專利名稱：一種永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電氣驅(qū)動裝置，特別是一種永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著永磁材料、特別是高磁能積稀土材料利用技術(shù)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了以永磁激磁取代電激磁電機(jī)技術(shù)的發(fā)展。由此，各種體積小、質(zhì)量輕、且高效節(jié)能的永磁電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。其中的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，由于在轉(zhuǎn)子上增加了永磁體、省去了電磁線圈、碳刷及滑環(huán)結(jié)構(gòu)，帶來了結(jié)構(gòu)簡單，控制功率小，斷電情況下有定位力矩的功能優(yōu)勢，在辦公自動化和工業(yè)自動控制領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)一般如圖1所示，主體由包含有上爪極定子鐵芯11、下爪極定子鐵芯13、上繞組線圈12和下繞組線圈14的定子組件1，包含有中心轉(zhuǎn)軸21和固定設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸21外圍上的上下環(huán)形磁鋼22的轉(zhuǎn)子組件2，和由上端蓋、下端蓋，設(shè)置在上端蓋和下端蓋之間、上設(shè)有上下導(dǎo)線引出孔的圓筒狀中間殼體構(gòu)成的機(jī)殼組件(圖中未畫)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子組件2中的上下環(huán)形磁鋼22和定子組件I中的上下爪極定子鐵芯11和13及上下繞組線圈12和14在軸向由中間隔磁環(huán)6上下分隔，其中:所述的爪極定子鐵芯由在圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的圓柱體構(gòu)成，所述的繞組線圈分別設(shè)置在爪極之間的槽內(nèi)，所述的磁鋼的厚度與繞組線圈的長度相近，在裝配狀態(tài)下，上下兩段爪極定子鐵芯之間按需錯開一個步距角。在實際使用中發(fā)現(xiàn)存在以下不足之處:首先，由于設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的磁鋼厚度與繞組線圈的高度相近，所以永磁體的體積較大、用料多又重，除制作時的材料成本較高外，還導(dǎo)致電機(jī)工作時的轉(zhuǎn)動慣量較大，因而在輸入功率一定的條件下，電機(jī)自身的功耗也大；其次，爪極定子鐵芯是由普通硅鋼片疊加而成，爪極之間存有較大的間隙，因而漏磁也較大，這在一定程度上會降低氣隙磁通的有效利用率，從而導(dǎo)致影響電機(jī)的工作效率；此外，由于機(jī)殼一般均由表面光滑的圓柱形鋼管或鋁材制成，既重又耗材多，且電機(jī)工作時散熱效果也差，這在一定程度上會影響電機(jī)的正常工作壽命。所以，從節(jié)能、節(jié)材、工作效率和工作可靠性角度考慮，現(xiàn)有的永磁式爪極步 進(jìn)電機(jī)總體結(jié)構(gòu)欠合理，很有必要加以改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要克服現(xiàn)有的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)方面的欠合理所導(dǎo)致的自身功耗較大、工作效率不高和工作壽命較難保證的不足之處，提供一種有利于降低能耗、提高工作效率和確保有效工作壽命、結(jié)構(gòu)新穎的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)。本實用新型的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)主體由包含有上爪極定子鐵芯、下爪極定子鐵芯和上繞組線圈、下繞組線圈的定子組件，包含有中心轉(zhuǎn)軸和固定設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸外圍上的上下環(huán)形磁鋼的轉(zhuǎn)子組件，和包含有上設(shè)有上中心軸裝孔和螺栓、螺釘裝配孔的上端蓋、上設(shè)有下中心軸裝孔和螺栓、螺釘裝配孔的下端蓋、和通過螺栓、螺釘裝配設(shè)置在上端蓋和下端蓋之間、上設(shè)有上導(dǎo)線引出孔和下導(dǎo)線引出孔的圓筒狀中間殼體的機(jī)殼組件構(gòu)成，轉(zhuǎn)子組件中的上下環(huán)形磁鋼和定子組件中的上爪極定子鐵芯、下爪極定子鐵芯、上繞組線圈和下繞組線圈在軸向由中間隔磁環(huán)上下分隔，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子組件中中心轉(zhuǎn)軸的兩端還固定設(shè)置有上下磁環(huán)架、中間外圍上還活動套裝設(shè)置有內(nèi)設(shè)有上下軸承、外設(shè)有鐵芯架和所述的中間隔磁環(huán)的中間軸套；所述的定子組件中的上爪極定子鐵芯和下爪極定子鐵芯、上繞組線圈和下繞組線圈由所述的中間隔磁環(huán)區(qū)隔構(gòu)成上下兩個定子組件，其中的上爪極定子鐵芯包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的上爪極定子和由硅鋼片疊加而成的上中爪極定子，下爪極定子鐵芯包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的下爪極定子和由硅鋼片疊加而成的下中爪極定子；所述的機(jī)殼上端蓋的內(nèi)表面上還設(shè)置有上環(huán)形凹槽和嵌壓粘設(shè)在所述的上環(huán)形凹槽內(nèi)的所述上爪極定子，下端蓋的內(nèi)表面上還設(shè)置有下環(huán)形凹槽和嵌壓粘設(shè)在所述的下環(huán)形凹槽內(nèi)的所述下爪極定子，下端蓋的外表圓周面上還設(shè)置有可供按需使用的編碼控制器設(shè)置位，中間殼體由外表面上設(shè)置有凹凸?fàn)铨X條的鋁材拉伸件制成，上面設(shè)置有所述的上導(dǎo)線引出孔和下導(dǎo)線引出孔；此外，所述的上下環(huán)形磁鋼主體呈扁平圓環(huán)狀、由釹鐵硼稀土材料制成，對應(yīng)粘貼設(shè)置在所述的上下磁環(huán)架上。在裝配狀態(tài)下，所述的上爪極定子按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在上端蓋的上環(huán)形凹槽內(nèi)，所述的下爪極定子按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在下端蓋的下環(huán)形凹槽內(nèi)，所述的上中爪極定子和下中爪極定子的硅鋼片按照設(shè)定的厚度疊加、由隔磁環(huán)相隔、分別壓裝并粘固設(shè)置在所述的鐵芯架上，所述的上繞組線圈和下繞組線圈分別對應(yīng)設(shè)置在上中爪極定子和下中爪極定子的槽內(nèi)；所述的中心轉(zhuǎn)軸中間由上下軸承限位、活動伸置在中間軸套內(nèi)，并由固設(shè)在其兩端的上下磁環(huán)架限位、活動伸置在上端蓋上的上中心軸裝孔和下端蓋上的下中心軸裝孔內(nèi)；所述的上下環(huán)形磁鋼按設(shè)計要求兩者的電磁角度錯開一個步距角度，固定粘結(jié)設(shè)置在上下磁環(huán)架上；此外，所述的上端蓋、下端蓋和中間殼體之間通過螺釘裝配互連，并在上端蓋和下端蓋間通過螺栓加固相連。工作時，由上下繞組線圈通過各自的引出導(dǎo)線接收輸入電脈沖信號，上下線圈繞組產(chǎn)生各自勵磁磁場，相鄰極片之間產(chǎn)生的極性相反，在上下環(huán)形磁鋼磁場的作用下，根據(jù)電磁定律轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個角度，也就是上下磁場錯開的角度，以保證磁場方向的一致，如果連續(xù)通電、轉(zhuǎn)子就會連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果改變通電的順序，轉(zhuǎn)子就會改變轉(zhuǎn)向。在實際使用中，還可以在編碼控制器設(shè)置位上按需增加設(shè)置編碼器進(jìn)行閉環(huán)控制，使電機(jī)對速度和位置的反饋更為精確，有利于提聞控制精度。
·[0008]基于上述構(gòu)思的本實用新型永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，由于改變了上下爪極定子鐵芯的結(jié)構(gòu)形式，有效減小了定子爪極之間的間隙，有利于減少漏磁、提高電機(jī)的工作效率；由于改變了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，縮小了永磁體磁鋼的體積，增加了轉(zhuǎn)子與定子間的工作間隙，有利于減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、從而降低轉(zhuǎn)子的自身功耗，有利于提高能量利用率，帶來一定的節(jié)能效果；改進(jìn)了機(jī)殼結(jié)構(gòu)，除采用輕質(zhì)的鋁合金取代傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料外，還采用外表有凹凸條齒狀的鋁材拉伸件制造殼體，一方面有利于增大散熱面積，即時有效地散發(fā)電機(jī)工作時產(chǎn)生的熱量，確保電機(jī)的正常工作和有效工作壽命，另一方面還有利于減輕電機(jī)重量，以及降低制作成本。所以，本實用新型的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)與現(xiàn)有的任何一款同類產(chǎn)品相比，明顯具有結(jié)構(gòu)更趨合理、制作更為方便且節(jié)能、節(jié)材、成本低，工作可靠且效率高，因而具有很強(qiáng)的實用性，市場應(yīng)用前景廣闊。

[0009]圖1是與本實用新型相關(guān)的現(xiàn)有同類產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型實施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中取掉上端蓋后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖；圖5是本實用新型實施例中上端蓋內(nèi)表面結(jié)構(gòu)視圖；圖6是本實用新型實施例中下蓋板內(nèi)表面結(jié)構(gòu)視圖。圖中:1.定子組件 11.上爪極定子鐵芯111.上爪極定子112.上中爪極定子12.上繞組線圈13.下爪極定子鐵芯131.下爪極定子132.下中爪極定子14.下繞組線圈 2.轉(zhuǎn)子組件21.中心轉(zhuǎn)軸 22.上下環(huán)形磁鋼23.上下磁環(huán)架 24.上下軸承 25.中間軸套 3.上端蓋31.上中心軸裝孔32.上環(huán)形凹槽 4.下端蓋 41.下中心軸裝孔42.下環(huán)形凹槽43.編碼控制器設(shè)置位5.中間殼體51.上導(dǎo)線引出孔52.下導(dǎo)線引出孔6.中間隔磁環(huán)具體實施方式
以下結(jié)合附圖和典型實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。在圖2-圖6中，本實用新型的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)主體由包含有上爪極定子鐵芯11、下爪極定子鐵芯13和上繞組線圈12、下繞組線圈14的定子組件1，包含有中心轉(zhuǎn)軸21和固定設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸21外圍上的上下環(huán)形磁鋼22的轉(zhuǎn)子組件2，和包含有上設(shè)有上中心軸裝孔31和螺栓、螺釘裝配孔的上端蓋3、上設(shè)有下中心軸裝孔41和螺栓、螺釘裝配孔的下端蓋4、和通過螺栓、螺釘裝配設(shè)置在上端蓋3和下端蓋4之間、上設(shè)有上導(dǎo)線引出孔51和下導(dǎo)線引出孔52的圓筒狀中間殼體5的機(jī)殼組件構(gòu)成，轉(zhuǎn)子組件2中的上下環(huán)形磁鋼22和定子組件I中的上爪極定子鐵芯11、下爪極定子鐵芯13、上繞組線圈12和下繞組線圈14在軸向由中間隔磁環(huán)6上下分隔，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子組件2中中心轉(zhuǎn)軸21的兩端還固定設(shè)置有上下磁環(huán)架23、中間外圍上還活動套裝設(shè)置有內(nèi)設(shè)有上下軸承24、外設(shè)有鐵芯架(圖上未示)和所述的中間隔磁環(huán)6的中間軸套25 ;所述的定子組件I中的上爪極定子鐵芯11和下爪極定子鐵芯13、上繞組線圈12和下繞組線圈14由所述的中間隔磁環(huán)6區(qū)隔構(gòu)成上下兩個定子組件，其中的上爪極定子鐵芯11包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的上爪極定子111和由硅鋼片疊加而成的上中爪極定子112，下爪極定子鐵芯13包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的下爪極定子131和由硅鋼片疊加而成的下中爪極定子132 ;所述的機(jī)殼上端蓋3的內(nèi)表面上還設(shè)置有上環(huán)形凹槽32和嵌壓粘設(shè)在所述的上環(huán)形凹槽32內(nèi)的所述上爪極定子111，下端蓋4的內(nèi)表面上還設(shè)置有下環(huán)形凹槽42和嵌壓粘設(shè)在所述的下環(huán)形凹槽42內(nèi)的所述下爪極定子131，下端蓋4的外表圓周面上還設(shè)置有可供按需使用的編碼控制器設(shè)置位43，中間殼體5由外表面上設(shè)置有凹凸?fàn)铨X條的鋁材拉伸件制成，上面設(shè)置有所述的上導(dǎo)線引出孔51和下導(dǎo)線引出孔52 ;此外，所述的上下環(huán)形磁鋼22主體呈扁平圓環(huán)狀、由釹鐵硼稀土材料制成，對應(yīng)粘貼設(shè)置在所述的上下磁環(huán)架23上。在裝配狀態(tài)下，所述的上爪極定子111按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在上端蓋3的上環(huán)形凹槽32內(nèi)，所述的下爪極定子131按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在下端蓋4的下環(huán)形凹槽42內(nèi)，所述的上中爪極定子112和下中爪極定子132的硅鋼片按照設(shè)定的厚度疊加、由隔磁環(huán)6相隔、分別壓裝并粘固設(shè)置在所述的鐵芯架上，所述的上繞組線圈12和下繞組線圈14分別對應(yīng)設(shè)置在上中爪極定子112和下中爪極定子132的槽內(nèi)；所述的中心轉(zhuǎn)軸21中間由上下軸承24限位、活動伸置在中間軸套25內(nèi)，并由固設(shè)在其兩端的上下磁環(huán)架23限位、活動伸置在上端蓋3上的上中心軸裝孔31和下端蓋4上的下中心軸裝孔41內(nèi)，所述的上下環(huán)形磁鋼22按設(shè)計要求兩者的電磁角度錯開一個步距角度，固定粘結(jié)設(shè)置在上下磁環(huán)架23上；此外，所述的上端蓋3、下端蓋4和中間殼體5之間通過螺釘 裝配互連，并在上端蓋3和下端蓋4間通過螺栓加固相連。
權(quán)利要求1.一種永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，主體由包含有上爪極定子鐵芯(11)、下爪極定子鐵芯(13)和上繞組線圈(12)、下繞組線圈(14)的定子組件(1)，包含有中心轉(zhuǎn)軸(21)和固定設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸(21)外圍上的上下環(huán)形磁鋼(22)的轉(zhuǎn)子組件(2)，包含有上設(shè)有上中心軸裝孔(31)和螺栓、螺釘裝配孔的上端蓋(3)、上設(shè)有下中心軸裝孔(41)和螺栓、螺釘裝配孔的下端蓋(4)、和通過螺栓、螺釘裝配設(shè)置在上端蓋(3)和下端蓋(4)之間、上設(shè)有上導(dǎo)線引出孔(51)和下導(dǎo)線引出孔(52)的圓筒狀中間殼體(5)的機(jī)殼組件構(gòu)成，轉(zhuǎn)子組件(2)中的上下環(huán)形磁鋼(22)和定子組件(I)中的上爪極定子鐵芯(11)、下爪極定子鐵芯(13)、上繞組線圈(12)和下繞組線圈(14)在軸向由中間隔磁環(huán)(6)上下分隔，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子組件(2)中中心轉(zhuǎn)軸(21)的兩端還固定設(shè)置有上下磁環(huán)架(23)、中間外圍上還活動套裝設(shè)置有內(nèi)設(shè)有上下軸承(24)、外設(shè)有鐵芯架和所述的中間隔磁環(huán)(6)的中間軸套(25);所述的定子組件(I)中的上爪極定子鐵芯(11)和下爪極定子鐵芯(13)、上繞組線圈(12)和下繞組線圈(14)由所述的中間隔磁環(huán)(6)區(qū)隔構(gòu)成上下兩個定子組件，其中的上爪極定子鐵芯(11)包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的上爪極定子(111)和由硅鋼片疊加而成的上中爪極定子(112)，下爪極定子鐵芯(13)包含有由圓周上均布沖壓有多個輻射狀爪極的硅鋼片疊加而成的下爪極定子(131)和由硅鋼片疊加而成的下中爪極定子(132);所述的機(jī)殼上端蓋(3)的內(nèi)表面上還設(shè)置有上環(huán)形凹槽(32)和嵌壓粘設(shè)在所述的上環(huán)形凹槽(32)內(nèi)的所述上爪極定子(111)，下端蓋(4)的內(nèi)表面上還設(shè)置有下環(huán)形凹槽(42)和嵌壓粘設(shè)在所述的下環(huán)形凹槽(42)內(nèi)的所述下爪極定子(131)，下端蓋(4)的外表圓周面上還設(shè)置有可供按需使用的編碼控制器設(shè)置位(43)，中間殼體(5)由外表面上設(shè)置有凹凸?fàn)铨X條的鋁材拉伸件制成，上面設(shè)置有所述的的上導(dǎo)線引出孔(51)和下導(dǎo)線引出孔(52);此外，所述的上下環(huán)形磁鋼(22)主體呈扁平圓環(huán)狀、由釹鐵硼稀土材料制成，對應(yīng)粘貼設(shè)置在所述的上下磁 環(huán)架(23)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的上爪極定子(111)按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在上端蓋(3)的上環(huán)形凹槽(32)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的下爪極定子(131)按照設(shè)定的厚度疊加后，壓進(jìn)并粘固設(shè)置在下端蓋(4)的下環(huán)形凹槽(42)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的上中爪極定子(112)和下中爪極定子(132)的硅鋼片按照設(shè)定的厚度疊加、由隔磁環(huán)(6)相隔、分別壓裝并粘固設(shè)置在所述的鐵芯架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的上繞組線圈(12)和下繞組線圈(14)分別對應(yīng)設(shè)置在上中爪極定子(112)和下中爪極定子(132)的槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的中心轉(zhuǎn)軸(21)中間由上下軸承(24)限位、活動伸置在中間軸套(25)內(nèi)，并由固設(shè)在其兩端的上下磁環(huán)架(23)限位、活動伸置在上端蓋(3)上的上中心軸裝孔(31)和下端蓋(4)上的下中心軸裝孔(41)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的上下環(huán)形磁鋼(22)按設(shè)計要求兩者的電磁角度錯開一個步距角度，固定粘結(jié)設(shè)置在上下磁環(huán)架(23)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，其特征在于所述的上端蓋(3)、下端蓋(4)和中間殼體(5)之間通過螺釘裝配互連，并在上端蓋(3)和下端蓋(4)間通過螺栓加固相連。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁式爪極步進(jìn)電機(jī)，包含有由爪極定子鐵芯和繞組線圈構(gòu)成的定子組件，由轉(zhuǎn)軸、環(huán)形磁鋼和磁環(huán)架、軸套構(gòu)成的轉(zhuǎn)子組件和由上下端蓋和外表凹凸條齒狀鋁質(zhì)殼體構(gòu)成的機(jī)殼組件。爪極定子鐵芯包含有設(shè)在上下端蓋內(nèi)表的上下爪極定子和設(shè)置在鐵芯架上的上下中爪極定子，繞組線圈設(shè)置在中爪極定子的J型槽內(nèi)。由于改變了爪極定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)殼的結(jié)構(gòu)形式，減小了爪極間間隙、減少了漏磁，縮小了磁鋼尺寸，減小了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，減少了部分構(gòu)件的用材，并帶來了提高散熱、降低轉(zhuǎn)子自身功耗，提高能量利用率和電機(jī)工作效率及工作可靠性的技術(shù)效果，結(jié)構(gòu)合理且制作方便，節(jié)能、節(jié)材、成本低，工作高效可靠，具有很強(qiáng)的實用性。
文檔編號H02K1/18GK203151355SQ201320067999
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者徐曉東, 秦玉潔 申請人:無錫鈞弘自動化科技有限公司