè)磁極部由上述第2線圈勵磁，插入到上述第2線圈的內(nèi)周側(cè)，而且被配置成與上述第1外側(cè)磁極部相對于上述磁體的磁化部錯開(180/N)度相位，同時，相對上述磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，與該外周面的規(guī)定角度范圍內(nèi)相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于由同一構(gòu)件構(gòu)成上述第1外側(cè)磁極部和上述第2外側(cè)磁極部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于將上述第1外側(cè)磁極部和上述第2外側(cè)磁極部形成為在上述轉(zhuǎn)子軸的軸向上朝同一方向延伸的梳齒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于在不同的時刻勵磁切換上述第1線圈和上述第2線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于以上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)的上述第1外側(cè)磁極部和上述第2外側(cè)磁極部的夾角θ度為θ＝(180度-180度/N)。
全文摘要
本發(fā)明電動機(jī)，具有轉(zhuǎn)子軸(7)、第1線圈(2)、第1外側(cè)磁極部(1a)、第2線圈(4)、第2外側(cè)磁極部(1b)；該轉(zhuǎn)子軸(7)固定于磁體(6)的內(nèi)徑部；該第1線圈(2)在該轉(zhuǎn)子軸的軸向上鄰接于磁體地配置；該第1外側(cè)磁極部(1a)由該第1線圈勵磁，插入到第1線圈的內(nèi)周側(cè)，而且相對磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，與該外周面的規(guī)定的角度范圍內(nèi)相對；該第2線圈(4)在轉(zhuǎn)子軸的軸向上鄰接于磁體，同時，配置到與第1線圈大體相同的平面上；該第2外側(cè)磁極部(1b)由該第2線圈勵磁，插入到第2線圈的內(nèi)周側(cè)，而且與第1外側(cè)磁極部相對磁體的磁化部錯開(180/N)度相位，同時，相對磁體的外周面具有規(guī)定的間隙，與該外周面的規(guī)定角度范圍相對。
文檔編號H02K37/14GK1521921SQ20041000368
公開日2004年8月18日 申請日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者水牧雅夫 申請人:佳能株式會社