專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，特別涉及實(shí)現(xiàn)抑制振動(dòng)、提高安靜性等的 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)使用在需要進(jìn)行位置控制的裝置等各種裝置中。例如， 在機(jī)動(dòng)車(chē)用空氣調(diào)節(jié)裝置中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為控制各種空調(diào)風(fēng)閘的風(fēng)閘 開(kāi)度的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用，且多使用凸極(磁極齒)型的永磁鐵式步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)等(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)O。在此類(lèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，在其構(gòu)造方面難以避免在轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)和停止 時(shí)產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩變化引起的振動(dòng)。特別地，機(jī)動(dòng)車(chē)用空調(diào)裝置等對(duì)安靜性 要求較高的情況下，如何降低振動(dòng)就是重要的問(wèn)題。在降低此類(lèi)振動(dòng)的對(duì)策中較簡(jiǎn)單的方法有這樣的方法例如如果不 考慮降低上述振動(dòng)則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常使用矩形波的脈沖信 號(hào)，但使該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升、下降緩慢，即成為正弦波那樣的信號(hào)。但是，為了得到具有上述那樣所期望波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)內(nèi)部或其外部設(shè)置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路中，需要添加將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波 形整形為所期望的信號(hào)波形等用的電路，所以部件數(shù)量增加并導(dǎo)致裝置 的高價(jià)化，另外在如機(jī)動(dòng)車(chē)用空調(diào)裝置那樣強(qiáng)烈要求各結(jié)構(gòu)部件小型化 的情況下，在內(nèi)部空間沒(méi)有富裕的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中添加電子部件的方法在 現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平5—308767號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的是提供不需要添加電子
部件和不改變現(xiàn)有配置空間等就可抑制振動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的方式，提供了一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具備 轉(zhuǎn)子，其是使用形成為圓柱狀的永磁鐵而成的；磁軛，其與所述轉(zhuǎn)子的外周面對(duì)置且具有在周向上形成的多個(gè)磁極齒；以及定子繞組，其以中心軸與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸同軸的方式配置于所述多個(gè)磁極齒的外周附近，其特征在于，所述磁軛的磁極齒形成為其前端部的寬度相對(duì)于根部分的寬度的比例為65%以上，并且該磁極齒的高度相對(duì)于根部分的寬 度的比例為90%以上且110%以下。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使磁極齒的形狀為預(yù)定的尺寸，可改變與定子繞 組交鏈的磁通量且使定子繞組的感應(yīng)電壓波形成為可抑制產(chǎn)生作為引起振動(dòng)的主要原因的轉(zhuǎn)矩的形狀，因此，可以提供這樣的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)其與以往不同，不需要在電路中添加任何新的電子部件，且不用確保用于 配置新部件的空間，就能可靠地抑制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)且安靜性極高。此外，對(duì)于現(xiàn)有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由于通過(guò)將該磁軛的磁極齒的形狀 變?yōu)楸景l(fā)明的磁極齒的形狀就可實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明同樣的作用、效果，所以 可廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)高安靜性。另外，由于不在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中添加新部件，所以不違反步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 小型化的要求，且可進(jìn)一步小型化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)例的整體分 解立體圖。圖2是圖1所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的磁軛的磁極齒的放大主視圖。 圖3是第二實(shí)施方式的磁軛的磁極齒的放大主視圖。 圖4是第三實(shí)施方式的磁軛的磁極齒的放大主視圖。 圖5是第四實(shí)施方式的磁軛的磁極齒的放大主視圖。 圖6是第五實(shí)施方式的磁軛的磁極齒的放大主視圖。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)例的特 性線(xiàn)圖。 標(biāo)號(hào)說(shuō)明 1:轉(zhuǎn)子 2:定子 3:殼體31a、 31b:定子繞組 41a 41d:磁軛42:磁極齒具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1到圖7來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。再有，以下說(shuō)明的部件、配置等不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，可在本發(fā)明 的主旨范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變。首先，參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的整體 結(jié)構(gòu)例。本發(fā)明的實(shí)施方式所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是凸極型永磁鐵式歩進(jìn)電動(dòng) 機(jī)，具體而言，其基本結(jié)構(gòu)除了后述的凸極(磁極齒)的形狀之外與以 往已知道的這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)相同。艮口，本發(fā)明的實(shí)施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)大致由轉(zhuǎn)動(dòng)自如地容納在殼體 3中的轉(zhuǎn)子1和以圍繞該轉(zhuǎn)子1的方式組裝到殼體3內(nèi)的定子2。殼體3由形成為有底中空?qǐng)A筒狀的主體部11和蓋體部12構(gòu)成，且 在使主體部11的開(kāi)口部分位于垂直方向下側(cè)(圖1中紙面下側(cè))的狀態(tài) 下，將蓋體部12安裝在該開(kāi)口部分以覆蓋開(kāi)口部分。在主體部11的頂部側(cè)即與開(kāi)口部分相反一側(cè)的中央設(shè)有軸承13a， 且在蓋體部12的中央部分也同樣地設(shè)有軸承13b，軸承13a和軸承Db 分別支撐后述的轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸21的兩端部。再有，在主體部11上形成了連接部用切口 3a，該連接部用切口 3a 用于使后述的定子繞組31a、31b的外部連接端子35a 35c的部分向外部 突出。轉(zhuǎn)子1使用與定子2的磁極數(shù)對(duì)應(yīng)而在周向上N、 S交錯(cuò)地被磁化 的永磁鐵而構(gòu)成，且整體形成為大致圓柱狀，并以與其中心軸一致地安 裝有旋轉(zhuǎn)軸21。再有，在該實(shí)施例中，為了保護(hù)永磁鐵的磁極面等，而 成為外周面用樹(shù)脂部件覆蓋的結(jié)構(gòu)。定子2具有形成為圓環(huán)狀的一對(duì)定子繞組31a、 31b和從上下方向安 裝在各定子繞組31a、 31b上的磁軛41a、 41b、 41c、 41d。定子繞組31a、 31b使用非磁性材料在形成為圓環(huán)狀的線(xiàn)軸33上巻 繞線(xiàn)材而成。在本實(shí)施例的定子繞組31a、 31b中，在線(xiàn)軸33的一個(gè)端 部的周緣部分，設(shè)置有由導(dǎo)電性部件構(gòu)成的向外側(cè)突出的外部連接端子 35a 35c，外部連接端子35a 35c與線(xiàn)圈巻線(xiàn)的端部連接，且可從外部 經(jīng)該外部連接端子35a 35c施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)。對(duì)于磁軛41a 41d將在后面描述其詳細(xì)尺寸、形狀，但由于都具有 相同的形狀、構(gòu)造，所以磁軛41a、 41b從其上下夾入一個(gè)定子繞組31a， 且磁極齒42以沿著在定子繞組31a的形成為中空的部分的內(nèi)周面的方式 安裝在定子繞組31a上。此外，磁軛41a、 41d同樣地安裝在另一定子繞 組31b上。本發(fā)明的實(shí)施方式的磁軛41a 41d形成有六個(gè)磁極齒42。而且，上 下成組的磁軛41a、 41b被安裝在定子繞組31a上時(shí)，它們的位置關(guān)系設(shè) 定為一個(gè)磁軛41b的磁極齒42位于另一磁軛41a的磁極齒42之間。這 對(duì)于磁軛41c、 41d也同樣。而且，如上所述，安裝有磁軛41a、 41b、 41c、 41d的定子繞組31a、 31b為上下層疊的狀態(tài)，轉(zhuǎn)子l位于其中空部分中，而且，轉(zhuǎn)子l的旋轉(zhuǎn) 軸21和定子繞組31a、 31b的中心軸以成為同軸的位置關(guān)系被容納于殼 體3內(nèi)。再有，在將轉(zhuǎn)子l及定子繞組31a、 31b向殼體3進(jìn)行容納時(shí)，定子 繞組31a、 31b的外部連接端子35a 35c被定位成從連接部用切口 3a向 外部突出，且在該連接部用切口 3a的部分上安裝未圖示的連接器，以此 外部連接端子35a 35c和外部電路(未圖示)可進(jìn)行電連接。其次，參照?qǐng)D2來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的磁軛41a 41d詳細(xì)描述。
本發(fā)明的實(shí)施方式的磁軛41a 41d使用平板狀的磁性部件，且具有如下的結(jié)構(gòu)整體形狀大體形成為圓環(huán)狀，在其內(nèi)周圓的周緣上沿周向以等間隔設(shè)有多個(gè)磁極齒42 (例如在本發(fā)明的實(shí)施例中為六個(gè)磁極齒 42)，所以該基本結(jié)構(gòu)除了下述的磁極齒42的尺寸、形狀之外與現(xiàn)有的 此種磁極齒相同。艮口，本發(fā)明的實(shí)施方式的磁軛41a 41d具有形成為圓環(huán)狀的基部 43，在形成于其中央的通孔43a的周緣部分上，沿周向以等間隔向通孔 43a的中心方向延伸設(shè)置有六個(gè)磁極齒41，再有，與基部43大體成直角 地切起。該磁軛41a 41d適于通過(guò)例如沖壓穿孔加工來(lái)制造。而且，磁極齒42具有作為其前端部的寬度的前端寬度a和作為根部 分的寬度的根部寬度b及距離基部43的高度h按如下述那樣被限定的尺 寸、形狀。首先，前端寬度a相對(duì)于根部寬度b的比例rl，以百分率表示為rl =(a/b) xi00二65X以上，而且，在組裝時(shí)，需要使一方磁軛的磁極齒 42如上述那樣位于另一方相鄰的磁極齒42之間。本發(fā)明的實(shí)施方式所述 的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以磁極數(shù)是24極為前提，磁軛41a 41d的磁極齒數(shù)為六 個(gè)，所以需要一個(gè)磁極齒42在通孔43a的周向上的最大寬度是機(jī)械角為 30度以?xún)?nèi)。此外，高度h相對(duì)于根部寬度b的比例r2，以百分率表示設(shè)定為r2 =(h/b) 乂100=90%以上110%以下之間。圖2是磁極齒42的主視圖，在該主視圖表現(xiàn)出的磁極齒42的形狀 由如下部分構(gòu)成與基部43成直角且從磁極齒42的根部延伸的邊44a、 44b;與磁極齒42的根部平行的前端部的邊44c;和將該邊44c的兩端部 和前側(cè)的邊44a、 44b的端部連接起來(lái)的直線(xiàn)邊44d、 44e。磁極齒42不限于圖2所示的形狀，如果滿(mǎn)足上述前端寬度a相對(duì)于 根部寬度b的比例rl和通孔43a的圓周方向的機(jī)械角寬度及高度h相對(duì) 于根部寬度b的比例r2，則其它形狀當(dāng)然也可以。這樣的本發(fā)明的實(shí)施方式的磁極齒42的形狀是本申請(qǐng)的申請(qǐng)人著 眼于如下方面銳意研究而得到的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)在轉(zhuǎn)動(dòng)
初始時(shí)的轉(zhuǎn)矩為正和轉(zhuǎn)動(dòng)停止時(shí)的轉(zhuǎn)矩為負(fù)的峰值附近顯著，且該峰值的產(chǎn)生取決于定子繞組41a 41d的感應(yīng)電壓和繞組電流的大小。即，本 申請(qǐng)的申請(qǐng)人基于上述觀(guān)點(diǎn)為了降低轉(zhuǎn)矩的峰值所引起的振動(dòng)，反復(fù)進(jìn) 行試驗(yàn)而得到了定子繞組41a 41d的感應(yīng)電壓的峰值大、使其零交叉附 近的變化小的磁場(chǎng)是有效的這一結(jié)論，其結(jié)果是可導(dǎo)出上述那樣的磁極 齒的形狀。在圖3到圖6中，示出了磁極齒的其它實(shí)施方式，下面對(duì)這些圖所 示的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。再有，以下說(shuō)明的任一實(shí)例當(dāng)然都滿(mǎn)足上述前端 寬度a相對(duì)于根部寬度b的比例rl和通孔43a的圓周方向上的機(jī)械角寬 度及高度h相對(duì)于根部寬度b的比例r2，且關(guān)于它們的再次說(shuō)明被省略。 此外，對(duì)于與圖1及圖2所示的結(jié)構(gòu)例中的結(jié)構(gòu)要素相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo) 以相同的標(biāo)記并省略其詳細(xì)說(shuō)明，下面以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。 首先，對(duì)圖3所示的第二實(shí)施方式的磁極齒42B進(jìn)行說(shuō)明。 該實(shí)例的磁極齒42B的前端部與先前在圖2中所示的磁極齒42同樣 為直線(xiàn)邊，但在該邊44c的兩端部和根部之間形成為曲線(xiàn)(例如圓弧等)， 這點(diǎn)上與先前的圖2的磁極齒42不同。其次，對(duì)圖4所示的第三實(shí)施方式的磁極齒42C進(jìn)行說(shuō)明。 該實(shí)例的磁極齒42C的前端部與先前在圖2中所示的磁極齒42同樣 為直線(xiàn)邊，但在該前端部的邊44c的兩端部和根部之間由直線(xiàn)邊46a、 46b 形成。接著，對(duì)圖5所示的第四實(shí)施方式的磁極齒42D進(jìn)行說(shuō)明。 該實(shí)例的磁極齒42D的前端部與先前在圖2中所示的磁極齒42不同，為曲線(xiàn)(例如圓弧等)邊47a，但在該邊47a的兩端部和根部之間由直線(xiàn)邊47a、 47b形成。接著，對(duì)圖6所示的第五實(shí)施方式的磁極齒42E進(jìn)行說(shuō)明。 該實(shí)例的磁極齒42E的前端部與先前在圖4中所示的磁極齒42C同樣為直線(xiàn)邊44c，且其兩端部和根部之間也由直線(xiàn)邊46a、 46b形成，但在根部寬度b設(shè)定為比前端寬度a小這點(diǎn)上與磁極齒42C的情況不同。 其次，參照?qǐng)D7來(lái)對(duì)有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振
動(dòng)等級(jí)的試驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。首先，圖7表示利用在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的殼體3的外周面的適當(dāng)部位安 裝的振動(dòng)檢測(cè)傳感器(未圖示)來(lái)檢測(cè)的振動(dòng)等級(jí)，在該圖中，橫軸為時(shí)間(秒)，豎軸為振動(dòng)等級(jí)(v)。此外，在該圖中，實(shí)線(xiàn)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)等級(jí)的變化特性的特性線(xiàn)，虛線(xiàn)是表示 現(xiàn)有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)等級(jí)的變化特性的特性線(xiàn)。在現(xiàn)有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，在周期性地出現(xiàn)的振動(dòng)等級(jí)成為峰值之處， 比較本發(fā)明的實(shí)施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)等級(jí)來(lái)看，可確認(rèn)到最低也有大約0.1V多的改善，此外，最大改善了大約近0.3V。即，本發(fā)明的實(shí) 施方式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)采用上述形狀的磁軛41a 41d，與現(xiàn)有相比可 靠地抑制了振動(dòng)等級(jí)。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性通過(guò)使磁極齒為預(yù)定形狀，而可調(diào)整在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)致振動(dòng)的定子繞組 的感應(yīng)電壓的波形形狀來(lái)抑制振動(dòng)的產(chǎn)生，所以適于用作要求安靜性的 車(chē)輛用空調(diào)裝置的送風(fēng)風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)等用途。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具備轉(zhuǎn)子，其是使用形成為圓柱狀的永磁鐵而成的；磁軛，其與所述轉(zhuǎn)子的外周面對(duì)置且具有在周向上形成的多個(gè)磁極齒；以及定子繞組，其以中心軸與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸同軸的方式配置于所述多個(gè)磁極齒的外周附近，其特征在于，所述磁軛的磁極齒形成為其前端部的寬度相對(duì)于根部分的寬度的比例為65％以上，并且該磁極齒的高度相對(duì)于根部分的寬度的比例為90％以上且110％以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 磁極數(shù)為24，磁極齒在周向上的寬度是機(jī)械角為30度以?xún)?nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不需要添加電子部件和不改變現(xiàn)有的配置空間等就可抑制振動(dòng)的產(chǎn)生。磁軛(41a～41d)的磁極齒(42)形成為其前端部的邊(44c)的長(zhǎng)度相對(duì)于根部分的寬度(b)的比例為65％以上，且其高度(h)相對(duì)于根部分的寬度(b)的比例為90％以上110％以下，而且，其周向的最大寬度設(shè)定為機(jī)械角為30度以?xún)?nèi)，由此可改變與定子繞組交鏈的磁通量，并使定子繞組(31a、31b)的感應(yīng)電壓波形成為可抑制產(chǎn)生作為引起振動(dòng)主要原因的轉(zhuǎn)矩的形狀，且與以往相比可廉價(jià)地抑制振動(dòng)等級(jí)。
文檔編號(hào)H02K37/12GK101167234SQ200680014039
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者關(guān)根章芳, 山下俊哉, 政氏護(hù) 申請(qǐng)人:法雷奧熱系統(tǒng)(日本)公司;托奈克斯株式會(huì)社