專利名稱：軸向磁通電磁微型馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軸向磁通電磁微型馬達，尤其涉及一種微型化的步進微馬達。
上述類型的微型馬達是已經(jīng)公知的，尤其可從瑞士專利668，160中查知，該類微型馬達具有一個定子，與其關相有一個磁公的轉子安裝得可繞轉動軸線轉動。此轉子具有至少一對在空氣隙中產(chǎn)生基本上平行于轉子的所述轉動軸線的磁場的磁極。此微型馬達還包括至少一個基本上是平面的線圈，該線圈位于所述空氣隙內(nèi)、垂直于轉動軸線，其安裝方式使其能交切由磁場產(chǎn)生的磁力線。根據(jù)此說明書，線圈設置在半導體晶片的一個面上并且用傳統(tǒng)的集成電路制造技術進行制造。在這種類型馬達中，空氣隙是由兩個高磁導率的平行凸緣盤形成的，其中一個凸緣盤與轉子為一體，而另一個則固定地裝在定子上。在運行時，分別由磁化的轉子和該線圈或若干個線圈產(chǎn)生的磁力線環(huán)繞在兩個相互地可轉動的凸緣盤之間。此設計將產(chǎn)生與會降低微型馬達輸出的磁吸力有關的摩擦力。
本發(fā)明的目的在于通過提供一個高輸出的電磁微型馬達來克服此缺陷，該馬達的結構特別適合于微型化的微型馬達制造技術。
因此，本發(fā)明的目的是提供一個軸向磁通電磁微型馬達，該類型馬達包括一個定子一個相對于該定子繞轉動線轉動的磁化轉子，此轉子具有至少一對在空氣隙中產(chǎn)生基本上平行于所述轉子的轉動軸線的磁場的磁極，和至少一個基本上是平面的線圈，該線圈位于所述空氣隙內(nèi)，垂直于該轉動軸線，以便交切由該磁場產(chǎn)生的磁力線，在此微型馬達中，該空氣隙只由轉子來限定。
由于此特征，該兩個凸緣盤可以以相伴的方式轉動，由此減少了這兩個凸緣盤之間的磁摩擦現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的較佳特征，此微型馬達具有一個第一和一個第二磁導凸緣盤，第一凸緣盤與轉子以機械方式結成一體;第二凸緣盤與轉子也以機械方式結成一體并與第一凸緣盤一起限定所述空氣隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該兩個凸緣盤分別由第一和第二套筒的中部致使其與轉子結成一體，該兩個套筒可自由轉動地安裝在一個樞軸上。
從以下結合附圖對本發(fā)明的非限制性的實施例所作的描述中，可以看出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電磁微型馬達的縱向剖視圖;
圖2是類似于圖1的視圖，但示出了本發(fā)明的第二實施例。
參見圖1和2，該兩圖示出了以總標號1標示的軸向磁通電磁微型馬達。
此微型馬達1具有一個定子2和一個磁化的轉子4，該轉子4相對于該定子2安裝得可繞轉動軸線Xr轉動。轉子4具有至少一對在一個空氣隙E中產(chǎn)生基本平行于轉子4的所述轉動軸線Xr的磁場H。為此，轉子4是由一個圓形的磁化盤6和一個高磁導率的第一凸緣盤8構成的。關于盤6和凸緣盤8的結構細節(jié)請參閱上面提及的瑞士專利。該馬達還有多個基本上是平面的線圈10。這些線圈以垂直于轉動軸線Xr的方式放置在所述空氣隙E內(nèi)，以便交切由磁場H產(chǎn)生的磁力線。線圈10設置在一個基片12上，該基片是由一種電絕緣材料例如由硅制成的半導體材料制成的，在其中心具有一個與軸線Xr同心的排出穿孔13。此處，線圈的結構也與上面提及的專利說明書所描述的線圈結構一樣。
根據(jù)本發(fā)明，該微型馬達具有一個高磁導率的、最好是象第一凸緣盤8一樣由一種軟磁性材料制成的第二凸緣盤14。此第二凸緣盤14位于盤6的自由面的對面，并且與轉子4以機械方式結成一體?？諝庀禘便這樣由都與轉子為一體的兩個凸緣盤8和14所限定，當微型馬達工作時，換句話說，當電流流過脫扣線圈10時，該兩個凸緣盤8和14能夠相對于定子2以相伴方長運動。應該理解到，空氣隙E僅僅是由轉子4限定的，因為它是由兩個形成轉子4的整體部分的可動凸緣盤8和14限定的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，兩個凸緣盤8和14是分別由可自由轉動地裝在一個樞軸20上的第一套筒16和第二套筒18的中間部分使其與轉子4結成一個整體的。直接安裝在樞軸20上的第二套筒18并考慮到本發(fā)明的微型馬達所處的圖1所示位置，在該第二套筒18的較低部分具有一個底座19，該底座19通過平行于軸線Xr的軸向接觸支持在與樞軸20為一整體的支座22上。為此，底座19在支座22對面有一個稱為內(nèi)套圈的第一環(huán)形套圈21。此內(nèi)套圈21具有一個直接支持在支座22上的摩擦面。樞軸20垂直于支座22延伸且彼此具有同樣的材料。支座22收容在一個機座24內(nèi)。該機座24最好用銅那樣的非磁性材料制成，它具有呈兩個臺階狀的凹座26和28，其尺寸和形狀設計成能夠分別至少容納支座22和第二凸緣盤14。在其內(nèi)容納支座22以及至少各容納底座19及第二凸緣盤14的一部分的凹座26和28由基片12蓋住，該基片的外緣在靠近限定凹座28的圓筒壁處支持在機座24的頂面上。
應該注意到，樞軸20相對于機座24是固定的，因為支座22是由焊縫27固定在凹座26的底部。
兩個套筒16和18是同軸熱后配合的且最好相互套在一起。更準確地說，相對于幾何軸線Xr而言處在最外的套筒16直接套在內(nèi)套筒18上。套筒18具有一個從底座19升起的筒體30。軸承面31設置在該筒體30相對于底座19的遠端部分上，其外直徑稍大于筒體30的直徑，以允許將第一套筒16強制地裝在第二套筒18的一段較小的接合長度上。
樞軸20以及套筒16和18經(jīng)排出穿孔13的中間部分正好穿過半導體基片12。
套筒16和18分別具有凸緣盤8和14分別靠在其上的臺肩32和34。在所示實施例中，磁化圓盤6可以有利地以這樣的方式套裝在第一套筒16上使得第一凸緣盤8夾在臺肩32和該磁化圓盤6之間。套筒16、第一凸緣盤8和磁化圓盤6形成一個部件U1，該部件可以預先組裝，然后裝在已經(jīng)裝在樞軸20上的第二套筒18的筒體30上。
應該注意到，在將第二套筒18裝在樞軸20上之前，可以通過至少在預先組裝期間使各部分結合在一起的膠接點36將該第二套筒與第二凸緣盤14預先組裝起來。第二套筒18和第二凸緣盤14也形成一個部分U2。
至于說到第二凸緣盤14，該凸緣盤14以其間具有徑向游隙J1的方式裝在第二套筒18的筒體30上并直接靠在臺肩34上。此外，第二凸緣盤14由第一套筒16的多個自由末端38之一固定在第二套筒18上。這樣，應該理解到，第二凸緣盤14是夾在第一套筒16的自由末端38和第二套筒18的臺肩34之間。應注意到，臺肩34是直接設置在底座19上。抵壓在第二凸緣盤14上的第一套筒16的自由末端限定了空氣隙E的寬度L。
樞軸20具有兩個相對于支座22而言分別處在遠端和近端的軸承面40和42，且第二套筒18以自由轉動的方式直接裝在其上。更準確地說，近端的軸承面42設置在支座22附近，而遠端的軸承面40則設置在樞軸20的自由末端附近。
應該注意到，樞軸20貫穿第二套筒18的整個長度，甚至超過該套筒的長度，這樣，它就貫穿整個轉子4。這種類型的設計能夠確保轉子4的準確的組裝及導引。
此外，底座19在支座22對面有一個第二環(huán)形套圈50，若樞軸20發(fā)生彎曲時，該套圈50適合于與支座22接觸。該第二套圈50與第一套圈21同軸且前者環(huán)繞著后者。該兩個同軸的套圈21和50相對于轉動軸線Xr分別設置在內(nèi)、外側。在此周邊套圈50和支座22之間的保護間隙G1是這樣計算出來的，使得樞軸20的彎曲可保持在彈性彎曲強度的范圍內(nèi)，并使凸緣盤14和磁化盤6都不可能擦到基片12。
為了傳遞由本發(fā)明的微型馬達1提供的力偶，將一個轉動齒輪60套在第一套筒16伸出微型馬達1外側的自由末端附近。應該注意到，此傳動齒輪60可以由制成第一套筒16的材料在該第一套筒16上加工的方式直接提供。
根據(jù)圖1所示的實施例，由兩個分別配置有凸緣盤8和14的套筒16和18形成的可動元件以及永久磁鐵6的軸向位移受到一個該止動件的限制，該止動件由旋擰入樞軸20的自由末端上的螺紋環(huán)62形成。該環(huán)62可以套在樞軸20上或可以以常規(guī)的方式(未示出)固定住，例如用埋頭螺釘或壓接連接固定住。應該注意到，內(nèi)套筒18的筒體30實際上是在樞軸20的自由末端附近從外套筒16內(nèi)伸出的。因此，內(nèi)套筒18具有一個自由的伸出末端，該末端形成一個能夠與螺紋環(huán)62軸向接觸的支承座63。
在圖2的實施例中，樞軸20的自由末端嵌入板64內(nèi)，例如嵌入輪系夾板內(nèi)。應該注意到，樞軸20是相對于板64固定住的，這兩個元件沒有相對運動。在此例中，軸向止動件由板64自身提供，第二套筒18的支承部分63可以抵靠在板64的一個面上。
權利要求
1.一種軸向磁通電磁微型馬達，其特征在于該微型馬達包括一個定子，一個相對該定子安裝得可繞轉動軸線轉動的磁化轉子，此轉子具有至少一對在空氣隙中產(chǎn)生基本上平行于所述轉動軸線的磁場的磁極，和至少一個基本上是平面的線圈，該線圈垂直于轉動軸線地設置在所述空氣隙內(nèi)，其設置方式使其能交切由磁場產(chǎn)生的磁力線，其中所述空氣隙僅由該轉子限定。
2.如權利要求1所述的微型馬達，其特征在于該微型馬達具有高磁導率的第一和第二凸緣盤，其中第一凸緣盤與該轉子以機械方式結成一個整體，而第二凸緣盤與該轉子也以機械方式結成一個整體并與第一凸緣盤一起限定所述空氣隙。
3.如權利要求1所述的微型馬達，其特征在于所述兩個凸緣盤通過可自由轉動地安裝在一個樞軸上的一個第一和一個第二套筒的中間部分分別與該轉子結成一個整體。
4.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述兩個套筒是同軸地壓配合的。
5.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述兩個套筒相互套在一起。
6.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述套筒分別包括將相應的凸緣盤支持在其上的臺肩。
7.如權利要求3所述的策型馬達，其特征在于第二凸緣盤由第一套筒的自由末端保持在第二套筒上。
8.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述第一套筒的自由末端抵壓在第二凸緣盤上并限定所述空氣隙的寬度。
9.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述樞軸具有兩個分別處在近端和遠端的軸承面，所述第二套筒可自由轉動地安裝在所述軸承面上。
10.如權利要求3所述的微型馬達，其特征在于所述樞軸貫穿第二套筒的整個長度。
全文摘要
一種軸向磁通電磁微型馬達，具有一個定子、一個相對于定子安裝得可繞轉動軸線轉動的轉子，該轉子具有至少一對在空氣隙內(nèi)產(chǎn)生基本上平行于轉動軸線的磁場的磁極和至少一個基本上是平面的線圈，該線圈以這樣的方式位于該空氣隙內(nèi)，使得其交切由磁場產(chǎn)生的磁力線，此微型馬達具有一個僅由轉子限定的空氣隙。該微型馬達可用來驅動機械裝置。
文檔編號H02K21/24GK1065758SQ9210269
公開日1992年10月28日 申請日期1992年4月9日 優(yōu)先權日1991年4月11日
發(fā)明者D·塔希祖特 申請人:Eta草圖制造公司