驅(qū)動裝置的制作方法

專利名稱：驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置，特別涉及一種適于實(shí)現(xiàn)具有增大的輸出的小尺寸步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，步進(jìn)電機(jī)被廣泛地用作各種裝置的驅(qū)動源。作為第一個(gè)傳統(tǒng)例，已提出一種具有以電機(jī)的轉(zhuǎn)軸為中心的小直徑和高輸出的步進(jìn)電機(jī)(例如，參見日本特開平09-331666號公報(bào))。
圖13是示出根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例的步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造的分解透視圖，圖14是示出該步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
如圖13和14所示，該步進(jìn)電機(jī)包括第一定子204、第二定子205、聯(lián)接圈207、輸出軸206和轉(zhuǎn)子201。
第一定子204和第二定子205各由軟磁性材料制成，沿電機(jī)的軸向(即，電機(jī)的輸出軸206延伸的方向)看，該兩定子之間有預(yù)定間隔且彼此相對。聯(lián)接圈207由非磁性材料制成，且保持具有預(yù)定間隔的該第一定子204和第二定子205。輸出軸206由第一定子204的軸承204E和第二定子205的軸承205E可轉(zhuǎn)動地支撐。轉(zhuǎn)子201由磁體(永磁體)制成，且固定到輸出軸206上。該磁體被沿圓周方向分成四塊，并被交替地磁化為不同極性。也就是說，該磁體被磁化為四個(gè)磁極。
具有齒狀端部的第一定子204包括第一外磁極部204A和204B，其與轉(zhuǎn)子201的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔；以及第一內(nèi)磁極部204C和204D，其與轉(zhuǎn)子201的內(nèi)周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。具有齒狀端部的第二定子205包括第二外磁極部205A和205B，其與轉(zhuǎn)子201的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔；以及第二內(nèi)磁極部205C和205D，其與轉(zhuǎn)子201的內(nèi)周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。
沿電機(jī)的軸向看，用于勵(lì)磁(excite)第一定子204的第一線圈202卷繞在第一內(nèi)磁極部204C和204D上，且鄰近轉(zhuǎn)子201的一側(cè)。同樣，沿電機(jī)的軸向看，用于勵(lì)磁第二定子205的第二線圈203卷繞在第二內(nèi)磁極部205C和205D上，且鄰近轉(zhuǎn)子201的另一側(cè)。
在上述構(gòu)造的步進(jìn)電機(jī)中，為了轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子201，第一線圈202的通電方向和第二線圈203的通電方向順次切換。結(jié)果，第一外磁極部204A和204B的極性、第一內(nèi)磁極部204C和204D的極性、第二外磁極部205A和205B的極性和第二內(nèi)磁極部205C和205D的極性順次切換，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子201轉(zhuǎn)動。
在步進(jìn)電機(jī)中，由線圈的通電產(chǎn)生的磁通量從外磁極部流到與該外磁極部相對的內(nèi)磁極部，或者從內(nèi)磁極部流到與該內(nèi)磁極部相對的外磁極部，由此有效地作用在位于外磁極部和內(nèi)磁極部之間的磁體上。此外，外磁極部和內(nèi)磁極部之間的距離可減小到筒狀磁體的厚度的數(shù)量級(order)，使得可減少由外磁極部和內(nèi)磁極部形成的磁路的阻抗。因而，少量的電流可以產(chǎn)生大量的磁通量，導(dǎo)致增大的輸出。
作為第二個(gè)傳統(tǒng)例，已提出一種具有減小的外徑的步進(jìn)電機(jī)(例如，參見日本特開2002-142431號公報(bào))。
該步進(jìn)電機(jī)包括長軛鐵、短軛鐵、線架殼(bobbin case)、第一定子、轉(zhuǎn)子、以及殼(case)。
第一定子構(gòu)造成使線架插入長軛鐵、線架殼和短軛鐵。長軛鐵具有環(huán)形部和從該環(huán)形部的外周緣突出的鋸齒狀極齒。短軛鐵的極齒比長軛鐵的極齒短。長軛鐵和短軛鐵被構(gòu)造成二者的極齒指向同一方向，短軛鐵的各極齒位于長軛鐵的極齒之間，且二者的端部在位置上相互一致。在長軛鐵和短軛鐵之間設(shè)置筒狀部，一對環(huán)片狀凸緣(flange)通過該筒狀部相連接。筒狀部支撐將保持為卷繞狀態(tài)的線圈夾在中間的環(huán)形線架殼。
第二定子與第一定子構(gòu)造相同。第一和第二定子布置成相互面對，且各自的短軛鐵位于其內(nèi)側(cè)，其極齒相互面對。轉(zhuǎn)子布置在第一和第二定子的中央空間中。殼覆蓋第一和第二定子的外周面。
根據(jù)日本特開平09-331666和特開2002-142431號公報(bào)中公開的步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的軸向長度根據(jù)兩線圈的高度、磁體的長度、以及定子的厚度確定。因此，步進(jìn)電機(jī)的軸向長度長。另一方面，如果步進(jìn)電機(jī)的軸向長度變短，則輸出明顯減小。
在日本特開2002-142431號公報(bào)中公開的步進(jìn)電機(jī)中，來自長軛鐵的磁通量流向短軛鐵。由于距離越短，磁通量越容易流動，所以大多數(shù)磁通量經(jīng)過不面對磁體外周面的短軛鐵和長軛鐵的根部附近，導(dǎo)致不令人滿意的磁效率和低輸出。
本申請的受讓人已提出解決上述問題的步進(jìn)電機(jī)(例如，參見日本特開2003-023763號公報(bào))。
該步進(jìn)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、第一外磁極部、第一內(nèi)磁極部、第二外磁極部、以及第二內(nèi)磁極部。
布置轉(zhuǎn)子用于轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)子具有被沿圓周方向分割且交替磁化為不同極的筒狀磁體。由第一線圈勵(lì)磁的第一外磁極部在預(yù)定第一角度范圍內(nèi)面對該磁體的外周面。由第一線圈勵(lì)磁的第一內(nèi)磁極部面對該磁極的內(nèi)周面。由第二線圈勵(lì)磁的第二外磁極部在預(yù)定第二角度范圍內(nèi)面對該磁體的外周面。由第二線圈勵(lì)磁的第二內(nèi)磁極部面對該磁極的內(nèi)周面。第一外磁極部和第二外磁極部布置在以磁體為中心的同一圓周上。
在日本特開2003-023763號公報(bào)中公開的步進(jìn)電機(jī)可縮短軸向長度。然而，沿步進(jìn)電機(jī)的徑向看，該步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造成使所有的外磁極部都布置在線圈內(nèi)側(cè)。出于該原因，當(dāng)嘗試減小步進(jìn)電機(jī)的外徑時(shí)，外磁極部與磁體的外周面相對的范圍是有限制的(即，在磁體的外周存在不與外磁極部相對的寬的區(qū)域)，導(dǎo)致減小的輸出。
在日本特開平09-331666和特開2003-023763號公報(bào)中公開的步進(jìn)電機(jī)均需要在磁體的內(nèi)周面和與該內(nèi)周面相對的內(nèi)磁極部之間具有預(yù)定的間隙，而制造工藝中的間隙控制導(dǎo)致成本增大。此外，定子需要設(shè)有筒狀內(nèi)磁極部和外磁極部。另一方面，在部件制造工藝中，難以整體地制造內(nèi)磁極部和外磁極部。如果分別制造這些磁極部，然后整體組裝，則部件數(shù)增加，成本增大。
另一方面，已提出采用磁效率高且軸向長度短的步進(jìn)電機(jī)的照相機(jī)遮光片(camera blade)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(例如，參見日本特開平10-62836號公報(bào))。
照相機(jī)遮光片驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括底板、遮光片(light-shieldingblade)、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動構(gòu)件、兩個(gè)軛鐵構(gòu)件、線圈、以及磁性材料構(gòu)件。
底板是具有曝光孔的構(gòu)件。遮光片包括至少一個(gè)開啟和關(guān)閉該曝光孔的片。轉(zhuǎn)子具有被多極磁化且相對于曝光孔橫向布置的永磁體，該永磁體的轉(zhuǎn)軸布置成與光軸平行。驅(qū)動構(gòu)件隨轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而運(yùn)轉(zhuǎn)，使遮光片開啟和關(guān)閉。兩個(gè)軛鐵構(gòu)件布置成將轉(zhuǎn)動體夾在中間，每個(gè)軛鐵的一端在預(yù)定的角度范圍上與轉(zhuǎn)子的周面相對。線圈卷繞該兩個(gè)軛鐵構(gòu)件中的至少一個(gè)。磁性材料構(gòu)件將兩個(gè)軛鐵構(gòu)件各自的另一端相互磁耦合，并具有至少一個(gè)伸出部(overhang portion)。
在步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的狀態(tài)中，磁性構(gòu)件的伸出部延伸到轉(zhuǎn)子的磁極附近，該轉(zhuǎn)子的磁極不同于每個(gè)軛鐵構(gòu)件的一端所對著的磁極。具體地，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時(shí)，積極地使用不與每個(gè)軛鐵構(gòu)件的一端相對的轉(zhuǎn)子的磁極，以提高磁效率。
雖然在日本特開平10-62836號公報(bào)中公開的步進(jìn)電機(jī)的軸向長度短，但是該步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造成包括將兩個(gè)軛鐵構(gòu)件連接在一起的連接軛鐵，因此，部件數(shù)增加，成本高。另外，由于軛鐵的連接產(chǎn)生磁損失，實(shí)際上磁效率低。
此外，來自兩個(gè)軛鐵構(gòu)件之一的一端的磁通量流向磁構(gòu)件的伸出部和另一軛鐵的一端，因此，磁路長且磁阻高。因此，磁效率低。
此外，由于在運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)時(shí)兩個(gè)線圈中僅一個(gè)通電，所以與交流電流同時(shí)通過兩個(gè)線圈的普通兩相步進(jìn)電機(jī)相比，輸出低得多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供尺寸小、軸向長度短、成本低和輸出高的驅(qū)動裝置。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種驅(qū)動裝置，其包括筒狀磁體，其沿圓周方向被多極磁化，該磁體具有內(nèi)周面和外周面；轉(zhuǎn)子，其由軟磁性材料制成，固定在該磁體的該內(nèi)周面；第一和第二外磁極部，其布置在相對于該磁體的轉(zhuǎn)動中心相互錯(cuò)開預(yù)定角度相位的各位置，該第一和第二外磁極部與該磁體的該外周面隔著預(yù)定間隔相對；第三和第四外磁極部，其分別布置在對應(yīng)于該第一和第二外磁極部的位置，該第三和第四外磁極部與該磁體的該外周面隔著預(yù)定間隔相對；第一環(huán)形線圈，其對該第一和第三外磁極部勵(lì)磁；第二環(huán)形線圈，其對該第二和第四外磁極部勵(lì)磁；其中該第一線圈和該第二線圈布置成沿該轉(zhuǎn)子的軸向鄰接該磁體，該第一外磁極部被插入該第一線圈內(nèi)，該第二外磁極部被插入該第二線圈內(nèi)，該第三外磁極部布置成在該磁體的圓周方向上靠近該第一外磁極部，以及該第四外磁極部布置成在該磁體的圓周方向上靠近該第二外磁極部。
根據(jù)本發(fā)明，由于第一和第二外磁極部以及第三和第四外磁極部布置在磁體外部，從轉(zhuǎn)子的軸向看，第一和第二線圈布置成鄰近磁體，驅(qū)動裝置可具有短的軸向長度。由第一線圈的通電產(chǎn)生的磁通量在第一外磁極部和轉(zhuǎn)子之間通過，由第二線圈的通電產(chǎn)生的磁通量在第二外磁極部和轉(zhuǎn)子之間通過，以使這些磁通量都能有效地作用在磁體上，增加驅(qū)動裝置的輸出。結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)軸向長度短和具有高輸出的小尺寸和低成本的驅(qū)動裝置。
優(yōu)選地，該第一和第二外磁極部分別沿該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線向該第三和第四外磁極部延伸，以及該第三和第四外磁極部分別沿該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線向該第一和第二外磁極部延伸。
根據(jù)該優(yōu)選形式，可減少步進(jìn)電機(jī)的外徑。
更優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸，與該第一和第二外磁極部一體形成的第一定子布置在該轉(zhuǎn)子的該轉(zhuǎn)軸的一端，以及與該第三和第四外磁極部一體形成的第二定子布置在該轉(zhuǎn)子的該轉(zhuǎn)軸的另一端。
更優(yōu)選地，該第一和第二定子分別包括第一和第二平板部，該第一和第二平板部與該轉(zhuǎn)子的該轉(zhuǎn)軸垂直地延伸，該第一和第二外磁極部從該第一平板部分別向該第三和第四外磁極部延伸，以及該第三和第四外磁極部從該第二平板部分別向該第一和第二外磁極部延伸。
根據(jù)該兩個(gè)優(yōu)選形式，可減少第一和第二外磁極部的相對位置的誤差以及第三和第四外磁極部的相對位置的誤差。結(jié)果，可減少步進(jìn)電機(jī)性能的變化。
優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入該磁心的轉(zhuǎn)軸；該磁心與該第一外磁極部相對的部分形成第一內(nèi)磁極部，該第一內(nèi)磁極部當(dāng)對該第一線圈通電時(shí)在該磁心的該部分與該第一外磁極部之間產(chǎn)生橫跨該磁體的磁通量，以及該磁心與該第二外磁極部相對的部分形成第二內(nèi)磁極部，該第二內(nèi)磁極部當(dāng)對該第二線圈通電時(shí)在該磁心的該部分與該第二外磁極部之間產(chǎn)生橫跨該磁體的磁通量。
根據(jù)該優(yōu)選形式，當(dāng)?shù)谝痪€圈通電時(shí)在第一外磁極部和第一內(nèi)磁極部之間產(chǎn)生的磁通量以及當(dāng)?shù)诙€圈通電時(shí)在第二外磁極部和第二內(nèi)磁極部之間產(chǎn)生的磁通量能有效地作用于磁體。結(jié)果，能增加步進(jìn)電機(jī)的輸出。
優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入該磁心的轉(zhuǎn)軸，相互獨(dú)立地形成該磁心和該轉(zhuǎn)軸。
根據(jù)該優(yōu)選形式，可單獨(dú)選擇用于轉(zhuǎn)子的材料和用于轉(zhuǎn)軸的材料，由此提高步進(jìn)電機(jī)的性能。
作為替代地，該轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入該磁心的轉(zhuǎn)軸，相互一體地形成該磁心和該轉(zhuǎn)軸。
根據(jù)該優(yōu)選形式，可減少部件數(shù)量和成本。
優(yōu)選地，該步進(jìn)電機(jī)包括線架，該第一線圈和該第二線圈二者繞該線架卷繞，該線架包括用于覆蓋該磁體的蓋部。
根據(jù)該優(yōu)選形式，步進(jìn)電機(jī)不需要用于覆蓋磁體的專用蓋，所以可減少部件數(shù)量和成本。
從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上面以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例作為驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機(jī)的分解透視圖。
圖2是示出圖1中的步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的透視圖。
圖3是示出圖1中的步進(jìn)電機(jī)在去掉其蓋時(shí)的透視圖。
圖4是示出圖1中的步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
圖5是示出處于第一通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的俯視圖。
圖6是示出處于第二通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖。
圖7是示出處于第三通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖。
圖8是示出處于第四通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例作為驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機(jī)的分解透視圖。
圖10是示出圖9中的步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的透視圖。
圖11是示出圖9中的步進(jìn)電機(jī)在去掉其線架時(shí)的透視圖。
圖12是示出圖9中的步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
圖13是示出根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例的步進(jìn)電機(jī)的分解透視圖。
圖14是示出圖13中的步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
首先，將說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動裝置。
圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例作為驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機(jī)的分解透視圖。圖2是示出圖1中的步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的透視圖。圖3是示出圖1中的步進(jìn)電機(jī)在去掉其蓋(cover)時(shí)的透視圖。圖4是示出該步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
如圖1至4所示，步進(jìn)電機(jī)包括第一定子1、第一軸承2、第一線圈3、第二線圈4、第一線架5、第二線架7、磁體9、磁心10、轉(zhuǎn)軸11、第二定子12、蓋13、以及第二軸承14。
第一定子1由軟磁性材料制成，其包括第一外磁極部1a、第二外磁極部1b、以及與兩磁極部1a和1b一體地形成的平板部1c。平板部1c形成為在V的腿之間具有張角θ的倒V形(參見圖5)。第一軸承2將被壓入的孔1d形成在平板部1c的中心。
第一外磁極部1a和第二外磁極部1b僅被彎曲成齒狀，以使在平板部1c的兩端制成狹縫后相對于平板部1c形成直角。在處于組裝狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)中，磁極部1a和1b與稍后說明的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸(電機(jī)轉(zhuǎn)軸)11平行地布置。此外，第一外磁極部1a和第二外磁極部1b布置在相對于磁體9的轉(zhuǎn)動中心彼此有預(yù)定角度相移的各位置上，并且布置成與磁體9的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。
第一軸承2由軟磁性材料制成，其可轉(zhuǎn)動地支撐轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸11。第一軸承2包括筒狀部以及直徑比該筒狀部小的固定部2b。在筒狀部和第一軸承2的固定部2b的中心形成有軸孔2a，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸11被插入該軸孔2a。固定部2b被插入第一定子1的孔1d。
卷繞有第一線圈3的第一線架5在將第一定子1的第一外磁極部1a夾在中間的同時(shí)固定在平板部1c上。第一線架5設(shè)置有兩個(gè)引線插頭6，第一線圈3的兩端中的每一個(gè)分別連接到引線插頭6上。第一線架5開有槽口，以露出第一定子1的第一外磁極部1a(參見圖3)。
卷繞有第二線圈4的第二線架7在將第一定子1的第二外磁極部1b夾在中間的同時(shí)固定在平板部1c上。第二線架7設(shè)置有兩個(gè)引線插頭8，第二線圈4的兩端中的每一個(gè)分別連接到引線插頭8上。第二線架7開有槽口，以露出第一定子1的第二外磁極部1b(參見圖3)。
卷繞第一線架5的第一線圈3的兩端連接到引線插頭6，以允許通過其導(dǎo)電。第二線圈4卷繞第二線架7，該第二線圈4的兩端連接到引線插頭8，以允許通過其導(dǎo)電。
磁體9形成為中空筒狀，其包括內(nèi)徑部9a。該磁體在圓周方向上被多極磁化，使得永磁極的數(shù)量等于N(在本實(shí)施例中，N＝8)。也就是說，如圖5至8所示，磁體9沿圓周方向被交替地永久磁化成S極和N極。磁體9的內(nèi)周面與外周面相比可能具有弱的磁化分布，可能根本未被磁化，或者可能被磁化成與外周面極性相反的極性(即，當(dāng)外周面的一部分被磁化成S極時(shí)，內(nèi)周面的相對應(yīng)的部分被磁化成N極)。例如用粘接(bonding)將磁體9的內(nèi)徑部9a固定到稍后說明的磁心10的第一筒狀部10a的外周上，以使磁體9的軸向端面能與第一筒狀部10a的軸向端面平齊。
磁心10由軟磁性材料制成，其包括第一筒狀部10a和第二筒狀部10b。在筒狀部10a和10b中，沿磁心10的軸線形成有延伸穿過該筒狀部10a和10b的孔10c。磁心10的筒狀部10a通過例如粘接固定到磁體9的內(nèi)徑部9a。轉(zhuǎn)軸11由軟磁性材料制成，其被插入并固定在磁心10的孔10c中。磁心10和轉(zhuǎn)軸11構(gòu)成轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子沿電機(jī)軸向的位置由具有預(yù)定間隔的第一軸承2和第二軸承14限制(參見圖4)。
雖然在本實(shí)施例中，磁心10和轉(zhuǎn)軸11分別制造然后相互一體地固定，但是磁心10和轉(zhuǎn)軸11可以如在第二實(shí)施例中一樣構(gòu)造成一體的構(gòu)件。如果磁心10和轉(zhuǎn)軸11構(gòu)造成分離的構(gòu)件，則轉(zhuǎn)軸11可以由具有高強(qiáng)度和高耐磨性的材料例如SUS(stainless steel)制成，磁心10可以由具有高磁效率的軟磁性材料例如SUY(electromagnetic soft iron)制成。如果磁心10和轉(zhuǎn)軸11構(gòu)造成一體的構(gòu)件，則由于部件數(shù)的下降可以降低成本，而且，可提高磁心10和轉(zhuǎn)軸11的同軸精確度。
第二定子12包括第一外齒部12a、第二外齒部12b、第三外齒部12c、第四外齒部12d、以及平板部12e。該第一至第四外齒部12a至12d與平板部12e一體地形成。第一至第四外齒部12a至12d僅被彎曲成齒狀，以在未示出的板狀構(gòu)件的平板部12e的周緣處相對于該平板部12e以基本呈直角延伸，該板狀構(gòu)件具有與展開的第二定子12相等的形狀。第一至第四外齒部12a至12d與稍后說明的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸11平行地布置。在組裝狀態(tài)下，第一至第四外齒部12a至12d面對第一定子1的外磁極部1a和1b。第二軸承14所壓入的孔12f形成在平板部12e的中心。
第一外齒部12a和第二外齒部12b形成第三外磁極部，第三外齒部12c和第四外齒部12d形成第四外磁極部。第三外磁極部和第四外磁極部在圓周方向上分別靠近第一定子1的第一外磁極部1a和第二外磁極部1b，并且與磁體9的外周面有預(yù)定間隔。
如圖2所示，蓋13覆蓋步進(jìn)電機(jī)的組件。在蓋13中形成有孔13a、槽口13b、以及槽口13c。在第二定子12被固定到該第二定子12的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)下，蓋13固定到第一定子1的平板部1c。第二軸承14被壓入孔13a。第一線架5的上部和兩個(gè)引線插頭6從槽口13b露出。第二線架7的上部和兩個(gè)引線插頭8從槽口13c露出。
第二軸承14由軟磁性材料制成，其可轉(zhuǎn)動地支撐轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸11。第二軸承14包括筒狀部以及直徑比該筒狀部小的固定部14b。在筒狀部和第二軸承14的固定部14b的中心形成軸孔14a，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸11插入該軸孔14a。通過在固定部14b被插入蓋13的孔13a中的狀態(tài)下將第二軸承14例如壓入第二定子12的孔12f內(nèi)來固定該第二軸承14。也就是說，第二軸承14的安裝位置由蓋13確定，第二定子12的安裝位置由蓋13和第二軸承14確定。
在上述構(gòu)造的步進(jìn)電機(jī)中，第一定子1構(gòu)造成使得第一外磁極部1a和第二外磁極部1b與平板部1c成為一體。因此，能減小第一外磁極部1a和第二外磁極部1b的相對位置的誤差。同樣，第二定子12構(gòu)造成使得構(gòu)成第三外磁極部的第一外齒部12a和第二外齒部12b以及構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d與平板部12e成為一體。因而，能減小第三外磁極部和第四外磁極部的相對位置的誤差，并可最小化由組裝誤差導(dǎo)致的步進(jìn)電機(jī)性能的變化。
第一定子1和第二定子12相互面對，包括磁心10和轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)子以及磁體9介于該第一定子1和第二定子12之間(參見圖3和4)。第二定子12通過第二軸承14、轉(zhuǎn)軸11、磁心10、以及第一軸承2與第一定子1磁耦合。
因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈3通電時(shí)，第一定子1的第一外磁極部1a和構(gòu)成第二定子12的第三外磁極部的第一外齒部12a和第二外齒部12b被勵(lì)磁。同樣，當(dāng)?shù)诙€圈4通電時(shí)，第一定子1的第二外磁極部1b和構(gòu)成第二定子12的第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d被勵(lì)磁。
在該情況下，第一外磁極部1a與第一和第二外齒部12a、12b被勵(lì)磁成相反的極性，第二外磁極部1b與第三和第四外齒部12c、12d被勵(lì)磁成相反的極性。也就是說，第一外磁極部1a與第三外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，第二外磁極部1b與第四外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性。
第一線圈3和第二線圈4布置成鄰接第一定子1的平板部1c，第二筒狀部10b、轉(zhuǎn)軸11和第二軸承2鄰接地布置在第一線圈3和第二線圈4之間。該布置能減少步進(jìn)電機(jī)的軸向長度。
通過將未示出的齒輪、桿(lever)、螺釘(screw)或者類似物固定到軸向突出于第一軸承2的轉(zhuǎn)軸11的端部，可從該部件得到步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動輸出。
第一定子1的第一外磁極部1a和第二外磁極部1b與磁體9的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。與第一外磁極部1a相對的磁心10的部分、轉(zhuǎn)軸11以及第一軸承2構(gòu)成第一內(nèi)磁極部。類似地，與第二外磁極部1b相對的磁心10的部分、轉(zhuǎn)軸11以及第一軸承2構(gòu)成第二內(nèi)磁極部。
因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈3通電時(shí)，第一外磁極部1a和第一內(nèi)磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，在這些磁極部之間產(chǎn)生橫跨磁體9的磁通量以有效地作用于磁體9。當(dāng)?shù)诙€圈4通電時(shí)，第二外磁極部1b和第二內(nèi)磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，在這些磁極部之間產(chǎn)生橫跨磁體9的磁通量以有效地作用于磁體9。
來自第一定子1的第一外磁極部1a的磁通量經(jīng)過磁體9和第一內(nèi)磁極部的磁路，以及來自第一定子1的第二外磁極部1b的磁通量經(jīng)過磁體9和第二內(nèi)磁極部的磁路，稱為第一磁路。
如前所述，構(gòu)成第三外磁極部的第二定子12的第一外齒部12a和第二外齒部12b以及構(gòu)成第四外磁極部的第二定子12的第三外齒部12c和第四外齒部12d與磁體9的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。此外，第一定子1的第一外磁極部1a以及構(gòu)成第三外磁極部的第一和第二外齒部12a、12b在圓周方向上相互靠近。第一定子1的第二外磁極部1b以及構(gòu)成第四外磁極部的第二定子12的第三和第四外齒部12c、12d在圓周方向上相互靠近(參見圖5)。
因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈3通電時(shí)，第一外磁極部1a和第三外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，來自第一外磁極部1a的磁通量流向第三外磁極部。當(dāng)?shù)诙€圈4通電時(shí)，第二外磁極部1b和第四外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，來自第二外磁極部1b的磁通量流向第四外磁極部。
來自第一定子1的第一外磁極部1a的磁通量通過空氣流到第三外磁極部、然后經(jīng)過第二軸承14、轉(zhuǎn)軸11、磁心10和第一軸承2的磁路，以及來自第一定子1的第二外磁極部1b的磁通量通過空氣流到第四外磁極部、然后經(jīng)過第二軸承14、轉(zhuǎn)軸11、磁心10和第一軸承2的磁路，稱為第二磁路。
如上所述，除了包括第一外磁極部1a和第二外磁極部1b的第一定子1之外，根據(jù)本實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)還設(shè)置有包括第三外磁極部和第四外磁極部的第二定子12，由此形成第一和第二磁路。因此，少量的電流可以產(chǎn)生大量的磁通量，使得可以增大步進(jìn)電機(jī)的輸出，降低功耗，以及使線圈小型化。
在上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中，由于第一線圈和第二線圈分別勵(lì)磁第一定子和第二定子，第一定子和第二定子的相對位置的誤差直接影響步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角精確度。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，第一線圈3勵(lì)磁第一定子1的第一外磁極部1a和第二定子12的第三外磁極部(第一外齒部12a和第二外齒部12b)。同樣，第二線圈4勵(lì)磁第一定子1的第二外磁極部1b和第二定子12的第四外磁極部(第三外齒部12c和第四外齒部12d)。因此，第一定子1和第二定子12的相對位置的誤差影響步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角精確度的可能性較小。也就是說，可實(shí)現(xiàn)具有高輸出和高轉(zhuǎn)動精確度的步進(jìn)電機(jī)。
在本實(shí)施例中，由于沒有必要在構(gòu)成磁體9內(nèi)的內(nèi)磁極部的磁心10和磁體9的內(nèi)周面之間設(shè)置間隔，所以可減少第一定子1的第一外磁極部1a和磁心10之間的距離以及第一定子1的第二外磁極部1b和磁心10之間的距離。因而，可減少由第一線圈3、第一外磁極部1a和第一內(nèi)磁極部形成的磁路的阻抗，以及能減少由第二線圈4、第二外磁極部1b和第二內(nèi)磁極部形成的磁路的阻抗。這增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
在上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中，第一和第二定子必須被構(gòu)造成內(nèi)磁極部與外磁極部一體地形成。另一方面，在制造中，難以用相同的部件制造內(nèi)磁極部和外磁極部。例如，這些磁極部可以通過金屬注射成型法(metal injection molding)來成型，但這需要很多成本。此外，與制造僅構(gòu)成外磁極部的部件的情況相比，部件尺寸越小，通過加壓法(pressing)制造作為一體構(gòu)件的磁極部越困難。此外，如果內(nèi)磁極部和外磁極部分別制造然后通過堵縫、焊接、粘接(bonding)等相互一體地固定，則制造成本高。
另一方面，在本實(shí)施例中，磁心10、轉(zhuǎn)軸11和第一軸承2構(gòu)成第一內(nèi)磁極部和第二內(nèi)磁極部，轉(zhuǎn)子額外地用作內(nèi)磁極部，由此降低了制造成本。
此外，在本實(shí)施例中，可通過簡單地將第一外磁極部1a和第二外磁極部1b彎曲到電機(jī)的軸向來構(gòu)造第一定子1，可通過簡單地將第一至第四外齒部12a到12d彎曲到電機(jī)的軸向來構(gòu)造第二定子12。因而，可易于制造，且降低制造成本。
此外，在本實(shí)施例中，如圖4所示，磁體9固定到磁心10的外周面上，磁體9具有比上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中的步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度更高的機(jī)械強(qiáng)度。此外，磁心10起所謂的襯里金屬(back metal)的作用，該襯里金屬能減少磁心10與在磁體9的內(nèi)周上產(chǎn)生的S極和N極之間的磁阻，從而可實(shí)現(xiàn)高磁導(dǎo)系數(shù)。因此，即使當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在高溫條件下使用時(shí)，磁體9也不太可能遭受由退磁導(dǎo)致的磁性劣化。
根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例，步進(jìn)電機(jī)必須在保持磁體的外周面和外磁極部之間間隔的精度的同時(shí)被組裝。另外，在圓周方向上定位成面對磁體的內(nèi)周面的那些內(nèi)磁極部必須與磁體相對且和該磁體之間有預(yù)定間隔。因此，由于部件精度的差異或組裝精確度的不足，可能不能確保間隙，從而增加導(dǎo)致內(nèi)磁極部不經(jīng)意地接觸磁體的缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，必須僅相對于磁體9的外周面控制間隙，因此，可容易地組裝步進(jìn)電機(jī)。
根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例，內(nèi)磁極部必須被構(gòu)造成內(nèi)磁極部不接觸磁體和輸出軸彼此相連的部分，使得不可能確保內(nèi)磁極部與磁體相對著的足夠的軸向長度。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，由于轉(zhuǎn)子額外地用作內(nèi)磁極部，所以可確保內(nèi)磁極部與磁體9彼此相對著的足夠的軸向長度。因而，能有效地使用第一定子1的第一外磁極部1a和第二外磁極部1b以及磁體9，且能增大步進(jìn)電機(jī)的輸出。
例如，如果各外磁極部包括沿磁體的徑向延伸的定子板，則磁體必須更平(planer)，線圈必須沿徑向卷繞。在該情況下，即使步進(jìn)電機(jī)的軸向長度短，該步進(jìn)電機(jī)也具有大的最外直徑。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，第一定子1的第一外磁極部1a和第二外磁極部1b具有沿電機(jī)的軸向延伸的齒狀。因而，步進(jìn)電機(jī)的最外直徑(參見圖5的L1，稍后將提到)由磁體9的直徑、第一外磁極部1a和第二外磁極部1b的厚度、以及第一線圈3和第二線圈4的卷繞寬度確定。結(jié)果，能最小化步進(jìn)電機(jī)的最外直徑。
根據(jù)本實(shí)施例，第一和第二外磁極部為齒狀，第一線圈3、第一線架5、第二線圈4、第二線架7、磁體9和包括磁心10和轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)子可全部從一個(gè)方向(從圖1中的頂部向下)安裝。結(jié)果，可提高組裝的可操作性。
接著，參考圖5至8，將給出根據(jù)本實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)的操作的詳細(xì)說明。
圖5是示出處于第一通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的俯視圖，圖6是示出處于第二通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖，圖7是示出處于第三通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖，以及圖8是示出處于第四通電狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)的俯視圖。
如圖5所示，磁體9的外周側(cè)被多極磁化(在本實(shí)施例中，磁極數(shù)是8)并且如上所述沿圓周方向以等角度間隔交替地磁化成S極和N極。磁體9的內(nèi)周側(cè)被磁化成與外周側(cè)的磁極相反的磁極。磁體9在磁體的外周側(cè)上具有S極的部分在內(nèi)周側(cè)上具有N極，磁體9在外周側(cè)上具有N極的部分在內(nèi)周側(cè)上具有S極。
第一定子1的第一外磁極部1a和第二外磁極部1b設(shè)置在相對于磁體9的轉(zhuǎn)動中心彼此相位差為θ°的各位置。這里，θ°由“180°-180°/N(N是磁極數(shù))”表示。由于本實(shí)施例中N＝8，所以θ°是157.5°。當(dāng)滿足關(guān)系θ°＝180°-180°/N時(shí)，可減少圖5中的長度L2。
第一定子1的第一和第二外磁極部1a、1b以及第二定子12的第三和第四外磁極部在垂直于磁體9的轉(zhuǎn)動軸線的同一平面上在不同的角度范圍上面對磁體9。因而，從電機(jī)的軸向看，磁體9可減小長度。這可減小整個(gè)步進(jìn)電機(jī)的軸向長度。
現(xiàn)在，將注意集中到作為上述布置的顯著特性的磁體9的外周面的一部分，給出步進(jìn)電機(jī)的操作的說明。來自被第一線圈3勵(lì)磁的第一外磁極部1a和第三外磁極部的磁通量以及來自被第二線圈4勵(lì)磁的第二外磁極部1b和第四外磁極部的磁通量交替作用于磁體9的該部分。因此，外磁極部導(dǎo)致其磁通量作用于磁體9的相同部分，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能而不受磁體9的磁化強(qiáng)度的變化的影響。
首先，如圖5所示，當(dāng)?shù)谝痪€圈3在正常方向(normaldirection)被通電時(shí)，第一外磁極部1a被勵(lì)磁成N極，第一外齒部12a和第二外齒部12b被勵(lì)磁成S極，第一內(nèi)磁極部(磁心10與第一外磁極部1a相對的部分)被勵(lì)磁成S極。同樣，如圖5所示，當(dāng)?shù)诙€圈4在正常方向被通電時(shí)，第二外磁極部1b被勵(lì)磁成N極，第三外齒部12c和第四外齒部12d被勵(lì)磁成S極，第二內(nèi)磁極部(磁心10與第二外磁極部1b相對的部分)被勵(lì)磁成S極(第一通電狀態(tài))。
接著，僅第二線圈4的通電方向從圖5所示的狀態(tài)反向，由此將第二外磁極部1b勵(lì)磁成S極，將第三外齒部12c和第四外齒部12d勵(lì)磁成N極，以及將第二內(nèi)磁極部勵(lì)磁成N極。結(jié)果，如圖6所示，磁體9逆時(shí)針轉(zhuǎn)動角度22.5°(第二通電狀態(tài))。
接著，僅第一線圈3的通電方向從圖6所示的狀態(tài)反向，由此將第一外磁極部1a勵(lì)磁成S極，將第一外齒部12a和第二外齒部12b勵(lì)磁成N極，以及將第一內(nèi)磁極部勵(lì)磁成N極。結(jié)果，如圖7所示，磁體9進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動角度22.5°(第三通電狀態(tài))。
接著，僅第二線圈4的通電方向從圖7所示的狀態(tài)反向，由此將第二外磁極部1b勵(lì)磁成N極，將第三外齒部12c和第四外齒部12d勵(lì)磁成S極，以及將第一內(nèi)磁極部勵(lì)磁成S極。結(jié)果，如圖8所示，磁體9進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動角度22.5°(第四通電狀態(tài))。
此后，第一線圈3和第二線圈4的通電方向以類似方式順次切換。結(jié)果，對第一外磁極部1a、第三外磁極部(第一外齒部12a和第二外齒部12b)、第二外磁極部1b和第四外磁極部(第三外齒部12c和第四外齒部12d)的勵(lì)磁以各自不同的時(shí)刻切換，以使磁體9轉(zhuǎn)動到對應(yīng)于通電相位的位置。
如上所述，在本實(shí)施例中，為了使步進(jìn)電機(jī)處于第一通電狀態(tài)，第一線圈3和第二線圈4都在正常方向通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第二通電狀態(tài)，第一線圈3在正常方向通電，第二線圈4在相反方向通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第三通電狀態(tài)，第一線圈3和第二線圈4都在相反方向通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第四通電狀態(tài)，第一線圈3在相反方向通電，第二線圈4在正常方向通電。也就是說，通過按如下順序切換通電狀態(tài)來轉(zhuǎn)動磁體9第一通電狀態(tài)、第二通電狀態(tài)、第三通電狀態(tài)、以及第四通電狀態(tài)。
可如下所述地切換通電狀態(tài)。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第五通電狀態(tài)，第一線圈3和第二線圈4都在正常方向通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第六通電狀態(tài)，第一線圈3在正常方向通電，第二線圈4不通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第七通電狀態(tài)，第一線圈3在正常方向通電，第二線圈4在相反方向通電。為了使步進(jìn)電機(jī)處于第八通電狀態(tài)，第一線圈3不通電，第二線圈4在相反方向通電。也就是說，可按如下順序切換通電狀態(tài)第五通電狀態(tài)、第六通電狀態(tài)、第七通電狀態(tài)、以及第八通電狀態(tài)。因此，磁體9轉(zhuǎn)動到對應(yīng)于通電相位的位置。
接著，將給出磁體9與第一外磁極部1a、第二外磁極部1b、構(gòu)成第三外磁極部的第一外齒部12a和第二外齒部12b、以及構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d之間的相位關(guān)系的說明。
如上所述，當(dāng)按照第一通電狀態(tài)、第二通電狀態(tài)、第三通電狀態(tài)和第四通電狀態(tài)的順序切換通電狀態(tài)時(shí)，磁極部的極性順次切換，以交替地勵(lì)磁第一外磁極部1a、第三外磁極部、第二外磁極部1b、以及第四外磁極部。
參考圖5，當(dāng)?shù)谝痪€圈3在正常方向通電時(shí)，第一外磁極部1a被勵(lì)磁成N極，構(gòu)成第三外磁極部的第一外齒部12a和第二外齒部12b被勵(lì)磁成S極。結(jié)果，在磁體9中產(chǎn)生圖5中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩，從而第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能在圓周方向上彼此一致，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能在圓周方向上彼此一致，第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能在圓周方向上彼此一致。
當(dāng)在第一線圈3在正常方向通電的同時(shí)第二線圈4在正常方向上通電時(shí)，第二外磁極部1b被勵(lì)磁成N極，構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d被勵(lì)磁成S極。結(jié)果，在磁體9中產(chǎn)生圖5中所見的順時(shí)針轉(zhuǎn)矩，從而第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能在圓周方向上彼此一致，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能在圓周方向上彼此一致，第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能在圓周方向上彼此一致。
在第一線圈3和第二線圈4被通電的同時(shí)，磁體9在其轉(zhuǎn)矩很平衡的情況下保持靜止。圖5示出了該狀態(tài)。
當(dāng)?shù)谝痪€圈3和第二線圈4以相同水平被通電時(shí)，第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)之間的相位差大約是11.25°。同樣，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)之間的相位差大約是11.25°。類似地，第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)之間的相位差、第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)之間的相位差、第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)之間的相位差、以及第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)之間的相位差都大約是11.25°。
當(dāng)?shù)诙€圈4的通電方向從圖5所示的狀態(tài)反向時(shí)，第二外磁極部1b被勵(lì)磁成S極，構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d被勵(lì)磁成N極。結(jié)果，在磁體9中產(chǎn)生圖5中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此一致，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此一致，以及第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此一致。
此時(shí)，第一線圈3在正常方向上保持通電，從而在磁體9中產(chǎn)生圖5中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩，如下所述。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此一致，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此一致，以及第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此一致。磁體9從圖5所示的狀態(tài)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。
當(dāng)磁體9從圖5所示的狀態(tài)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動大約11.25°角度時(shí)，第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)被置成彼此一致，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)被置成彼此一致，以及第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)被置成彼此一致。
此時(shí)，第二外磁極部1b的中心與磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極的之間的邊界)一致。同樣，第四外齒部12d的中心與磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極的之間的邊界)一致。
在磁體9中，產(chǎn)生用于進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動磁體9的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)磁體9從該狀態(tài)(從圖5所示的狀態(tài)逆時(shí)針大約22.5°)進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動11.25°角度時(shí)，磁體9停止在該位置，由第一線圈3和第二線圈4的通電而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡良好。圖6示出了該狀態(tài)。
當(dāng)?shù)谝痪€圈3的通電方向從圖6所示的狀態(tài)反向時(shí)，第一外磁極部1a被勵(lì)磁成S極，構(gòu)成第三外磁極部的第一外齒部12a和第二外齒部12b被勵(lì)磁成N極。結(jié)果，在磁體9中產(chǎn)生圖6所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)被置成彼此一致，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)被置成彼此一致，以及第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)被置成彼此一致。
此時(shí)，第二線圈4在相反方向上保持通電，從而在磁體9中產(chǎn)生圖6中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩，如下所述。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此一致，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此一致，以及第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此一致。磁體9從圖6所示的狀態(tài)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。
當(dāng)磁體9從圖6所示的狀態(tài)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動大約11.25°角時(shí)，第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)彼此對應(yīng)，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)彼此對應(yīng)，第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)彼此對應(yīng)。
此時(shí)，第一外磁極部1a的中心與磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極的之間的邊界)對應(yīng)。同樣，第二外磁極部12b的中心與磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極的之間的邊界)對應(yīng)。
在磁體9中，產(chǎn)生用于進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動磁體9的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)磁體9從該狀態(tài)(從圖5所示狀態(tài)逆時(shí)針大約22.5°)進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動約11.25°角時(shí)，磁體9停止在該位置，由第一線圈3和第二線圈4的通電產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡良好。圖6示出了該狀態(tài)。
當(dāng)?shù)诙€圈4的通電方向從圖7所示的狀態(tài)反向時(shí)，第二外磁極部1b被勵(lì)磁成N極，構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部12c和第四外齒部12d被勵(lì)磁成S極。結(jié)果，在磁體9中產(chǎn)生圖7中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此對應(yīng)，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此對應(yīng)，以及第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此對應(yīng)。
此時(shí)，第一線圈3在相反方向上保持通電，從而在磁體9中產(chǎn)生圖7中所見的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩，如下所述。具體地，產(chǎn)生的該轉(zhuǎn)矩使得第一外磁極部1a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)能彼此對應(yīng)，第一外齒部12a的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此對應(yīng)，以及第二外齒部12b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)能彼此對應(yīng)。磁體9從圖7所示的狀態(tài)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。
當(dāng)磁體9從圖7所示的狀態(tài)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動大約11.25°角時(shí)，第二外磁極部1b的中心和磁體9的被磁化部分的中心(N極的中心)彼此對應(yīng)，第三外齒部12c的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)彼此對應(yīng)，以及第四外齒部12d的中心和磁體9的被磁化部分的中心(S極的中心)彼此對應(yīng)。
此時(shí)，第二外磁極部1b的中心對應(yīng)于磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極之間的邊界)。同樣，第四外齒部12d的中心對應(yīng)于磁體9的被磁化部分的邊界(S極和N極之間的邊界)。
在磁體9中，產(chǎn)生用于進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動磁體9的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)磁體9從該狀態(tài)(從圖5所示的狀態(tài)逆時(shí)針大約22.5°)進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動11.25°角時(shí)，磁體9停止在該位置，由第一線圈3和第二線圈4的通電產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡良好。圖8示出了該狀態(tài)。
如上所述，由于由第一線圈3產(chǎn)生的磁通量在與磁體9的外周面相對的第一外磁極部1a和固定到磁體9的內(nèi)周面的轉(zhuǎn)子(磁心10和轉(zhuǎn)軸11)的第一內(nèi)磁極部之間通過，所以該磁通量有效地作用于磁體9。與磁體9的內(nèi)周面相對的轉(zhuǎn)子的第一內(nèi)磁極部不一定要與磁體9的內(nèi)周面隔開，所以，可減少外磁極部和內(nèi)磁極部之間的距離。這減少了磁阻，增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
由第二線圈4產(chǎn)生的磁通量在與磁體9的外周面相對的第二外磁極部1b和固定到磁體9的內(nèi)周面的轉(zhuǎn)子的第二內(nèi)磁極部之間通過，所以該磁通量有效地作用于磁體9。與磁體9的內(nèi)周面相對的轉(zhuǎn)子的第二內(nèi)磁極部不一定要與磁體9的內(nèi)周面隔開，所以，可減少外磁極部和內(nèi)磁極部之間的距離。這減少了磁阻，增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
也就是說，由第一線圈3產(chǎn)生的磁通量橫跨設(shè)置在第一外磁極部1a和第一內(nèi)磁部之間的磁體9，由第二線圈4產(chǎn)生的磁通量橫跨設(shè)置在第二外磁極部1b和第二內(nèi)磁部之間的磁體9。因此，磁通量能有效地作用于磁體9。這增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
由于第一線圈3所產(chǎn)生的磁通量也作用于第三外磁極部，并且第二線圈4所產(chǎn)生的磁通量也作用于第四外磁極部，所以步進(jìn)電機(jī)的輸出能進(jìn)一步增大。
由于磁心10(與第一外磁極部1a和第二外磁極部1b相對的部分)、轉(zhuǎn)軸11和第一軸承2構(gòu)成第一內(nèi)磁極部和第二內(nèi)磁極部，所以與外磁極部和內(nèi)磁極部彼此連接或一體地構(gòu)造的情況相比，能容易地且以低成本制造步進(jìn)電機(jī)。
此外，能增加與磁體9的外周相對的外磁極的數(shù)量而不增加步進(jìn)電機(jī)的外徑，可改善磁體9的轉(zhuǎn)矩平衡，因此，使得步進(jìn)電機(jī)變得平穩(wěn)(quiet)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，能實(shí)現(xiàn)軸向長度短、具有高輸出的小尺寸和低成本的步進(jìn)電機(jī)。
現(xiàn)在，將給出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動裝置的說明。
圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施例作為驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機(jī)的分解透視圖。圖10是示出步進(jìn)電機(jī)在組裝狀態(tài)的透視圖。圖11是示出步進(jìn)電機(jī)在去掉線架時(shí)的透視圖。圖12是示出步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的縱截面圖。
如圖9至12所示，步進(jìn)電機(jī)包括第一定子21、第一軸承22、第一線圈23、第二線圈24、線架25、磁體29、轉(zhuǎn)子30、第二定子32、以及第二軸承34。
本實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的不同之處在于磁心10和轉(zhuǎn)軸11不是分別制造然后固定到彼此上，而是轉(zhuǎn)子30包括預(yù)先相互一體地形成的磁心和轉(zhuǎn)軸；用一個(gè)線架25代替第一線架5和第二線架6，該線架25設(shè)有蓋部分以消除對專用蓋的需要。本實(shí)施例的其他要素與第一實(shí)施例的對應(yīng)要素相同，因此，簡化或省略其說明。
第一定子21由軟磁性材料制成，其包括第一和第二齒狀外磁極部21a、21b；以及平板部21c，其形成為具有張角(open angle)θ的倒V形，并形成有孔21d。
第一軸承22由軟磁性材料制成，其可轉(zhuǎn)動地支撐轉(zhuǎn)子30。在第一軸承22的中心形成有軸孔22a，第一軸承22的固定部22b被插入第一定子21的孔21d。
線架25包括第一線架部25a、第二線架部25b、以及蓋部25c。蓋部25c固定在第一定子21的平板部21c上，覆蓋磁體29的外周面，并構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)的外觀的一部分。第一線架部25a與蓋部25c一體地形成，并且從外部將第一定子21的第一外磁極部21a夾在中間。第二線架部25b與蓋部25c一體地形成，并且從外部將第一定子21的第二外磁極部21b夾在中間。
第一線圈23卷繞第一線架部25a，第二線圈24卷繞第二線架部25b。第一線架部25a開有槽口以露出第一定子21的第一外磁極部21a(參見圖10和12)。第二線架部25b開有槽口以露出第一定子21的第二外磁極部21b(參見圖10和12)。蓋部25c設(shè)置有與第一線圈23的各端分別相連的兩個(gè)引線插頭26和與第二線圈24的各端分別相連的兩個(gè)引線插頭28。
磁體29被交替地磁化成S極和N極，從而被永久磁化的磁極數(shù)為N(在本實(shí)施例中，N＝8)。例如用粘接(bonding)將磁體29固定到稍后說明的轉(zhuǎn)子30的第一筒狀部30a的外周面，以使磁體29的軸向端面能與第一筒狀部30a的軸向端面平齊。
轉(zhuǎn)子30由軟磁性材料制成，其包括第一筒狀部30a、第二筒狀部30b、第一軸部30c、以及第二軸部30d。也就是說，轉(zhuǎn)子30包括形成為一體的磁心(對應(yīng)于第一筒狀部30a和第二筒狀部30b)以及轉(zhuǎn)軸(第一軸部30c和第二軸部30d)。
第一筒狀部30a固定到磁體29的內(nèi)周面29a上。第二筒狀部30b設(shè)置在第一線圈23和第二線圈24之間。第一軸部30c由第一軸承22可轉(zhuǎn)動地支撐。第二軸部30d由第二軸承34可轉(zhuǎn)動地支撐。轉(zhuǎn)子30沿電機(jī)的軸向的位置由具有預(yù)定間隔的第一軸承22和第二軸承34限制(參見圖12)。
第二定子32由軟磁性材料制成，其包括第一外齒部32a、第二外齒部32b、第三外齒部32c、第四外齒部32d、以及具有孔32f的平板部32e。在組裝狀態(tài)，第一至第四外齒部32a至32d面對第一定子21的第一和第二外磁極部21a和21b。第一外齒部32a和第二外齒部32b形成第三外磁極部，第三外齒部32c和第四外齒部32d形成第四外磁極部。
第二軸承34由軟磁性材料制成，其包括筒狀部以及固定部34b。在筒狀部和固定部34b中形成有可轉(zhuǎn)動地支撐轉(zhuǎn)子30的第二軸部30d的軸孔34a。固定部34b被壓入第二定子32的孔32f。
與上述的第一實(shí)施例相比，本實(shí)施例具有下述特征(不同)。線架25固定地位于第一定子21上，第二定子32固定地位于線架25上，磁體29和轉(zhuǎn)子30介于該第二定子32和線架25之間。線架25具有卷繞在其上的第一線圈23和第二線圈24二者，并與第二定子32協(xié)作覆蓋磁體29的外周面，由此消除對專用蓋的需要。
在如上構(gòu)造的步進(jìn)電機(jī)中，第一定子21構(gòu)造成使得第一外磁極部21a和第二外磁極部21b與平板部21c一體地形成。因而，能減少第一外磁極部21a和第二外磁極部21b的相對位置的誤差。同樣，第二定子32構(gòu)造成使得構(gòu)成第三外磁極部的第一外齒部32a和第二外齒部32b以及構(gòu)成第四外磁極部的第三外齒部32c和第四外齒部32d與平板部32e成為一體。因而，能減少第三外磁極部和第四外磁極部的相對位置的誤差，并能最小化由組裝誤差導(dǎo)致的步進(jìn)電機(jī)性能的變化。
第一定子21和第二定子32彼此面對，磁體29和轉(zhuǎn)子30介于該第一定子21和第二定子32之間(參見圖11和12)。第二定子32通過第二軸承34、轉(zhuǎn)子30和第一軸承22與第一定子21磁耦合。因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈23通電時(shí)，第一外磁極部21a和構(gòu)成第三外磁極部的第一、第二外齒部32a、32b被勵(lì)磁。同樣，當(dāng)?shù)诙€圈24通電時(shí)，第二外磁極部21b和構(gòu)成第四外磁極部的第三、第四外齒部32c、32d被勵(lì)磁。
在該情況下，第一外磁極部21a和第一、第二外齒部32a、32b被勵(lì)磁成相反的極性，第二外磁極部21b和第三、第四外齒部32c、32d被勵(lì)磁成相反的極性。也就是說，第一外磁極部21a和第三外磁極部被勵(lì)磁成彼此相反的極性，第二外磁極部21b和第四外磁極部被勵(lì)磁成彼此相反的極性。
第一線圈23和第二線圈24布置成鄰接第一定子21的平板部21c，轉(zhuǎn)子30的第二筒狀部30b和第一軸承22相互鄰接地布置在第一線圈23和第二線圈24之間。該布置能減少步進(jìn)電機(jī)的軸向長度。
此外，通過將未示出的齒輪、桿、螺釘或者類似物固定到軸向突出于第一軸承22的轉(zhuǎn)子30的第一軸部30c的端部，可從該部件得到步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動輸出。
第一外磁極部21a和第二外磁極部21b與磁體29的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。與第一外磁極部21a相對的轉(zhuǎn)子30的一部分和第一軸承22構(gòu)成第一內(nèi)磁極部。類似地，與第二外磁極部21b相對的轉(zhuǎn)子30的一部分和第一軸承22構(gòu)成第二內(nèi)磁極部。
因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈23通電時(shí)，第一外磁極部21a和第一內(nèi)磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，在這些磁極部之間產(chǎn)生橫跨磁體29的磁通量以有效地作用于磁體29。類似地，當(dāng)?shù)诙€圈24通電時(shí)，第二外磁極部21b和第二內(nèi)磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，在這些磁極部之間產(chǎn)生橫跨磁體29的磁通量以有效地作用于磁體29。
來自第一定子21的第一外磁極部21a的磁通量經(jīng)過磁體29和第一內(nèi)磁極部的磁路，以及來自第一定子21的第二外磁極部21b的磁通量經(jīng)過磁體29和第二內(nèi)磁極部的磁路，稱為第一磁路。
如上所述，構(gòu)成第三外磁極部的第一、第二外齒部32a、32b，以及構(gòu)成第四外磁極部的第三、第四外齒部32c、32d與磁體29的外周面相對且和后者之間有預(yù)定間隔。同樣，第一外磁極部21a和構(gòu)成第三外磁極部的第一、第二外齒部32a、32b在圓周方向上相互靠近。第二外磁極部21b和構(gòu)成第四外磁極部的第三、第四外齒部32c、32d在圓周方向上相互靠近。
因而，當(dāng)?shù)谝痪€圈23通電時(shí)，第一外磁極部21a和第三外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，來自第一外磁極部21a的磁通量流向第三外磁極部。當(dāng)?shù)诙€圈24通電時(shí)，第二外磁極部21b和第四外磁極部被勵(lì)磁成相反的極性，來自第二外磁極部21b的磁通量流向第四外磁極部。
來自第一定子21的第一外磁極部21a的磁通量通過空氣流到第三外磁極部、然后經(jīng)過第二軸承34、轉(zhuǎn)子30和第一軸承22的磁路，以及來自第一定子21的第二外磁極部21b的磁通量通過空氣流到第四外磁極部、然后經(jīng)過第二軸承34、轉(zhuǎn)子30和第一軸承22的磁路，稱為第二磁路。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)被構(gòu)造成使得除了包括第一外磁極部21a和第二外磁極部21b的第一定子21之外，還設(shè)置有包括第三外磁極部和第四外磁極部的第二定子32，由此形成第一和第二磁路。因而，僅以少量的電流即可產(chǎn)生大量的磁通量，使得可以增大步進(jìn)電機(jī)的輸出，減少功耗，以及使線圈小型化。
在上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中，由于第一線圈和第二線圈分別勵(lì)磁第一定子和第二定子，第一定子和第二定子的相對位置的誤差直接影響步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角精確度。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，第一線圈23勵(lì)磁第一定子21的第一外磁極部21a和第二定子32的第三外磁極部(第一外齒部32a和第二外齒部32b)。同樣，第二線圈4勵(lì)磁第一定子21的第二外磁極部21b和第二定子32的第四外磁極部(第三外齒部32c和第四外齒部32d)。因而，第一定子21和第二定子32的相對位置的誤差影響步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角精確度的可能性較小。也就是說，能實(shí)現(xiàn)具有高輸出和高轉(zhuǎn)動精確度的步進(jìn)電機(jī)。
在本實(shí)施例中，沒有必要在構(gòu)成磁體29內(nèi)部的內(nèi)磁極部的轉(zhuǎn)子30和磁體29的內(nèi)周面之間設(shè)置間隔。這使得可以減少第一定子21的第一外磁極部21a和轉(zhuǎn)子30之間的距離以及第一定子21的第二外磁極部21b和轉(zhuǎn)子30之間的距離。因而，能減少由第一線圈23、第一外磁極部21a和第一內(nèi)磁極部形成的磁路的磁阻，以及能減少由第二線圈24、第二外磁極部21b和第二內(nèi)磁極部形成的磁路的磁阻，增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
此外，在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子30和第一軸承22構(gòu)成第一內(nèi)磁極部和第二內(nèi)磁極部，因此，轉(zhuǎn)子30額外地用作內(nèi)磁極部，以實(shí)現(xiàn)制造成本的減少。
在本實(shí)施例中，可通過簡單地將第一外磁極部21a和第二外磁極部21b彎曲到電機(jī)的軸向來構(gòu)造第一定子21，可通過簡單地將第一至第四外齒部32a至32d彎曲到電機(jī)的軸向來構(gòu)造第二定子32。因而，可易于制造，且降低制造成本。
在上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中，第一和第二定子必須被構(gòu)造成內(nèi)磁極部與外磁極部一體地形成，但在制造中，難以用相同的部件制造內(nèi)磁極部和外磁極部。例如，這些磁極部可以通過金屬注射成型法來成型，但這需要很多成本。此外，與制造僅構(gòu)成外磁極部的部件的情況相比，部件尺寸越小，通過加壓法制造作為一體構(gòu)件的磁極部越困難。此外，如果內(nèi)磁極部和外磁極部分別制造然后通過堵縫、焊接、粘接等相互一體地固定，則制造成本高。
另一方面，在本實(shí)施例中，由于磁體29固定到轉(zhuǎn)子30的第一筒狀部30a的周面上(參見圖12)，磁體29具有比上述第一個(gè)傳統(tǒng)例中的步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度更高的機(jī)械強(qiáng)度。此外，轉(zhuǎn)子30起所謂的襯里金屬的作用，該襯里金屬能減少轉(zhuǎn)子30與在磁體29的內(nèi)周上產(chǎn)生的S極和N極之間的磁阻，從而可實(shí)現(xiàn)高磁導(dǎo)系數(shù)。因此，即使當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在高溫條件下使用時(shí)，磁體29也不太可能遭受由退磁導(dǎo)致的磁性劣化。
根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例，步進(jìn)電機(jī)必須在保持磁體的外周面和外磁極部之間間隔精度的同時(shí)被組裝，而且，在圓周方向上與磁體的內(nèi)周面相對的內(nèi)磁極部必須被布置成面對磁體且和該磁體之間有預(yù)定間隔。因此，由于部件精度的差異或組裝精確度的不足，可能不能確保間隙，從而增加導(dǎo)致內(nèi)磁極部不經(jīng)意地接觸磁體的缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，必須僅相對于磁體9的外周面控制間隙，因此，可容易地組裝步進(jìn)電機(jī)。
此外，根據(jù)第一個(gè)傳統(tǒng)例，內(nèi)磁極部必須被構(gòu)造成內(nèi)磁極部不接觸磁體和輸出軸彼此相連的部分，使得不可能確保內(nèi)磁極部與磁體相對著的足夠的軸向長度。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，由于轉(zhuǎn)子30額外地用作內(nèi)磁極部，所以可確保內(nèi)磁極部與磁體29彼此相對著的足夠的軸向長度。因而，能有效使用第一定子21的第一外磁極部21a和第二外磁極部21b以及磁體29，且能增大步進(jìn)電機(jī)的輸出。
此外，例如，如果各外磁極部包括沿磁體的徑向延伸的定子板，則磁體必須更平，線圈必須沿徑向卷繞。在該情況下，即使步進(jìn)電機(jī)的軸向長度短，該步進(jìn)電機(jī)也具有大的最外直徑。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，第一定子21的第一外磁極部21a和第二外磁極部21b具有沿電機(jī)的軸向延伸的齒狀。因而，步進(jìn)電機(jī)的最外直徑根據(jù)磁體29的直徑、第一外磁極部21a和第二外磁極部21b的厚度、以及第一線圈23和第二線圈24的卷繞寬度確定。結(jié)果，能最小化步進(jìn)電機(jī)的最外直徑。
根據(jù)本實(shí)施例，由于第一和第二外磁極部為齒狀，第一線圈23、第二線圈24、線架25、磁體29、以及轉(zhuǎn)子30可全部從一個(gè)方向(從圖9中的頂部向下)安裝。結(jié)果，可提高組裝的可操作性。
如上所述，由第一線圈23產(chǎn)生的磁通量橫跨設(shè)置在第一定子21的第一外磁極部21a和第一內(nèi)磁極部之間的磁體29，由第二線圈24產(chǎn)生的磁通量橫跨設(shè)置在第一定子21的第二外磁極部21b和第二內(nèi)磁極部之間的磁體29。因此，磁通量可有效地作用于磁體29。這增大了步進(jìn)電機(jī)的輸出。
由于第一線圈23所產(chǎn)生的磁通量也作用于第三外磁極部，第二線圈24所產(chǎn)生的磁通量也作用于第四外磁極部，所以步進(jìn)電機(jī)的輸出能進(jìn)一步增大。
由于能增加與磁體29的外周面相對的外磁極的數(shù)量而不增加步進(jìn)電機(jī)的外徑，所以能改善磁體29的轉(zhuǎn)矩平衡，使得步進(jìn)電機(jī)變得平穩(wěn)。
此外，線架25具有在其上卷繞的第一線圈23和第二線圈24二者，并且額外地用作覆蓋磁體29的外周面的蓋，由此減少了部件數(shù)量和成本。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，能實(shí)現(xiàn)尺寸小、軸向長度短、成本低和輸出高的步進(jìn)電機(jī)。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，上述實(shí)施例中或?qū)ι鲜鰧?shí)施例的各種改變都是可以的。例如，盡管在第一和第二實(shí)施例中已經(jīng)說明了步進(jìn)電機(jī)，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于例如攝像裝置等各種裝置中的各種機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源。
本申請要求于2005年7月25日提交的日本專利申請No.2005-214899的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容引用在此以供參考。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動裝置，其包括筒狀磁體，其沿圓周方向被多極磁化，所述磁體具有內(nèi)周面和外周面；轉(zhuǎn)子，其由軟磁性材料制成，固定在所述磁體的所述內(nèi)周面；第一和第二外磁極部，其布置在相對于所述磁體的轉(zhuǎn)動中心相互錯(cuò)開預(yù)定角度相位的各位置，所述第一和第二外磁極部與所述磁體的所述外周面隔著預(yù)定間隔相對；第三和第四外磁極部，其分別布置在對應(yīng)于所述第一和第二外磁極部的位置，所述第三和第四外磁極部與所述磁體的所述外周面隔著預(yù)定間隔相對；第一環(huán)形線圈，其對所述第一和第三外磁極部勵(lì)磁；第二環(huán)形線圈，其對所述第二和第四外磁極部勵(lì)磁；其中所述第一線圈和所述第二線圈布置成沿所述轉(zhuǎn)子的軸向鄰接所述磁體，所述第一外磁極部被插入所述第一線圈內(nèi)，所述第二外磁極部被插入所述第二線圈內(nèi)，所述第三外磁極部布置成在所述磁體的圓周方向上靠近所述第一外磁極部，以及所述第四外磁極部布置成在所述磁體的圓周方向上靠近所述第二外磁極部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第一和第二外磁極部分別沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線向所述第三和第四外磁極部延伸，以及所述第三和第四外磁極部分別沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線向所述第一和第二外磁極部延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸，與所述第一和第二外磁極部一體形成的第一定子布置在所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)軸的一端，以及與所述第三和第四外磁極部一體形成的第二定子布置在所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)軸的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第一和第二定子分別包括第一和第二平板部，該第一和第二平板部與所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)軸垂直地延伸，所述第一和第二外磁極部從所述第一平板部分別向所述第三和第四外磁極部延伸，以及所述第三和第四外磁極部從所述第二平板部分別向所述第一和第二外磁極部延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入所述磁心的轉(zhuǎn)軸；所述磁心與所述第一外磁極部相對的部分形成第一內(nèi)磁極部，該第一內(nèi)磁極部當(dāng)對所述第一線圈通電時(shí)在所述磁心的所述部分與所述第一外磁極部之間產(chǎn)生橫跨所述磁體的磁通量，以及所述磁心與所述第二外磁極部相對的部分形成第二內(nèi)磁極部，該第二內(nèi)磁極部當(dāng)對所述第二線圈通電時(shí)在所述磁心的所述部分與所述第二外磁極部之間產(chǎn)生橫跨所述磁體的磁通量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入所述磁心的轉(zhuǎn)軸，相互獨(dú)立地形成所述磁心和所述轉(zhuǎn)軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括磁心和被插入所述磁心的轉(zhuǎn)軸，相互一體地形成所述磁心和所述轉(zhuǎn)軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，包括線架，所述第一線圈和所述第二線圈二者繞該線架卷繞，所述線架包括用于覆蓋所述磁體的蓋部。
全文摘要
一種驅(qū)動裝置，其尺寸小、軸向長度短、成本低且輸出高。作為該驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機(jī)包括第一線圈、第二線圈、磁體、以及包括磁心和轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子。第一至第四外磁極部與磁體的外周面相對且與后者之間有預(yù)定間隔。第一和第二線圈布置成沿轉(zhuǎn)軸的軸向鄰接磁體且布置在轉(zhuǎn)軸的各端部。第一和第二外磁極部被分別插入第一和第二線圈內(nèi)。沿磁體的圓周方向看，第三和第四外磁極部布置成分別靠近第一和第二外磁極部。
文檔編號H02K37/00GK1905317SQ20061009928
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者水牧雅夫 申請人:佳能株式會社