专利名称：定子铁芯、步进马达的制造方法及步进马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种步进马达用的定子铁芯的制造方法、步进马达的制造方法 及步进马达，尤其涉及在定子铁芯的内周缘竖立形成的极齿的冲压成形的加工 技术。
背景技术：
以往，作为这种步进马达，例如已知有如专利文献l所示的在转子上使用了永久磁体的PM型(永久磁体型)步进马达100。在图7中表示其概略结构进 行说明， 一对内定子铁芯104、 104以两相背靠背相互重叠，在各内定子铁芯 104的内周缘大致等间隔地竖立形成有多个极齿106、 106……，在其外周分别 安装有被绝缘性合成树脂的薄膜108覆盖的空芯线圈110、 110。另外，在内定子铁芯104的极齿106群的内周侧，在转轴112的周围一体 地设有磁体(永久磁体)114的转子116通过轴承118、 118可自由旋转被安装 板120、 120支承着。在各内定子铁芯104、 104上粘合有外定子铁芯122、 122， 在各外定子铁芯122、 122的内周缘设置有与内定子铁芯104的极齿106群互 不相同地啮合的极齿。在这样构成的步进马达100中，众所周知，在设于各内定子铁芯104、 104 的端子销102、 102上巻绕连接有空芯线圈110、 110的绕线末端110a，电流通 过该端子销102、 102流入各线圈110、 110内，通过产生磁场，付与转轴112 旋转驱动力，从而由转轴112的一端侧旋转输出。专利文献h日本专利特开2004-112985号公报然而，在这种步进马达100中，在内定子铁芯104的内周缘利用冲压成形 来冲裁、弯曲加工极齿106时，如图8所示，从内定子铁芯104的背面侧沿着 在内定子铁芯104的内周缘形成的极齿106的轮廓用冲头124冲裁(图8(a))，
接着同样从内定子铁芯104的背面侧用冲头126弯曲竖立形成(图8 (b))。 这样一来，如图8 (c)所示，在内定子铁芯104的内周缘形成的各极齿106的前端部或周缘部上，因冲头124的冲裁而形成的飞边和毛刺128向外、即在安装空芯线圈110的极齿106的外周缘侧形成。其结果是，在该内定子铁芯104上安装线圈110时，该线圈110被冲压成形中在极齿106上产生的飞边和毛刺128损伤，从而产生断线和绝缘耐压不良等的问题。另外，即使不使用空芯线圈110而使用绕线管时，由于极齿106上产生的飞边和毛刺128，绕线管的位置无法固定在原来的位置上，从而产生特性不稳定的问题。另外，为了不接触飞边和毛刺128，需要在保持内定子铁芯104的极齿106 群与线圈110同心的状态下将线圈110安装到内定子铁芯104上，因此操作性 差，存在费工夫的问题。另外，在形成内定子铁芯104时，也可考虑实施喷砂 等精加工来除去飞边和毛刺128这种方法，但需要附加操作，因此存在成本升 高的问题。发明内容因此，本发明所要解决的课题是，提供一种在定子铁芯的内周缘利用冲压 加工来冲裁、弯曲竖立形成极齿时即使例如作为线圈使用空芯线圈也不会因该 冲压产生的毛刺和飞边而损伤空芯线圈的定子铁芯的制造方法、以及步进马达 的制造方法，并提供一种不会因定子铁芯的极齿上产生的毛刺和飞边而损伤空 芯线圈或引起线圈的位置偏差的步进马达。为了解决上述课题，本发明的步进马达的定子铁芯的制造方法的主旨在 于，在定子铁芯的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成 多个极齿时，在该定子铁芯的内周缘形成的所述极齿通过用冲压加工来冲裁磁 性体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形来形成。采用本发明，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的多个极齿群存在冲压加 工引起的毛刺和飞边等，其也会形成在定子铁芯的极齿群的内周缘侧。因此， 在定子铁芯上安装空芯线圈时，不会因该毛刺等而损伤空芯线圈，从而不会产
生断线和绝缘耐压不良等这种情况。另外，即使在使用了绕线管时，也可防止 因冲压加工引起的毛剌和飞边等而使绕线管的位置不固定的问题。上述发明中，在所述冲压加工中最好在冲裁所述极齿的同时对连接该极齿 的基端的连接部进行冲裁。如上所述，若同时进行极齿的冲裁、以及连接该极齿的基端的连接部(齿 座)的冲裁，则在该各极齿间的连接部产生的毛刺和飞边等也不会在安装线圈 的定子铁芯的载放面上形成。因此，在将线圈安装到定子铁芯上时，线圈不会 因毛刺等而受损，也不会产生断线和绝缘不良等的问题。另外，本发明的步进马达的主旨在于，包括在转轴上固接有磁体的转子、 以及如上所述地进行制造的定子铁芯，在该定子铁芯的内周缘形成的极齿的外 周安装有线圈。采用这种步进马达，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的极齿群产生毛刺 和飞边等，即使安装在该定子铁芯上的线圈为空芯线圈，也不会因极齿的毛刺 等而受损，因此，不会产生空芯线圈的断线和绝缘耐压不良等的不良问题。另 外，即使在使用了绕线管时，也可解决因冲压加工引起的毛刺和飞边等而引起 绕线管位置偏差的问题，另外，在将线圈安装到定子铁芯上时的装配操作性好。 由此，可获得品质稳定的步进马达，产品成品率也提高。在上述发明中，若所述空芯线圈在与所述极齿非接触的状态下安装到所述 定子铁芯上，则很有效。只要像这样空芯线圈处于与定子铁芯的极齿非接触的 状态，就更不会受到毛刺和飞边等的影响，从而更有效。采用本发明，即使在定子铁芯的内周缘竖立形成的多个极齿群上存在冲压 加工引起的毛刺和飞边等，其也主要形成在定子铁芯的极齿群的内周缘侧，而 并不存在于安装线圈的外周缘侧。因此，在定子铁芯上例如安装空芯线圈时， 不会因该毛刺等而使空芯线圈受损，不会产生断线和绝缘耐压不良等这种情 况。另外，即使在使用了绕线管时，也可解决因冲压加工引起的毛刺和飞边等 而引起绕线管位置偏差的问题，从而可提高将线圈安装到定子铁芯上时的操作 性。由此，可使作为产品的步进马达的品质稳定，可使产品的成品率提高。
图1是表示本发明一实施形态的步进马达的结构的剖视图。图2 (a)是作为本发明一实施形态的定子铁芯的外观立体图，图2 (b)是详细表示极齿的前端形状的放大图。图3是图1所示步进马达的定子铁芯的制造工序的概略说明图。图4是示意性地表示用图3所示制造方法制造定子铁芯时的毛刺和飞边的产生方向的说明图。图5是表示在本实施形态的定子铁芯上安装空芯线圈的工序的图。 图6是本实施形态的轭铁的制造工序的概略说明图。 图7是表示现有的一般所知的步进马达的概略结构的剖视图。 图8是图7所示步进马达的定子铁芯的制造工序的说明图。 (元件符号说明) 10步进马达12外定子铁芯(定子铁芯) 14空芯线圈16内定子铁芯(定子铁芯)18a、 18b极齿20转轴22磁体38冲裁冲头40冲裁台42弯曲冲头44弯曲台具体实施方式
下面参照附图对本发明一实施形态的步进马达进行详细的说明。图1表示 的是本发明一实施形态的步进马达10的概略结构。如图所示，本实施形态的步进马达10包括具有转轴20和固接在转轴
20外周面上的圆筒状磁体(永久磁体)22的转子24、以及以包围转子24的形 态配置的定子ll。定子11由第一定子组lla、以及与该第一定子组背靠背固定的第二定子 组llb形成为两相结构。另外，由于第一定子组lla与第二定子组llb的基本 结构相同，因此下面对相同的部分付与相同符号进行说明。第一定子组lla和第二定子组lib分别包括内定子铁芯16、外定子铁 芯12、以及没有绕线管的空芯线圈14。在内定子铁芯16上安装有空芯线圈14， 一对内定子铁芯16背靠背相互 重叠。在各内定子铁芯16的内周缘分别形成有由多个构成的极齿18a，这些极 齿18a大致等间隔地环状竖立。另外，在内定子铁芯16上分别贴合有外定子 铁芯12。与内定子铁芯16 —样，在外定子铁芯12的内周缘竖立形成有由多个 构成的极齿18b，内定子铁芯16的极齿18a和外定子铁芯12的极齿18b以并 排状态配置以便在周向上啮合。另夕卜，以空芯线圈14的内周面与该内定子铁芯16的极齿18a和外定子铁 芯12的极齿18b的外周面相向配置的形态在内定子铁芯16上安装有空芯线圈 14。另外，在这样构成的定子11的中央部设有规定间隙地配置有在转轴20 的周围一体地设有磁体22的转子24。在第一定子组lla的外定子铁芯12上固定有将步进马达10载放到设备上 时作为固定板等使用的安装板29a，在该安装板29a上固定有在输出侧可自由 旋转地支承转轴20的第一径向轴承26。另外，在第二定子组lib的外定子铁芯12上固定有在输出侧的相反侧可 自由旋转地支承转轴20的第二径向轴承27。另外，在第二定子组llb的外定 子铁芯12上固定有侧板29b，利用该侧板29b，转轴20的轴端可自由旋转地在推力方向上得到支承。艮卩，转子24被第一径向轴承26、第二径向轴承27、以及侧板29b可自由 旋转地支承着。另外，转子24的转轴20的一端侧向第一定子组lla的外定子 铁芯12的外侧(输出侧)突出，作为旋转驱动用的输出轴。
另外，在第一径向轴承26与磁体22之间配置有树脂制的垫圈23，限制 转子24朝输出侧的移动。另外，在内定子铁芯16上设置有对向各空芯线圈14供给电力的端子销 28予以保持的端子台28a，交流电流通过该端子销28流入空芯线圈14中，产 生旋转磁场。由于该旋转磁场，转子24的磁体22受到旋转磁力作用，从而转 轴20与磁体22 —起被驱动旋转。图2 (a)表示的是内定子铁芯16的外观结构。如图所示，在本实施形态 中，该内定子铁芯16将载放空芯线圈14的圆环状的底座16a的外周缘形成为 大致圆形，在其内周缘上隔着连接部16b (齿座)大致等间隔地在圆周上竖立 形成有多个极齿18a。另外，在底座16a的外周缘的一侧形成有用于安装对端子销28予以保持 的端子台28a的端子台安装部16c。另外，在端子台安装部16c上设置有背靠 背相互重叠的成对的内定子铁芯16相互之间定位用的定位孔16d。在利用冲压成形来制造具有这种结构的内定子铁芯16时，在图3中表示 该制造工序进行说明。首先，如图3 (a)所示，与期望的内定子铁芯16的外径相应的大致圆形 的铁芯形成部30由大致平行于铁芯形成部30的两边进行设置的导向部32相 连的带板状构件34先以规定的进给间距Pl依次送入顺进冲压金属模具处。另 外，带板状构件由铁等磁性金属所构成的板材形成。接着，如图3 (b)所示，在第一工序中，在该带板状构件34的铁芯形成 部30的一个面侧(正面侧)配置具有与极齿18a的轮廓相应的形状的冲裁冲 头38，在另一个面侧(背面侧)的相应位置上配置冲裁台40，从正面侧向背 面侧用冲裁冲头38冲压带板状构件34进行冲裁，从而形成极齿18a的轮廓形 状。这样，具有从圆周侧向中心侧前端变尖的形状的多个极齿18a以规定的间 隔形成(参照图3 (a))。另外，将载放空芯线圈14并连接极齿18a、 18a 相互之间的圆周部分称作底座16a,将在该底座16a的内周缘竖立设置的极齿 18a与极齿18a之间的圆弧状的端缘称作连接部16b (齿座)。
在第二工序中，利用冲压加工使在第一工序中被冲裁的极齿18a的基端弯 曲，从而竖立成形极齿18a。在该第二工序中，在第一工序中曾经配置有冲裁 台40的面侧(背面侧)配置弯曲冲头42，在曾经配置有冲裁冲头38的面侧(正 面侧)配置弯曲台44，用弯曲冲头42推压极齿18a而使其弯曲，从而向正面 侧使极齿18竖立。将经过这些各工序而形成极齿18a的内定子铁芯16两边的导向部32截 断，从带板状构件34上割离，从而完成在底座16a的内周缘一体地形成有极 齿18a的内定子铁芯16。图4是用于说明进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成极齿18a时的毛刺和 飞边等46的产生方向的示意图。在此，如图4 (a)所示，若在图3所示的第 一工序中在定子铁芯16上产生毛刺和飞边等46，则存在于极齿18a及连接部 16b (齿座)的截断端面的背面侧、即配置有冲裁台40的一侧的端缘上。另外， 如图4 (b)所示，从背面侧、即从冲裁方向的相反方向用弯曲冲头42推压这 样裁切形成的极齿18a而向正面侧竖立成形。因此，如图2 (b)的放大图及图 4 (b)所示，在截断端面上形成的毛刺和飞边等46配置在极齿18a的截断端 面的内周侧及连接部16b的截断端面的背面侧，在空芯线圈14相向的面上不 会形成毛刺和飞边等46。在这样制造的内定子铁芯16上一体地安装有保持端子销28的端子台28a (图5 (a))。端子台28a由具有耐热性及绝缘性的液晶聚合物等合成树脂材 料等形成，利用镶嵌成形等安装在设于内定子铁芯16 —侧边的端子台安装部 16c上。另外，在该端子台28a上安装有用于向空芯线圈14供给电力的端子销 28。另一方面，形成安装在内定子铁芯16的极齿18a群的外周上的空芯线圈 14 (图5 (b))。在形成该空芯线圈14的绕线的表面上设置有自粘结层，即 使没有绕线管，也可由绕线维持空芯线圈14的形状。这样，将图5 (b)所示的空芯线圈14安装到图5 (a)所示的内定子铁芯 16的极齿18a的外周上(图5 (c))。此时，只要使内定子铁芯16的与空芯 线圈14的接触面、即底座16a上存在粘结带等粘结构件，就可将空芯线圈14
固定到内定子铁芯16上。另外，该粘结构件最好由具有绝缘性的树脂材料形成。另外，空芯线圈14的内周面与极齿18a的外周面最好隔着微小的空隙安 装。即，空芯线圈14最好在与内定子铁芯16的极齿18a非接触的状态下安装 在内定子铁芯14上。通过这样安装空芯线圈14，空芯线圈14不会接触极齿 18a，因此可防止因接触而引起的短路。另外，在将空芯线圈14的绕线末端14a巻绕在端子销28上后，将绕线末 端14a钎焊到端子销28上，从而可通过该端子销28向线圈14供给电力。 (本形态的主要效果)这样，在内定子铁芯16上安装空芯线圈14时，冲压加工的冲裁产生的毛 刺和飞边等46形成在不与空芯线圈14接触的一侧的面的周缘上，因此在极齿 18a和连接部16b的截断端面上形成的毛刺和飞边等46不会接触空芯线圈14 而损伤空芯线圈14。因此，不会发生空芯线圈14的断线和绝缘耐压不良等的 不良问题。另外，由于在将空芯线圈14安装到内定子铁芯16上时不会因毛刺 和飞边等46而损伤空芯线圈14，因此装配操作性好，步进马达10的品质稳定，可提高产品成品率。这样，安装有空芯线圈14的内定子铁芯16将极齿18a在相反方向上竖立 形成的成对的内定子铁芯16之间相互背靠背地通过定位孔16d而没有位置偏 差地相互重叠，例如用内定子铁芯16相互的外周端面焊接而固定。这样，以夹着己装配好的两个相的内定子铁芯16的形态安装成对的外定 子铁芯12。外定子铁芯12的外周面以大致覆盖线圈14的外周面的形态形成， 在本实施形态中兼用作马达外壳。另外，在外定子铁芯12的内周面的与内定 子铁芯16的极齿18a的间隙对应的位置上设置有极齿18b，与内定子铁芯16 的极齿18a交替邻接地配置。该外定子铁芯12的内周面上形成的极齿18b也与内定子铁芯16上形成的 极齿18a—样，从一个面侧进行冲裁成形，并从相反的一侧的面进行弯曲竖立 成形。下面参照图6对该外定子铁芯12的制造工序进行说明。首先，预先用铁等磁性金属所构成的板材来形成长构件54，在该长构件
54中，与期望的外定子铁芯12的外径相应的大致圆形的外壳形成部50由大致 平行于其两边进行设置的带部52相连，所述长构件54以进给间距P2依次送 入顺进冲压金属模具处。另外，外壳形成部50和带部52由竖立设置在外壳形 成部50两边的壁部50a相连，该壁部50a在外定子铁芯12完成时构成外定子 铁芯的侧壁、即马达外壳12a (参照图l)。另外，在第一工序中，在该外壳形成部50的一个面侧(内表面侧)配置 具有与极齿18b的轮廓相应的形状的冲裁冲头38，在另一个面侧(外表面侧) 的相应位置上配置冲裁台40，用冲裁冲头38从内表面侧向外表面侧推压长构 件54进行冲裁，从而形成极齿18b。这样，具有从圆周侧向中心侧前端变尖的 形状的极齿18b在圆周上以规定间隔形成(参照图6 (a))。在第二工序中，利用冲压加工使由第一工序冲裁好的极齿18b的基端弯 曲，从而竖立成形极齿18b。在该第二工序中，在第一工序中曾经配置有冲裁 台40的面侧(外表面侧)配置弯曲冲头42，在曾经配置有冲裁冲头38的面侧 (内表面侧)配置弯曲台44，用弯曲冲头42推压极齿18b使其弯曲，从而向 内表面侧竖立极齿18b。将经过这些工序形成了极齿18b的外定子铁芯12从带部52上割离，从而 完成外定子铁芯12。采用这样形成的外定子铁芯12，与内定子铁芯16—样， 冲裁形成产生的毛刺和飞边等46配置在不与空芯线圈14相向的面上。因此， 在与空芯线圈14接触的面侧的截断端缘上不存在毛刺和飞边等46，从而不会 损伤空芯线圈14。在这样装配好的内定子铁芯16的极齿18a及外定子铁芯12的极齿18b 的内周侧配置具有安装在转轴20上的磁体22的转子24，从而制造步进马达 10。上面对本发明的实施形态进行了说明，但本发明并不局限于这种实施形 态，在不脱离本发明主旨的范围内，当然可以用各种形态进行实施。在本实施形态中，空芯线圈14安装在内定子铁芯16的极齿18a的外周上， 但也可安装在外定子铁芯12的极齿18b的外周上。另外，在本实施形态中使用了空芯线圈14，但在并非是空芯线圈时而是
使用了绕线管时，有时也会受到因在定子铁芯的极齿上产生的毛刺和飞边而引 起的位置偏差等的影响，因此本发明在使用绕线管时也可适用。
权利要求
1.一种步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在定子铁芯的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成多个极齿时，在该定子铁芯的内周缘形成的所述极齿通过用冲压加工来冲裁磁性体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形来形成。
2. 如权利要求l所述的步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在 所述冲压加工中，在冲裁所述极齿的同时对连接该极齿的基端的连接部进行冲裁。
3. 如权利要求1所述的步进马达的定子铁芯的制造方法，其特征在于，在 利用冲压加工来冲裁所述极齿之前，预先在所述磁性体构成的金属板上突出形 成构成马达外壳的壁部，在与所述壁部的突出方向相同的方向上利用冲压加工来冲裁所述极齿，之后，在与所述壁部的突出方向相反的方向上进行弯曲竖立 成形而形成所述极齿。
4. 一种步进马达的制造方法，其特征在于，通过第一工序和第二工序来制造在内周缘具有多个极齿的定子铁芯，在所 述第一工序中，从一侧将磁性材料构成的金属制的带板状构件冲裁成与多个极 齿的轮廓相应的形状，在所述第二工序中，将通过所述第一工序形成的与极齿 的轮廓相应的部分在与所述第一工序中的冲裁方向相反的方向上进行弯曲竖 立成形来形成多个极齿，之后，在所述定子铁芯的多个极齿的外周上安装线圈。
5. 如权利要求4所述的步进马达的制造方法，其特征在于， 所述线圈是在绕线的表面上设置自粘结层而形成的空芯线圈， 不使用绕线管地将所述空芯线圈安装到所述定子铁芯的极齿的外周上。
6. 如权利要求5所述的步进马达的制造方法，其特征在于，所述空芯线圈 通过粘结构件粘结固定在所述定子铁芯上。
7. 如权利要求4所述的步进马达的制造方法，其特征在于， 所述定子铁芯是以夹着所述线圈的形态安装的内定子铁芯和外定子铁芯， 所述内定子铁芯和外定子铁芯通过所述第一工序和第二工序而分别在内 周缘具有多个极齿。
8. —种步进马达，其特征在于，包括在转轴上固接有磁体的转子；以及具有定子铁芯的定子，该定子铁 芯在内周缘具有与所述磁体相向的多个极齿，在所述定子铁芯的内周缘形成的所述极齿是通过用冲压加工来冲裁磁性 体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形而形成的，在所述极齿的外周安装有线圈。
9. 如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，所述线圈在与所述极齿非 接触的状态下安装在所述定子铁芯上。
10. 如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，所述线圈是在绕线的表 面上设置自粘结层而形成的空芯线圈，所述空芯线圈不使用绕线管地安装在所 述定子铁芯的极齿的外周上。
11. 如权利要求8所述的步进马达，其特征在于，所述定子铁芯包括背靠背地相互重叠的一对内定子铁芯、以及分别粘合 在该一对内定子铁芯上的外定子铁芯，所述内定子铁芯的极齿与外定子铁芯的极齿以并排状态设置以便在周向 上啮合。
全文摘要
本发明提供一种不会因安装空芯线圈的极齿群在冲裁成形时产生的毛刺和飞边而损伤空芯线圈的步进马达的定子铁芯、马达外壳的制造方法及步进马达。在定子铁芯(16)的内周缘利用冲压加工来进行冲裁并进行弯曲竖立成形而形成多个极齿(18a)时，在该定子铁芯(16)的内周缘形成的所述极齿(18a)通过用冲压加工来冲裁磁性体构成的金属板并在该冲裁方向的相反方向上进行弯曲竖立成形来形成。
文档编号H02K15/00GK101119053SQ200710138428
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月31日
发明者下山武 申请人:日本电产三协株式会社