CN1274075C - 电动机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机及其制造方法，所述电动机及其制造方法铁芯板可卷曲加工而不需折弯加工，因而可避免铁芯板的厚度变薄问题且可得到更大的输出转矩。根据本发明的电动机，电动机的转子磁铁在圆筒形的周面被磁化，并在转子磁铁(20)的轴向并列设置有驱动线圈(30、31)，驱动线圈(30、31)形成具有转轴(19)穿通的中心孔的圆筒形，用由磁性体构成的平板卷成圆筒形的卷筒壳体(11、36)包围驱动线圈(30、31)，同时隔开预定间隙包围转子磁铁(20)的圆筒面，卷筒壳体(11、26)的与驱动线圈对向的面为轭铁部(12、27)，且所述卷筒壳体的与转子磁铁(20)对向的面为在轴向形成梳齿形状的极齿(13、28)，所述卷筒壳体还兼作轭铁板。

Description

电动机及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种在转子磁铁的轴向并列设置驱动线圈的电动机及其制造方法，所述电动机直径虽小却可得到比较大的转矩。

背景技术

作为直径虽小却可得到比较大的转矩的电动机的例子，已有人提出一种在转子磁铁的轴向并列设置数个驱动线圈的电动机。

传统的电动机的结构有：在定子绕组的内周侧旋转自如地配置转子磁铁的内转子型电动机，和在定子绕组的外周侧旋转自如地配置转子磁铁的外转子型电动机。采用这类传统的电动机，由于电动机的外径大，所以不适合希望小直径电动机的用途。为此，已有人提出一种在转子磁铁的轴向并列设置数个驱动线圈的电动机。采用这种电动机，由于定子和转子在轴向并列，所以其外径可以变小，即使外径变小也可得到比较大的转矩。

图7表示虽未公开为人所知，但过去已有人提出的一种在转子磁铁的轴向并列设置数个驱动线圈的电动机的例子。该电动机是步进电动机的例子。在图7中，符号45表示转轴，在该转轴45的长度方向的大致中央部，一体地安装有转子磁铁46。在转子磁铁46上，在其圆周方向以一定间隔被磁化，交替形成S极和N极。由转轴45和转子磁铁46构成电动机的转子。

在转子磁铁46的轴向两侧配置有包括卷绕在线圈骨架上的驱动线圈50、55在内的一对定子。一方的定子具有一对铁芯板47、51和所述驱动线圈50而构成。一方的铁芯板47具有与驱动线圈50的外端面对向的平面和与驱动线圈50的外周面对向的圆筒面。该圆筒面延伸到转子磁铁46的轴向大致中间部，与转子磁铁46的外周面以很小的间隙对向而置，同时在圆周方向以一定的间隔切开形成梳齿状的极齿48。所述另一方的铁芯板51具有与驱动线圈50的内周面对向的圆筒面、与此连接并与驱动线圈50的内端面对向的平面，及以一定的间隔切开形成梳齿状的极齿52而构成。所述梳齿状的极齿52延伸到转子磁铁46的轴向大致中间部，与转子磁铁46的外周面隔开很小的间隙对向而置，同时在圆周方向以一定的间隔切开形成梳齿状。铁芯板47的极齿48和铁芯板51的极齿52在圆周方向隔开适当的间隙交替地配置。

前述一对定子的另一方具有一对铁芯板53、56和前述驱动线圈55而构成。一方的铁芯板53具有与驱动线圈55的外端面对向的平面和与驱动线圈55的外周面对向的圆筒面。该圆筒面延伸到转子磁铁46的轴向大致中间部与转子磁铁46的外周面隔开很小的间隙而对向，同时在圆周方向以一定的间隔切开形成梳齿状的极齿54。所述另一方的铁芯板56具有与驱动线圈55的内周面对向的内筒面、与此连接并与驱动线圈55的内端面对向的平面、及延伸到转子磁铁46的轴向大致中间部与转子磁铁46的外周面隔开很小的间隙而对向，同时在圆周方向以一定的间隔切开形成梳齿状的极齿57而构成。铁芯板53的极齿54和铁芯板56的极齿57在圆周方向隔开适当的间隙交替地配置。在铁芯板47、51围绕的空间内通过线圈骨架配置有驱动线圈50，在铁芯板53、56围绕的空间内通过线圈骨架配置有驱动线圈55。驱动线圈50、55卷绕成以转轴45为中心的圆筒形。

在所述一对定子的各外端面固定有端板41、42，在形成于各端板41、42的中心孔内嵌入由磁性材料构成的轴承43、44的小直径部，轴承43、44固定于端板41、42。所述转轴45以很小的间隙配合贯通所述铁芯板51、56的中心孔，另外，贯通轴承43、44的中心孔后，由该轴承43、44旋转自如地保持。

通过向驱动线圈50、55的切换通电，变换极齿48、52、54、57的极性，并利用和转子磁铁46的磁极的磁性吸引排斥力，使转子磁铁46在圆周方向被施力，以驱动转轴旋转。

根据以上说明的电动机的例子，由于可提高转子磁铁46的外径相对于电动机整体的外径的外径比率，所以有利于得到所定转矩的同时，实现小型化。

可是，根据上述结构的电动机，各轭铁板的形状复杂，零件加工、组装麻烦。尤其是，轭铁板通常由冲压加工制作，但由于形状复杂，所以使形状稳定且高精度地制作很困难。

另外，根据上述结构的电动机，由于在轴周边的铁芯部分集中产生磁通，所以该部分比其它部分所取厚度大，有助于提高电动机的效率。但是，在通常的冲压加工中，轴周边的铁芯部分是用冲压机折弯的，所以该部分易变薄，结果，电动机的输出转矩变小。

发明内容

为解决以上传统的技术问题，本发明的目的在于：提供一种电动机及其制造方法，所述电动机及其制造方法可简化铁芯板的加工，尤其是，铁芯板的局部可进行卷曲加工而无须折弯加工，由此，可以避免铁芯板的厚度变薄的问题，且可得到更大的输出转矩。

本发明技术方案1的发明是这样一种电动机，所述电动机的转子磁铁在圆筒形的周面被磁化，并在该转子磁铁的轴向并列设置有驱动线圈，其特征在于，所述驱动线圈形成具有转轴可穿通的中心孔的圆筒形，利用由磁性体构成的平板卷成圆筒形的卷筒壳体包围驱动线圈，同时隔开预定间隙包围转子磁铁的圆筒面，所述卷筒壳体的与驱动线圈对向的面为轭铁部，且所述卷筒壳体的与转子磁铁对向的面为在轴向形成梳齿形状的极齿，所述卷筒壳体还兼作轭铁板。

本发明技术方案2的发明，其特征在于，在技术方案1的发明中，驱动线圈隔着转子磁铁配置在轴向的两侧。

本发明技术方案3的发明，其特征在于，在技术方案1的发明中，驱动线圈卷绕在线圈骨架上，支承转轴的轴承嵌入所述线圈骨架。

本发明技术方案4的发明，其特征在于，在技术方案1的发明中，除兼作轭铁板的卷筒壳体以外，所述电动机还具有形成极齿的第二轭铁板，第二轭铁板配置在驱动线圈与转子磁铁之间，该第二轭铁板的极齿与转子磁铁相对，卷筒壳体的极齿与第二轭铁板的极齿在圆周方向交替并列。

附图说明

图1是表示本发明电动机及其制造方法的实施形态的分解立体图。

图2是表示上述实施形态的外观的立体图。

图3是上述实施形态的纵剖视图。

图4是上述实施形态的右剖视图。

图5是表示上述实施形态的卷筒壳体与铁芯板部分的侧视图。

图6是表示上述卷筒壳体与铁芯板部分的纵剖视图。

图7是表示传统的一例步进电动机的纵剖视图。

具体实施方式

以下，结合附图说明本发明电动机及其制造方法的实施形态。图示的实施形态是步进电动机的例子。

在图1～图6中，以转轴19和在该转轴19的外周安装成一体的圆筒形转子磁铁20为主体构成电动机的转子。转子磁铁20上，在圆筒形的外周面按圆周方向以一定的间隔被磁化后，在圆周方向交替形成N极和S极。

在所述转子磁铁20的轴向一侧，配置由轴承10、卷筒壳体11、线圈骨架14、驱动线圈30、轭铁板16构成的定子，在转子磁铁20的轴向另一侧配置由轭铁板22、驱动线圈31、线圈骨架24、卷筒壳体26、轴承29构成的另一定子。

轴承10、轴承29具有转轴19穿过的中心孔，在各轴承10、29的外端侧的中心孔周壁，可旋转自如地支承转轴19。另外，各轴承10、29的轴向一端侧的外径大，其它为小直径部，在该小直径部嵌入卷绕成圆筒形的驱动线圈30、31。而驱动线圈30、31是卷绕在线圈骨架14、24上，藉由使该线圈骨架14、24嵌入所述小直径部，将驱动线圈30、31嵌入所述小直径部。换言之，即驱动线圈30、31形成具有转轴19穿通的中心孔的圆筒形。

详细如图5、图6所示，内径与轴承10的大直径部大致相同而形成的卷筒壳体11覆盖所述驱动线圈30的外周，同时覆盖轴承10的大直径部的一部分，卷筒壳体11的一部分与轴承10的大直径部利用点焊等手段固定。这样，驱动线圈30被卷筒壳体11所包围，同时转子磁铁20的圆筒面的大致一半隔开所定间隙也被包围。卷筒壳体11由于用由磁性体构成的1张平板折弯成圆筒形，所以兼作轭铁板。卷筒壳体11如图1所示，与驱动线圈30的对向面为轭铁部12，与转子磁铁20的对向面为在圆周方向以一定间隔形成极齿形状的极齿13。极齿13包围转子磁铁20的轴向的大致一半。卷筒壳体11以与驱动线圈30的轴向一端侧(在图6中的下侧)的极性相同的极性而被磁化。

与所述卷筒壳体11不同，使用轭铁板16与卷筒壳体11组合。轭铁板16具有与驱动线圈30的另一端面对向的轭铁部；由该轭铁部折弯成直角与转子磁铁20的圆筒面隔开所定间隙而对向的极齿17而构成。极齿17与所述卷筒壳体11的极齿13一起包围转轴20的轴向的大致一半。轭铁板16以与驱动线圈30的轴向的另一端侧(在图6中上侧)的极性相同的极性而被磁化。如图2、图5表明，卷筒壳体11的极齿13和轭铁板16的极齿17在圆周方向，相互间隔开适当的间隙交替并列。轭铁板16其轭铁部通过点焊等手段固定于轴承10的端面。另外，卷筒壳体11的极齿13和轭铁板16的极齿17的对向位置关系在电动机的性能上很重要，所以以轭铁板16的极齿17为基准，调整卷筒壳体11的极齿13位置而固定卷筒壳体11。

所述线圈骨架14具有卷绕驱动线圈30的圆筒部分和在该圆筒部分的两端一体形成的法兰盘，由端面形状呈U字形的构件而形成环状。线圈骨架14可用树脂一体成形而制作，另外，在法兰盘的外周部端子部15一体地突出而形成。在端子部15象角一样突出并一体地形成一对突起，驱动线圈30的端末捆扎于其上。

由夹着所述转子磁铁20配置在相反侧的轴承29、卷筒壳体26、线圈骨架24、驱动线圈31、极齿23构成的另一个定子也和由轴承10、卷筒壳体26、线圈骨架14、驱动线圈30、极齿16构成的定子同样，且对称地构成。

在图5、图6中，内径与轴承29的大直径部大致相同而形成的卷筒壳体26覆盖所述驱动线圈31的外周，同时覆盖轴承29的大直径部的一部分，卷筒壳体26的一部分与轴承29的大直径部利用点焊等手段固定。这样，驱动线圈31被卷筒壳体26包围，同时转子磁铁20的圆筒面的大致一半隔开所定间隙也被包围。卷筒壳体26由于用由磁性体构成的1张平板折弯成圆筒形，所以可兼作轭铁板。卷筒壳体26如图1所示，与驱动线圈31的对向面为轭铁部27，与转子磁铁20的对向面为在圆周方向以一定间隔形成极齿形状的极齿28。极齿28包围转子磁铁20的轴向的大致一半。卷筒壳体26以与驱动线圈31的轴向一端侧的极性相同的极性而被磁化。

与所述卷筒壳体26不同，使用轭铁板22与卷筒壳体26组合。轭铁板22具有与驱动线圈31的另一端面对向的轭铁部；由该轭铁部折弯成直角与转子磁铁20的圆筒面隔开所定间隙而对向的极齿23而构成。极齿23与所述卷筒壳体26的极齿28一起，以适当间隙包围转子磁铁20的轴向的大致一半。轭铁板22以与驱动线圈31的轴向的另一端侧的极性相同的极性而被磁化。由图2表明，卷筒壳体26的极齿28与轭铁板22的极齿23在圆周方向，在相互间隔开适当的间隙交替并列。轭铁板22其轭铁部通过点焊等手段固定于轴承29的端面。以轭铁板22的极齿23为基准，调整卷筒壳体26的极齿28位置而固定卷筒壳体26，可以决定卷筒壳体26的极齿28和轭铁板22的极齿23的对向位置关系。由此，可在卷筒壳体26侧调整轴向尺寸。

所述线圈骨架24具有卷绕驱动线圈31的圆筒部分和在该圆筒部分的两端一体形成的法兰盘，由端面形状呈U字形的构件而形成环状。线圈骨架24可用树脂一体成形而制作，另外，在法兰盘的外周部端子部25一体地突出而形成。在端子部25象角一样突出并一体地形成一对突起，驱动线圈31的端末捆扎于其上。

图2表示按照上述而组装的电动机的外观。由图2可见，一方的极齿13、17的顶端和另一方的极齿23、28的顶端隔开所定间隙在轴向对向而置，极齿13、17和极齿23、28在轴向错开位置交错而配置。另外，端子部15、25在轴向对向而置，各驱动线圈30、31的端末卷绕在各个角状的突起上。这些突起可以作为与外部电路连接的端子使用，也可以作为暂时捆扎各驱动线圈30、31的端末。

如图1所示，夹着转子磁铁20，从转轴19的两侧插入滑环18、21，滑环18介于转子磁铁20的一端面和轴承10的端面之间，滑环21介于转子磁铁20的另一端面和轴承29的端面之间。

另外，夹着转子磁铁20在轴向两侧配置的2组定子，譬如，通过在卷筒壳体11、26的外周焊接或压入圆筒状的非磁性构件，或者形成部分圆筒面的非磁性的连接构件在卷筒壳体11、26上被焊接等手段，在轴向隔开所定间隔连接成一体。

在以上构成的步进电动机的例子中，经过向夹着转子磁铁20而并列设置在转子磁铁20的轴向两侧的驱动线圈30、31交替进行通电，或者切换通电方向，使极齿13、23、17、28交替被磁化为S极、N极而产生旋转磁场，与该旋转磁场一起转子磁铁20被施力旋转，而与转子磁铁20一起转轴19被驱动旋转。

根据上述实施形态，采用由磁性体构成的1张平板折弯成卷筒壳体11、26，并以此作为铁芯板使用，可以不需铁芯板的折弯加工，使加工简化。另外，由于不需要铁芯板的折弯加工，所以可在折弯加工中避免铁芯板厚度变薄的问题并能得到更大的输出转矩。再有，利用卷筒壳体的加工法形成铁芯板可以得到形状稳定的铁芯板。

再有，图示的实施形态不需要折弯加工的铁芯板在构成定子的2个一组的铁芯板中，是一方的铁芯板，另一方的铁芯板经过折弯加工。但只一方的铁芯板不需要折弯加工就可得到上述效果。虽说另一方的铁芯板经过折弯加工，但比传统的电动机的铁芯板的形状简单，所以可简化加工，尽可能避免铁芯板厚度变薄问题，避免转矩降低。

Claims (4)

1.一种电动机，所述电动机的转子磁铁在圆筒形的周面被磁化，并在该转子磁铁的轴向并列设置有驱动线圈，其特征在于，

所述驱动线圈形成具有转轴可穿通的中心孔的圆筒形，

用由磁性体构成的平板卷成圆筒形的卷筒壳体包围所述驱动线圈，同时隔开预定间隙包围转子磁铁的圆筒面，

所述卷筒壳体的与驱动线圈对向的面为轭铁部，且所述卷筒壳体的与转子磁铁对向的面为在轴向形成梳齿形状的极齿，所述卷筒壳体还兼作轭铁板。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，驱动线圈夹着转子磁铁配置在轴向的两侧。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，驱动线圈卷绕在线圈骨架上，支承转轴的轴承嵌入所述线圈骨架。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，除兼作轭铁板的卷筒壳体以外，所述电动机还具有形成极齿的第二轭铁板，所述第二轭铁板配置在所述驱动线圈与所述转子磁铁之间，该第二轭铁板的极齿与所述转子磁铁相对，卷筒壳体的极齿与第二轭铁板的极齿在圆周方向交替并列。

Images