一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種步進(jìn)電機(jī)，尤其是一種混合式步進(jìn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，步進(jìn)電機(jī)分為磁阻式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)。其中，磁阻式步進(jìn)電機(jī)雖然精度較高、制造成本低，但功耗大，輸出轉(zhuǎn)矩和功率?。挥来攀讲竭M(jìn)電機(jī)雖然功耗小，但是步距角偏大，運行精度偏低。相比之下，混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)合了磁阻式步進(jìn)電機(jī)和永磁式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點:功耗小，輸出轉(zhuǎn)矩大，控制精度高，且能提供一定的自定位力矩。
[0003]但傳統(tǒng)的混合式步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面依然存在一定缺陷:
[0004]1.由于轉(zhuǎn)子鐵芯分段，相互之間錯開半個轉(zhuǎn)子齒距，兩端轉(zhuǎn)子鐵芯中間放置了環(huán)形永磁鋼，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大。
[0005]2.永磁體沿軸向充磁，而定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，硅鋼片之間存在著不導(dǎo)磁的絕緣層，降低了定轉(zhuǎn)子鐵芯軸向的磁導(dǎo)率，從而降低了永磁體利用率。
[0006]3.在永磁體軸向范圍內(nèi)不產(chǎn)生有效的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，從而降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，同時也增大了定子繞組的電阻和電感，增大了電機(jī)的功耗。
[0007]4.氣隙磁密度軸向分布并不均勻，靠近兩端磁密降低，電機(jī)的材料有效利用率偏低。
[0008]5.電機(jī)內(nèi)磁密分布復(fù)雜，存在徑向和軸向的磁路，只能通過三維的有限元軟件對電機(jī)進(jìn)行分析，增大了分析難度和計算周期，對于一些齒部尺寸較小的電機(jī)，三維有限元軟件甚至無法對其進(jìn)行剖分，導(dǎo)致該類電機(jī)設(shè)計和分析難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，包括定子部分、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、前、后端蓋，定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、定子內(nèi)靜止鐵芯、永磁體和磁調(diào)制環(huán)，轉(zhuǎn)子為杯狀的旋轉(zhuǎn)鐵芯，旋轉(zhuǎn)鐵芯外周均勻分布有小齒，定子鐵芯安裝于機(jī)殼內(nèi)周，在定子鐵芯內(nèi)周分布有磁極(定子大齒)，每個磁極極身上放置定子繞組，在磁極極靴均勻分布小齒，齒距與旋轉(zhuǎn)鐵芯上小齒齒距相同，旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)是內(nèi)靜止鐵芯，定子內(nèi)靜止鐵芯一端與前端蓋連接，定子內(nèi)靜止鐵芯上安裝有永磁體，永磁體外安裝有磁調(diào)制環(huán)，永磁體為徑向充磁或平行充磁，旋轉(zhuǎn)鐵芯在定子鐵芯與定子內(nèi)靜止鐵芯間旋轉(zhuǎn)。
[0010]所述永磁體為多對極，磁調(diào)制裝置上設(shè)有多對缺口相對應(yīng)。
[0011]所述定子內(nèi)靜止鐵芯與前端蓋能制成一體。
[0012]所述定子內(nèi)靜止鐵芯的另一端通過軸承與旋轉(zhuǎn)鐵芯活動連接。
[0013]所述旋轉(zhuǎn)鐵芯一端伸出后端蓋,旋轉(zhuǎn)鐵芯與端蓋通過軸承活動連接。
[0014]所述定子內(nèi)靜止鐵芯與磁調(diào)制環(huán)能制一體，內(nèi)靜止鐵芯上設(shè)有凹槽，所述永磁體為柱狀嵌入凹槽內(nèi)。
[0015]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0016]1.簡化電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，降低了加工制造難度。
[0017]2.永磁體放置在定子內(nèi)靜止鐵芯上，永磁體放置空間足夠大，且不影響定子鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度。
[0018]3.永磁體磁路和電機(jī)勵磁均位于圓周方向，避免了傳統(tǒng)混合式步進(jìn)電機(jī)磁路穿過置片鐵芯的弊端，提聞了永磁體利用率。
[0019]4.永磁體不占用電機(jī)的有效空間，提高了電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和運行效率。
[0020]5.電機(jī)氣隙磁密軸向上分布均勻,有助于提高定轉(zhuǎn)子鐵芯的利用率。
[0021]6.方便通過二維有限元分析軟件對電機(jī)進(jìn)行分析設(shè)計和優(yōu)化，大大降低了電機(jī)的設(shè)計和分析難度。
[0022]7.可以通過增加永磁體用量，有效提高電機(jī)的自定位力矩和保持力矩。
[0023]8.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，電機(jī)運行效率高。
【附圖說明】
[0024]圖1徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)主要零件分解圖
[0025]圖2徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)剖視圖
[0026]圖3小尺寸徑向磁通混合式步進(jìn)電動機(jī)內(nèi)靜止鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖4定子沖片示意圖
[0028]圖5定子鐵芯、旋轉(zhuǎn)鐵芯、永磁體和磁調(diào)制環(huán)位置關(guān)系示意圖
[0029]圖6多極電機(jī)永磁體和磁調(diào)制環(huán)分布示意圖
[0030]附圖標(biāo)記說明:
[0031]1-前端蓋；2_內(nèi)靜止鐵芯；3_機(jī)殼；4_帶繞組定子鐵芯；41_定子鐵芯；42_定子繞組；5_永磁體；6_磁調(diào)制環(huán)；7_旋轉(zhuǎn)鐵芯；8_后端蓋；9_軸承。
具體實施例
[0032]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0033]以本實用新型的2相16齒徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)為例，電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，包括定子部分、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼3、前、后端蓋1、8，定子部分包括定子鐵芯41、定子繞組42、定子內(nèi)靜止鐵芯2、永磁體5和磁調(diào)制環(huán)6，轉(zhuǎn)子為旋轉(zhuǎn)鐵芯7，旋轉(zhuǎn)鐵芯7外周均勻分布有小齒，定子鐵芯41安裝于機(jī)殼內(nèi)周，在定子鐵芯41內(nèi)周分布有磁極，每個磁極極身上放置定子繞組42，在磁極極靴均勻分布小齒，齒距與旋轉(zhuǎn)鐵芯7上小齒齒距相同，
[0034]旋轉(zhuǎn)鐵芯7內(nèi)是內(nèi)靜止鐵芯2,定子內(nèi)靜止鐵芯2 —端與前端蓋I連接,定子內(nèi)靜止鐵芯2上安裝有永磁體5，永磁體5外安裝有磁調(diào)制環(huán)6，永磁體5為徑向充磁或平行充磁，旋轉(zhuǎn)鐵芯7在定子鐵芯41與定子內(nèi)靜止鐵芯2間旋轉(zhuǎn)。
[0035]所述定子內(nèi)靜止鐵芯2的另一端通過軸承9與旋轉(zhuǎn)鐵芯7活動連接。
[0036]所述旋轉(zhuǎn)鐵芯7 —端伸出后側(cè)端蓋8，旋轉(zhuǎn)鐵芯7與端蓋8通過軸承9活動連接。
[0037]對于尺寸較小的電機(jī)，所述定子內(nèi)靜止鐵芯2與磁調(diào)制環(huán)6能制一體，內(nèi)靜止鐵芯上設(shè)有凹槽，所述永磁體5為柱狀嵌入凹槽內(nèi)。內(nèi)靜止鐵芯2可以簡化為如圖3所示結(jié)構(gòu)，柱狀的永磁體5嵌與內(nèi)靜止鐵芯中2。由于電機(jī)尺寸較小，旋轉(zhuǎn)鐵芯7只需通過一個軸承9與后側(cè)端蓋8連接，與磁調(diào)制環(huán)6及永磁體5之間沒有機(jī)械接觸。
[0038]定子鐵芯41結(jié)構(gòu)如圖4所示，定子大齒沿圓周分布，按照永磁體磁5極數(shù)共分為左右兩組，每一組的定子小齒完全一致。定子大齒的分布以及繞線方式與傳統(tǒng)混合式步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計規(guī)律一致。定子鐵芯41左右兩側(cè)之間的中心線與永磁體5磁極中心線相互垂直。以磁調(diào)制6環(huán)上下兩個缺口中點為中心線，此中心線與定子鐵芯41左右兩側(cè)之間的中心線重合。定子鐵芯41、永磁體5和磁調(diào)制環(huán)6的相對位置關(guān)系如圖5所示。
[0039]如圖6所示，為了降低定子鐵芯41軛部的厚度，永磁體5也可以變?yōu)槎鄬O，同時磁調(diào)制環(huán)6也要根據(jù)永磁體極5數(shù)改變，如四極永磁體的磁調(diào)制環(huán)6和永磁體5。
【主權(quán)項】
1.一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，包括定子部分、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、前、后端蓋，定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、定子內(nèi)靜止鐵芯、永磁體和磁調(diào)制環(huán)，其特征在于: 轉(zhuǎn)子為杯狀的旋轉(zhuǎn)鐵芯，旋轉(zhuǎn)鐵芯外周均勻分布有小齒，定子鐵芯安裝于機(jī)殼內(nèi)周，在定子鐵芯內(nèi)周分布有磁極，每個磁極極身上放置定子繞組，在磁極極靴均勻分布小齒，齒距與旋轉(zhuǎn)鐵芯上小齒齒距相同； 旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)是內(nèi)靜止鐵芯，定子內(nèi)靜止鐵芯一端與前端蓋連接，定子內(nèi)靜止鐵芯上安裝有永磁體，永磁體外安裝有磁調(diào)制環(huán)，永磁體為徑向充磁或平行充磁，旋轉(zhuǎn)鐵芯在定子鐵芯與定子內(nèi)靜止鐵芯間旋轉(zhuǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 所述永磁體為多對極，磁調(diào)制裝置上設(shè)有多對缺口相對應(yīng)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 所述定子內(nèi)靜止鐵芯與前端蓋能制成一體。
4.按權(quán)利要求1所述的一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 所述定子內(nèi)靜止鐵芯的另一端通過軸承與旋轉(zhuǎn)鐵芯活動連接。
5.按權(quán)利要求1所述的一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)鐵芯一端伸出后端蓋，旋轉(zhuǎn)鐵芯與端蓋通過軸承活動連接。
6.按權(quán)利要求1所述的一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，其特征在于， 所述定子內(nèi)靜止鐵芯與磁調(diào)制環(huán)能制一體，內(nèi)靜止鐵芯上設(shè)有凹槽，所述永磁體為柱狀嵌入凹槽內(nèi)。
【專利摘要】本實用新型提供一種徑向磁通混合式步進(jìn)電機(jī)，包括定子部分、轉(zhuǎn)子部分、機(jī)殼、前、后端蓋，定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、定子內(nèi)靜止鐵芯、永磁體和磁調(diào)制環(huán)，轉(zhuǎn)子部分為旋轉(zhuǎn)鐵芯，旋轉(zhuǎn)鐵芯外周均勻分布有小齒，定子鐵芯安裝于機(jī)殼內(nèi)周，在定子鐵芯內(nèi)周分布有磁極，每個磁極極身上放置定子繞組，在磁極極靴均勻分布小齒，齒距與旋轉(zhuǎn)鐵芯上小齒齒距相同，旋轉(zhuǎn)鐵芯在定子鐵芯與定子內(nèi)靜止鐵芯間旋轉(zhuǎn)，定子內(nèi)靜止鐵芯一端與前側(cè)端蓋連接，定子內(nèi)靜止鐵芯上安裝有永磁體，永磁體外安裝有磁調(diào)制環(huán)，永磁體徑向充磁或平行充磁。具有結(jié)構(gòu)合理、加工難度低、永磁體利用率高、能通過二維有限元軟件進(jìn)行分析優(yōu)化，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，電機(jī)運行效率高。
【IPC分類】H02K1-22, H02K37-00, H02K1-17
【公開號】CN204425168
【申請?zhí)枴緾N201520053883
【發(fā)明人】李鵬, 王磊, 鄭文鵬, 程遠(yuǎn), 魯華
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月27日