DE60303722T2

DE60303722T2 - Statorbaugruppe, Statoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung

Info

Publication number: DE60303722T2
Application number: DE60303722T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Yuzuru C/O Minebea Co. Suzuki; Ltd. Taketoshi c/o Minebea Co. Ohyashiki
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: JP2004153989A; US20040041495A1; DE60303722D1; US6909208B2; EP1394923A1; JP4255306B2; EP1394923B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statorbaugruppe, eine Statoranordnung, einen Motor, der diese verwendet, und ein Verfahren zur Herstellung der Statoranordnung.
Ein Schrittmotor wird weitgehend als ein Motor verwendet, der für eine rotierende Komponente und dergleichen einer OA-Vorrichtung (OA = Office Automation, Büroautomatisierung) oder eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Der Schrittmotor wandelt in Abhängigkeit von elektrischen Signalen ein digitales elektrisches Eingangssignal in eine mechanische Bewegung um und rotiert schrittweise um einen für jeden Schritt festgesetzten Winkel, wodurch eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung erzielt wird. Zu einer Bauart eines derartigen Schrittmotors gehört ein PM-(Permanentmagnet)-Schrittmotor, in dessen Rotorgruppe ein Permanentmagnet verwendet wird.
Ein herkömmlicher PM-Schrittmotor ist mit einer Statoranordnung 100 versehen, wie sie in 9 veranschaulicht ist. Die Statoranordnung 100 weist zwei Statorbaugruppen 101 und 101 auf, die Rücken an Rücken aneinander befestigt sind.
EP-A-0289043 beschreibt einen Permanentmagnet-Schrittmotor, der zwei koaxiale Statorbaugruppen aufweist. Jede von diesen stellt ein inneres Statorjoch, ein äußeres Statorjoch und eine zwischen den Statorjochen angeordnete Spulenwicklung bereit.
10 veranschaulicht eine Explosionsansicht einer der beiden Statorbaugruppen 101 und 101. Die Statorbaugrup pe 101 weist ein zylindrisches becherförmiges äußeres Statorjoch 102, ein inneres Statorjoch 103, das aus einer ringförmigen Stahlplatte hergestellt ist, und eine Wicklung 104 auf.
Das äußere Statorjoch 102 und das innere Statorjoch 103 sind in einer derartigen Weise ausgebildet, dass nach dem Ausstanzen ihrer jeweiligen weichmagnetischen Materialien ihre zugehörigen mehreren Polzähne 102a und 103a mit einem Spalt dazwischen ineinander greifen. Die Wicklung 104 ist durch Wicklung eines Spulendrahts W um einen geflanschten Spulenkörper 105, der aus einem Kunstharz hergestellt ist, gebildet. Der geflanschte Spulenkörper 105 enthält einen Anschlussblock 107, der aus seinem zylindrischen Flansch im Wesentlichen senkrecht zu seiner axialen Richtung vorragt, und weist der mehrere Anschlussstifte 106 auf, die von dem Anschlussblock 107 aus vorragen und an diesem fixiert sind. Zuleitungsdrähte der Wicklung 104 sind hakenartig um die Anschlussstifte gelegt und an diese angelötet. Die Anschlussstifte 106 sind mit einer Antriebsschaltung einer Vorrichtung verbunden, an der der Schrittmotor montiert ist.
In dem äußeren Statorjoch 102 ist eine Aussparung oder ein Ausschnitt 102b ausgebildet, der dem Anschlussblock 107 ermöglicht, nach außen vorzuragen. Bezugnehmend auf 11 ist eine Weite des Ausschnitts 102b im Wesentlichen gleich einer Weite des Anschlussblocks 107 festgelegt, wodurch die Wicklung 104 in den aneinander gekoppelten Statorbaugruppen 101 und 101 sicher fixiert wird.
Die Statoranordnung 100 wird derart gebildet, dass die beiden Statorbaugruppen 101 und 101, die jeweils den vor stehend beschriebenen Aufbau aufweisen, beispielsweise mit einer Harzmasse miteinander vergossen werden, wobei ihre jeweiligen inneren Joche miteinander in Berührung stehen. Hier sind die beiden Statorbaugruppen 101 und 101 derart miteinander gekoppelt, dass ihre jeweiligen mehreren Polzähne um einen optischen elektrischen Winkel von beispielsweise 90 Grad zueinander versetzt angeordnet sind.
Wenn die Statoranordnung 100 in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut ist, muss jedoch ein Versatz des relativen elektrischen Winkels zwischen den beiden Arten von Polzähnen angepasst werden, wodurch bewirkt wird, dass eine Verstellung zwischen den beiden Anschlussblöcken, die einander gegenüberliegen, auftritt, wie dies in 11 veranschaulicht ist. Demgemäß ist es schwierig oder kompliziert, zwischen dem Schrittmotor, der mit der vorstehend beschriebenen Statoranordnung 100 versehen ist, und einer Vorrichtung, an der der Schrittmotor montiert ist, eine glatte, problemlose elektrische Verbindung zu schaffen.
Beispielsweise ist es im Falle einer Verbindung der Anschlussstifte 106 mit einer flexiblen Leiterplatte (FPC, Flexible Printed Circuit) 109, die in 12 veranschaulichte Verbindungslöcher 108 aufweist, erforderlich, eine derart spezielle Gestaltung zu schaffen, dass aufgrund des Versatzes zwischen den beiden Anschlussblöcken, die einander gegenüberliegen, eher große Verbindungslöcher gebohrt werden. Eine Vergrößerung der Verbindungslöcher umfasst jedoch Fehler, wie beispielsweise eine unvollkommene Lötstelle, wodurch die Zuverlässigkeit der Lötverbindung verringert ist.
Kurz gesagt, weist die herkömmliche Statoranordnung 100 insofern einen Mangel auf, als der Versatz zwischen den beiden Anschlussblöcken 107 und 107, die einander gegenüberliegen, auftreten kann, der die Fehler der elektrischen Verbindung zwischen dem Motor mit der Statoranordnung und der Vorrichtung, an der der Motor montiert ist, zur Folge hat, wodurch ggf. die Zuverlässigkeit bei der Herstellung der Statoranordnung und des Motors verringert wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte des Vorstehenden geschaffen worden, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Statorbaugruppe, eine Statoranordnung und einen Motor, die ihnen ermöglichen, jeweils eine problemlose elektrische Verbindung mit einer Vorrichtung, an der sie montiert sind, zu haben, und ferner ein Verfahren zur Herstellung eines sehr zuverlässigen Stators zu schaffen.
Um die vorstehende Aufgabe zu erzielen, weist eine Statorbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Spulenkörper, der einen Zylinder mit einer Wicklung eines um diesen herum gewickelten Spulendrahts aufweist, und einen Anschlussblock, der mit Anschlussstiften versehen ist, die mit Zuleitungsdrähten der Wicklung verbunden sind; sowie miteinander gekoppelte Statorjoche auf, in denen der Spulenkörper aufgenommen ist und die einen Ausschnitt bzw. eine Aussparung aufweisen, der bzw. die dem Anschlussblock ermöglicht, durch diesen bzw. diese vorzuragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (15b) eine Weite aufweist, die angepasst ist, um dem Anschlussblock (20) zu ermöglichen, durch eine Drehung um das Zentrum einer Axialrichtung des Spulenkörpers (17) in Umfangsrichtung verschoben zu werden.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein erster Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung ausgerichteten Enden des Anschlussblocks (20) verbinden, kleiner als ein zweiter Winkel festgelegt sein, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Ausschnitts (15b) verbinden.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste Winkel um einen elektrischen Winkel von wenigstens 10 Grad kleiner als der zweite Winkel festgelegt sein.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Statoranordnung zwei Statorbaugruppen auf, wobei die beiden Statorbaugruppen jeweils aufweisen: einen Spulenkörper, der einen Zylinder mit einer um diesen herumgewickelten Wicklung eines Spulendrahts und einen Anschlussblock aufweist, der mit Anschlussstiften versehen ist, die mit Zuleitungsdrähten der Wicklung verbunden sind; und miteinander gekoppelte Statorjoche, in denen der Spulenkörper aufgenommen ist und die einen Ausschnitt aufweisen, der dem Anschlussblock ermöglicht, durch diesen hindurch vorzuragen, wobei die beiden Statorbaugruppen derart angeordnet sind, dass die jeweiligen Anschlussblöcke der beiden Statorbaugruppen aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (15b) eine Weite aufweist, die angepasst ist, um dem Anschlussblock (20) zu ermöglichen, bei einer Verdrehung um das Zentrum einer axialen Richtung des Spulenkörpers (17) in Umfangsrichtung verschoben zu werden.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein erster Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Anschlussblocks (20) verbinden, kleiner festgelegt sein, als ein zweiter Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Ausschnitts (15b) verbinden. In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste Winkel um einen elektrischen Winkel von wenigstens 10 Grad kleiner als der zweite Winkel festgelegt sein.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die jeweiligen Anschlussblöcke (20) der beiden Statorbaugruppen (14) derart positioniert sein, dass sie einander in Umfangsrichtung überlappen.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Anschlussblock (20) eine Positionierungseinrichtung (20a, 20b, 20c/20d) aufweisen.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) der beiden Statorbaugruppen (14) derart angeordnet sein, dass zugehörige Polzähne (15a, 16a) der jeweiligen Statorjoche (15, 16) um einen vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug aufeinander versetzt liegen.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Motor eine Statoranordnung gemäß den Merkmalen der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung geschaffen, die zwei Statorbaugruppen enthält, die jeweils aufweisen: einen Spulenkörper, der einen Zylinder mit einer darüber angeordneten Wicklung eines Spulendrahts und einen Anschlussblock umfasst, der mit Anschlussstiften versehen ist, die mit Zuleitungsdrähten der Wicklung verbunden sind; und miteinander gekoppelte Statorjoche, in denen der Spulenkörper aufgenommen ist und die einen Ausschnitt aufweisen, der dem Anschlussblock ermöglicht, durch diesen hindurch vorzuragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
einen Prozess, in dem die beiden Statorbaugruppen (14) derart Rücken an Rücken übereinander gelegt werden, dass die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) der beiden Statorbaugruppen (14) in einer vorbestimmten relativen Stellung zueinander angeordnet sind, wobei die jeweiligen Anschlussblöcke (20) der beiden Statorbaugruppen (14) aneinander anliegen, und
einen Prozess, in dem die jeweiligen Anschlussblöcke (20) derart positioniert werden, dass sie in einem Zustand, in dem die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) starr aneinander befestigt sind, in Umfangsrichtung einander überlappen.
Diese Aufgaben sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mehr beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Studium der beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus eines Schrittmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Perspektivansicht einer in 1 veranschaulichten Statoranordnung;
3 zeigt eine Explosionsansicht einer in 2 veranschaulichten Statorbaugruppe;
4 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung eines Kopplungszustands eines äußeren Statorjochs mit einem inneren Statorjoch;
5 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 veranschaulichten Statoranordung, geschnitten entlang einer in Anlage stehenden Kontaktfläche der beiden Statorbaugruppen mit dem in einem Spulenkörper untergebrachen äußeren Statorjoch;
6A–6D zeigen vier Verfahren zur Positionierung eines Anschlussblocks;
7 veranschaulicht eine Seitenansicht einer Statoranordnung in einem positionierten Zustand;
8 zeigt eine flexible gedruckte Leiterplatte;
9 zeigt eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Statoranordung;
10 zeigt eine Explosionsansicht der in 9 veranschaulichten Statorbaugruppe;
11 zeigt eine Seitenansicht der in 9 veranschaulichten Statoranordnung; und
12 zeigt eine Konfiguration einer herkömmlichen flexiblen Leiterplatte.
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In den folgenden bevorzugten Ausführungsformen ist als ein Beispiel ein PM-Schrittmotor beschrieben, der einen Permanentmagneten verwendet und der als eine rotierende Komponente oder dergleichen einer OA-Vorrichtung oder eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
1 zeigt im Querschnitt den Aufbau eines Schrittmotors 1, der im Wesentlichen eine Statoranordnung 12 und eine Rotoranordnung 13 aufweist.
Bezugnehmend auf 2 ist die Statoranordnung 12 derart ausgebildet, dass zwei Statorbaugruppen 14 und 14 direkt hintereinander bzw. Rücken an Rücken übereinander gelegt sind. Wie in einer Explosionsansicht nach 3 ersichtlich, weist die Statorbaugruppe 14 ein äußeres Statorjoch 15, ein inneres Statorjoch 16, einen Spulenkörper 17 und einen Abdeckring 18 auf.
Das äußere Statorjoch 15 bildet einen Umfang und eine obere Fläche der Statorbaugruppe 14 und ist aus einer becherförmigen, zylindrischen weichmagnetischen Stahlplatte hergestellt, und es weist mehrere erste Polzähne 15a, die entlang seines Innenumfangs ausgebildet und nach oben abgebogen sind, sowie eine Aussparung oder einen Ausschnitt 15b auf, die bzw. der in seiner äußeren Umfangswand ausgebildet ist. Die ersten Polzähne sind durch Biegen der weichmagnetischen Stahlplatte gebildet und bei einem vorbestimmten elektrischen Winkel gleich weit entfernt zueinander festgesetzt.
Ein Ausschnitt 15b ist in einer Seitenwand des äußeren Statorjochs 15 ausgebildet und dazu eingerichtet, einem Anschlussblock 20 eines Spulenkörpers 17 zu ermöglichen, von diesem hinauszuragen. Der Anschlussblock 20 ist nachstehend in Einzelheiten beschrieben. Das äußere Statorjoch 15 weist ferner eine Positionierungskerbe 15c auf.
Das innere Statorjoch 16 ist aus einer weichmagnetischen Stahlplatte oder dergleichen hergestellt und in Form eines zu einem Ring geformten Streifens ausgebildet, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des äußeren Statorjochs 15 ist. Das innere und das äußere Statorjoch sind derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen konzentrisch zueinander befinden, wobei das innere Statorjoch 16 in einem offenen Raum des äußeren Statorjochs 15 in einer derartigen Weise untergebracht ist, dass es eine untere Fläche der Statorbaugruppe 14 bildet.
Ein Innenumfang des inneren Statorjochs 16 weist den gleichen Durchmesser wie derjenige des äußeren Statorjochs 15 auf. Auf einer inneren Umfangsseite des inneren Statorjochs 16 sind durch Biegen der weichmagnetischen Stahlplatte mehrere zweite Polzähne 16a gebildet, die derart festgesetzt sind, dass sie sich bei einem vorbestimmten elektrischen Winkel voneinander gleich weit entfernt befinden.
Die ersten und die zweiten Polzähne 15a und 16a greifen in einem Zustand, in dem das äußere und das innere Statorjoch 15 und 16 richtig positioniert und miteinander gekoppelt sind, mit einem Spalt dazwischen ineinander. 4 zeigt eine Teildarstellung dieses Kopplungszustands.
Erneut bezugnehmend auf 3 ist durch Abtrennen eines plankonvexen Abschnitts von einem ringförmigen Umfangsabschnitt des inneren Statorjochs 16 eine abgeschrägte Kante 16b gebildet. Und die abgeschrägte Kante 16b weist eine im Wesentlichen rechteckige Fläche auf, und sie befindet sich nahe an einem Anschlussblock 20 des Spulenkörpers 17.
An einem Punkt auf einem Umfangsseitenabschnitt des inneren Statorjochs 16 auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die abgeschrägte Kante 16b ist ein Positionierungsvorsprung 16c ausgebildet. Der Positionierungsvorsprung 16c ist dazu eingerichtet, mit einer Positionierungskerbe 15c des äußeren Statorjochs 15 in Eingriff zu kommen, so dass das äußere und das innere Statorjoch 15 und 16 richtig und sicher positioniert und miteinander gekoppelt sind.
Der Spulenkörper 17 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und umfasst ein Spulenkörperelement 19 und den Anschlussblock 20. Das Spulenkörperelement 19 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einem Quer schnitt in Gestalt eines Buchstabens H ausgebildet und weist einen Spulendraht W auf, der in Form vieler Windungen um dieses herum gewickelt ist. Die vielen Windungen des um das Spulenkörperelement 19 gewickelten Spulendrahts W bilden eine Spule.
Der Spulenkörper 19 ist um die ersten und die zweiten Polzähne 15a und 16a derart angeordnet, dass er zu dem äußeren und dem inneren Statorjoch 15 und 16 konzentrisch liegt.
Der Anschlussblock 20 ist ausgehend von einem inneren Flansch in einer derartigen Weise fortgesetzt ausgebildet, dass er mit einer vorbestimmten Weite über eine vorbestimmte Länge hinweg nach außen vorragt, so dass er im Wesentlichen rechteckig geformt ist. Der Anschlussblock 20 ragt mit einer vorbestimmten Weite von dem Spulenkörper 19 nach außen vor und ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Der Anschlussblock 20 weist eine zur Aufnahme von Anschlussstiften in der axialen Richtung des Spulenkörperelements 19 bestimmte Dicke auf. Wenn das innere Statorjoch 16 in dem Spulenkörper 16 aufgenommen ist, ist die abgeschrägte Kante 16b des inneren Statorjochs 16 derart gestaltet, dass sie zu einem emporstehenden Abschnitt des Anschlussblocks 20 passt, wodurch sie als eine Einrichtung zur Positionierung des Anschlussblocks 20 dient, die mit diesem lose bzw. locker verbunden ist.
Wie nachstehend in Einzelheiten erläutert, bedeutet die lockere bzw. lose Verbindung, dass der Spulenkörper 17 und das innere Statorjoch 16 sich in einem bestimmten Maße in ihrer Umfangsrichtung schrittweise drehen können.
Eine Höhe einer unteren Erhebung des Anschlussblocks 20 ist im Wesentlichen gleich einer Dicke des inneren Statorjochs 16 festgelegt. Bei einer lockeren Verbindung der abgeschrägten Kante 16b des inneren Statorjochs 16 mit dem Anschlussblock 20, teilt sich der Anschlussblock 20 im Wesentlichen die gleiche Ebene (eine Fläche der Statorbaugruppe 14) gemeinsam mit dem inneren Statorjoch 16.
Der Anschlussblock 20 weist eine äußere Seitenwand auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung des Spulenkörpers 19 verläuft, wobei zwei Anschlussstifte 21 und 21, die jeweils durch ein aus einem leitfähigen Metall erzeugtes stabartiges Stück gebildet sind, an der äußeren Seitenwand des Anschlussblocks 20 in einer derartigen Weise fixiert sind, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu dieser errichtet sind.
Beide Enden des Spulendrahts W, der um den Spulenkörper 19 gewunden ist, d.h. die Anschlussdrähte, erstrecken sich jeweils auf einer oberen Hauptfläche des Anschlussblocks 20, erreichen die Anschlussstifte 21 und 21 und sind an diesen gefasst und angelötet.
Die Anschlussstifte 21 sind dazu eingerichtet, in Anschlusslöcher oder dergleichen in einer Leiterplatte bzw. gedruckten Schaltung (PCB, Printed Circuit Board) oder einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC, Flexible Printed Circuit) eingeführt zu werden, so dass dem Spulendraht W über die Anschlussstifte 21 elektrischer Strom zugeführt werden kann, wodurch von dem Spulenkörper ein Magnetfeld erzeugt wird.
5 zeigt einen Querschnitt der in 2 veranschaulichten Statoranordnung, geschnitten entlang einer Anlagekontaktfläche der beiden Statorbaugruppen 14 und 14 mit dem äußeren Statorjoch, das in einem Spulenkörper untergebracht ist.
Ein Winkel Φ, den die beiden Radiuslinien ergeben, die einen Mittelpunkt des äußeren Statorjochs mit zwei Punkten auf einem kleinen Bogen des Anschlussblocks, der in dem Ausschnitt 15b untergebracht werden soll, verbinden, ist kleiner als ein Winkel θ des Ausschnitts 15b festgesetzt. Beispielsweise ist der Winkel θ bei einem mechanischen Winkel von 44 Grad festgelegt, während der Winkel Φ bei einem mechanischen Winkel von 40 Grad festgelegt ist. Bevorzugter Weise ist der Winkel Φ derart festgelegt, dass er um einen elektrischen Winkel von 10 Grad oder mehr kleiner als der Winkel θ ist.
Was den Motor gemäß der vorliegenden Erfindung anbetrifft, nachdem die Anzahl seiner Magnetpole sechs beträgt, entspricht ein mechanischer Winkel von 360/6 Grad einem elektrischen Winkel von 360 Grad. Nachdem der am meisten bevorzugte Winkel Φ von der Anzahl der Magnetpole des betroffenen Motors abhängig ist, wird es deshalb bevorzugt, seinen elektrischen Winkel zu verwenden.
Demgemäß wird, indem der Winkel Φ des Anschlussblocks 20 kleiner als der Winkel θ des Ausschnitts 15b festgesetzt wird, ein Spalt zwischen dem Anschlussblock 20 und den Innenwänden des Ausschnitts 15b erzeugt, wobei der Anschlussblock 20 von dem Ausschnitt 15b vorragt. Wenn sich der Spulenkörper bewegt, kann sich folglich der Anschlussblock 20 um einen vorbestimmten Winkel, d.h. einen durch den erzeug ten Zwischenraum oder Spalt hervorgerufenen Winkel, in einer Umfangsrichtung des Spulenkörpers 17 bewegen.
Der Anschlussblock 20, der in der Lage ist, in der Umfangsrichtung des Spulenkörpers 17 verdreht zu werden, beseitigt einen Versatz zwischen den beiden Anschlussblöcken 20 und 20 mit den beiden Statorjochen 15 und 16, die an ihren jeweils vorbestimmten Positionen in einem Montagevorgang der Statoranordnung 12 übereinander angeordnet werden, was in Einzelheiten nachstehend erläutert ist.
Erneut bezugnehmend auf 3 ist der Abdeckring 18 aus einem elastischen Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt, das durch ein zylindrisches Material gebildet ist, das seine vorbestimmte Weite und Dicke aufweist. Ein Durchmesser des Abdeckrings 18 ist gleich dem oder kleiner als der des Spulenkörpers 17, der aus Leitungen des Spulendrahts W ausgebildet ist. Der Abdeckring 18 weist an einem Ende seines Umfangs einen Schlitz 18a auf, und der Schlitz 18a ist derart eingerichtet, dass der Abdeckring 18 unter Ausnutzung seiner Elastizität einfach den Spulenkörper umfassen bzw. überdecken kann.
Die Weite des Abdeckrings 18 ist gleich oder etwas kleiner als ein Abstand zwischen den Innenseiten der beiden Flansche des Spulenkörpers festgelegt. Demgemäß ist der in dem Spulenkörper 17 in Presspassung angeordnete Abdeckring 18 dazu eingerichtet, die Leitungen eines Spulendrahts W abzudecken und zu schützen.
Erneut bezugnehmend auf 1 und 2 wird die Statoranordnung 12 in dem Schrittmotor 11 derart gebildet, dass die beiden Statorbaugruppen 14 und 14, die jeweils den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisen, einander Rücken an Rücken überlagert werden, wobei ihre jeweilige Anschlussbrücke 20 und 20 aneinander anschließend angeordnet werden. Die beiden Statoranordnungen 14 und 14 werden mit einer Harzmasse miteinander vergossen, was nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben ist.
Nicht miteinander in Berührung stehende Hauptflächen der beiden übereinander angeordneten Statorbaugruppen 14 und 14 werden durch Buckelschweißen oder dergleichen an einem ersten und einem zweiten Flansch 23 und 24 fixiert, die bereits durch Ausstanzen einer rostfreien Stahlplatte geformt worden sind.
Die Rotoranordnung 13 weist eine Welle 26, die im Presssitz in einem metallenen Halter 25 angeordnet ist, Lager 27 und 27, die durch Abdichtung oder Dichtschweißung oder dergleichen an dem ersten und dem zweiten Flansch 23 und 24 fixiert sind und die Welle 26 drehbar haltern, und einen Magneten 28 auf, der um eine äußere Umfangswand des Halters 25 herum angeordnet ist. Der Magnet 28 ist durch Kleben oder Einspritzen derart fixiert, dass er konzentrisch zu der Welle 26 und ebenfalls konzentrisch zu den beiden Polzähnen 15a und 16a angeordnet ist und diesen mit einem geringen Luftspalt dazwischen gegenüberliegt. Der Magnet 28 ist auf seiner Umfangsfläche entlang der Umfangsrichtung mit mehreren einander abwechselnden N- und S-Polen, die eine im Vorfeld festgelegte Weite aufweisen, magnetisiert. Wenn an die Windungen der Statoranordnung 12 eine vorbestimmte Impulssteuerspannung angelegt wird, werden die ersten Polzähne 15a z.B. mit einem S-Pol magnetisiert. Folglich werden N-Pole in der Oberfläche des Magneten 28 in Richtung auf die ersten Polzähne 15a gezogen. Auf diese Weise bewegt sich der Rotor 13 um einen vorbestimmten Winkel.
Nachstehend ist erläutert, auf welche Weise der Schrittmotor mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau zusammenzubauen ist. Die Welle 26 wird unter Krafteinwirkung in den Halter 25 eingebracht, und der Magnet 28 wird um den Halter 25 herum fixiert, wodurch die Rotoranordnung 13 gebildet wird.
Die Statoranordnung 12 wird in der nachstehend beschriebenen Weise aufgebaut. Der Spulenkörper 17 wird durch Wicklung eines Spulendrahts W um das Spulenkörperelement 19 gebildet. Ein Durchmesser, eine Anzahl von Windungen, eine Länge, etc. des Spulendrahts W hängen von Anwendungen des Schrittmotors 11 ab. Der Abdeckring 18 deckt den Spulenkörper 17 ab. Die Statorbaugruppe 14 wird derart gebildet, dass das innere und das äußere Statorjoch 16 und 15 miteinander in einer derartigen Weise gekoppelt sind, dass sie den durch den Abdeckring 18 umfassten Spulenkörper 17 zwischen einander aufnehmen. Hier sind der Anschlussblock 20 des Spulenkörpers 17, der Ausschnitt 15b des äußeren Statorjochs 15 und die abgeschrägte Kante 16b in einer derartigen Weise angeordnet, dass sie passend ineinander greifen.
Anschließend werden die beiden Statorbaugruppen 14 und 14 unter Verwendung einer vorbestimmten Halte- und Einspannvorrichtung derart genau positioniert, dass ihre jeweiligen inneren Statorjoche 16 und 16 Rücken an Rücken aneinander anliegen. Alternativ kann die Halte- und Einspannvorrichtung dazu verwendet werden, jede Komponente der bei den Statorbaugruppen 14 und 14 in ihrer jeweiligen Montagefolge direkt zu haltern.
Die beiden Statorbaugruppen 14 und 14 werden derart übereinander angeordnet, dass die Polzähne ihrer jeweiligen Statorjoche 15 und 16 zueinander fehlausgerichtet bzw. versetzt angeordnet sind, wobei sie jeweils eine optimale Differenz eines elektrischen Winkels von beispielsweise 90 Grad aufweisen.
Bei dem vorbeschriebenen Aufbau der beiden Statorbaugruppen 14 und 14 müssen ihre jeweiligen Anschlussblöcke 20 und 20 in Bezug aufeinander passgenau positioniert werden. Es gibt beispielsweise mehrere Einrichtungen bzw. Mechanismen, um die passgenaue Positionierung der Spulenblöcke 20 und 20 zu erreichen, wie dies in den 6A–6D veranschaulicht ist.
6A veranschaulicht eine erste Einrichtung, in der Positionierdurchgangslöcher 20A und 20A für jeden der Anschlussblöcke 20 und 20 in diesen in einer zu deren Hauptflächen im Wesentlichen senkrechten Richtung (einer Axialrichtung des zylindrischen Spulenkörpers 17) eingebohrt sind. Die Positionierung wird durchgeführt, indem ein einzelner Positionierstift 30 in die beiden Positionierdurchgangslöcher 20A und 20A eingeführt wird.
6B veranschaulicht einen zweiten Mechanismus, in dem Positioniernuten 20b und 20b in einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Anschlussblöcke 20 und 20 in ihrer Auskragungsrichtung eingeschnitten oder eingeformt sind, wobei die Positioniernuten 20b und 20b in im Wesentlichen einem Zentrum jedes Spulenblocks platziert werden.
Die Positionierung wird vorgenommen, indem bei den beiden einander Rücken an Rücken überlagerten Statorbaugruppen 14 und 14 ein einzelner Positionierstift 30 entlang den beiden Positioniernuten angeordnet wird.
Wenn die in den 6A und 6B veranschaulichten Positioniereinrichtungen verwendet werden, wird der Positionierstift 30 entfernt, nachdem beispielsweise die Anschlussstifte 21 mit einer Leiterplatine, beispielsweise einer flexiblen Leiterplatte, verbunden worden sind, was nachstehend in Einzelheiten erläutert ist.
6C veranschaulicht eine dritte Einrichtung, bei der entweder eine im Querschnitt V-förmig gestaltete Ausstülpung bzw. ein Fortsatz 20c oder eine im Querschnitt V-förmige Nut 20d, die passend ineinander greifen sollen, auf einer der einander gegenüberliegenden Flächen jedes Anschlussblocks 20 und 20 ausgebildet ist. Die Positionierung wird durchgeführt, indem man die Ausstülpung 20c in die Nut 20d eingreifen lässt.
6D zeigt eine vierte Einrichtung, bei der eine Positioniereinspannvorrichtung zur passgenauen Positionierung der Anschlussblöcke 20 und 20 durch Ausrichtung von Seitenwänden auf der gleichen Seite der Anschlussblöcke 20 und 20 verwendet wird.
7 zeigt eine Seitenansicht der beiden Statorbaugruppen 14 und 14, die unter Verwendung einer beliebigen der vorstehend beschriebenen vier Positioniereinrichtungen richtig positioniert sind. Selbst wenn es zu einem relativen Winkelversatz zwischen den Kerben 15b und 15b der Statorbaugruppen 14 und 14 kommt, kann eine beliebige der vier Positioniereinrichtungen dazu dienen, den relativen Winkelversatz zu eliminieren.
Danach, wenn das äußere und das innere Statorjoch 15 und 16 und der Anschlussblock 20 genau positioniert sind, werden die beiden Statorbaugruppen 14 und 14 durch Harzguss integral miteinander verbunden, um dadurch die Statoranordnung 12 zu bilden.
Anschließend wird der zweite Flansch 24 mit einem durch Schweißen oder dergleichen daran fixierten Lager an einer Hauptfläche der Statoranordnung 12 gesichert. Und die Rotoranordnung 13 wird in einer inneren Fläche der ringförmigen Statoranordnung 12 derart untergebracht, dass ein Ende der Welle 26 sich durch die Lager 27 und 27 erstreckt. Und der erste Flansch 23 mit dem anderen daran fixierten Lager 27 wird derart angeordnet, dass das andere Ende der Welle 26 durch das eine Lager 27 hindurchragt, wobei anschließend die andere Hauptfläche der Statoranordnung 12 durch Verschweißen oder dergleichen an dem ersten Flansch 23 fixiert wird, wodurch der Schrittmotor 11 in dieser Ausführungsform fertig gestellt ist.
Der durch das vorstehend beschriebene Verfahren zusammengebaute Schrittmotor 11 ist an einer Vorrichtung, beispielsweise einem Messinstrument, zu montieren. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Schrittmotor 11 und einer Vorrichtung, an der dieser montiert ist, wird über eine Platine, beispielsweise eine FPC (flexible gedruckte Schaltung) 32, hergestellt, die vier Anschlusslöcher 33 aufweist, wie dies in 8 veranschaulicht ist. Alternativ kann der Schrittmotor 11 mit einer steifen Leiterplatte verbunden werden, die, anders als die FPC 32, keine Flexibilität aufweist.
Es werden vier Anschlussstifte 21, die an den beiden Anschlussblöcken 20 und 20 vorstehen, in die vier Anschlusslöcher 33 in der FPC eingeführt und darin eingelötet. Wie vorstehend beschrieben, werden, nachdem das äußere und das innere Statorjoch 15 und 15 relativ zueinander positioniert worden sind, die beiden. Anschlussblöcke 20 und 20 durch Einstellung erneut genau positioniert, um dadurch ihren relativen Versatz zu beseitigen.
Deshalb ist zur Eliminierung des Versatzes zwischen den Anschlussstiften 21 nicht erforderlich, irgendeine zusätzliche Maßnahme, wie beispielsweise eine Festlegung eines relativ großen Durchmessers jedes der Anschlusslöcher 33, vorzusehen. Demgemäß umfassen die vorstehend beschriebenen Mechanismen bzw. Einrichtungen keine irgendwelche Schwierigkeit oder Komplikation, wie beispielsweise die Unmöglichkeit einer problemlosen Schweißstellenbildung zwischen den Anschlusslöchern 33 und den Anschlussstiften 21 aufgrund des großen Durchmessers jedes der Anschlusslöcher 33, so dass dadurch eine leicht zu schaffende und höchst zuverlässige elektrische Verbindung erreicht wird.
Kurz gesagt, kann sich der Anschlussblock 20 in dieser Ausführungsform um einen vorbestimmten Winkel verdrehen, wenn der Spulenkörper 17 sich gemeinsam mit dem aus dem Ausschnitt 15b vorragenden Anschlussblock bewegt.
Demzufolge kann diese Ausführungsform den Versatz zwischen den beiden Anschlussblöcken 20 und 20 beseitigen, wenn die äußeren Statorjoche 15 und 16 in einem Prozess ei ner Montage der Statoranordnung 12 in einer vorbestimmten relativen Lage fixiert werden.
Deshalb wird es beispielsweise einfacher, die Anschlussstifte 21 an der FPC 32 anzulöten, wodurch eine höchst zuverlässige und stabile elektrische Verbindung zwischen dem Schrittmotor und der Vorrichtung, an der dieser montiert ist, erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es kann alternativ viele andere Veränderungen und Anwendungen geben.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ragt der Anschlussblock 20 in einer derartigen Weise vor, dass er mit einer vorbestimmten Weite in einer Richtung, die zu einer Axialrichtung des Spulenkörpers 17 im Wesentlichen senkrecht verläuft, vorsteht. Eine Gestalt des Anschlussblocks 20 ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt, und diese kann alternativ eine beliebige Form einnehmen, solange es möglich ist, einen Spulendraht mit den Anschlussstiften 21 zu verbinden, die wiederum mit einer äußeren Elektrode verbunden sind. Beispielsweise kann der Anschlussblock 20 einen derartigen Aufbau aufweisen, dass eine Weite eines Abschnitts, der das äußere Statorjoch 15 horizontal überlappt, kleiner ist als die Weite des anderen Abschnitts (des vorragenden Abschnitts).
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Permanentmagnet-Schrittmotor als ein Beispiel zur Erläuterung verwendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenfalls auf andere Schrittmotoren und beliebige sonstige Motoren, die einen Spulenkörper mit darum gewickeltem Spu lendraht verwenden, wie beispielsweise Spindelmotoren und Servomotoren, angewandt werden.
Es sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in dieser Beschreibung beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise enthält die Spulenabdeckung 18 in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Anschlussschutzeinrichtung 22 zum Schutz des Spulenanschlussblocks 20 des Spulenkörpers 19, wobei jedoch die Anschlussschutzeinrichtung 22 alternativ weggelassen werden kann, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Schrittmotor 11 in der Permanentmagnetbauart beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch auf andere Arten von Schrittmotoren oder beliebige andere Arten von Motoren, wie beispielsweise Spindelmotoren oder Servomotoren, die Spulenkörper mit um diese herum gewickelten Spulendrähten verwenden, angewandt werden kann.
Wie durch die beigefügten Ansprüche angegeben, können viele verschiedene Ausführungsformen geschaffen und Veränderungen an der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Schutzumfang der Erfindung berührt wird.

Claims

Statorbaugruppe (14) mit einem Spulenkörper (17), der einen Zylinder mit einer darüber angeordneten Wicklung eines Spulendrahts und einen Anschlussblock (20) umfasst, der mit Anschlussstiften (21) versehen ist, die mit Zuleitungsdrähten der Wicklung verbunden sind; und mit miteinander gekoppelten Statorjochen (15, 16), in denen der Spulenkörper (17) untergebracht ist und die einen Ausschnitt (15b) aufweisen, um dem Anschlussblock (20) zu ermöglichen, durch diesen vorzuragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (15b) eine Weite aufweist, die dazu eingerichtet ist, dem Anschlussblock (20) zu ermöglichen, bei einer Verdrehung um das Zentrum einer Axialrichtung des Spulenkörpers (17) in Umfangsrichtung verschoben zu werden.
Statorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung ausgerichteten Enden des Anschlussblocks (20) verbinden, kleiner festgelegt ist als ein zweiter Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Ausschnitts (15b) verbinden.
Statorbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel um einen elektrischen Winkel von wenigstens 10 Grad kleiner als der zweite Winkel festgelegt ist.
Statoranordnung mit zwei Statorbaugruppen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Statorbaugruppen derart angeordnet sind, dass die jeweiligen Anschlussblöcke der beiden Statorbaugruppen aneinander anliegen.
Statoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Anschlussblocks (20) verbinden, kleiner festgelegt ist als ein zweiter Winkel, der durch zwei Radiuslinien gebildet ist, die das Zentrum der miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) mit beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden des Ausschnitts (15b) verbinden.
Statoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel um einen elektrischen Winkel von wenigstens 10 Grad kleiner als der zweite Winkel festgelegt ist.
Statoranordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Anschlussblöcke (20) der beiden Statorbaugruppen (14) derart positioniert sind, dass sie einander in Umfangsrichtung überlappen.
Statoranordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussblock (20) eine Positionierungseinrichtung (20a, 20b, 20c/20d) aufweist.
Statoranordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) der beiden Statorbaugruppen (14) derart angeordnet sind, dass zugehörige Polzähne (15a, 16a) der jeweiligen Statorjoche (15, 16) um einen vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug aufeinander versetzt liegen.
Motor, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Statoranordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 9 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung, die zwei Statorbaugruppen enthält, von denen jede aufweist: einen Spulenkörper, der einen Zylinder mit einer darüber angeordneten Wicklung eines Spulendrahts und einen Anschlussblock umfasst, der mit Anschlussstiften versehen ist, die mit Zuleitungsdrähten der Wicklung verbunden sind; und miteinander gekoppelte Statorjoche, in denen der Spulenkörper aufgenommen ist und die einen Ausschnitt aufweisen, der dem Anschlussblock ermöglicht, durch diesen hindurch vorzuragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: einen Prozess, in dem die beiden Statorbaugruppen (14) derart Rücken an Rücken übereinander gelegt werden, dass die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) der beiden Statorbaugruppen (14) in einer vorbestimmten relativen Stellung angeordnet werden, wobei die jeweiligen Anschlussblöcke (20) der beiden Statorbaugruppen (14) aneinander anliegen, und einen Prozess, in dem die jeweiligen Anschlussblöcke (20) derart positioniert werden, dass sie in einem Zustand, in dem die jeweiligen miteinander gekoppelten Statorjoche (15, 16) starr aneinander befestigt werden, in Umfangsrichtung einander überlappen.