专利名称：混合式永磁旋转电机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在处理传真机、喷墨打印机、激光打印机或者复印机等的图像的OA设备中使用的混合式(以下简记为HB)永磁旋转电机及其制造方法。
背景技术：
图14、图15表示现有技术的2相HB型步进电动机，图14是纵断面，图15是表示转子铁芯和定子铁芯的关系的正面图。该步进电动机100具有定子110和转子130，定子110具有2相8主极的定子铁芯111，转子130被固定在转动自如地支持在该定子的内部的旋转轴120上。定子110通过从轴方向的两侧用非磁性体形成的支架112、113夹持叠层硅钢板形成的定子铁芯111而构成，在形成在定子铁芯111上的各主极111a上，卷绕被卷绕在线圈架115上的励磁用线圈114。在定子铁芯111上，如图15所示，8个主极朝向内周侧配置成放射状，在各主极111a的尖端上，分别形成多个感应器111b。
转子130用一对转子铁芯131、132夹持在轴方向磁化了的圆板状的永久磁铁133构成。在一方的转子铁芯131的周围如图15所示形成多个小齿130a。在另一方的转子铁芯132上也形成相同数目的小齿。各转子铁芯131、132相互偏离1/2齿距而固定在转动轴120上。此外，121、122是轴承。
此外，在定子铁芯111的8个主极111a上，如在图15中用A相、B相、A’相、B’相所示那样，在每隔1个的4个上卷绕未图示的1相数量的线圈。在这一场合，由于位于180度相反位置处的主极构成为励磁电流成为相同极性，所以作为径向的法线方向的吸引力始终被抵销，仅出现转子外周的切线方向的转矩成分。
但是，在上述的现有技术的构造(全主极构造)中，定子的主极数目多，制造成本高。因此，当把定子作为省主极构造(半主极构造)而取4主极时，例如在把转子铁芯131作为N极性向上侧引出的场合，转子铁芯132作为S极性向下侧引出，发生由于径向吸引力引起的不平衡电磁力，发生由于所谓侧拉引起的力偶，而产生振动或者噪音，定位精度也恶化。
另一方面，在美国专利6781260号公报中，公开了4主极的振动小、转矩大的省主极(半主极)构造的步进电动机。在该公报中公开的电动机构造中，在卷绕了线圈的定子内，准备两组用一对转子铁芯夹持环状地在其平面上单极充磁了的永久磁铁的转子单元，以电动机轴为芯使得永久磁铁的充磁磁极的同极相对地进行安装，而且配置得上述两组互相邻接的转子铁芯的小齿的极性互相相同。在这种方式的电动机构造中，因为转子铁芯是4个，所以与现有的2个的结构相比，分散了相应量的半径方向吸引力而得以平衡，因此不存在不平衡转矩力，由于轴承等的间隙引起的振动或者噪音比现有的电机有利，成为低振动低噪音。另外，该步进电动机与图14、15所示的全主极构造的相同尺寸的电动机比较，在理论上可以得到约两倍的转矩。或者在得到与全主极构造的电动机相同的转矩的场合，可以扩大定子和转子之间的气隙，改善不良率和提高可靠性。进而，相对于全主极电动机使用高能的稀土类磁铁，而能够使用廉价的例如铁氧体那样的永久磁铁，因此可以期待降低价格的效果。
但是，在美国专利6781260号公报中公开的电动机构造中，需要将两个永久磁铁磁化为逆磁性，未确立适当的磁化方法。亦即永久磁铁通过达到饱和磁通密度的磁通而磁化，但是在转子或者电动机完成后进行磁化的场合，当使用现有已知的使用了空芯线圈的充磁装置同时磁化两个永久磁铁时，因为在轴方向上磁化磁通互相排斥，所以永久磁铁部分的磁化不充分。另外，当把两个永久磁铁每次一个设定时间差进行磁化时，磁化了一方的转子单元永久磁铁的磁通向另一方的转子单元泄漏，有该泄漏磁通以将另一方的转子单元的永久磁铁磁化为和希望的磁性相反的磁性，或者使已经磁化了的另一方的转子单元的永久磁铁去磁的问题。因此现有技术是使用用单体磁铁磁化后的部件组装转子，但是在这样的方法中，有在组装时永久磁铁吸引铁粉或者灰尘致使组装困难，而且使完成的旋转电机的可靠性降低的问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种制造方法，它能够在组装旋转电机或者转子后适当地对如美国专利6781260号公报中公开那样的、转子包含两组转子单元的HB式永磁旋转电机的两个永久磁铁进行磁化。
另外，本发明的第二目的是提供适合上述制造方法的HB式永磁旋转电机。
本发明的第一形态的HB式永磁旋转电机的制造方法的特征在于，为实现上述第一目的，从多边形或者环状的磁性体放射状设置多个主极，在各主极的尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈而构成2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子，把在外周面上有多个小齿、在圆周方向偏离小齿的1/2齿距而配置的两个转子铁芯之间夹持磁铁材料构成的第一转子单元、和与该第一转子单元相同结构的第二转子单元固定在共同的转动轴上，使接近的转子铁芯的小齿的位置相同而构成转子，通过配置在第一转子单元的外侧的第一支架和配置在第二转子单元的外侧的第二支架，相对于定子确保规定的气隙而转动自如地组装转子，通过在组装体的外部使用轭将包含第一支架侧的转动轴的部分和定子铁芯的外周部连结起来的第一充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向上贯通第一支架以及第一转子单元，并相对于转动轴大致垂直地贯通定子铁芯，从而使得贯通组装体的轴方向的大约一半，而在轴方向上磁化第一转子单元的磁铁材料，通过在组装体的外部使用轭将包含第二支架侧的转动轴的部分和定子铁芯的外周部连结起来的第二充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向上贯通第二支架以及第二转子单元，并相对于转动轴大致垂直地贯通定子铁芯，从而贯通组装体的轴方向的剩余的大约一半，在轴方向上将第二转子单元的磁铁材料磁化为和第一转子单元的磁铁材料相反方向。
根据上述第一形态，因为在定子上安装转子后磁化磁铁材料形成永久磁铁，所以在旋转电机的组装中铁粉或灰尘不会附着在转子上，组装作业变得容易，而且能够提高旋转电机的可靠性。
另外，通过使用具有上述那样的轭的充磁装置，能够以分别相反的极性适当地磁化第一、第二转子单元的永久磁铁。
进而，通过使用具有轭的充磁装置，与使用利用了现有的空芯线圈的充磁装置的场合比较，能够以小的电力进行充磁。
此外，被组装的旋转电机具有两组分别包含永久磁铁的转子单元，因此与现有的具有一组转子单元的场合比较，各个永久磁铁的磁通密度即使小也足够，能够使用粘结磁铁或者铁氧体磁铁那样的磁铁材料的成本便宜的磁铁，与使用钕磁铁等昂贵的磁铁材料的磁铁的现有的结构比较，能够降低旋转电机整体的成本。另外，因为转子具有两组转子单元，所以定子的主极数至少能防止发生不平衡转矩，能够抑制由于不平衡转矩引起的振动、噪音等的发生，同时简化绕线，容易进行定子的组装作业。
在第一形态中，也可以使用同时具有第一充磁用磁路和第二充磁用磁路的充磁装置，同时磁化第一转子单元的磁铁材料和第二转子单元的磁铁材料，还可以在使用仅具有第一充磁用磁路以及第二充磁用磁路一方的充磁装置而磁化第一转子单元的磁铁材料后，从充磁装置取出组装体，使轴方向反转并再次设置到充磁装置内，磁化第二转子单元的磁铁材料。
所谓“接近的转子铁芯”不仅指两个转子铁芯直接接近形成一个转子铁芯的场合，也指两个转子铁芯在中间夹持其他部件而接近的场合。
本发明的第二形态的HB式永磁旋转电机的制造方法的特征在于，为实现上述第一目的，从多边形或者环状的磁性体放射状设置多个主极，在各主极的尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈而构成2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子，把在外周面上有多个小齿、在圆周方向上偏离小齿的1/2齿距而配置的两个转子铁芯之间夹持磁铁材料构成的第一转子单元、和与该第一转子单元相同结构的第二转子单元固定在共同的转动轴上，使接近的转子铁芯的小齿的位置相同而构成转子，通过在转子的外部通过用轭将包含第一转子单元的外侧的转子铁芯的侧面或者外周部的部分、和第一转子单元的内侧的转子铁芯的外周部连结起来的第一充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向上贯通第一转子单元的磁铁材料，由此在轴方向上磁化第一转子单元的磁铁材料，通过在转子的外部用轭将包含第二转子单元的外侧的转子铁芯的侧面或者外周部的部分、和第二转子单元的内侧的转子铁芯的外周部连结起来的第二充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向上贯通第二转子单元的磁铁材料，由此在轴方向上将第二转子单元的磁铁材料磁化为和第一转子单元的磁铁材料相反的方向，通过配置在第一转子单元的外侧的第一支架和配置在第二转子单元的外侧的第二支架，相对于定子确保规定的气隙地转动自如地组装转子。
根据上述第二形态，因为在组装转子后磁化磁铁材料形成永久磁铁，所以在转子的组装中铁粉或灰尘不会附着在转子上，组装作业变得容易，而且能够提高可靠性。
另外，通过使用具有上述那样的轭的充磁装置，能够以分别相反的极性适当地磁化第一、第二转子单元。
进而，通过使用具有轭的充磁装置，与使用利用了现有的空芯线圈的充磁装置的场合比较，能够以小的电力进行充磁。
此外，组装的旋转电机和第一形态相同，其效果如上述说明的那样，在能够降低旋转电机整体的成本的同时，能够抑制由于不平衡转矩引起的振动、噪音等的发生，同时简化绕线，容易进行定子的组装作业。
在第二形态中，也和上述第一形态同样，能够进行同时磁化、时间差磁化。
此外，在上述第一、第二的任何一个形态中，也可以在组装转子时，在第一转子单元和第二转子单元之间隔着导电材料。
本发明的HB式永磁旋转电机的特征在于，为实现上述第二目的，具有从多边形或者环状的磁性体放射状设置多个主极，在各主极的尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈而构成的2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子，和隔着导电材料使在外周面上有多个小齿、在圆周方向上偏离小齿的1/2齿距配置的两个转子铁芯之间夹持在轴方向上磁化了的永久磁铁构成的第一转子单元、和具有与该第一转子单元相同结构并在反方向上磁化了的永久磁铁的第二转子单元接近，并固定在共同的转动轴上，使接近的转子铁芯的小齿的位置成为相同而构成的转子，转子通过配置在第一、第二转子单元的外侧的第一、第二支架，相对于定子铁芯确保规定的气隙地转动自如地被支持。
根据上述的结构，因为在磁化磁铁材料时设置在转子上的铜或者铝等圆盘状的导电材料中流过涡流，所以减少了向接近的另一方的转子的泄漏磁化磁通。因此，能够得到适合使用上述的本发明的第一、第二形态的制造方法的旋转电机的结构。
图1是适用本发明的第一～第四实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法的步进电动机的纵断面图。
图2是表示图1的步进电动机的转子铁芯和定子铁芯的关系的正面图。
图3是表示本发明的第一实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图4是表示本发明的第二实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图5是表示本发明的第三实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图6是表示本发明的第四实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图7是适用本发明的第五～第九实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法的步进电动机的纵断面图。
图8是表示本发明的第五实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图9是表示本发明的第六实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图10是表示本发明的第七实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图11是表示本发明的第八实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图12是表示本发明的第九实施例的制造方法中的充磁装置的纵断面图。
图13是图12所示的充磁装置的正面图。
图14是现有技术的混合式步进电动机的纵断面图。
图15是表示图14的步进电动机的转子铁芯和定子铁芯的关系的正面图。
具体实施例方式
下面，根据
本发明的HB式永磁旋转电机的制造方法的9个实施例。
第一实施例～第四实施例表示制造对在美国专利6781260号公报中公开的旋转电机进行了改进的本发明的HB式永磁旋转电机的方法，第五实施例～第九实施例表示制造具有和在美国专利6781260号公报中公开的旋转电机相同的基本结构的HB式永磁旋转电机的方法。另外，第一实施例和第五实施例对应上述的第一形态，第二实施例和第六实施例对应上述的第二形态。第三实施例和第七实施例是第一实施例、第五实施例的变形例，第四实施例和第八实施例是第二实施例、第六实施例的变形例。
最初，根据图1以及图2说明适用第一实施例～第四实施例的制造方法的作为步进电动机的HB式永磁旋转电机(以下称为步进电动机)的结构。
图1是步进电动机的纵断面图，图2是从转动轴的方向看图1的电动机的内部的正面图。但是在图2中省略了线圈的图示。
该步进电动机1A是在由4主极构造的磁性体组成的定子10内配置HB型转子20构成的内转子型的HB步进电动机。定子10如图2所示，具有从近似四边形的磁性体将A相、B相、A’相、B’相的4个主极11a朝向内侧放射状配置构成的定子铁芯11。在面对各主极11a的转子20的尖端部上分别形成有多个小齿11b。另外，如图1所示，在各主极11a上，隔着绝缘材料的线圈架15卷绕线圈14。将卷绕在各主极11a上的4个线圈连接起来，使得反向地励磁分别以180度相对的主极的线圈，构成2相线圈。由此，构成2相4主极的定子10。相对于图14、15所示的2相电动机是全主极构造而具有8个主极，实施例的2相电动机是省主极(半主极)构造，具有4个主极。
定子铁芯11通过叠层硅钢板而构成，如图1所示，从轴方向的两侧被用铝等非磁性体构成的支架12、13夹持。
另一方面，转子20如图1所示，构成为把在一对转子铁芯21a、22a之间夹持在轴方向磁化了的永久磁铁23a构成的第一转子单元20A、和同样在一对转子铁芯21b、22b之间夹持在轴方向磁化了的永久磁铁23b构成的第二转子单元20B，在隔着圆板状的导电材料24邻接的状态下固定在共同的转动轴30上。各转子铁芯全部是相同尺寸、相同构造。永久磁铁23a、23b对于轴方向在反方向上磁化。例如，在该例中，把第一转子单元20A的外侧的转子铁芯21a、和第二转子单元20B的外侧的转子铁芯21b磁化为N极性，把内侧的转子铁芯22a和22b磁化为S极性。各转子铁芯由叠层硅钢板构成。
另外，在转子铁芯21a上，如图2所示在圆周上等齿距地形成多个小齿20T。在其他的3个转子铁芯22a、21b以及22b上也同样形成小齿。第一转子单元20A的两个转子铁芯21a、22a在圆周方向上错开小齿20T的1/2齿距地配置，同样，第二转子单元20B的转子铁芯21b、22b在圆周方向上错开小齿20T的1/2齿距地配置。然后，设置第一转子单元20A的内侧的转子铁芯22a、和第二转子单元20B的内侧的转子铁芯22b，使小齿20T的位置成为相同，从而在各单元的外侧的转子铁芯21a、21b之间小齿20T的位置也成为相同。
作为导电材料24，在图1中表示了和转子铁芯相同直径的场合，但也可以比转子铁芯的直径小，可以使用在中央形成贯通转动轴30的孔的圆盘状的构件或者薄铜片。形状希望是圆形，不过也可以是多边形。
定子铁芯11的主极11a的小齿11b与转子铁芯21a、22a、21b、22b的小齿20T的关系如下。亦即例如在仅励磁1相，N极的转子铁芯21a、21b的小齿20T与第一相的被磁化为S极的定子铁芯11的主极11a的小齿11b相对的场合，第一相的被磁化为N极的180度相反侧的定子铁芯11的主极11a的小齿11b成为与N极的转子铁芯21a、21b的小齿20T非相对(齿和沟相对，电气角度是180度的相位)的关系，与S极的转子铁芯22a、22b的小齿20T成为相对。此时没有被磁化的第二相的定子主极11的小齿11b和转子铁芯21a、21b、22a、22b的小齿20T成为90度的相位关系。
通过分别设置在支架12、13内的轴承31、32，转动自如地支持固定有第一、第二转子单元20A、20B的转动轴30。由此，在定子铁芯11的主极11a的小齿11b和转子铁芯21a、22a、21b、22b的小齿20T之间确保气隙，使转子20能够和转动轴30一起转动。
此外，在上述的说明中，转子20表现为在轴方向将第一转子单元20A(由21a、22a、23a构成)和第二转子单元20B(由21b、22b、23b构成)两组转子单元连结起来而构成，但是也可以表现为使用两个永久磁铁23a、23b，被这两个永久磁铁夹持的转子铁芯22a、22b用一个相对于位于它们两个的两侧的转子铁芯21a、21b齿位置偏离1/2的一个特殊转子构成。在内侧的转子铁芯22a、22b之间配置导电材料24。
通过这样设置两组转子单元，能够消除由4主极定子与现有的HB型转子(仅有一组转子单元)的组合所发生的径向不平衡电磁力。亦即，实施例的步进电动机1A的转子20，因为在轴方向以中央部的导电体24为界左右对称，所以好像两个时称的HB转子抵消不平衡电磁力的力偶那样起作用。因此具有始终抵消由于径向不平衡电磁力产生的力偶的优良效果。
此外，在图1、图2中以2相式表示，但是不限于此，可以把3相3主极或者5相5主极的省主极定子与具有两个永久磁铁的特殊的转子组合，作为3相或者5相HB型步进电动机构成，也可以在2相、或3相等的无刷电动机、或者同步电动机中使用。
下面，说明在图2所示的实施例的4主极的定子10和图14所示的8主极的定子中组合了上述的转子20的场合的转矩。可以用以下的式(1)表示1相的转矩T1。
T1＝NNriΦm(1)这里，N为线圈匝数，Nr为转子齿数，i为电流，Φm为从转子发出的与永久磁铁的磁通的线圈的交链磁通。
假定两者线径相同，总匝数Nt相等。从转子发出的总磁通量，在两者的定子的齿数例如等于48(8主极是8×6＝48，4主极是4×12＝48)的场合，因为能够忽略两者的定子铁芯的磁阻差而近似为相同的值Φt，所以把8主极机、4主极机的各1个主极的匝数、磁通分别作为N8、N4、Φ8、Φ4，下式成立。
Φ8＝Φt/8(2)Φ4＝Φt/4(3)N8＝Nt/8 (4)N4＝Nt/4 (5)根据(1)～(5)式，8主极机、4主极机的转矩T8、T4分别如下。
T8＝2×4(Nt/8)Nri(Φt/8)＝NtNriΦt/8(6)T4＝2×2(Nt/4)Nri(Φt/4)＝NtNriΦt/4(7)根据(6)、(7)，4主极机与现有的8主极机的电动机相比，输出约2倍的转矩。
该4主极的场合的希望的转子齿数Nr从下式导出。
90/Nr＝(-/+){(360/4)-360n/Nr} (8)式中，n是1以上的整数。
当(8)式的左边以及右边表示本结构的步进角，如果对其进行整理，则可以得到(9)式。
Nr＝4n±1 (9)通过满足式(9)，成为2相4主极的对称构造。例如n＝19时Nr＝75，因为在2相机中(90/Nr)度成为步进角，所以可以用1.2度步进角得到对称形的定子的旋转电机。另外，在Nr＝50的场合，因为不满足(9)式，所以定子是非对称形状，但是可以得到步进角1.8度的2相步进电动机。
因为2相4主极的定子铁芯为90度对称，所以在叠层硅钢板时，可以把冲床冲切的钢板每次转动90度而进行叠层。当能够进行转动叠积时，能够消除叠积厚度的偏差，消除硅钢板的磁方向性，成为良好的电动机特性。
下面，通过实施例的步进电动机1A使用两个永久磁铁，与图14、15所示的现有技术的2相8主极式的使用一个磁铁的步进电动机相比较地说明即使用低等的磁铁也能得到高的转矩。在现有技术的2相8主极的步进电动机中，把残留磁通密度Br为1.3[T](忒斯拉)的稀土类磁铁(钕磁铁)作为永久磁铁使用。与此相对，在本申请的场合，因为是2相4主极并且有两个磁铁，所以磁铁的残留磁通密度Br用下式求得。
Br＝1.3[T]×(1/2)(3/2)(4/8)＝0.4875[T] (10)式(10)的1/2是因为与和用一个磁铁励磁的转子的外圆周面积相同的现有技术的8主极组合的通常的HB型转子相比而大致成为1/2，因此从永久磁铁产生的磁通也可以为一半，如果磁铁的面积相同则磁铁的磁通密度也可以是一半，另外，(3/2)是因为永久磁铁的磁路长度减半因而铁芯部的磁导率单纯成为约2倍，但是考虑气隙或磁路的磁通密度的降低，由于转矩而磁导率近似为3/2倍。(4/8)意味着(4主极/8主极)，从上述(6)式和(7)式的关系得出转矩与主极数成反比。
使用该(10)式中的Br的值的磁铁能够得到与使用Br为1.3[T]的钕磁铁的8主极电动机相同程度的转矩。式(10)的结果与用计算机的磁场解析结果大体一致。
该(10)式中的Br的值相当于铁氧体磁铁。铁氧体磁铁在Br为0.5[T]、矫顽力(保持力)Hcj＝275KA/m左右的情况下其去磁曲线在取磁通密度为垂直、矫顽力为水平的坐标的第二象限中成为直线，把加入磁路中的永久磁铁的导磁系数作为斜率的通过了原点的直线与去磁曲线的交点成为动作点，但是因为该动作点磁通密度大体与永久磁铁的Br成比例，所以(6)式近似成立。铁氧体磁铁与稀土类磁铁相比极为便宜，即使使用两个也比钕磁铁便宜。亦即用0.5[T]以下的磁铁能够得到充分实用的转矩。只要是0.5[T]以下的磁铁，不限干式或者湿式的烧结铁氧体磁铁，也可以是把树脂作为粘合剂的粘结(塑料)磁铁。在烧结铁氧体磁铁中批量生产的限度例如是外形为25mm厚度为2mm左右，比那薄的话大多发生切割不良。采用粘结磁铁的话切割不良得以解决。
通过组合2相4主极定子10和上述具有两个转子单元的转子20，通过在抑制不平衡电磁力的同时采用0.5[T]以下的低等级的永久磁铁，相时于现有技术的采用高价的钕烧结磁铁或钐钴磁铁那样的稀土类磁铁的相同尺寸的电动机，也能够得到等同或者倍增的转矩。
接着，关于上述实施例的步进电动机1A的制造方法，特别是充磁方法，表示4个实施例。
第一实施例在本发明的第一实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在各定子铁芯11的主极11a上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定在一对转子铁芯21a、22a之间夹持磁铁材料(以下使用和磁化后的永久磁铁相同的符号23a进行说明)的第一转子单元20A、和在一对转子铁芯21b、22b之间夹持磁铁材料(以下使用和磁化后的永久磁铁相同的符号23b进行说明)的第二转子单元20B而构成转子20，通过在第一转子单元20A的外侧配置的第一支架12和在第二转子单元20B的外侧配置的第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20。由此，在磁铁材料未被磁化的状态下，完成步进电动机1A的构造。把该状态成为组装体。
接着把该组装体如图3所示那样安装在充磁装置50上。充磁装置50构成为把组装体的转动轴30作为中心轴包围组装体，能够通过一次设定就同时充磁两个磁铁材料23a、23b。
充磁装置50具有配置在轴方向的两侧的形成有转动轴30所贯通的孔的圆盘状的第一轭51以及第二轭52、和配置在它们之间的覆盖侧面的第三轭53。第三轭53的平断面大体是T字形，形成为向内侧伸出的突起53a的尖端从外周接触组装体的定子铁芯11。然后，在形成在第一轭51和第三轭53的突起53a之间的空间内，使得从轴方向、以及外周方向与组装体的第一支架12相对那样地配置内周侧形成为阶梯状的绝缘体线圈架54，在该绝缘体线圈架54上卷绕第一充磁用线圈55。同样，在形成在第二轭52和第三轭53的突起53a之间的空间内，使得从轴方向、以及外周方向与组装体的第二支架13相对那样地配置内周侧形成为阶梯状的绝缘体线圈架56，在该绝缘体线圈架56上卷绕第二充磁用线圈57。此外，理想的是各轭由像纯铁那样的饱和磁通密度高的材料形成。也可以使用叠层的硅钢板形成轭。
通过在上述的充磁装置50上安装组装体，如下那样地向第一、第二充磁用线圈55、57通电，来形成第一、第二充磁用磁路，磁化磁铁材料23a、23b。
第一充磁用磁路在组装体的外部通过作为磁性体的第一轭51以及第三轭53将包含第一支架12侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。假定由于在充磁用线圈55中流过磁化电流而产生的磁化磁通在充磁用线圈55的周围形成闭合回路。因此，该磁化磁通的一部分从转子铁芯21a不通过磁铁材料23a直接进入定子铁芯11，经由第三轭53返回第一轭51。当磁化磁通超过转子铁芯21b的饱和磁通密度(在由硅钢板构成的场合约1.5[T])时，大半的磁化磁通贯通磁铁材料23a到达内侧转子铁芯22a，从这里贯通定子铁芯11，经由第三轭53返回第一轭51。亦即，磁化磁通在轴方向贯通第一支架12以及第一转子单元20A，相对于转动轴30近似垂直地贯通定子铁芯11，由此贯通组装体的轴方向的大体一半，在轴方向上磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
第二充磁用磁路在组装体的外部通过作为磁性体的第二轭52以及第三轭53将包含第二支架13侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈57中流过磁化电流而发生的磁化磁通的一部分从转子铁芯21b不通过磁铁材料23b直接进入定子铁芯11，经由第三轭53返回第二轭52。另一方面，大半的磁化磁通贯通磁铁材料23b到达内侧的转子铁芯22b，从这里贯通定子铁芯11，经由第三轭53返回第二轭52。亦即，磁化磁通在轴方向贯通第二支架13以及第二转子单元20B，相对于转动轴30近似垂直地贯通定子铁芯11，从而贯通组装体的轴方向的剩余的大体一半，在轴方向上磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
此外，因为在第一充磁用线圈55和第二充磁用线圈57中互相在反方向上流过电流，所以第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b关于轴方向互相在反方向上磁化。
这里，如果第一、第二支架12、13或者轴承31、32是磁性体则贯通磁化磁通能够变大，但是在实施例中，这些是铝等非磁性体。因此，在轭和磁铁材料之间存在大的间隙。因此，为使磁化磁通越过这样的间隙充分到达磁铁材料，对第一、第二轭51、52进行设计，使得在转动轴30侧形成突出的部分，充磁用线圈55、57也位于该突出部分的外周上。因此，绝缘体线圈架54、56的断面形状采用在如图3所示的内部设置阶梯差的形状。
在上述的充磁处理中，当要使充分的磁化磁通通过第一转子单元20A的磁铁材料23a时，其一部分成为泄漏磁通，在没有导电材料24的场合，贯通第二转子单元20B的转子铁芯22b、磁铁材料23b、转子铁芯21b，磁铁材料23b以和希望的磁性相反的磁性，亦即在和第一转子单元的永久磁铁23a相同的方向被磁化。但是，本实施例的组装体因为在两个转子单元之间存在导电材料24，所以当该泄漏磁通到达导电材料24时，在导电材料24中产生涡流而抵消它，防止第二转子单元20B的磁铁材料在不希望的方向上被磁化。
同样，对于用于磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b的磁通，当泄漏磁通到达导电材料24时，在导电材料24中产生涡流而抵消它，防止第一转子单元20A的磁铁材料在不希望的方向上磁化。
在上述的第一实施例的制造方法中，作为第一、第二充磁用磁路，在充磁装置50的轭51、52、53之外使用转子铁芯21a、22a、21b、22b、定子铁芯11。因此磁化磁通密度不能比转子铁芯或者定子铁芯的饱和磁通密度(在硅钢板中约1.5[T])大。因此，为了磁化残留磁通密度Br为约1.2[T]的钕烧结磁铁，有时磁通不足，但是为了磁化残留磁通密度Br为约0.5[T]的铁氧体磁铁，能够得到充分的磁通。因此，第一实施例中使用的充磁装置50适合于作为使用铁氧体磁铁或者与其同程度的残留磁通密度的粘结磁铁等作为永久磁铁的本实施例的对象的步进电动机1A的装置。
可以同时磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b，也可以设置时间差进行磁化。在任何一种场合，在充磁用线圈55、57中流过电流，使得在各自的充磁用磁路中流过适当的磁通。根据第一实施例，因为能够在定子10中组装有步进电动机1A的转子20的状态下磁化永久磁铁，所以在组装时没有磁力，组装时转子不被吸附在定子上，组装容易，而且不吸附铁粉或者灰尘，能够提高可靠性。
此外，在上述的充磁装置50中，第三轭53是一体物，但是也可以合并通过和转动轴30垂直的平面在图中左右方向上分割成两部分的部件使用。在这种场合，作为轭材料，希望使用纯铁。
第二实施例在本发明的第二实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在把转子组装到定子内之前，在完成转子的构造后，把转子如下那样组装到充磁装置内，对构成转子的永久磁铁的磁铁材料部分进行充磁。
亦即如图4所示，在转动轴30上固定在一对转子铁芯21a、22a之间夹持磁铁材料23a的第一转子单元20A、和在一对转子铁芯21b、22b之间夹持磁铁材料23b的第二转子单元20B构成转子20，把该转子20安装在充磁装置60上磁化两个磁铁材料23a、23b，形成永久磁铁。
第二实施例的充磁装置60具有配置在轴方向的两侧的形成有转动轴30所贯通的孔的圆筒状的第一轭61以及第二轭62、配置为围绕它们的外周的、半截面大体为U形的第三轭63以及第四轭64。在形成在第一轭61和第三轭63之间的环状的空间内，容纳了卷绕在绝缘体线圈架65上的第一充磁用线圈66。同样，在形成在第二轭62和第四轭64之间的环状的空间内，容纳了卷绕在绝缘体线圈架67上的第二充磁用线圈68。
第一轭61的内侧的端面形成为阶梯状，使得从周围围绕转动轴30和轴承31，从轴方向接触第一转子单元20A的转子铁芯21a。同样，第二轭62的内侧的端面形成为阶梯状，使得从周围围绕转动轴30和轴承32，从轴方向接触第二转子单元20B的转子铁芯21b。
第三轭63在轴方向的端部密切接触第一轭61，在中心侧接触第一转子单元20A的内侧的转子铁芯22a的外周，或者隔着很少的间隙面对。同样，第四轭64在轴方向的端部密切接触第二轭62，在中心侧接触第二转子单元20B的内侧的转子铁芯22b的外周，或者隔着很少的间隙面对。希望通过纯铁形成各轭。
通过在上述的充磁装置60上安装转子20，向第一、第二充磁用线圈66、68通电，形成第一、第二充磁用磁路，磁化磁铁材料。
第一充磁用磁路通过在转子20的外部用作为磁性体的第一轭61和第三轭63将包含第一转子单元20A的外侧的转子铁芯21a的侧面的部分、和内侧的转子铁芯22a的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈66中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第一转子单元20A的外侧的转子铁芯21a、磁铁材料23a，到达内侧的转子铁芯22a，从这里经由第三轭63返回第一轭61。由此，在轴方向磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
第二充磁用磁路通过在转子20的外部用作为磁性体的第二轭62和第四轭64将包含第二转子单元20B的外侧的转子铁芯21b的侧面的部分、和内侧的转子铁芯22b的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈68中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第二转子单元20B的外侧的转子铁芯21b、磁铁材料23b，到达内侧的转子铁芯22b，从这里经由第四轭64返回第二轭62。由此，在轴方向磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
此外，因为在第一充磁用线圈66和第二充磁用线圈68中互相在反方向上流过电流，所以第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b关于轴方向互相在反方向上磁化。另外，因为设置了导电材料24，泄漏磁通通过在导电材料24中发生的涡流被抵消，能够防止一方线圈的泄漏磁通向不希望的方向磁化另一方的磁铁材料。
可以同时磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b，也可以设置时间差进行磁化。在任何一种场合，在充磁用线圈66、68中流过电流，使在各自的充磁用磁路中流过适当的磁通。
像第一实施例那样在定子中组装转子的状态下充磁的场合，因为作为非磁性体的支架或者轴承、定子铁芯加入磁路，所以间隙大，有时不能得到为磁化钕烧结磁铁等残留磁通密度约1.2[T]的永久磁铁的充分的磁通密度。在第二实施例的方法中，因为在把转子组装到定子上之前，在磁路中没有加入支架或者定子铁芯，所以间隙小。因为形成各轭的纯铁的饱和磁通密度为2.2[T]左右，所以即使对于磁化钕烧结磁铁等的永久磁铁也能够得到充分的磁通密度。
在如上述通过充磁装置60磁化磁铁材料后，通过在第一转子单元20A外侧配置的第一支架12和在第二转子单元20B外侧配置的第二支架13，对于定子10确保规定的气隙转动自如地组装转子20。由此，完成步进电动机1A。
此外，如果在转子20上安装轴承31、32之前进行磁化，则能够增大第一、第三轭61、63对于转于铁芯21a、21b的接触面积，能够更加容易磁化。
第三实施例本发明的第三实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法与第一实施例的场合相比，在完成把转子组装到定子内的组装体的状态下，进行转子侧的磁铁体的充磁这点相同，但是作为充磁装置使用图5所示的充磁装置70这点不同。
亦即，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定在一对转子铁芯21a、22a之间夹持磁铁材料23a的第一转子单元20A、和在一对转子铁芯21b、22b之间夹持磁铁材料23b的第二转子单元20B构成转子20，通过配置在第一转子单元20A的外侧的第一支架12和配置在第二转子单元20B的外侧的第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20。由此，在磁铁材料未被磁化的状态下，完成步进电动机1A的构造。把该状态称为组装体。
接着把该组装体如图5所示那样安装在充磁装置70上。充磁装置70构成为把组装体的转动轴30作为中心轴包围组装体的轴方向的大体一半，能够通过一次设定而充磁一个磁铁材料。在该状态下，在充磁第一转子单元20A的磁铁材料23a后，从充磁装置70取出组装体，使轴方向反转再次装入充磁装置70，充磁第二转子单元20B的磁铁材料23b。
充磁装置70具有形成有转动轴30所贯通的孔的圆盘状的第一轭71和覆盖其侧面并形成为L形而接触定子铁芯11的第二轭72。另外，在形成在第一轭71和第二轭72之间的空间内，配置内周侧形成为阶梯状的绝缘体线圈架73，使得与组装体的第一支架12从轴方向、以及外周方向相对，在该绝缘体线圈架73上卷绕充磁用线圈74。在第三实施例的充磁装置70中，基本上和取出第一实施例所示的图3的充磁装置50的轴方向的一半的结构相同，但是第二轭72接触定子铁芯11的部分的宽度被设定为能够覆盖定子铁芯11的厚度。理想的是通过纯铁形成备轭。
通过在上述的充磁装置70上安装组装体的第一转子单元20A侧的一半，向充磁用线圈74通电，形成第一充磁用磁路，磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
第一充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭71以及第二轭72将包含第一支架12侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈74中流过磁化电流而发生的磁化磁通从转子铁芯21a通过磁铁材料23a到达内侧的转子铁芯22a，从这里贯通定子铁芯11，经第二轭72返回第一轭71。亦即，磁化磁通在轴方向贯通第一支架12以及第一转子单元20A，相对于转动轴30近似垂直地贯通定子铁芯11，由此贯通组装体的轴方向的大体一半，在轴方向磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
接着，把组装体从充磁装置70取出，使轴方向反转再次安装到充磁装置70中，并安装第二转子单元20B侧的一半后给充磁用线圈74通电，由此形成第二充磁用磁路，磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
第二充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭71以及第二轭72将包含第二支架13侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连续起来而成。由于在充磁用线圈74中流过磁化电流而发生的磁化磁通从转子铁芯21b通过磁铁材料23b到达内侧的转子铁芯22b，从这里贯通定子铁芯11，经第二轭72返回第一轭71。亦即，磁化磁通在轴方向贯通第二支架13以及第二转子单元20B，相对于转动轴30近似垂直地贯通定子铁芯11，贯通组装体的轴方向的大体一半，在轴方向磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
此外，因为在上述二次充磁时使组装体在轴方向反转，所以即使在充磁用线圈74中流动的电流的方向相同，也能够在关于轴方向互相相反的方向上磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b。另外，因为设置了导电材料24，所以能够通过在导电材料24中发生的涡流抵消泄漏磁通，防止一方的线圈的泄漏磁通向不希望的方向磁化另一方的磁铁材料。
第三实施例的充磁装置70的磁化要花费时间，但是磁化装置可以比图3的场合做得更小型。另外，因为能够仅把一方的磁铁材料作为对象来决定第二轭72的面对定子铁芯11的轴方向的厚度，所以能够选择与磁铁材料的材质或者厚度对应的最适合的值。亦即，在图3的充磁装置50中，因为用两个线圈同时磁化两个磁铁材料，所以把第三轭53的突起53a作为共同的磁路利用，对于一个磁铁材料能够使用的磁路的轴方向的厚度即使最大也成为定子铁芯的厚度的1/2。与此相对，在图5的充磁装置70中，因为使用一个线圈每次磁化两个磁铁材料的一个，所以对于第二轭72的接触定子铁芯11的部分中的一个磁铁能够使用的磁路的轴方向的厚度不像图3那样被限定，能够厚达等于定子铁芯11的厚度的厚度。因此，可以根据与磁铁材料的材质对应的磁通密度来设定轭的厚度，使得成为必要的磁阻。
第四实施例本发明的第四实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法与第二实施例的场合相比，在把转子组装到定子内之前，进行转子的磁铁材料的充磁这点相同，但是作为充磁装置使用图6所示的充磁装置80这点不同。
即，在旋转轴80上固定在一对转子铁心21a、22a之间夹着磁铁材料23a的第一转子单元20A、在一对转子铁心21b、22b之间夹着磁铁材料23b的第二转子单元20B而构成转子20，将该转子20安装在充磁装置80中，磁化2个磁铁材料23a、23b而成为永久磁铁。
第四实施例的充磁装置80构成为以转动轴30作为中心轴包围转子20的轴方向的大体一半，能够通过一次设定而充磁一个磁铁材料。在该状态下充磁第一转子单元20A的磁铁材料23a后，从充磁装置80取出转子单元20，在使轴方向反转后再次安装到充磁装置80中，充磁第二转子单元20B的磁铁材料23b。
充磁装置80和取出图4的充磁装置60的轴方向的一半的结构相同，具有形成有转动轴30所贯通的孔的圆筒状的第一轭81、配置为围绕其外周的半截面大体为U形的第二轭82。另外，在形成在第一轭81和第二轭82之间的空间内，收纳卷绕在绝缘体线圈架83上的充磁用线圈84。
第一轭81的内侧的端面从周围围绕转动轴30和轴承31，形成为阶梯状而从轴方向接触第一转子单元20A的转子铁芯21a。第二轭82在轴方向的图中左侧的端部密切接触第一轭81，图中右侧的端部接触第一转子单元20A的内侧的转子铁芯22a的外周，或者隔着很少的间隙相对。理想的是通过纯铁形成各轭。
通过在上述的充磁装置80上安装转子20的第一转子单元20A侧的一半，向充磁用线圈84通电，形成第一充磁用磁路，磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
第一充磁用磁路通过在转子20的外部用作为磁性体的第一轭81和第二轭82将包含第一转子单元20A的外侧的转子铁芯21a的侧面的部分、和内侧的转子铁芯22a的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈84中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第一转子单元20A的外侧的转子铁芯21a、磁铁材料23a，到达内侧的转子铁芯22a，从这里经由第二轭82返回第一轭81。由此，在轴方向磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a。
接着把转子20从充磁装置80取出，使轴方向反转再次安装到充磁装置80中，通过安装第二转子单元20B侧的一半后给充磁用线圈84通电，形成第二充磁用磁路，磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
第二充磁用磁路通过在转子20的外部用作为磁性体的第一轭81和第二轭82将包含第二转子单元20B的外侧的转子铁芯21b的侧面的部分、和内侧的转子铁芯22b的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈84中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第二转子单元20B的外侧的转子铁芯21b、磁铁材料23b，到达内侧的转子铁芯22b，从这里经由第二轭82返回第一轭81。由此，在轴方向磁化第二转子单元20B的磁铁材料23b。
此外，因为在上述二次充磁时使转子20在轴方向反转，所以即使在充磁用线圈84中流动的电流的方向相同，也能够在关于轴方向互相相反的方向上磁化第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b。另外，因为设置了导电材料24，所以能够通过在导电材料24中发生的涡流抵消泄漏磁通，防止一方的线圈的泄漏磁通向不希望的方向磁化另一方的磁铁材料。
在如上述那样通过充磁装置80磁化磁铁材料后，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20。由此，完成步进电动机1A。
接着，根据图7说明适用第五实施例～第九实施例的制造方法的HB式永磁旋转电机(步进电动机)的结构。图7是步进电动机1B的纵断面图。该步进电动机1B的基本结构和美国专利第6781260号公报公开的旋转电机相同。因为正面图和图2相同，所以省略图示。
该步进电动机1B是在由4主极构造的磁性体组成的定子10内配置HB型转子20C构成的内转子型的HB型步进电动机。和图1所示的步进电动机1A的不同点是转子20C的结构。亦即，步进电动机1B的转子20C通过从图中左侧开始，顺序地将第一转子铁芯21a、永久磁铁23a、第二转子铁芯22、永久磁铁23b、第三转子铁芯21b在互相密切接触的状态下固定在转动轴30上而构成。第一转子铁芯21a和第三转子铁芯21b的厚度相同，第二转子铁芯22具有第一转子铁芯21a的两倍的厚度。在各转子铁芯的外周上，和图2所示同样地形成多个小齿。
上述的转子的各单元可以分成两组转子单元考虑。亦即，第一转子单元用第一转子铁芯21a和第二转子铁芯22的轴方向的一半夹持永久磁铁23a而构成，第二转子单元用第三转子铁芯21b和第二转子铁芯22的剩余的一半夹持永久磁铁23b而构成。此外，在该转子20C上，不配置在图1的步进电动机1A上配置的导电材料24。其他的结构和图1的步进电动机1A相同。
图7的步进电动机1B和图1的步进电动机1A同样，通过设置两组转子单元，能够消除由4主极定子和现有技术的HB型转子(仅有一组转子单元)的组合发生的径向的不平衡电磁力。另外，即使使用铁氧体磁铁或者粘结磁铁等残留磁通密度小的磁铁，也能得到高的转矩。
第五实施例在本发明的第五实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定转子铁芯21a、22、21b和磁铁材料23a、23b，构成转子20C，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20C。由此，在未磁化磁铁材料的状态下，完成步进电动机1B的构造。把该状态称为组装体。
接着把该组装体如图8所示那样安装在充磁装置50中。充磁装置50和图3所示的相同。通过把组装体安装在该充磁装置50中后给第一、第二充磁用线圈55、57通电，形成第一、第二充磁用磁路，磁化磁铁材料23a、23b。
第一充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭51以及第三轭53将包含第一支架12侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈55中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第一转子铁芯21a贯通磁铁材料23a到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，经第三轭53返回第一轭51。由此，在轴方向磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
第二充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第二轭52以及第三轭53将包含第二支架13侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈57中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第三转子铁芯21b贯通磁铁材料23b到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，经第三轭53返回第二轭52。由此，在轴方向磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
此外，因为在第一充磁用线圈55和第二充磁用线圈57中在互相相反的方向上流过电流，所以第一转子单元的磁铁材料23a和第二转子单元的磁铁材料23b关于轴方向在互相相反的方向上被磁化。
第六实施例在本发明的第六实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定转子铁芯21a、22、21b和磁铁材料23a、23b，构成转子20C，但是在把该转子20C组装到定子10内前，如图9所示，安装在充磁装置60上而磁化两个磁铁材料形成永久磁铁。
第六实施例的充磁装置60和图4所示的相同。通过在该充磁装置60内安装转子20C后给第一、第二充磁用线圈66、68通电，形成第一、第二充磁用磁路，磁化磁铁材料23a、23b。
第一充磁用磁路通过在转子20C的外部用作为磁性体的第一轭61和第三轭63将包含第一转子铁芯21a的侧面的部分、和第二转子铁芯22的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈66中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第一转子铁芯21a、磁铁材料23a，到达第二转子铁芯22，从这里经由第三轭63返回第一轭61。由此，在轴方向磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
第二充磁用磁路通过在转子20C的外部用作为磁性体的第二轭62和第四轭64将包含第三转子铁芯21b的侧面的部分、和第二转子铁芯22的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈68中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第三转子铁芯21b、磁铁材料23b，到达第二转子铁芯22，从这里经由第四轭64返回第二轭62。由此，在轴方向磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
此外，因为在第一充磁用线圈66和第二充磁用线圈68中在互相相反的方向上流过电流，所以第一转子单元20A的磁铁材料23a和第二转子单元20B的磁铁材料23b关于轴方向在互相相反的方向上被磁化。
如上所述，在通过充磁装置60磁化磁铁材料后，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转转动自如地组装转子20c。由此，完成步进电动机1B。
此外，如果在转动轴30上安装轴承31、32之前进行磁化，则能够增大第一、第三轭61、63与转子铁芯21a、21b的接触面积，能够更加容易磁化。
第七实施例在本发明的第七实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定转子铁芯21a、22、21b和磁铁材料23a、23b，构成转子20C，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20C。由此，在未磁化磁铁材料的状态下，完成步进电动机1B的构造。把该状态称为组装体。
接着把该组装体如图10所示那样安装在充磁装置70上。充磁装置70和图5所示的相同。通过把组装体的第一转子铁芯21a侧的一半安装在该充磁装置70上后给充磁用线圈74通电，形成第一充磁用磁路，磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
第一充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭71以及第二轭72将包含第一支架12侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈74中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第一转子铁芯21a通过磁铁材料23a到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，经第二轭72返回第一轭71。由此，在轴方向磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
接着把组装体从充磁装置70取出，使轴方向反转再次安装到充磁装置70中，并在安装第三转子铁芯21b侧的一半后给充磁用线圈74通电，由此形成第二充磁用磁路，磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
第二充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭71以及第二轭72将包含第二支架13侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈74中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第三转子铁芯21b通过磁铁材料23b到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，经第二轭72返回第一轭71。由此，在轴方向磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
此外，因为在上述二次充磁时使组装体在轴方向反转，所以即使在充磁用线圈74中流动的电流的方向相同，也能够在关于轴方向互相相反的方向上磁化第一转子单元的磁铁材料23a和第二转子单元的磁铁材料23b。
第八实施例在本发明的第八实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定转子铁芯21a、22、21b和磁铁材料23a、23b，构成转子20C，但是在把该转子20C组装到定子10内前，如图11所示，安装在充磁装置80上并磁化两个磁铁材料形成永久磁铁。
第八实施例的充磁装置80和图6所示的相同。通过把第一转子铁芯21a侧的一半安装在该充磁装置80上后给充磁用线圈84通电，形成第一充磁用磁路，磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
第一充磁用磁路通过在转子20C的外部用作为磁性体的第一轭81以及第二轭82将包含第一转子铁芯21a的侧面的部分、和第二转子铁芯22的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈84中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第一转子铁芯21a、磁铁材料23a，到达第二转子铁芯22，从这里经由第二轭82返回第一轭81。由此，在轴方向磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
接着把转子20C从充磁装置80取出，使轴方向反转再次安装到充磁装置80中，并在安装第三转子铁芯21b侧的一半后给充磁用线圈84通电，由此形成第二充磁用磁路，磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
第二充磁用磁路通过在转子20C的外部用作为磁性体的第一轭81以及第二轭82将包含第三转子铁芯21b的侧面的部分、和第二转子铁芯22的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈84中流过磁化电流而发生的磁化磁通在轴方向贯通第三转子铁芯21b、磁铁材料23b，到达第二转子铁芯22，从这里经由第二轭82返回第一轭81。由此，在轴方向磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
此外，因为上述二次充磁时使转子20C在轴方向反转，所以即使流过充磁用线圈84的电流的方向相同，也能够关于轴方向在相互相反的方向上磁化第一转子单元的磁铁材料23a和第二转子单元的磁铁材料23b。
在如上述那样通过充磁装置80磁化磁铁材料后，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20C。由此，完成步进电动机1B。
此外，如果在转动轴30上安装轴承31、32之前进行磁化，则能够增大第一轭81与转子铁芯21a、21b的接触面积，能够更加容易磁化。
第九实施例在本发明的第九实施例的HB式永磁旋转电机的制造方法中，在定子铁芯11上卷绕线圈14构成定子10，在转动轴30上固定转子铁芯21a、22、21b和磁铁材料23a、23b，构成转子20C，通过第一支架12和第二支架13，相对于定子10确保规定的气隙地转动自如地组装转子20C。由此，在未磁化磁铁材料的状态下，完成步进电动机1B的构造。把该状态称为组装体。
接着，把该组装体如图12所示那样安装在充磁装置90上。充磁装置90构成为组装体的以转动轴30作为中心轴包围组装体的轴方向的大体一半，能够通过一次设定而充磁一个磁铁材料。在该状态下充磁一方的磁铁材料23a后，从充磁装置90取出组装体，在轴方向上使其反转再次安装到充磁装置90中，充磁另一方的磁铁材料23b。
充磁装置90具有形成有转动轴30所贯通的孔的圆盘状的第一轭91、和覆盖其侧面的圆筒状的第二轭92。第二轭92如图13所示，形成从圆筒部分放射状地向中心方向延伸的8个主极92a，在各主极上安装绝缘体线圈架93，在该绝缘体线圈架93上卷绕充磁用线圈94。8个主极92a分别形成为接触定子铁芯11的外周。
此外，图13表示在8个主极上卷绕充磁用线圈的8线圈充磁装置的例子，但是在电动机的形状是正方形的场合，做成在4个主极上卷绕充磁用线圈的4线圈充磁装置是简单的，也可以根据电动机的形状决定适当的多个主极。
理想的是用纯铁形成各轭。
通过在该充磁装置90上安装组装体的第一转子铁芯21a侧的一半后给充磁用线圈94通电，形成第一充磁用磁路，磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
第一充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭91以及第二轭92将包含第一支架12侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈94中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第二轭92通过第一轭91，从第一转子铁芯21a通过磁铁材料23a到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，返回第二轭92。由此，在轴方向磁化第一转子单元的磁铁材料23a。
接着，把组装体从充磁装置90取出，在轴方向上反转再次安装到充磁装置90中，在安装第三转子铁芯21b侧的一半后给充磁用线圈94通电，形成第二充磁用磁路，磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
第二充磁用磁路通过在组装体的外部用作为磁性体的第一轭91以及第二轭92将包含第二支架13侧的转动轴30的部分、和定子铁芯11的外周部连结起来而构成。由于在充磁用线圈94中流过磁化电流而发生的磁化磁通从第二轭92通过第一轭91，从第三转子铁芯21b通过磁铁材料23b到达第二转子铁芯22，从这里贯通定子铁芯11，返回第二轭92。由此，在轴方向磁化第二转子单元的磁铁材料23b。
此外，因为在上述二次充磁时使组装体在轴方向反转，所以即使在充磁用线圈94中流动的电流的方向相同，也能够在关于轴方向互相相反的方向上磁化第一转子单元的磁铁材料23a和第二转子单元的磁铁材料23b。
第一～第八实施例的充磁装置的任意一个的充磁用线圈都是以电动机的转动轴为中心的环状，但是第九实施例的充磁用线圈相对于转动轴围绕垂直的放射状的主极卷绕。另外，在第九实施例的充磁装置90中，也可以同时设置像其他实施例那样的以转动轴为中心的环状的线圈，并与设置在主极上的线圈串联或者并联。
因为通过本发明而磁化的旋转电机使用便宜的磁铁并输出高的转矩，所以对于作为OA设备的复印机成者打印机的用途，能够提供便宜的高转矩的电动机，因为气隙也能够变大，所以成为低振动的致动器，在工业上期待大的贡献。此外，也很期待对于医疗设备、FA设备、机器人、游戏机、住宅设备机器的应用。
此外，在上述的各实施例中，定子铁芯的断面形状大体为四边形，但是可以是其他的多边形，例如六边形或者八边形，也可以是环形。
另外，上述的各实施例把内转子型步进电动机作为对象进行了说明，但是对于外转子型的步进电动机，也可以和各实施例同样地进行充磁。在作为外转子型步进电动机组装后充磁的场合，在与转子的转动轴垂直的端面和与转动轴平行的外周面之间形成磁路。因为转子的永久磁铁位于外周侧，所以定子不进入磁路间，即使作为电动机组装后进行磁化，也能够进行强力的磁化。
权利要求
1.一种HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于从多边形或者环状的磁性体放射状地设置多个主极，在尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈而构成2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子，把在外周面上有多个小齿并在圆周方向错开小齿的1/2齿距地配置的两个转子铁芯之间夹持磁铁材料构成的第一转子单元、和与该第一转子单元相同结构的第二转子单元固定在共同的转动轴上，使得接近的转子铁芯的小齿的位置相同，而构成转子，通过配置在所述第一转子单元的外侧的第一支架、和配置在所述第二转子单元的外侧的第二支架，相对于所述定子确保规定的气隙地转动自如地组装所述转子，通过在组装体的外部使用轭将包含所述第一支架侧的所述转动轴的部分和所述定子铁芯的外周部连结起来的第一充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向贯通所述第一支架以及所述第一转子单元，并相对于所述转动轴近似垂直地贯通所述定子铁芯，由此贯通所述组装体的轴方向的大约一半，在轴方向磁化所述第一转子单元的磁铁材料，通过在组装体的外部使用轭将包含所述第二支架侧的所述转动轴的部分和所述定子铁芯的外周部连结起来的第二充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向贯通所述第二支架以及所述第二转子单元，并相对于所述转动轴近似垂直地贯通所述定子铁芯，由此贯通所述组装体的轴方向的剩余的大约一半，在轴方向上在与上述第一转子单元的磁铁材料相反的方向磁化所述第二转子单元的磁铁材料。
2.根据权利要求1所述的HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于使用同时具有所述第一充磁用磁路以及所述第二充磁用磁路的充磁装置，同时磁化所述第一转子单元的磁铁材料和所述第二转子单元的磁铁材料。
3.根据权利要求1所述的HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于在使用仅具有所述第一充磁用磁路以及所述第二充磁用磁路的一方的充磁装置，磁化所述第一转子单元的磁铁材料后，把所述细装体从所述充磁装置中取出，在轴方向上使其反转后再次设置在所述充磁装置内，磁化所述第二转子单元的磁铁材料。
4.一种HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于从多边形或者环状的磁性体放射状地设置多个主极，在尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈构成2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子，把在外周面上有多个小齿并在圆周方向上错开小齿的1/2齿距地配置的两个转子铁芯之间夹持磁铁材料构成的第一转子单元、和与该第一转子单元相同结构的第二转子单元固定在共同的转动轴上，使得接近的转子铁芯的小齿的位置相同，而构成转子，通过在所述转子的外部使用轭将包含所述第一转子单元的外侧的转子铁芯的侧面或者外周部的部分、和所述第一转子单元的内侧的转子铁芯的外周部连结起来的第一充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向贯通所述第一转子单元的磁铁材料，由此在轴方向磁化所述第一转子单元的磁铁材料，通过在转子的外部使用轭将包含所述第二转子单元的外侧的转子铁芯的侧面或者外周部的部分、和所述第二转子单元的内侧的转子铁芯的外周部连结起来的第二充磁用磁路，使磁化磁通在轴方向贯通所述第二转子单元的磁铁材料，由此在轴方向上在与所述第一转子单元的磁铁材料相反的方向磁化所述第二转子单元的磁铁材料，通过配置在所述第一转子单元的外侧的第一支架和配置在所述第二转子单元的外侧的第二支架，相对于所述定子确保规定的气隙地转动自如地组装所述转子。
5.根据权利要求4所述的HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于使用同时具有所述第一充磁用磁路以及所述第二充磁用磁路的充磁装置，同时磁化所述第一转子单元的磁铁材料和所述第二转子单元的磁铁材料。
6.根据权利要求4所述的HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于在使用仅具有所述第一充磁用磁路以及所述第二充磁用磁路的一方的充磁装置，磁化所述第一转子单元的磁铁材料后，把所述转于从所述充磁装置中取出，使其在轴方向反转后再次设置到所述充磁装置内，磁化所述第二转子单元的磁铁材料。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的HB式永磁旋转电机的制造方法，其特征在于在组装所述转子时，在所述第一转子单元和所述第二转子单元之间存在导电材料。
8.一种HB式永磁旋转电机，其特征在于包括从多边形或者环状的磁性体放射状地设置多个主极，在尖端上形成有多个感应器的定子铁芯的各主极上，卷绕励磁线圈构成的2相4主极、3相3主极或者5相5主极的定子；隔着导电材料，使在外周面上有多个小齿并在圆周方向错开小齿的1/2齿距地配置的两个转子铁芯之间夹持在轴方向磁化了的永久磁铁而构成的第一转子单元、和具有与该第一转子单元相同结构并在反方向磁化了的永久磁铁的第二转子单元接近，并固定在共同的转动轴上，使得所述第一、第二转子单元的内侧的转子铁芯的小齿的位置成为相同的转子，其中所述转子通过配置在所述第一、第二转子单元的外侧的第一、第二支架，相对于所述定子铁芯确保规定的气隙地转动自如地被支持。
9.根据权利要求8所述的HB式永磁旋转电机，其特征在于所述导电材料用铜或者铝形成为圆盘状。
全文摘要
本发明的混合式永磁旋转电机通过在各主极上卷绕励磁线圈构成定子。通过在转动轴上固定用一对转子铁芯夹持磁铁材料构成的第一转子单元、和与其相同结构的第二转子单元来构成转子。在定子上安装转子形成组装体。通过在轴方向通过组装体的一半的充磁用磁通，而在轴方向充磁第一转子单元的磁铁材料。通过在轴方向通过组装体的剩余一半的充磁用磁通，来在轴方向充磁第二转子单元的磁铁材料。
文档编号H02K37/14GK101064464SQ20071010978
公开日2007年10月31日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月28日
发明者坂本正文, 小林亨, 畔上昌彦, 茂木康彰, 加藤隆弥, 大岩昭二, 松田靖夫, 大西和夫, 福岛忠, 田中宣基 申请人:日本伺服株式会社