专利名称：步进电机用定子的生产方法
技术领域：
本发明涉及到步进电机用定子的生产方法，具体地说，本发明涉及到外部圆柱形部分的直径小于30mm的微型步进电机用定子的生产方法，或者涉及到具有被深度冲压的外部圆柱形部分的小型步进电机用定子的生产方法。
一般来说，如图1所示，步进电机具有一转子1、一轴2以及定子31、32、41和42。每个转子31、32、41和42上均按固定间隔沿边缘方向形成有多个磁极齿(梳齿)3a、3b、4a或4b。最好使梳齿3a、3b、4a和4b有较长的长度以便增加因励磁线圈5a和5b的励磁而产生的有效磁通量。但是，当用惯常的方法通过简单冲切单一框架板的中心来形成上述梳齿时，该齿的长度会小于冲切直径的一半，因此，会在获得较大有效磁通量方面存在局限性。尽管日本专利出版物第57-211064号公开了一种解决上述问题的方法，但是，在申请于1994年3月1日的美国专利申请书中，还对生产中的其它问题作了调查研究并且也提出了一种生产方法。
然而，当所说的步进电机是微型电机或该步进电机的外部圆柱形部分被进一步深度冲压时，由于上述外部圆柱形部分具有如图3至图5所示那样被深度冲压的形状，因而几乎不能使用上述方法。日本专利出版物第3-53854号中业已提出了这样一种方法，在这种方法中，可对所述的圆柱形部分作深度冲压。
如图12A中的横截面所示，在上述方法中，首先，一框架板10经过冲压处理而在扁平部分12的外部边缘上形成一圆柱形部分14，这样，上述扁平部分12的直径就变为D1。其次，如图12B所示，从扁平部分12上切出多个梳齿16，这些梳形齿相对扁平部分12成直角地立起，因此，由梳齿的根部形成的同心圆的内径为d1，而该梳齿的未梢端则位于靠近扁平部分12的外部边缘处。再次，如图12C所示，再对圆柱形部分进行冲压处理以使扁平部分12的直径变为D2。最后，如图12D所示，对圆柱形部分14作最后的冲压处理以使扁平部分12的直径变为D3同时使圆柱形部分14的下部弯成直角从而制成一定子。依照这种方法，可以使上述梳齿的长度等于或大于扁平部分12的直径D3减去该梳齿的同心圆内径d1所得值的一半。
但是，上述方法存在以下问题(1)上述切割与抬高处理是这样进行的在用一模具从下侧支承框架板的同时，一冲头下降冲压该板以形成梳齿，而且，该冲头会进一步下降直至所述梳齿与模具的边缘表面相接触以便使该梳齿成直角地抬起。此外，上述冲头的形状能使得它先与扁平部分12靠近圆柱形部分14的那一部分相接触，再逐渐与该扁平部分12的内侧部分相接触。因此，在切割与抬高处理过程中，施加给梳齿的力会逐渐从该梳齿的末梢端转移至该齿的根部。结果，梳齿会产生变形。此后，在切割与抬高处理之后，会在梳齿16上产生如图13中虚线所示的弯曲部，这种弯曲部不同于图13中实线所示的理想的垂直形状。弯曲部的出现会使电机效率降低。特别是，当梳齿的弯曲部有多种形状时，电机的效率会进一步降低。
(2)在切割与抬高处理过程中，当同时对所有的梳形齿作切割与抬高处理时，若存在着模具强度方面的问题，则要作两或三次切割与抬高处理。在这种情况下，在第一次切割与抬高处理之后，会在扁平部分上形成空隙，在这些空隙处切出并抬了某些梳齿。此后，在第二次切割和抬高处理过程中，会产生(沿边缘方向)朝向上述空隙的力，该力会使第二次切割与抬高处理过程中的梳齿沿不同于图14实线所示的理想形状的边缘方向变形，如图14虚线所示。也即梳齿会沿该边缘方向倾斜。当用该产品定子制造电机时，这种沿边缘方向的倾斜会引起步进角度的计算误差，从而降低了定位的精确性。
(3)尽管将经过表面处理的钢板用作框架板10的材料，但该经过表面处理的钢板的轧压特性会引起厚度方面的变化。例如，在其宽度与轧压方向上的厚度存在着约4%的最大偏差(图15)。当对这种有厚度偏差的框架板进行切割与抬高处理以形成梳齿时，就会降低切割与抬高的垂直度或直角精确性，从而与梳齿的弯曲部一道降低了电机的效率。
(4)当在切割与抬高处理之后进行冲压处理时，在该冲压处理过程中就会有一定的力施加给已抬高了的梳齿，这就会使该梳齿沿径向或边缘方向产生变形。
因此，本发明的目的是提供一种步进电机用定子的生产方法，在这种方法中，可以解决切割与抬高处理过程中出现的上述问题。
为了达到上述与其它目的，本发明的步进电机用定子的生产方法包括切割与弯转处理过程，此过程用于通过切割一框架板的扁平部分来形成多个梳齿并使这些梳齿弯转至一第一角度，而上述框架板则具围绕所说的扁平部分的圆柱形部分;弯转与厚度削减处理过程，此过程用于使梳齿弯转至大于第一角度的一第二角度并减少梳齿的厚度以使之均匀化;冲压处理过程，此过程用于冲压上述圆柱形部分至少一次;以及弯转处理过程，此过程使梳齿弯转成直角。
图1是显示一步进电机的局部分解图;
图2是显示一步进电机的局部分解图，此步进电机是通过深度冲压图1电机的外部圆柱形部分而形成的;
图3是图2中电机的剖面图;
图4是显示一步进电机的局部分解图，此步进电机是通过深度冲压图1电机的外部圆柱形部分并使该电机的线圈整体化而形成的;
图5是图4中电机的剖面图;
图6A至图6G显示了依照本发明一个实施例的步进电机用定子的生产过程;
图7是用于说明图6B中切割与弯转处理过程的剖面图;
图8是用于说明图6C中45°弯转与厚度削减处理过程的剖面图;
图9是用于说明图6D中80°弯转处理过程的剖面图;
图10是用于说明图6E中第二次冲压处理过程的剖面图;
图11是用于说明图6F中第三次冲压处理过程的剖面图;
图12A至图12D显示了用于步进电机的一般定子的加工过程;
图13是说明图12A至12D的一般方法中问题的剖面图;
图14是用于说明梳齿沿边缘方向变形的图，该变形出现于图12B的冲压过程中;以及图15是显示用作框架板材料的经表面处理过的钢板的透视图。
以下将参照
本发明的一个实施例。首先将参照图1至图5说明步进电机的整体结构。
在图1中，步进电机的转子1具有一安装在该电机上的轴2。在转子1的周围安装有上部及下部两个定子31、32。在定子31、32的下方围绕转子1还安装有上部及下部两个定子41、42。定子31、32在其内侧边缘部分上分别提供有梳齿3a、3b，梳齿3a与梳齿3b相对。定子41、42也在其内侧边缘部分上分别提供有梳齿4a、4b，梳齿4a与梳齿4b相对。形成梳齿3a、3b使之沿边缘方向交替地带有南北极。梳齿4a、4b的结构与梳齿3a、3b的结构相同。定子31、32及41、42的中空部分上设置有线圈架66a、6b，这些线圈架具有各自的缠绕多圈的励磁线圈5a、5b。片盘7a、7b焊接在各个定子31、41上并分别形成有支承件8a、8b以支承转子1的轴2。
但是，当所述步进电机是微型电机或对该步进电机的外部圆柱形部分作深度冲压时，就有必要使图1中的定子31与41与图2至图5中的定子9成整体。即便如此，还应通过使图1中的定子整体化来形成图2中的定子9，并且，不仅图4中的定子应整体化，而且图4中的线圈也应整体化。
以下将说明形成定子9的方法，图6A至6G显示了形成步进电机用定子9的过程，图7至图11说明了用于形成定子9主要过程中的部件以及该部件的运转情况。
首先，如图6A所示，对框架板10进行第一次冲压处理，以形成具有直径D1的扁平部分12以及围绕该扁平部分12外部边缘的圆柱形部分14。这一处理过程是以与通常的处理过程相似的方式进行的。
其次，如图6B所示，进行切割与弯转处理以形成梳齿16。这时，切割扁平部分12以形成梳齿16，并仅按预定的小角度(例如10°至40°范围内的角度)使上述梳齿16弯转，这与通常的切割与抬高处理过程有所不同(在通常的切割与抬高处理过程中，切割扁平部分以形成梳齿并使该梳齿抬高成直角)。所以，尽管同时使整个梳齿16弯转，也不会出现涉及到模具强度的问题，更不会使梳齿16沿边缘方向倾斜，这就与通常的切割与抬高处理过程有所不同，在通常的切割与抬高处理过程，由于梳齿被分成几组并弯转两次或三次，因此梳齿会沿边缘方向倾斜。
再次，如图6C所示，梳齿16进一步弯转至如45°。同时，使梳齿16的厚度减少约10%。在这种45°弯转及梳齿厚度削减处理过程中，当使用分别具有线性加工表面的冲头与模具时，能使梳齿16在如图6B所示的先前切割与弯转过程中所产生的弯曲部得以矫正，从而校直梳齿16。而且，可将梳齿16的厚度做得很均匀。
然后，如图6D所示，梳齿16从约45°进一步弯转至80°。这种80°的弯转是为了增加用在下述第二次冲压处理过程中的冲头的上部圆柱形部分的宽度，以防引起上述冲头强度的不足。
此后，如图6E所示，进行第二次冲压处理以使扁平部分12的直径变为D2。
再后，如图6F所示，进行第三次冲压处理以使扁平部分12的直径变为D3并将圆柱形部分14的下部相对该圆柱形部分14弯转成直角。
最后，如图6G所示，进行90°弯转处理以将梳齿16弯转至90°即成一直角，从而使得梳齿16的同心圆的内径变为d1。尽管在通常方法的切割与90°抬高处理之后的冲压过程中会产生弯转角度的变化，但在最后进行上述90°弯转处理时却不会在这一处理过程中发生这种变化。而且，当在上述45°弯转及梳齿厚度削减处理过程中使各个梳齿16的厚度变得均匀时，在上述90°弯转处理过程中就会有均匀的力施加给各个梳齿16。因此，能够减少梳齿垂直度或直角精确性的偏差。
以下将参照图7至图11说明用在主要处理过程中的部件以及这些部件的运转情况。图7是显示对应于图6B的切割与弯转处理过程的剖面图。一切割模具24安置在第一次冲压处理所形成的圆柱形部分14的内侧。此切割模具24与框架板10的扁平部分12的外部边缘部分相接触以便支承该扁平部分12。一弯转模具22设置在切割模24的中心以支承扁平部分12的中部。在这种状态下，一切割冲头20下降切割扁平部分12以形成梳齿16，同时使该梳齿16弯转成特定的角度(10°至40°的角度)。数码26表示一止动件。
图8是显示对应于图6C的45°弯转与梳齿厚度削减处理过程的剖面图。如图8所示，在一支承模具34与一弯转模具32支承框架板10的同时，一弯转冲头30下降以进行弯转与梳齿厚度削减处理。从图8中可以看出，在这一过程中，使用了具有45°线性表面的弯转模具32以及具有45°线性表面的弯转冲头30。所以，梳齿16会弯转45°并且是直的。此外，随着相同的力对各个梳齿16的挤压，可以将梳齿16的厚度均同样地减少约10%。数码36表示一止动件。
图9是显示对应于图60的80°弯转处理过程的剖面图。如图9所示，在一支承模具44与一弯转模具42支承框架板10的同时，一弯转冲头40下降以进行80°弯转处理。从图9中可以看出，在这一过程中，使用了具有80°线性加工表面的弯转模具42以及具有80°线性加工表面的弯转冲头40。数码46表示一止动件。这一处理过程的目的是提供加大圆柱形部分14与梳齿16之间距离而将下述冲压过程中的冲头方便地插到圆柱形部分14内。当诸如进行60°弯转与梳齿厚度削减处理而不是45°弯转与梳齿厚度削减处理时，会增大梳齿16与圆柱形部分14之间的距离，此后，可省略80°弯转处理过程。
图10是显示对应于图6E的第二次冲压处理过程的剖面图。如图10所示，在一冲头52支承框架板10的同时，一冲压模具50从上方启动去冲压框架板10的圆柱形部分14。
图11是显示对应于图6F的第三次冲压处理过程的剖面图。如图11所示，在一冲头62支承框架板10的同时，一冲压模具60从上方启动去冲压框架板10的圆柱形部分14并将该圆柱形部分14的下部弯转成直角。
最后，梳齿16以未显示的方式弯转至90°即直角。在这一90°弯转的处理过程中，使用了与图9中相类似的弯转模具与弯转冲头。但是，这一弯转模具具有垂直于框架板10的扁平部分12的90°加工表面，而这一弯转冲头则具有对应于上述弯转模具加工表面的90°加工表面。
以下将说明检验本发明之加工方法效果的测试结果。
(测试结果)(1)通常方法中梳齿的弯曲部为0.05mm，而本发明方法中梳齿的弯曲部基本为零。
(2)由梳齿形成的同心圆的直径d1的精确性有所增加。
(3)通常方法中梳齿沿边缘方向的倾斜程度为±1°(度)，而本发明之方法中梳齿沿边缘方向的倾斜程度为±10′(分)。
(4)通常方法中圆柱形部分与梳齿所形成的同心圆的共轴程度为0.1mm，而本发明之方法中圆柱形部分与梳齿所形成的同心圆的共轴程度为0.03mm。
如上所述，依照本发明，除切割与抬高处理过程以外，还使用了切割与弯转处理过程以及45°弯转与梳齿厚度削减处理过程，因此，可以减少梳齿的弯曲以及梳齿沿边缘方向的倾斜，而且还可以增进梳齿的垂直度。此外，在冲压处理之后进行90°弯转处理时，可以更好地增进梳齿的垂直度。
权利要求
1.一种步进电机用定子的生产方法，它包括一第一冲压处理过程，此过程用于冲压一框架板以形成一扁平部分以及一围绕该扁平部分外部边缘的圆柱形部分；一切割与弯转处理过程，此过程用于从上述扁平部分上切出多个梳齿并使该梳齿弯转；一厚度削减处理过程，此过程用于减少上述各个梳齿的厚度以便使这些梳齿的厚度均匀化；一第二冲压过程，此过程用于在上述厚度削减处理过程之后冲压所说的圆柱形部分，从而使该圆柱形部分的直径变小；以及一弯转处理过程，此过程用于使上述梳齿弯转成直角。
2.如权利要求1所述之方法，其特征在于，所述厚度削减处理过程包括一弯转与厚度削减处理过程，此过程用于减少上述各个梳齿的厚度，以便使所述梳齿的厚度均匀化并使该梳齿进一步弯转。
3.如权利要求1所述之方法，它还包括一第三冲压处理过程，此过程用于在上述第二冲压处理过程之后冲压所述的圆柱形部分，以使该圆柱形部分的直径变得更小。
4.如权利要求2所述之方法，它还包括一第二弯转处理过程，此过程用于在上述弯转与厚度削减处理过程中使所述梳齿进一步弯转。
5.如权利要求4所述之方法，其特征在于，所述梳齿在上述切割与弯转处理过程中弯转成10°至40°的角度。
6.如权利要求4所述之方法，其特征在于，在上述弯转与厚度削减过程中，所述梳齿的厚度减少约10%，而且，该梳齿会弯转至约45°的角。
7.如权利要求4所述之方法，其特征在于，所述梳齿在上述第二弯转处理过程中弯转至约80°的角。
8.一种加工步进电机用定子的方法，它包括一切割与弯转处理过程，此过程用于通过从一框架板的扁平部分上切割出梳齿来形成多个梳齿并使这些梳齿弯转至一第一角度，而上述框架板则具有围绕所说的扁平部分的圆柱形部分;一弯转与厚度削减处理过程，此过程用于使上述梳齿进一步弯转至大于上述第一角度的一第二角度并减少上述各个梳齿的厚度以使该梳齿的厚度均匀化;一冲压处理过程，此过程用于冲压上述圆柱形部分至少一次;以及一弯转处理过程，此过程用于使上述梳齿进一步弯转成直角。
9.如权利要求8所述之方法，它还包括一弯转过程，此过程用于在上述弯转与厚度削减处理过程之后使上述梳齿弯转至一第三角度，此角度大于上述第二角度但小于直角。
全文摘要
在加工步进电机用定子的方法中，本发明首先进行切割与弯转处理，以通过切割一框架板的扁平部分来形成梳齿并使该梳齿弯转至一第一角度。其次，在弯转与厚度削减过程中，将梳齿弯转到大于上述第一角度的第二角度并减少该梳齿的厚度以使之均匀化。再次，进行第一冲压处理以冲压框架板的圆柱形部分至少一次。最后，在弯转过程中，使梳齿弯转成直角。因此，会防止产生梳齿的弯曲以及梳齿沿边缘方向的倾斜。而且可以增加梳齿的垂直度。
文档编号B21D22/26GK1093502SQ9410376
公开日1994年10月12日 申请日期1994年3月29日 优先权日1993年3月29日
发明者山田隆久 申请人:佳能精机株式会社, 佳能株式会社