[发明专利]步进电机用定子的制造方法

说明书

本发明涉及到步进电机用定子的制造方法，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制造方法，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制造方法。

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。每个定子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(爪极齿)3a、3b、4a或4b。最好使爪极齿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平板的中心来形成上述爪极齿时，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。尽管日本专利公报第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制造方法。

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。日本专利公报第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，一平板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上切出多个爪极齿16，这些爪极齿相对扁平部分12成直角地立起，因此，由爪极齿的根部形成的同心圆的内径为d₁，而该爪极齿的末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，可以使上述爪极齿的长度等于或大于扁平部分12的直径D₃减去该爪极齿的同心圆内径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平板的同时，一冲头下降冲压该板以形成爪极齿，而且，该冲头会进一步下降直至所述爪极齿与模具的边缘表面相接触以便使该爪极齿成直角地抬起。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，在切割与抬高处理步骤中，施加给爪极齿的力会逐渐从该爪极齿的末梢端转移至该齿的根部。结果，爪极齿会产生变形。此后，在切割与抬高处理之后，会在爪极齿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，当爪极齿的弯曲部有多种形状时，电机的效率会进一步降低。

(2)在切割与抬高处理步骤中，当同时对所有的爪极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高了某些爪极齿。此后，在第二次切割和抬高处理步骤中，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步骤中的爪极齿沿不同于图14实线所示的理想形状的边缘方向变形，如图14虚线所示。也即爪极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平板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平板进行切割与抬高处理以形成爪极齿时，就会降低切割与抬高的垂直度或直角精确性，从而与爪极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，在该冲压处理步骤中就会有一定的力施加给已抬高了的爪极齿，这就会使该爪极齿沿径向或边缘方向产生变形。