專利名稱：馬達和驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩相永磁(PM)步進馬達。
背景技術(shù)：
日本特開平5-161333號公報公開了 一種被構(gòu)造成通過由 線圈勵^茲的》茲體和》茲扼之間的相互作用而轉(zhuǎn)動的步進馬達。
日本特開2006-121829號公凈艮公開了 一種用在例如照相機 中的透鏡驅(qū)動裝置。該透鏡驅(qū)動裝置被構(gòu)造成通過利用螺旋狀 磁化磁體(magnetized magnet)和沿著該螺旋狀磁化磁體延 伸的萬茲扼之間的相互作用而驅(qū)動透4竟平移運動。
關(guān)于日本特開平5-161333號公報中公開的步進馬達，通過 壓力加工生產(chǎn),茲輒。具體地，用于生產(chǎn)》茲輒的該壓力加工工藝 包括對平板進行打孔以形成平面形式的磁極齒，然后向上彎曲 該》茲纟及齒。
然而，如果為了在不改變馬達的外徑的情況下增加磁軛的 面對磁體的面積而使磁極齒在》茲輒的軸向上4交長，則在打孔步 驟中以平面形式形成的磁極齒將變得太長而不能適合于在平板 內(nèi)。為此，在彎曲步驟期間需要通過例如拉拔而使磁極齒伸長。
圖10A和和圖10B示出了通過壓力加工生產(chǎn)的磁輒。具體 地，圖IOA包括示出打孔步驟之后的》茲軛的部分A-1和部分 A-2,圖IOB包括示出彎曲步驟之后的磁軛的部分B-l和部分 B-2。部分A-l中的磁極齒具有小于內(nèi)徑R的高度h。因此，類 似地，部分B-2中的磁極齒具有小于內(nèi)徑R的高度h'。盡管可以 通過進行拉拔步驟來增大高度h',但是這將增加生產(chǎn)成本。另 外，進行拉拔步驟不能顯著地增加高度h',因此，增加高度h'受到限制。
因此，利用壓力加工技術(shù)，難以以低成本形成在軸向上較 長的/f茲才及齒。換句諒4兌，通過壓力加工形成這種》茲才及齒的問題 是需要高的生產(chǎn)成本。
另外，由于由單一線圈勵磁的兩個磁輒被設置為分開的部 件，因此，兩個^茲軛的磁極齒之間的位置關(guān)系可取決于組裝精 度而變化，這可能制約馬達的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
關(guān)于日本特開2006-121829號公報中公開的透鏡驅(qū)動裝 置，磁極齒沿著》茲體的被磁化部分螺旋狀地延伸并且較長。由 于這些磁極齒以預定角度延伸，因此，在打孔步驟中，相鄰的 磁極齒趨于彼此接觸。
圖11A和11B示出通過壓力加工生產(chǎn)并且具有傾斜的磁極 齒的磁輒。具體地，圖IIA包括示出打孔步驟之后的磁軛的部 分A-l和部分A-2，圖IIB包括示出彎曲步驟之后的磁軛的部分 B-1和部分B-2。參照部分A-l,由于相鄰的》茲才及齒的頂端可取 決于》茲極齒的長度L和傾角e而不期望地彼此接觸，因此，設計
自由度受到限制。另外，難以在適當?shù)乇３謨A角e的同時進行
彎曲步驟。
由于這些原因，難以利用壓力加工技術(shù)生產(chǎn)磁輒，此外， 為了生產(chǎn)充分適用于具有穩(wěn)定性能的馬達的磁軛，需要高的生 產(chǎn)成本。
另外，由于由單一線圈勵》茲的兩個》茲輒被設置為分開的部 件，因此，兩個磁軛的磁極齒之間的位置關(guān)系可取決于組裝精 度而變化，這可能制約馬達的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有穩(wěn)定性能的低成本的馬達和驅(qū)動裝置。根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種馬達包括筒狀磁體，其外周 沿圓周方向被分割^磁化；筒狀磁軛，其具有面對》茲體布置的內(nèi) 周；線圏，其對磁軛進行勵磁；第一磁極部，其形成在磁輒的 內(nèi)周中并且沿磁體的軸向延伸，該第一磁極部被線圏勵磁；以 及第二^茲極部，其形成在^茲軛的內(nèi)周中并且沿J茲體的軸向延伸， 該第二磁極部被線圈勵磁成與第一磁極部的磁極不同的磁極。 第一^茲極部和第二》茲極部由薄壁部彼此連結(jié)，該薄壁部在》茲軛 的徑向上的厚度比第一f茲極部和第二i茲極在徑向上的厚度小。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面， 一種馬達包括筒狀磁體，其外 周具有被磁化部分；筒狀磁軛，其具有面對》茲體布置的內(nèi)周； 線圏，其對》茲輒進行勵i茲；第一,茲極部，其形成在》茲輒的內(nèi)周 中并且沿被磁化部分延伸，該第一磁極部被線圈勵磁；以及第 二磁極部，其形成在磁輒的內(nèi)周中并且沿被磁化部分延伸，該 第二磁極部被線圈勵磁成與第一磁極部的》茲極不同的磁極，其 中，第一磁極部和第二磁極部由薄壁部彼此連結(jié)，該薄壁部在 ^茲軛的徑向上的厚度比第一^茲極部和第二A茲極部在徑向上的厚 度小。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種驅(qū)動裝置包括筒狀磁體， 其外周具有螺旋狀被磁化部分；第一筒狀磁軛，其具有面對磁 體布置的內(nèi)周；第二筒狀磁軛，其具有面對磁體布置的內(nèi)周； 第一線圈，其對第一筒狀磁軛進行勵磁；第二線圈，其對第二 筒狀磁軛進行勵磁；引導部，其可沿與轉(zhuǎn)動軸線平行的方向與 磁體一體地移動；引導軸，其以使引導部可沿與轉(zhuǎn)動軸線平行 的方向移動的方式支撐引導部；第一磁極部，其形成在第一筒 狀磁軛的內(nèi)周中并且沿4皮磁化部分延伸，該第 一磁極部被第一 線圏勵磁；第二磁極部，其形成在第一筒狀磁軛的內(nèi)周中并且 沿被磁化部分延伸，該第二磁極部#皮第 一 線圈勵磁成與第 一磁極部的磁極不同的磁極；第三磁極部，其形成在第二筒狀磁輒 的內(nèi)周中并且沿#^茲化部分延伸，該第三f茲才及部被第二線圈勵 磁；第四f茲極部，其形成在第二筒狀萬茲輒的內(nèi)周中并且沿祐J茲 化部分延伸，該第四^ 茲極部被第二線圈勵f茲成與第三f茲極部的 磁極不同的磁極。第 一》茲極部和第二f茲極部由薄壁部彼此連結(jié)， 該薄壁部在第 一 筒狀磁輒的徑向上的厚度比第 一磁極部和第二 磁極部在第一筒狀》茲扼的徑向上的厚度小。第三》茲極部和第四 磁極部由薄壁部彼此連結(jié)，該薄壁部在第二筒狀磁輒的徑向上 的厚度比第三》茲極部和第四》茲極部在第二筒狀》茲輒的徑向上的 厚度小。
通過下面參照附圖對本發(fā)明的典型實施方式的說明，本發(fā) 明的其它特征將變得明顯。


圖l是沿著在根據(jù)本發(fā)明的第一典型實施方式的馬達的軸
向上延伸的線截取的該馬達的剖視圖。
圖2是根據(jù)第一典型實施方式的馬達的分解立體圖。
圖3是包括在根據(jù)第一典型實施方式的馬達中的磁軛的展開圖。
圖4是沿著在根據(jù)第一典型實施方式的馬達的徑向上延伸 的線截取的該馬達的剖視圖。
圖5是沿著在根據(jù)本發(fā)明的第二典型實施方式的驅(qū)動裝置 的軸向上延伸的線截取的該驅(qū)動裝置的剖視圖。
圖6是根據(jù)第二典型實施方式的驅(qū)動裝置的分解立體圖。
圖7是包括在根據(jù)第二典型實施方式的驅(qū)動裝置中的磁輒 的展開圖。
圖8是沿著在根據(jù)第二典型實施方式的驅(qū)動裝置的徑向上延伸的線截取的該驅(qū)動裝置的剖視圖。
圖9是包括在根據(jù)本發(fā)明的第三典型實施方式的驅(qū)動裝置
中的》茲輒的展開圖。
圖IOA和圖lOB示出通過壓力加工生產(chǎn)的f茲軛。
圖IIA和圖IIB示出通過壓力加工生產(chǎn)并且具有傾斜的磁
才及齒的^茲輒。
具體實施例方式
第一典型實施方式
下面將參照

本發(fā)明的第 一 典型實施方式。 馬達的構(gòu)造
圖l是沿著在根據(jù)第一實施方式的馬達的軸向上延伸的線 截取的該馬達的剖視圖。圖2是根據(jù)第一實施方式的馬達的分 解立體圖。
參照圖1和圖2，馬達包括筒狀/磁體101，沿圓周方向?qū)⒃?筒狀磁體101的外周劃分成多個被磁化部分。盡管在第一實施 方式中磁體101具有8個磁極的被磁化部分，但是本發(fā)明的第一 實施方式不限于該磁極凄欠。
馬達還包括筒狀鐵芯(core) 102，該筒狀鐵芯102的外周 被裝配或附著到》茲體101的內(nèi)周面，從而^皮一體地固定到磁體 101。
此外，馬達包括軸103。鐵芯102的內(nèi)周與軸103的外周的 一部分彼此裝配或附著，從而被一體地彼此固定。軸103以該 軸103的外周的一部分可相對于稍后說明的第一軸承113和第 二軸承123滑動的方式被可轉(zhuǎn)動地固定在適當?shù)奈恢?。軸103 的兩端從稍后說明的第一定子110和第二定子120軸向突出，使 得當軸103轉(zhuǎn)動時，由該轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動力能夠被傳遞到外部。磁體IOI、芯102和軸103構(gòu)成轉(zhuǎn)子100。
附圖標記lll表示由軟》茲性材料構(gòu)成的第 一》茲軛。第 一磁 軛lll具有筒狀部llla、凸緣部lllb、螺紋狀的薄壁部llld和 在軸向上沿著筒狀部llla的內(nèi)周延伸的》茲極部lllc。當磁極部 111c的徑向厚度為tl并且薄壁部llld的徑向厚度為t2時，滿足 以下條件tl>t2。此外，薄壁部111d的徑向厚度t2優(yōu)選小于 凸緣部lllb的軸向厚度并且小于第一殼體112的徑向厚度和軸 向厚度。下面將說明薄壁部llld優(yōu)選以這種方式形成的原因。
隨著流過線圈的電流增加，磁場變強，使得磁飽和(flux saturation)首先發(fā)生在截面積比其它》茲路的截面積小的區(qū)域 中，在第一實施方式中，該區(qū)域是薄壁部llld。結(jié)果，磁通量 泄漏到空氣中。在根據(jù)第一實施方式的馬達中，由于磁體101 和通過薄壁部llld泄漏到空氣中的i茲通量之間的相互作用而 獲得馬達的轉(zhuǎn)動力。假設第一殼體112在徑向上比薄壁部llld 薄(第一殼體112的截面積小于薄壁部lld的截面積)，磁飽和 不利地首先發(fā)生在第一殼體112處?？紤]到磁飽和的損失量， 這是效率低的。因此，薄壁部llld優(yōu)選以上述方式形成。
稍后將給出關(guān)于磁極部lllc的形狀和薄壁部llld的形狀 的說明。
上述第 一 殼體112具有由軟磁性材料構(gòu)成的杯形形狀。第 一殼體112具有開口 112a、彎曲部112b和孑L112c。在開口112a 處，第一殼體112被固定成在軸向上與第一磁軛lll的凸緣部 lllb抵接，從而確定第一磁軛111和第一殼體112之間的在軸向 上的位置關(guān)系。彎曲部112b的內(nèi)周與第 一磁軛lll的筒狀部 llla的外周配合，從而確定第一磁軛111和第一殼體112之間的 在徑向上的位置關(guān)系。
此外，孔112c與稍后說明的第一軸承113的外周配合，從而確定第 一 殼體112和第 一 軸承113之間的在徑向上的位置關(guān) 系。另外，圍繞孔112c的區(qū)域與第一軸承113的凸緣部抵接， 從而確定第 一 殼體112和第 一 軸承113之間的在軸向上的位置 關(guān)系。
作為第一實施方式的可選方案，開口 112a的內(nèi)周可以與第 一磁軛lll的凸緣部lllb的外周配合，使得能夠確定第一磁軛 111和第一殼體112之間的在徑向上的位置關(guān)系。作為第一實施 方式的另一可選方案，第一磁軛lll的筒狀部llla的端部可被 固定成在軸向上與第一殼體112的一部分抵接，使得能夠確定 第 一 磁軛111和第 一 殼體112之間的在軸向上的位置關(guān)系。
如上所述，上述第一軸承113被固定到第一殼體112并且被 布置成可相對于軸103滑動。附圖標記114表示由非導電性材料 構(gòu)成的第一繞線筒(bobbin)。附圖標記115表示纏繞第一繞線 筒114的第一線圈。
第一磁軛lll、第一殼體112、第一軸承113、第一繞線筒 114和第一線圈115構(gòu)成第一定子110。
第二定子120由第二磁軛121、第二殼體122、第二軸承 123、第二繞線筒124和第二線圈125構(gòu)成。第二磁軛121、第 二殼體122、第二軸承123、第二繞線筒124和第二線圈125與 構(gòu)成第一定子110的對應部件基本上相同，因此，將不再重復 說明這些部件。
第二磁軛121具有分別與包括在第 一磁軛lll中的部件 llla至llld對應的部件121a至121d。由于這些部件121a至 121d的形狀與部件llla至llld的形狀相同，因此，將不再重復 部件121a至121d的形狀的說明。
第二殼體122具有分別與包括在第 一殼體112中的部件 112a至112c對應的部件122a至122c。由于這些部件122a至122c的形狀與部件112a至112c的形狀相同，因此，將不再重復
部件122a至122c的形狀的說明。
磁極齒的形狀
圖3是包括在根據(jù)第 一 實施方式的馬達中的磁軛的展開 圖。具體地，圖3示出在將第一》茲軛111和第二》茲軛121之間的 位置關(guān)系保持在它們的實際結(jié)合狀態(tài)時，從第 一磁軛lll和第 二磁扼121的筒狀部llla和121a的內(nèi)側(cè)觀察的展開狀態(tài)下的第 一磁軛lll和第二磁軛121的筒狀部llla和121a。
首先，下面參照圖3說明第一,茲軛111。
磁極部lllc包括第一磁極部lllc ( 1 ),該第一磁極部lllc (1)具有沿圓周方向配置的三角形/P茲極齒。第一萬茲極部lllc (1 )沿磁體101的軸向延伸并且被笫一線圈勵磁成某一磁極。 每個磁極齒具有由第 一磁軛lll的與第 一磁輒lll的鄰近凸緣 部lllb的端面相反的端面限定的底邊，并且每個磁極齒朝第一 磁軛lll的鄰近凸緣部lllb的端面延伸。以預定的相位間隔2P 配置預定數(shù)量N的磁極齒。當用M表示磁體101的磁極數(shù)量時， 可以如下表示數(shù)量N和相位間隔2P:
N 二 M/2
2P = 2x360。/M。
在磁體101具有8個磁極的第一實施方式中，磁極齒的數(shù)量 為4， ^茲極齒的相位間隔為90°。
磁極部lllc還包括第二磁極部lllc ( 2 )，該第二磁極部 lllc ( 2)具有沿圓周方向配置的三角形磁極齒。第二磁極部 lllc (2)沿磁體101的軸向延伸并且被第二線圈勵磁成某一磁 極。每個磁極齒具有由第 一磁軛lll的鄰近凸緣部lllb的端面 限定的底邊，并且每個磁極齒朝向第一磁扼lll的與第一磁輒 111的鄰近凸緣部11 lb的端面相反的端面延伸。磁極齒的數(shù)量和磁極齒的相位間隔與第一磁極部111C ( 1 )中的磁極齒的數(shù) 量和》茲才及齒的相位間隔相同。
在給定/F茲才及部lllc ( 1 )和lllc ( 2)預定的相位差的狀態(tài) 下，形成磁極部lllc ( 1 )和lllc ( 2 )?？梢匀缦卤硎鞠辔徊頟: P = 360°/M。
在磁體101具有8個磁極的第 一 實施方式中，磁極部lllc (1)和lllc (2)之間的相位差為45。。
磁極齒優(yōu)選被形成為當用hl表示筒狀部llla的軸向高 度，用h2表示磁極部lllc的軸向高度，用h3表示凸緣部lllb 的軸向高度時，滿足以下關(guān)系
hl > h2
hl - h2 > h3。
薄壁部llld包括以相對于圓周方向的預定角度ocl延伸并 且具有預定寬度wl的第一薄壁部llld ( 1 )。第一薄壁部llld
(1) 具有多條螺旋線(multiple thread screw)的形狀，可 以如下表示螺線數(shù)J:
J 二 M/2。
在磁體101具有8個^茲極的第一實施方式中，螺線數(shù)為4。 薄壁部llld還包括以相對于圓周方向的預定角度a2延伸 并且具有預定寬度w2的第二薄壁部llld( 2)。第二薄壁部llld
(2) 具有多條螺旋線的形狀，螺線數(shù)等于第一薄壁部llld( 1) 的螺線數(shù)。
根據(jù)薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2 )確定磁極部lllc ( 1 ) 和lllc (2)的形狀。
薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2)優(yōu)選形成為預定角度al和 a2具有如下關(guān)系
al + a2 二 180Dtanotl = hl/P。
盡管在第一實施方式中薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2)形成 為連續(xù)的圖案，薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2)也可以被》茲極部 lllc ( 1 )和lllc ( 2)相互分開，或者薄壁部llld ( 1 )和llld (2)可以部分地在徑向上貫通筒狀部llla。
可以由多條螺線切削形成薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2)。
以下詳細說明該形成過程的工序，首先制備具有J條螺線 并且螺旋升角(lead angle)等于角度ocl的絲錐(tap) l和具 有J條螺線并且螺旋升角等于角度ot2的絲錐2。然后，對于具有 筒狀部llla和凸緣部lllb的第一磁軛lll，通過利用絲錐l在筒 狀部llla的內(nèi)周中形成第一薄壁部llld ( 1)。隨后，使用絲錐 2在筒狀部llla的內(nèi)周中形成第二薄壁部llld (2)。結(jié)果，可 以獲得具有根據(jù)第 一 實施方式的形狀的第 一磁軛。換句話說， 通過利用兩種絲錐形成薄壁部llld ( 1)和llld (2)。
在凸緣部lllb為分開部件的情況下，可以在完成對筒狀部 111 a進行的螺線切削加工之后，通過例如焊接將凸緣部111 b安 裝到筒狀部llla。作為可選方案，可以在完成對筒狀部llla進 行的螺線切削加工之后，通過例如切削筒狀部111 a的外周來形 成凸緣部lllb。
可通過改變每個絲錐的齒形狀和螺旋升角自由更改磁極部 lllc和薄壁部llld的形狀。例如，可自由更改》茲才及部lllc的軸 向高度h2。
利用用于形成第一磁軛lll的上述工序中的任一步，可以 將第一磁極部lllc ( 1)和第二磁極部lllc ( 2)連接到徑向厚 度小于第一磁極部lllc ( 1)和第二磁極部lllc (2)的徑向厚 度的薄壁部llld ( 1 )和llld ( 2)。類似地，上述構(gòu)造被應用 到稍后說明的第二^茲軛121中的第三^茲極部和第四磁極部。因為第二f茲軛121的結(jié)構(gòu)與第一磁軛lll的結(jié)構(gòu)相同，因 此，將不再重復說明第二磁軛121的結(jié)構(gòu)。具體地，第二磁扼 121具有分別與包括在第 一磁軛lll中的部件lllc ( 1 )、 lllc (2)、 llld ( 1 )和llld (2)對應并且分別具有與包括在第一 磁軛lll中的部件lllc ( 1 )、 lllc(2)、 llld ( 1 )和llld ( 2) 的形狀相同的形狀的部件121c ( 1 )、 121c (2)、 121d(l)和 121d ( 2)。第一磁軛111和第二磁軛121被結(jié)合成第一磁軛111 的磁極部lllc和第二磁軛121的磁極部121c具有預定的相位差 P/2,其可以如下表示
P/2 二 360。/ ( 2xM)。 在》茲體101具有8個》茲極的第一實施方式中，相位差P/2為 22.50。 動作
圖4是沿著在根據(jù)第一典型實施方式的馬達的徑向上延伸 的線截取的該馬達的剖視圖。
首先，下面說明第一定子110的動作。
當向第 一線圏115施加電流時，產(chǎn)生以第 一線圈115的導線 為中心的磁場。響應于該磁場，在第一磁輒lll的筒狀部llla 中、第一磁軛lll的凸緣部lllb中以及第一殼體112的內(nèi)部產(chǎn)生 磁通量，從而形成f茲路。當增大電流以放大在第一磁輒lll中 和第一殼體112的內(nèi)部產(chǎn)生的^茲通量時，i茲飽和發(fā)生在沿著在 磁通量的方向上延伸的線截取的截面積小的區(qū)域中，導致磁通 量泄漏到空氣中。
在第一實施方式中，與磁極部lllc的徑向厚度、凸緣部 lllb的軸向厚度以及第 一 殼體112的徑向厚度和軸向厚度相 比，第一磁軛lll的薄壁部llld的徑向厚度較薄。因此，薄壁 部llld是磁飽和最可能發(fā)生的位置，這意味著磁通量在第一磁極部lllc ( 1 )和第二磁極部lllc ( 2 )之間泄漏到空氣中。
例如，參照圖3和圖4，當向第一線圈115施加足量的電流 時，磁飽和發(fā)生在第一薄壁部llld ( 1 )處，磁通量沿箭頭A 的方向泄漏，使得第一磁極部lllc ( 1 )將被勵磁成N極，而第 二f茲極部lllc ( 2 )將^皮勵石茲成S才及。在該情況下，由于泄漏的 磁通量和由磁體101產(chǎn)生的》茲場之間的相互作用而對轉(zhuǎn)子IOO 產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)動方向作用的力。轉(zhuǎn)子100響應沿轉(zhuǎn)動方向作用的力 而轉(zhuǎn)動預定角度。
因為第二定子120以相同的方式動作，因此，將不再重復 對第二定子120的動作的說明。
如上所述，通過順次切換施加到第一線圏115和第二線圏 125的電流的方向，可以實現(xiàn)與日本特開平05-161333號7〉才艮 中的兩相PM步進馬達的轉(zhuǎn)動運動類似的轉(zhuǎn)動運動。
如上所述，可以通過螺線切削有利地形成根據(jù)第 一 實施方 式的馬達的磁纟及部，從而與通過壓力加工形成^茲極部的情況相 比，能夠以低成本提供馬達。
另外，與通過壓力加工形成的磁極部的高度受到限制的現(xiàn) 有技術(shù)的磁輒相比，可以通過改變絲錐的齒形狀和螺旋升角自 由更改根據(jù)第一實施方式的馬達中的每個磁極部的形狀。因此， 能夠容易地形成具有軸向長的磁極齒的^茲軛，乂人而能夠以低成 本提供高轉(zhuǎn)矩馬達。
與由單 一線圏勵》茲的 一對磁極部設置為分開的部件的現(xiàn)有 技術(shù)相比，根據(jù)第一實施方式的馬達中的一對磁極部形成為一 體。從而，能夠精確地確定磁極齒之間的位置關(guān)系，并且能夠 使磁極部的抗變形性更強。結(jié)果，能夠提供具有穩(wěn)定性能的馬 達。
盡管第一實施方式說明了兩相步進馬達，但是第一實施方式不限于兩相步進馬達，第一實施方式也適用于兩相以上的步 進馬達。
第二典型實施方式 驅(qū)動裝置的構(gòu)造
圖5是沿著在根據(jù)本發(fā)明的第二典型實施方式的驅(qū)動裝置 的軸向上延伸的線截取的該驅(qū)動裝置的剖視圖。圖6是根據(jù)第 二典型實施方式的驅(qū)動裝置的分解立體圖。
參照圖5和圖6，驅(qū)動裝置包括筒狀^茲體201，該筒狀磁體 201的外周被劃分成螺旋狀被磁化部分。這些被磁化部分包括N 極被磁化部分201a和S極被磁化部分201b。盡管在第二實施方 式中i茲體201具有8個^茲極的被》茲化部分，但是本發(fā)明的第二實 施方式不限于該磁極數(shù)。
驅(qū)動裝置還包括作為引導部的筒狀管202。該筒狀管202 的外周被裝配或附著到磁體201的內(nèi)周，以被一體地固定到磁 體201。另 一方面，筒狀管202的內(nèi)周可與稍后說明的引導軸231 的外周配合。引導軸231以筒狀管202可沿與轉(zhuǎn)動軸線平行的方 向移動的方式支撐筒狀管202。
磁體201和筒狀管202構(gòu)成可動單元200。由引導軸231限 制可動單元200在徑向上的移動，并且還由轉(zhuǎn)動止動器(未示 出)限制可動單元200在轉(zhuǎn)動方向上的運動。因此，僅在與轉(zhuǎn) 動軸線平行的方向上可移動地保持可動單元200。
附圖標記211表示由軟磁性材料構(gòu)成的第 一磁輒。第 一磁 軛211具有筒狀部211a、凸緣部211b、沿著筒狀部211a的內(nèi)周 延伸且面對被磁化部分201a和201b的磁極部211c、以及螺紋狀 的薄壁部211d。當磁極部211c的徑向厚度為tl并且薄壁部211d 的徑向厚度為t2時，滿足以下條件tl>t2。薄壁部211d的徑 向厚度t2優(yōu)選小于凸緣部211b的軸向厚度并且小于第 一殼體212的徑向厚度和軸向厚度。薄壁部211d優(yōu)選以這種方式形成 的原因與第一實施方式中所述的原因相同。
稍后將給出關(guān)于f茲極部211c的形狀和薄壁部211d的形狀 的說明。
上述第 一 殼體212具有杯形形狀，并且由軟磁性材料構(gòu)成。 第一殼體212具有開口 212a和孑L212b。
在開口212a處，第一殼體212被固定成沿軸向與第一》茲軛 211的凸緣部211b抵接，從而確定第 一磁輒211和第一殼體212 之間的在軸向上的位置關(guān)系?？?12b的內(nèi)周與第 一磁軛211的 筒狀部211a的外周配合，從而確定第一》茲扼211和第一殼體212 之間的在徑向上的位置關(guān)系。
作為第二實施方式的可選方案，開口212a的內(nèi)周可與第一 磁軛211的凸緣部211b的外周配合，使得能夠確定第一磁軛211 和第 一殼體212之間的在徑向上的位置關(guān)系。作為第二實施方 式的另一可選方案，第一》茲軛211的筒狀部211a的端部可^皮固 定成沿軸向與第一殼體212的一部分抵接，使得能夠確定第一 磁軛211和第 一 殼體212之間的在軸向上的位置關(guān)系。
附圖標記213表示由非導電性材料構(gòu)成的第 一繞線筒。附 圖標記214表示纏繞第一繞線筒213的第一線圏。
第一磁軛211、第一殼體212、第一繞線筒213和第一線圏 214構(gòu)成第一定子210。
第二定子220由第二磁軛221、第二殼體222、第二繞線筒 223和第二線圈224構(gòu)成。第二》茲軛221、第二殼體222、第二 繞線筒223和第二線圏224與構(gòu)成第一定子210的對應部件基本 上相同，因此，將不再重復說明這些部件。
第二磁軛221具有分別與包括在第 一磁軛211中的部件 211a至211d對應的部件221a至221d。由于這些部件221a至221d的形狀與部件211a至211d的形狀相同，因此，將不再重 復對部件221a至221d的形狀的說明。
第二殼體222具有分別與包括在第 一殼體212中的部件 212a至212b對應的部件222a至222b 。由于這些部件222a至 222b的形狀與部件212a至212b的形狀相同，因此，將不再重 復對部件222a到222b的形狀的說明。 萬茲極齒的形狀
圖7是包括在根據(jù)第二實施方式的驅(qū)動裝置中的磁軛的展 開圖。具體地，圖7示出在將第一^茲輒211和第二》茲輒221之間 的位置關(guān)系保持為它們的實際結(jié)合狀態(tài)時，從第 一磁軛211和 第二磁軛221的筒狀部211a和221a的內(nèi)側(cè)，見察的展開狀態(tài)下的 第一磁輒211和第二磁輒221的筒狀部211a和221a。
首先，下面參照圖7說明第一i茲軛211。
磁極部211c包括第一磁極部211c ( 1 ),該第一磁極部211c (1)具有沿圓周方向配置的三角形i茲才及齒。每個》茲極齒具有 由筒狀部211a的鄰近凸緣部211b的端面限定的底邊，并且每個 磁極齒以相對于圓周方向的預定角度a0沿磁體201的被磁化部 分延伸。具體地，角度aO形成在各磁極齒的底邊的中心線和沿 圓周方向延伸的線之間。當用e表示磁體201的被磁化部分相對 于圓周方向的角度時，角度e和角度aO優(yōu)選具有以下關(guān)系
a0 = e。
第一磁極部211c ( 1 )具有以預定相位間隔2P配置的預定 數(shù)量N的^茲極齒。當用M表示》茲體201的-茲極數(shù)量時，可以如下 表示數(shù)量N和相位間隔2P:
N = M/2
2P = 2x360。/M。
在磁體201具有8個磁極的第二實施方式中，磁極齒的數(shù)量為4,》茲極齒的相位間隔為90°。
磁極部211c還包括第二磁極部211c ( 2 )，該第二J茲極部 211c (2)具有沿圓周方向配置的三角形磁極齒。每個磁極齒 具有由筒狀部211a的與鄰近凸緣部211b的端面相反的端面限 定的底邊，并且每個^茲極齒以相對于圓周方向的預定角度oc0沿 磁體201的被磁化部分延伸。磁極齒的數(shù)量和磁極齒的相位間 隔與第一磁極部211c ( 1 )的磁極齒的數(shù)量和磁極齒的相位間 隔相同。
在給定磁極部211c ( 1 )和211c ( 2 )預定的相位差的狀態(tài) 下，形成》茲才及部211c ( 1 )和211c ( 2 )?？梢匀缦卤硎鞠辔徊頟: P = 360°/M。
在磁體201具有8個磁極的第二實施方式中，磁極部211c (1 )和211c ( 2)之間的相位差為45。。
磁極齒優(yōu)選被形成為當用hl表示筒狀部211a的軸向高度， 用h2表示磁極部211c的軸向高度，用h3表示凸緣部211b的軸向 高度時，滿足以下關(guān)系
hl > h2
hl - h2 > h3。
薄壁部211d包括以相對于圓周方向的預定角度ocl延伸并 且具有預定寬度wl的第一薄壁部211d ( 1 )。第一薄壁部211d
(1) 具有多條螺旋線的形狀，可以如下表示螺線數(shù)J: J = M/2。
在磁體201具有8個磁極的第二實施方式中，螺線數(shù)為4。 薄壁部211d還包括以相對于圓周方向的預定角度a2延伸 并且具有預定寬度w2的第二薄壁部211d( 2)。第二薄壁部211d
(2) 具有多條螺旋線的形狀，螺線數(shù)等于第一薄壁部211d( 1 ) 的螺線數(shù)。根據(jù)薄壁部211d ( 1 )和211d ( 2 )確定磁極部211c ( 1 ) 和211c (2)的形狀。
薄壁部211d ( 1 )和211d (2)優(yōu)選形成為預定角度ocl和 a2具有如下關(guān)系
al《ot0 = G《oc2。
盡管在第二實施方式中薄壁部211d ( 1 )和211d (2)形成 為連續(xù)的圖案，但是薄壁部211d ( 1 )和211d ( 2)可被磁極部 211c ( 1 )和211c ( 2 )相互分開，或者薄壁部211d ( 1 )和211d (2)可在徑向上部分地貫通筒狀部211a。
薄壁部211d ( 1 )和211d (2)可以由多條螺線切削形成。
具體地，該形成過程如下開始首先制備具有J條螺線并 且螺旋升角等于角度ocl的絲錐l和具有J條螺線并且螺旋升角 等于角度oc2的絲錐2。然后，對于具有筒狀部211a和凸緣部 211b的第一磁軛211,通過利用絲錐l在筒狀部211a的內(nèi)周中形 成第一薄壁部211d ( 1 )。隨后，使用絲錐2在筒狀部211a的內(nèi) 周中形成第二薄壁部211d ( 2)。結(jié)果，可以獲得具有根據(jù)第二 實施方式的形狀的第一f茲軛211。在凸緣部211b為分開部件的 情況下，可以在完成對筒狀部211a進行的螺線切削加工之后， 通過例如焊接將凸緣部211b安裝到筒狀部211a。作為可選方 案，可以在完成對筒狀部211a進行的螺線切削加工之后，通過 例如切削筒狀部211a的外周來形成凸緣部211b。
可通過改變每個絲錐的齒形狀和螺旋升角自由更改磁極部 211c和薄壁部211d的形狀。例如，可以自由更改磁極部211c 的軸向高度h2。
因為第二磁軛221的結(jié)構(gòu)與第一磁軛211的結(jié)構(gòu)相同，因 此，將不再重復說明第二磁軛221的結(jié)構(gòu)。具體地，第二磁扼 221具有分別與包括在第一磁軛211中的部件211c ( 1 )、 211c(2)、 211d ( 1 )和211d (2)對應并且分別具有與包括在第一 磁軛211中的部件211c( 1)、 211c(2)、 211d ( 1 )和211d ( 2) 的形狀相同的形狀的部件221c ( 1 )、 221c (2)、 221d(l)和 221d ( 2)。
第 一磁軛211和第二磁扼221被結(jié)合成第 一磁扼211的磁極 部211c和笫二磁輒221的磁極部221c具有預定的相位差。在磁 極部211c ( 1 )和221c ( 1 )在凸緣部211b和凸緣部221b彼此 接觸的平面處具有相位差P/2的情況下，可以如下表示相位差 P/2:
P/2 = 360。/ ( 2xM)。
在磁體201具有8個磁極的第二實施方式中，相位差P/2為 22.5。。
驅(qū)動裝置的動作
圖8是沿著在根據(jù)第二實施方式的驅(qū)動裝置的徑向上延伸 的線截取的該驅(qū)動裝置的剖視圖。
首先，下面說明第一定子210的動作。
當向第一線圈214施加電流時，產(chǎn)生以第一線圈214的導線 為中心的》茲場。響應于該^茲場，在第一》茲扼211的筒狀部211a 中、第一》茲軛211的凸緣部211b中以及第一殼體212的內(nèi)部產(chǎn)生 磁通量，從而形成磁路。當增大電流以力文大在第一磁軛211中 和第一殼體212的內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量時，》茲々包和發(fā)生在沿著在 磁通量的方向上延伸的線截取的截面積小的區(qū)域中，導致磁通 量泄漏到空氣中。
在第二實施方式中，與磁極部211c的徑向厚度、凸緣部 211b的軸向厚度以及第 一殼體212的徑向厚度和軸向厚度相 比，第一磁軛211的薄壁部211d的徑向厚度較薄。因此，薄壁 部211d是磁飽和最可能發(fā)生的位置，這意味著磁通量在第一磁極部211c ( 1)和第二磁極部211c (2)之間泄漏到空氣中。
例如，參照圖7和圖8，當向第一線圈214施加足量的電流 時，磁飽和發(fā)生在第一薄壁部211d ( 1 )處，磁通量沿箭頭A 的方向泄漏，使得第一磁極部211c ( 1 )將被勵磁成N極，而第 二磁極部211c ( 2 )將被勵i茲成S極。在該情況下，由于泄漏的 磁通量和由磁體201產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而對可動單元 200產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)動方向和軸向作用的力。由于由轉(zhuǎn)動止動器(未 示出)限制可動單元200在轉(zhuǎn)動方向上的運動，因此，可動單 元200僅接收沿軸向作用的力，使得可動單元200沿軸向移位預 定距離。因為第二定子220以相同的方式動作，因此，將不在 重復對第二定子220的動作的說明。
通過順次切換施加到第 一 線圈214和第二線圏224的電流 的方向，可以實現(xiàn)與日本特開2006—121829號/>才艮中7>開的馬區(qū) 動裝置中的平移運動類似的包括磁體201和筒狀管202的可動 單元200的平移運動。
如上述所，可以通過螺線切削有利地形成根據(jù)第二實施方 式的驅(qū)動裝置中的磁極部211c,從而能夠提供低成本驅(qū)動裝 置。
關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋狀延伸的》茲極齒，/磁極齒趨于比f茲 軛的內(nèi)徑長。這使得難以通過壓力加工來形成磁極齒，導致設 計自由度少。
相反地，在根據(jù)第二實施方式的驅(qū)動裝置中，可通過改變 對應的絲錐的齒形狀和螺旋升角自由地改變各磁極部的形狀。 因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更容易地形成具有長磁極齒的磁 軛，從而本發(fā)明的第二實施方式能夠以低成本提供驅(qū)動裝置。
與由單 一線圈勵磁的 一對磁極部被設置為分開的部件的現(xiàn) 有技術(shù)相比，根據(jù)第二實施方式的驅(qū)動裝置中的一對磁極部形成為一體。從而，能夠精確地確定石茲極齒之間的位置關(guān)系，并 且能夠使磁極部的抗變形性更強。結(jié)果，能夠提供具有穩(wěn)定性 能的驅(qū)動裝置。
通過用第一實施方式中的磁體和,茲軛替換第二實施方式中 的磁體和磁軛，根據(jù)第二實施方式的驅(qū)動裝置能夠具有與第一 實施方式中所述的馬達類似的功能。 第三典型實施方式
根據(jù)本發(fā)明的第三典型實施方式的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)與根據(jù) 第二典型實施方式的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)基本上相同，但是與第二
典型實施方式的不同之處在于磁極齒的形狀。因此，將不再重 復說明驅(qū)動裝置的已在第二實施方式中說明的類似構(gòu)造。
圖9是包括在根據(jù)第三實施方式的驅(qū)動裝置中的磁軛的展 開圖。
第三實施方式中的》茲極齒的形狀與第二實施方式中的石茲極 齒的形狀不同特別表現(xiàn)為角度oc2滿足如下關(guān)系 a2 = 90Q。
優(yōu)選地，角度al、寬度wl和寬度w2具有如下關(guān)系 al = 9 wl < w2。
因為第一薄壁部211d ( 1)的角度al與磁體201的磁化角 對應，因此，泄漏的》茲通量A的方向與》茲體201的》茲化角正交并 且對轉(zhuǎn)動力和平移力的產(chǎn)生有顯著的貢獻。另一方面，泄漏的 不茲通量B的方向與》茲體201的》茲化角顯著地不同并且對轉(zhuǎn)動力 和平移力的產(chǎn)生的貢獻很小。在第三實施方式中，使第一薄壁 部211d ( 1)的寬度wl小于第二薄壁部211d ( 2)的寬度w2， 這意味著泄漏的^茲通量A的百分比比泄漏的^茲通量B的百分比 大。換句話說，由于泄漏的磁通量A的方向具有較大的輸出效率，因此，4交大量的》茲通量沿該方向流動。
在第三實施方式中，第二薄壁部211d ( 2)的縱向與引導 軸的延伸方向一致，從而能夠通過開槽(splining)代替螺線 切削來形成第二薄壁部211d (2)。這能夠允許較容易的加工處 理，從而能夠以低成本提供驅(qū)動裝置。
關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋狀延伸的》茲極齒，^茲極齒趨于比,茲 輒的內(nèi)徑長。這^f吏得難以通過壓力加工來形成磁極齒，導致設 計自由度少。相反地，在根據(jù)第三實施方式的驅(qū)動裝置中，可 通過改變絲錐的齒形狀自由地改變各^茲極部的形狀。因此，能 夠容易地形成具有長磁極齒的磁軛，從而能夠以低成本提供驅(qū) 動裝置。
與由單 一 線圏勵》茲的 一對》茲極部被設置為分開的部件的現(xiàn) 有技術(shù)相比，根據(jù)第三實施方式的驅(qū)動裝置中的 一對磁極部形 成為一體。乂人而，能夠精確地確定^茲才及齒之間的位置關(guān)系，并 且能夠使磁極部的抗變形性更強。結(jié)果，能夠提供具有穩(wěn)定性 能的驅(qū)動裝置。
盡管第三實施方式說明了磁體可動的構(gòu)造，但是，磁體被
固定到引導軸并且以可動的方式設置萬茲軛的可選構(gòu)造是允許 的。即使在該情況下，也能夠類似地實現(xiàn)由#4居第三實施方式 的驅(qū)動裝置實現(xiàn)的優(yōu)點。
雖然已參照典型實施方式說明了本發(fā)明，應當理解本發(fā)明 不限于所公開的典型實施方式。所附權(quán)利要求書的范圍符合最 寬的解釋，以包含所有變型及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種馬達，其包括筒狀磁體，其外周沿圓周方向被分割磁化；筒狀磁軛，其具有面對所述磁體布置的內(nèi)周；線圈，其對所述磁軛進行勵磁；第一磁極部，其形成在所述磁軛的內(nèi)周中并且沿所述磁體的軸向延伸，該第一磁極部被所述線圈勵磁；以及第二磁極部，其形成在所述磁軛的內(nèi)周中并且沿所述磁體的軸向延伸，該第二磁極部被所述線圈勵磁成與所述第一磁極部的磁極不同的磁極，其中，所述第一磁極部和所述第二磁極部由薄壁部彼此連結(jié)，該薄壁部在所述磁軛的徑向上的厚度比所述第一磁極部和所述第二磁極部在所述徑向上的厚度小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其特征在于，通過螺線 切削在所述》茲輒的內(nèi)周中形成所述薄壁部，并且所述》茲軛的內(nèi) 周的未通過螺線切削形成的部分包括所述第 一 》茲才及部和所述第 二磁極部。
3. —種馬達，其包括 筒狀/磁體，其外周具有被^t化部分； 筒狀磁輒，其具有面對所述磁體布置的內(nèi)周； 線圈，其對所述磁輒進行勵磁；第一》茲極部，其形成在所述磁輒的內(nèi)周中并且沿所述被磁 化部分延伸，該第一/f茲極部凈皮所述線圈勵》茲；以及第二磁極部，其形成在所述磁輒的內(nèi)周中并且沿所述被磁 化部分延伸，該第二磁極部被所述線圏勵》茲成與所述第 一 磁極 部的磁極不同的》茲才及，其中，所述第一磁極部和所述第二f茲極部由薄壁部彼此連 結(jié)，該薄壁部在所述》茲軛的徑向上的厚度比所述第 一 》茲才及部和所述第二磁極部在所述徑向上的厚度小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬達，其特征在于，以螺旋狀 磁化所述》茲體的外周。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的馬達，其特征在于，通過螺線 切削在所述；茲軛的內(nèi)周中形成所述薄壁部，并且所述》茲軛的內(nèi) 周的未通過螺線切削形成的部分包括所述第 一 磁極部和所述第 二磁極部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的馬達，其特征在于，通過利用 兩種絲錐來形成所述薄壁部。
7. —種驅(qū)動裝置，其包括筒狀磁體，其外周具有螺旋狀被磁化部分； 第一筒狀》茲軛，其具有面對所述/茲體布置的內(nèi)周； 第二筒狀磁扼，其具有面對所述磁體布置的內(nèi)周； 第一線圈，其對所述第一筒狀磁軛進行勵磁； 第二線圈，其對所述第二筒狀磁軛進行勵磁；引導部，其可使所述引導部沿與轉(zhuǎn)動軸線平行的方向與所述》茲體一體地移動；引導軸，其以可沿與所述轉(zhuǎn)動軸線平行的方向移動的方式支撐所述引導部；第一磁極部，其形成在所述第一筒狀/f茲軛的內(nèi)周中并且沿 所述被磁化部分延伸，該第 一磁極部被所述第 一 線圈勵磁；第二磁極部，其形成在所述第一筒狀-茲輒的內(nèi)周中并且沿 所述被磁化部分延伸，該第二磁極部被所述第 一線圈勵磁成與 所述第一磁極部的磁極不同的磁極；第三磁極部，其形成在所述第二筒狀》茲扼的內(nèi)周中并且沿 所述被磁化部分延伸，該第三磁極部被所述第二線圈勵磁；以 及第四》茲極部，其形成在所述第二筒狀萬茲扼的內(nèi)周中并且沿 所述被/磁化部分延伸，該第四磁極部^皮所述第二線圈勵^茲成與所述第三磁極部的磁極不同的磁極；其中，所述第一磁極部和所述第二磁極部由薄壁部彼此連 結(jié)，該薄壁部在所述第一筒狀磁軛的徑向上的厚度比所述第一 磁極部和所述第二》茲極部在所述第 一 筒狀^茲扼的徑向上的厚度 小，并且所述第三》茲極部和所述第四磁極部由薄壁部彼此連結(jié)，該 薄壁部在所述第二筒狀磁軛的徑向上的厚度比所述第三磁極部 和所述第四磁才及部在所述第二筒狀》茲軛的徑向上的厚度小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，通過 開槽形成各所述薄壁部，使得所述薄壁部的縱向與所述引導軸的延伸方向一致。
全文摘要
本發(fā)明提供馬達和驅(qū)動裝置。能夠通過螺線切削形成磁極部，從而與通過壓力加工形成磁極部的情況相比，能夠以低成本提供馬達。
文檔編號H02K37/14GK101420164SQ200810167350
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
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