CN106230162A - 电机定子组件及应用于自动化控制的步进电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子组件及应用于自动化控制的步进电机，电机定子组件包括出线盒以及两个装配在一起的定子子组件，所述定子子组件包括中极板、线圈组件和机壳；所述机壳的一端形成壳底，所述机壳的另一端为开口端，并且机壳的开口端上设置有与机壳的回转轴同轴设置的止口部，所述机壳的开口端还设置有缺口；所述中极板上设置有径向向外凸出并与缺口对应的凸出部，当所述中极板配合在止口部内时，所述凸出部卡在缺口上，并且凸出部的径向外端面与机壳的开口端的径向外端面相对齐，中极板的轴向外端面与机壳的开口端的轴向外端面平齐。本发明能够减小累计误差，使定位基准保持一致，大大提高了定位精度，减小了转矩脉动，减小了步距角误差。

Description

电机定子组件及应用于自动化控制的步进电机

技术领域

本发明涉及一种电机定子组件及应用于自动化控制的步进电机，属于电机技术领域。

背景技术

目前，现有BY系列步进电机中构成定子组件的定子机壳、中极板、线圈组件，这三者之间均采用较为简单的定子缺口部分进行定位安装。采用这种定位方式安装是将中极板与线圈组件先定位后，再将线圈组件与机壳缺口进行定位，其累积误差相对较大。导致机壳内周向极爪之间的装配误差变大，也使叠合后的极爪内径误差变大；这些误差导致电机在运行过程中出现较大的转矩脉动，振动大噪音也大，电机的输出特性和一致性差，生产线上的一次流通过率就会很差。由于定位的机壳缺口是一副模具制成的两个机壳反向叠加扣合，更增加了定位基准的不一致，甚至导致中极板和线圈组件松动，这样在经过运输等振动后，中极板、线圈组件与机壳之间的相对位置产生了变化，导致实际使用性能和出厂性能存在差异，严重影响电机的实际使用效果，这是有待于突破和解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电机定子组件，它能够减小累计误差，使定位基准保持一致，避免其内部各零部件之间的相对位置发生变化的现象，提高电机的性能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电机定子组件，它包括出线盒以及两个装配在一起的定子子组件，所述定子子组件包括中极板、线圈组件和机壳；其中，

所述机壳的一端形成壳底，所述机壳的另一端为开口端，并且机壳的开口端上设置有与机壳的回转轴同轴设置的止口部，所述机壳的开口端还设置有缺口；

所述中极板上设置有径向向外凸出并与缺口对应的凸出部，当所述中极板配合在止口部内时，所述凸出部卡在缺口上，并且凸出部的径向外端面与机壳的开口端的径向外端面相对齐，中极板的轴向外端面与机壳的开口端的轴向外端面平齐。

进一步为了实现对中极板的良好定位，所述缺口在机壳的轴向上的深度和所述止口部在机壳的轴向上的深度相同。

进一步提供了一种在机壳和中极板内容置线圈组件的结构，所述壳底上设置有机壳极爪组，所述中极板上设置有中极板极爪组，当中极板配合在止口部内时，所述机壳极爪组中的机壳极爪和所述中极板极爪组中的中极板极爪均轴向向内伸出并间隔状对插在一起，从而形成极爪支撑部，所述线圈组件支承在相应的极爪支撑部上。

进一步，在形成的极爪支撑部中，相邻的机壳极爪和中极板极爪之间在机壳的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个机壳上的机壳极爪组的爪极数或每个中极板上的中极板极爪组的爪极数。

进一步为了保证良好的装配及安装在其内的转子的良好旋转，所述机壳极爪组的多个机壳极爪设置在同一个圆周上，并且机壳极爪组的回转中心与止口部的回转中心的同轴度误差小于Φ0.03mm。

进一步提供了一种具体结构的机壳，所述机壳包括壳体和底封盖，所述壳体具有底壁，所述底封盖固定在底壁上。

进一步提供了一种底封盖与壳体之间的连接结构，所述壳体的底壁上设置有至少两个轴向向外凸出的焊接熔接凸，所述底封盖焊接在焊接熔接凸上。

进一步为了更好地对中极板进行定位，所述机壳的缺口设置有两个，并呈对称状设置。

进一步为了装配出线盒并对出线盒进行定位，其中一个缺口上设置有用于定位出线盒的出线盒定位缺口，并且出线盒定位缺口在机壳的轴向上的深度比缺口在机壳的轴向上的深度深。

进一步，所述机壳极爪和/或所述中极板极爪在机壳的周向上的两个侧边对称设置，并且两个侧边所形成的夹角为22°～25°。

进一步，所述机壳极爪在机壳的轴向上的长度为机壳的轴向长度的80％～85％。

进一步，所述中极板包括基板以及设置在基板的轴向内端面的中极板极爪组，其中一个中极板上的中极板极爪为上中极板极爪，另外一个中极板上的中极板极爪为下中极板极爪，当两个中极板通过基板的轴向外端面叠合定位在一起时，相邻的上中极板极爪和下中极板极爪之间在机壳的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个中极板上的中极板极爪组的爪极数。

进一步为了实现两个基板之间的定位，保证相邻的上中极板极爪和下中极板极爪之间在机壳的周向上间隔的角度相同以及方便生产两个中极板，其中一个基板的轴向外端面上设置有叠合定位结构，另外一个基板的轴向外端面上设置有与叠合定位结构连接的配合叠合定位结构；其中，将叠合在一起的两个中极板中的一个中极板翻转180°使其中一个基板的轴向外端面对着另外一个基板的轴向内端面时，所述叠合定位结构和配合叠合定位结构相同。

进一步提供了一种具体的叠合定位机构的结构，叠合定位机构具有两个叠合定位孔和两个叠合定位凸，所述配合定位结构具有两个配合定位孔和两个配合定位凸，当两个中极板通过基板的轴向外端面叠合定位在一起时，所述配合定位凸***相应的叠合定位孔，所述叠合定位凸***相应的配合定位孔。

进一步，所述基板的轴向外端面为麻点整平面。

进一步为了实现良好的装配以及安装在其内的转子的良好旋转，以及所述中极板上与止口部配合的部位的回转中心与中极板极爪组的回转中心同轴设置，并且同轴度误差小于Φ0.05mm。

进一步，所述中极板上设置有定位槽，所述线圈组件上设置有端子部，所述端子部嵌入相应的定位槽。

进一步为了方便线圈组件与出线盒之间的连接，所述出线盒内设置有容置线路板的容置空间，所述端子部的至少一部分伸入出线盒内，并使端子部上的伸出端子与线路板焊接。

进一步提供了一种具体结构的出线盒，所述出线盒包括盒体和盒盖，盒盖卡在盒体上。

进一步为了方便盒盖和盒体之间的连接，盒盖上设置有弹性侧耳，并且弹性侧耳上设置有卡槽，所述盒体上设置有与卡槽对应的卡合凸起，当盒盖卡在盒体上时，所述卡合凸起卡入对应的卡槽内。

进一步，所述盒盖上设置有电源线过线孔。

本发明还提供了一种应用于自动化控制的步进电机，它包括该电机定子组件。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明通过止口和至少一个缺口的配合来实现对中极板在机壳上的安装定位，使中极板上的凸出部的径向外端面与机壳的开口端的径向外端面相对齐，中极板的轴向外端面与机壳的开口端的轴向外端面平齐，从而减小累计误差，使定位基准保持一致，避免电机定子组件内部各零部件之间的相对位置发生变化的现象，提高电机的性能，本发明的中极板采取反向对称设计，减少了模具，机壳进行止口部和缺口部设计，并与中极板互配，保持定位基准不变，大大提高了定位精度，减小了转矩脉动，减小了步距角误差，提高了步电机输出特性的一致性，减小了振动和噪音，提高了电机效率，使BY系列步进电机在要求较高的专用办公、医疗自动化设备驱动场合和汽车等自动化控制领域得到了广泛应用。

2、本发明通过在机壳的开口端设置两个缺口，对应地，中极板上设置两个凸出部与缺口相配合，从而实现对该机壳对应的中极板的良好定位。

3、本发明通过机壳上的缺口的设置，一方面实现了对中极板的定位，另一方面保证了相邻的机壳极爪和中极板极爪之间在机壳的周向上间隔的角度θ相等。

4、壳体的底壁上设置有至少两个轴向向外凸出的焊接熔接凸，这样就方便了底封盖在壳体的底壁上焊接。

5、本发明通过其中一个基板上的叠合定位机构和另外一个基板上的配合叠合定位机构配合设置，一方面能够定位装配两个中极板，另一方便使得两个中极板叠合定位在一起时，相邻的上中极板极爪和下中极板极爪之间在机壳的周向上间隔的角度θ相等。

附图说明

图1为本发明的电机定子组件的立体图；

图2为本发明的两个线圈组件和出线盒的装配***图；

图3为本发明的两个线圈组件和两个中极板的立体图；

图4为本发明的其中一个机壳的立体图；

图5为本发明的另外一个机壳的立体图；

图6为本发明的其中一个机壳的剖视图；

图7为本发明的中极板的立体图；

图8为本发明的两个线圈组件和两个中极板的装配***图；

图9为本发明的电机定子组件的装配***图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～9所示，一种电机定子组件，它包括出线盒1以及两个装配在一起的定子子组件，所述定子子组件包括中极板2、线圈组件3和机壳4；其中，

所述机壳4的一端形成壳底，所述机壳4的另一端为开口端，并且机壳4的开口端上设置有与机壳4的回转轴同轴设置的止口部41，所述机壳4的开口端还设置有缺口42；其中，两个机壳4中，其中一个机壳4上安装有固定臂部400，用于与其他件连接；

所述中极板2上设置有径向向外凸出并与缺口42对应的凸出部21，当所述中极板2配合在止口部41内时，所述凸出部21卡在缺口42上，并且凸出部21的径向外端面与机壳4的开口端的径向外端面相对齐，中极板2的轴向外端面与机壳4的开口端的轴向外端面平齐；本实施例中的凸出部21的径向外端面为凸出部径向外端面211，机壳4的开口端的径向外端面为机壳径向外端面411，并且机壳径向外端面411为圆形，所述凸出部径向外端面211为圆形的一部分，从而使机壳径向外端面411和凸出部径向外端面211对齐后平衡过渡；中极板2的轴向外端面为图4中的中极板轴向外端面212，机壳4的开口端的轴向外端面为图4中的机壳轴向外端面412，中极板轴向外端面212和机壳轴向外端面412处于同一个平面内。

具体地，为了实现每个机壳4对中极板2的良好定位，所述缺口42在机壳4的轴向上的深度和所述止口部41在机壳4的轴向上的深度相同。

所述壳底上设置有机壳极爪组，所述中极板2上设置有中极板极爪组，当中极板2配合在止口部41内时，所述机壳极爪组中的机壳极爪43和所述中极板极爪组中的中极板极爪22均轴向向内伸出并间隔状对插在一起，从而形成极爪支撑部，所述线圈组件3支承在相应的极爪支撑部上；具体地，机壳4、对应的中极板2以及机壳4和中极板2之间的极爪支撑部围成一个线圈组件容置腔，所述线圈组件3容置于线圈组件容置腔内。

在形成的极爪支撑部中，相邻的机壳极爪43和中极板极爪22之间在机壳4的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个机壳4上的机壳极爪组的爪极数或每个中极板2上的中极板极爪组的爪极数；所述机壳极爪组的多个机壳极爪43设置在同一个圆周上，并且机壳极爪组的回转中心与止口部41的回转中心的同轴度误差小于Φ0.03mm。

如图4、5所示，所述机壳4包括壳体401和底封盖402，所述壳体401具有底壁，所述底封盖402固定在底壁上。

如图4、5所示，为了实现壳体401和底封盖402之间的良好焊接，防止其变形，所述壳体401的底壁上设置有至少两个轴向向外凸出的焊接熔接凸4011，所述底封盖402焊接在焊接熔接凸4011上；本实施例中的焊接熔接凸4011设置有四个，并以机壳4的回转轴中心为圆心均布，但是焊接熔接凸4011的数量并不局限于四个。

为了实现对中极板2的良好定位，如图4、5所示，所述机壳4的缺口42设置有两个，并呈对称状设置。

如图4、5所示，其中一个缺口42上设置有用于定位出线盒1的出线盒定位缺口421，并且出线盒定位缺口421在机壳4的轴向上的深度比缺口42在机壳4的轴向上的深度深。

所述机壳极爪43和/或所述中极板极爪22在机壳4的周向上的两个侧边对称设置，并且两个侧边所形成的夹角β为22°～25°，其中优选23.66°。机壳极爪43采用大致等腰梯形设置，两个侧边为其腰边，两个侧边所形成的夹角β为梯形的腰间夹角；另外，限定了机壳极爪43的轴向长度，所述机壳极爪43在机壳4的轴向上的长度A为机壳4的轴向长度B的80％～85％，其中优选82％。

如图8所示，所述中极板2包括基板201以及设置在基板201的轴向内端面的中极板极爪组，其中一个中极板2上的中极板极爪22为上中极板极爪，另外一个中极板2上的中极板极爪22为下中极板极爪，当两个中极板2通过基板201的轴向外端面叠合定位在一起时，相邻的上中极板极爪和下中极板极爪之间在机壳4的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个中极板2上的中极板极爪组的爪极数；如图8所示，其中一个基板201的轴向外端面上设置有叠合定位结构，另外一个基板201的轴向外端面上设置有与叠合定位结构连接的配合叠合定位结构；其中，将叠合在一起的两个中极板2中的一个中极板2翻转180°使其中一个基板201的轴向外端面对着另外一个基板201的轴向内端面时，所述叠合定位结构和配合叠合定位结构相同，这样设置的目的是为了方便制造和方便两个中极板2之间进行叠合定位。

如图8所示，叠合定位机构具有两个叠合定位孔2011和两个叠合定位凸2012，所述配合定位结构具有两个配合定位孔2013和两个配合定位凸2014，当两个中极板2通过基板201的轴向外端面叠合定位在一起时，所述配合定位凸2014***相应的叠合定位孔2011，所述叠合定位凸2012***相应的配合定位孔2013。

具体地，所述基板201的轴向外端面为麻点整平面，保证去平面度误差不大于0.05mm。

具体地，所述中极板2上与止口部41配合的部位的回转中心与中极板极爪组的回转中心同轴设置，并且同轴度误差小于Φ0.05mm。

如图7所示，所述中极板2上设置有定位槽23，所述线圈组件3上设置有端子部31，所述端子部31嵌入相应的定位槽23，定位槽23正好位于另外一个凸起部21上。

如图2所示，所述出线盒1内设置有容置线路板11的容置空间，所述端子部31的至少一部分伸入出线盒1内，并使端子部31上的伸出端子与线路板11焊接。

如图2所示，所述出线盒1包括盒体12和盒盖13，盒盖13卡在盒体12上。

如图2所示，盒盖13上设置有弹性侧耳131，并且弹性侧耳131上设置有卡槽1311，所述盒体12上设置有与卡槽1311对应的卡合凸起121，当盒盖13卡在盒体12上时，所述卡合凸起121卡入对应的卡槽1311内；具体地，本实施例中，盒盖13的每一侧分别设置有两个弹性侧耳131，对应的卡合凸起121也设置有两个，但是弹性侧耳131和卡合凸起121的具体数量不限于此。

如图2所示，所述盒盖13上设置有电源线过线孔，从而穿过焊接在线路板11上的电源线。

本电机定子组件可用在应用于自动化控制的步进电机上。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种电机定子组件，其特征在于，它包括出线盒(1)以及两个装配在一起的定子子组件，所述定子子组件包括中极板(2)、线圈组件(3)和机壳(4)；其中，

所述机壳(4)的一端形成壳底，所述机壳(4)的另一端为开口端，并且机壳(4)的开口端上设置有与机壳(4)的回转轴同轴设置的止口部(41)，所述机壳(4)的开口端还设置有缺口(42)；

所述中极板(2)上设置有径向向外凸出并与缺口(42)对应的凸出部(21)，当所述中极板(2)配合在止口部(41)内时，所述凸出部(21)卡在缺口(42)上，并且凸出部(21)的径向外端面与机壳(4)的开口端的径向外端面相对齐，中极板(2)的轴向外端面与机壳(4)的开口端的轴向外端面平齐。

2.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述缺口(42)在机壳(4)的轴向上的深度和所述止口部(41)在机壳(4)的轴向上的深度相同。

3.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述壳底上设置有机壳极爪组，所述中极板(2)上设置有中极板极爪组，当中极板(2)配合在止口部(41)内时，所述机壳极爪组中的机壳极爪(43)和所述中极板极爪组中的中极板极爪(22)均轴向向内伸出并间隔状对插在一起，从而形成极爪支撑部，所述线圈组件(3)支承在相应的极爪支撑部上。

4.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：在形成的极爪支撑部中，相邻的机壳极爪(43)和中极板极爪(22)之间在机壳(4)的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个机壳(4)上的机壳极爪组的爪极数或每个中极板(2)上的中极板极爪组的爪极数。

5.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：所述机壳极爪组的多个机壳极爪(43)设置在同一个圆周上，并且机壳极爪组的回转中心与止口部(41)的回转中心的同轴度误差小于Φ0.03mm。

6.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述机壳(4)包括壳体(401)和底封盖(402)，所述壳体(401)具有底壁，所述底封盖(402)固定在底壁上。

7.根据权利要求6所述的电机定子组件，其特征在于：所述壳体(401)的底壁上设置有至少两个轴向向外凸出的焊接熔接凸(4011)，所述底封盖(402)焊接在焊接熔接凸(4011)上。

8.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述机壳(4)的缺口(42)设置有两个，并呈对称状设置。

9.根据权利要求8所述的电机定子组件，其特征在于：其中一个缺口(42)上设置有用于定位出线盒(1)的出线盒定位缺口(421)，并且出线盒定位缺口(421)在机壳(4)的轴向上的深度比缺口(42)在机壳(4)的轴向上的深度深。

10.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：所述机壳极爪(43)和/或所述中极板极爪(22)在机壳(4)的周向上的两个侧边对称设置，并且两个侧边所形成的夹角β为22°～25°。

11.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：所述机壳极爪(43)在机壳(4)的轴向上的长度为机壳(4)的轴向长度的80％～85％。

12.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述中极板(2)包括基板(201)以及设置在基板(201)的轴向内端面的中极板极爪组，其中一个中极板(2)上的中极板极爪(22)为上中极板极爪，另外一个中极板(2)上的中极板极爪(22)为下中极板极爪，当两个中极板(2)通过基板(201)的轴向外端面叠合定位在一起时，相邻的上中极板极爪和下中极板极爪之间在机壳(4)的周向上间隔的角度θ相等，且θ＝360°/4P；其中，P为每个中极板(2)上的中极板极爪组的爪极数。

13.根据权利要求12所述的电机定子组件，其特征在于：其中一个基板(201)的轴向外端面上设置有叠合定位结构，另外一个基板(201)的轴向外端面上设置有与叠合定位结构连接的配合叠合定位结构；其中，将叠合在一起的两个中极板(2)中的一个中极板(2)翻转180°使其中一个基板(201)的轴向外端面对着另外一个基板(201)的轴向内端面时，所述叠合定位结构和配合叠合定位结构相同。

14.根据权利要求13所述的电机定子组件，其特征在于：叠合定位机构具有两个叠合定位孔(2011)和两个叠合定位凸(2012)，所述配合定位结构具有两个配合定位孔(2013)和两个配合定位凸(2014)，当两个中极板(2)通过基板(201)的轴向外端面叠合定位在一起时，所述配合定位凸(2014)***相应的叠合定位孔(2011)，所述叠合定位凸(2012)***相应的配合定位孔(2013)。

15.根据权利要求12所述的电机定子组件，其特征在于：所述基板(201)的轴向外端面为麻点整平面。

16.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：所述中极板(2)上与止口部(41)配合的部位的回转中心与中极板极爪组的回转中心同轴设置，并且同轴度误差小于Φ0.05mm。

17.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于：所述中极板(2)上设置有定位槽(23)，所述线圈组件(3)上设置有端子部(31)，所述端子部(31)嵌入相应的定位槽(23)。

18.根据权利要求17所述的电机定子组件，其特征在于：所述出线盒(1)内设置有容置线路板(11)的容置空间，所述端子部(31)的至少一部分伸入出线盒(1)内，并使端子部(31)上的伸出端子与线路板(11)焊接。

19.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于：所述出线盒(1)包括盒体(12)和盒盖(13)，盒盖(13)卡在盒体(12)上。

20.根据权利要求19所述的电机定子组件，其特征在于：盒盖(13)上设置有弹性侧耳(131)，并且弹性侧耳(131)上设置有卡槽(1311)，所述盒体(12)上设置有与卡槽(1311)对应的卡合凸起(121)，当盒盖(13)卡在盒体(12)上时，所述卡合凸起(121)卡入对应的卡槽(1311)内。

21.根据权利要求20所述的电机定子组件，其特征在于：所述盒盖(13)上设置有电源线过线孔。

22.一种应用于自动化控制的步进电机，其特征在于：它包括如权利要求1至21中任一项所述的电机定子组件。