CN203151355U - 一种永磁式爪极步进电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种永磁式爪极步进电机，包含有由爪极定子铁芯和绕组线圈构成的定子组件，由转轴、环形磁钢和磁环架、轴套构成的转子组件和由上下端盖和外表凹凸条齿状铝质壳体构成的机壳组件。爪极定子铁芯包含有设在上下端盖内表的上下爪极定子和设置在铁芯架上的上下中爪极定子，绕组线圈设置在中爪极定子的J型槽内。由于改变了爪极定子、转子和机壳的结构形式，减小了爪极间间隙、减少了漏磁，缩小了磁钢尺寸，减小了转子的转动惯量，减少了部分构件的用材，并带来了提高散热、降低转子自身功耗，提高能量利用率和电机工作效率及工作可靠性的技术效果，结构合理且制作方便，节能、节材、成本低，工作高效可靠，具有很强的实用性。

Description

一种永磁式爪极步进电机

技术领域

本实用新型涉及一种电气驱动装置，特别是一种永磁式爪极步进电机。 

背景技术                                                    

随着永磁材料、特别是高磁能积稀土材料利用技术的发展,极大地促进了以永磁激磁取代电激磁电机技术的发展。由此，各种体积小、质量轻、且高效节能的永磁电机应运而生。其中的永磁式爪极步进电机，由于在转子上增加了永磁体、省去了电磁线圈、碳刷及滑环结构，带来了结构简单，控制功率小，断电情况下有定位力矩的功能优势，在办公自动化和工业自动控制领域中获得广泛应用。现有的永磁式爪极步进电机的典型结构一般如图1所示，主体由包含有上爪极定子铁芯11、下爪极定子铁芯13、上绕组线圈12和下绕组线圈14的定子组件1，包含有中心转轴21和固定设置在中心转轴21***上的上下环形磁钢22的转子组件2，和由上端盖、下端盖，设置在上端盖和下端盖之间、上设有上下导线引出孔的圆筒状中间壳体构成的机壳组件（图中未画）构成，转子组件2中的上下环形磁钢22和定子组件1中的上下爪极定子铁芯11和13及上下绕组线圈12和14在轴向由中间隔磁环6上下分隔，其中：所述的爪极定子铁芯由在圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的圆柱体构成，所述的绕组线圈分别设置在爪极之间的槽内，所述的磁钢的厚度与绕组线圈的长度相近，在装配状态下，上下两段爪极定子铁芯之间按需错开一个步距角。在实际使用中发现存在以下不足之处：首先，由于设置在转轴上的磁钢厚度与绕组线圈的高度相近，所以永磁体的体积较大、用料多又重，除制作时的材料成本较高外，还导致电机工作时的转动惯量较大，因而在输入功率一定的条件下，电机自身的功耗也大；其次，爪极定子铁芯是由普通硅钢片叠加而成，爪极之间存有较大的间隙，因而漏磁也较大，这在一定程度上会降低气隙磁通的有效利用率，从而导致影响电机的工作效率；此外，由于机壳一般均由表面光滑的圆柱形钢管或铝材制成，既重又耗材多，且电机工作时散热效果也差，这在一定程度上会影响电机的正常工作寿命。所以，从节能、节材、工作效率和工作可靠性角度考虑，现有的永磁式爪极步进电机总体结构欠合理，很有必要加以改进。

发明内容

本实用新型的目的是要克服现有的永磁式爪极步进电机由于结构方面的欠合理所导致的自身功耗较大、工作效率不高和工作寿命较难保证的不足之处，提供一种有利于降低能耗、提高工作效率和确保有效工作寿命、结构新颖的永磁式爪极步进电机。 

本实用新型的永磁式爪极步进电机主体由包含有上爪极定子铁芯、下爪极定子铁芯和上绕组线圈、下绕组线圈的定子组件，包含有中心转轴和固定设置在中心转轴***上的上下环形磁钢的转子组件，和包含有上设有上中心轴装孔和螺栓、螺钉装配孔的上端盖、上设有下中心轴装孔和螺栓、螺钉装配孔的下端盖、和通过螺栓、螺钉装配设置在上端盖和下端盖之间、上设有上导线引出孔 和下导线引出孔的圆筒状中间壳体的机壳组件构成，转子组件中的上下环形磁钢和定子组件中的上爪极定子铁芯、下爪极定子铁芯、上绕组线圈和下绕组线圈在轴向由中间隔磁环上下分隔，其特征在于：所述的转子组件中中心转轴的两端还固定设置有上下磁环架、中间***上还活动套装设置有内设有上下轴承、外设有铁芯架和所述的中间隔磁环的中间轴套；所述的定子组件中的上爪极定子铁芯和下爪极定子铁芯、上绕组线圈和下绕组线圈由所述的中间隔磁环区隔构成上下两个定子组件，其中的上爪极定子铁芯包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的上爪极定子和由硅钢片叠加而成的上中爪极定子，下爪极定子铁芯包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的下爪极定子和由硅钢片叠加而成的下中爪极定子；所述的机壳上端盖的内表面上还设置有上环形凹槽和嵌压粘设在所述的上环形凹槽内的所述上爪极定子，下端盖的内表面上还设置有下环形凹槽和嵌压粘设在所述的下环形凹槽内的所述下爪极定子，下端盖的外表圆周面上还设置有可供按需使用的编码控制器设置位，中间壳体由外表面上设置有凹凸状齿条的铝材拉伸件制成，上面设置有所述的上导线引出孔和下导线引出孔；此外，所述的上下环形磁钢主体呈扁平圆环状、由钕铁硼稀土材料制成，对应粘贴设置在所述的上下磁环架上。 

在装配状态下，所述的上爪极定子按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在上端盖的上环形凹槽内，所述的下爪极定子按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在下端盖的下环形凹槽内，所述的上中爪极定子和下中爪极定子的硅钢片按照设定的厚度叠加、由隔磁环相隔、分别压装并粘固设置在所述的铁芯架上，所述的上绕组线圈和下绕组线圈分别对应设置在上中爪极定子和下中爪极定子的槽内；所述的中心转轴中间由上下轴承限位、活动伸置在中间轴套内，并由固设在其两端的上下磁环架限位、活动伸置在上端盖上的上中心轴装孔和下端盖上的下中心轴装孔内；所述的上下环形磁钢按设计要求两者的电磁角度错开一个步距角度，固定粘结设置在上下磁环架上；此外，所述的上端盖、下端盖和中间壳体之间通过螺钉装配互连，并在上端盖和下端盖间通过螺栓加固相连。 

工作时，由上下绕组线圈通过各自的引出导线接收输入电脉冲信号，上下线圈绕组产生各自励磁磁场，相邻极片之间产生的极性相反，在上下环形磁钢磁场的作用下，根据电磁定律转子旋转一个角度，也就是上下磁场错开的角度，以保证磁场方向的一致，如果连续通电、转子就会连续运转，如果改变通电的顺序，转子就会改变转向。在实际使用中，还可以在编码控制器设置位上按需增加设置编码器进行闭环控制，使电机对速度和位置的反馈更为精确，有利于提高控制精度。 

基于上述构思的本实用新型永磁式爪极步进电机，由于改变了上下爪极定子铁芯的结构形式，有效减小了定子爪极之间的间隙，有利于减少漏磁、提高电机的工作效率；由于改变了转子的结构，缩小了永磁体磁钢的体积，增加了转子与定子间的工作间隙，有利于减小转子的转动惯量、从而降低转子的自身功耗，有利于提高能量利用率，带来一定的节能效果；改进了机壳结构，除采用轻质的铝合金取代传统的钢质材料外，还采用外表有凹凸条齿状的铝材拉伸件制造壳体，一方面有利于增大散热面积，即时有效地散发电机工作时产生的热量，确保电机的正常工作和有效工作寿命，另一方面还有利于减轻电机重量，以及降低制作成本。所以,本实用新型的永磁式爪极步进电机与现有的任何一款同类产品相比, 明显具有结构更趋合理、制作更为方便且节能、节材、成本低，工作可靠且效率高，因而具有很强的实用性，市场应用前景广阔。 

附图说明

图1是与本实用新型相关的现有同类产品的基本结构示意图； 

图2是本实用新型实施例的总体结构示意图；

图3是本实用新型实施例的外形结构示意图；

图4是图3中取掉上端盖后的内部结构视图；

图5是本实用新型实施例中上端盖内表面结构视图;

图6是本实用新型实施例中下盖板内表面结构视图。

图中： 

1.定子组件   11.上爪极定子铁芯 111.上爪极定子 112.上中爪极定子

12.上绕组线圈  13.下爪极定子铁芯131.下爪极定子132.下中爪极定子

14.下绕组线圈   2.转子组件       21.中心转轴   22.上下环形磁钢

23.上下磁环架   24.上下轴承      25.中间轴套    3.上端盖

31.上中心轴装孔 32.上环形凹槽     4.下端盖     41.下中心轴装孔

42.下环形凹槽  43.编码控制器设置位 5.中间壳体  51.上导线引出孔

52.下导线引出孔6.中间隔磁环 

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本实用新型作进一步说明。 

在图2-图6中，本实用新型的永磁式爪极步进电机主体由包含有上爪极定子铁芯11、下爪极定子铁芯13和上绕组线圈12、下绕组线圈14的定子组件1，包含有中心转轴21和固定设置在中心转轴21***上的上下环形磁钢22的转子组件2，和包含有上设有上中心轴装孔31和螺栓、螺钉装配孔的上端盖3、上设有下中心轴装孔41和螺栓、螺钉装配孔的下端盖4、和通过螺栓、螺钉装配设置在上端盖3和下端盖4之间、上设有上导线引出孔51 和下导线引出孔52的圆筒状中间壳体5的机壳组件构成，转子组件2中的上下环形磁钢22和定子组件1中的上爪极定子铁芯11、下爪极定子铁芯13、上绕组线圈12和下绕组线圈14在轴向由中间隔磁环6上下分隔，其特征在于：所述的转子组件2中中心转轴21的两端还固定设置有上下磁环架23、中间***上还活动套装设置有内设有上下轴承24、外设有铁芯架(图上未示)和所述的中间隔磁环6的中间轴套25；所述的定子组件1中的上爪极定子铁芯11和下爪极定子铁芯13、上绕组线圈12和下绕组线圈14由所述的中间隔磁环6区隔构成上下两个定子组件，其中的上爪极定子铁芯11包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的上爪极定子111和由硅钢片叠加而成的上中爪极定子112，下爪极定子铁芯13包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的下爪极定子131和由硅钢片叠加而成的下中爪极定子132；所述的机壳上端盖3的内表面上还设置有上环形凹槽32和嵌压粘设在所述的上环形凹槽32内的所述上爪极定子111，下端盖4的内表面上还设置有下环形凹槽42和嵌压粘设在所述的下环形凹槽42内的所述下爪极定子131，下端盖4的外表圆周面上还设置有可供按需使用的编码控制器设置位43，中间壳体5由外表面上设置有凹凸状齿条的铝材拉伸件制成，上面设置有所述的上导线引出孔51 和下导线引出孔52；此外，所述的上下环形磁钢22主体呈扁平圆环状、由钕铁硼稀土材料制成，对应粘贴设置在所述的上下磁环架23上。 

在装配状态下，所述的上爪极定子111按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在上端盖3的上环形凹槽32内，所述的下爪极定子131按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在下端盖4的下环形凹槽42内，所述的上中爪极定子112和下中爪极定子132的硅钢片按照设定的厚度叠加、由隔磁环6相隔、分别压装并粘固设置在所述的铁芯架上，所述的上绕组线圈12和下绕组线圈14分别对应设置在上中爪极定子112和下中爪极定子132的槽内；所述的中心转轴21中间由上下轴承24限位、活动伸置在中间轴套25内，并由固设在其两端的上下磁环架23限位、活动伸置在上端盖3上的上中心轴装孔31和下端盖4上的下中心轴装孔41内，所述的上下环形磁钢22按设计要求两者的电磁角度错开一个步距角度，固定粘结设置在上下磁环架23上；此外，所述的上端盖3、下端盖4和中间壳体5之间通过螺钉装配互连，并在上端盖3和下端盖4间通过螺栓加固相连。 

Claims (8)

1.一种永磁式爪极步进电机，主体由包含有上爪极定子铁芯（11）、下爪极定子铁芯（13）和上绕组线圈（12）、下绕组线圈（14）的定子组件（1），包含有中心转轴（21）和固定设置在中心转轴（21）***上的上下环形磁钢（22）的转子组件（2），包含有上设有上中心轴装孔（31）和螺栓、螺钉装配孔的上端盖（3）、上设有下中心轴装孔（41）和螺栓、螺钉装配孔的下端盖（4）、和通过螺栓、螺钉装配设置在上端盖（3）和下端盖（4）之间、上设有上导线引出孔（51）和下导线引出孔（52）的圆筒状中间壳体（5）的机壳组件构成，转子组件（2）中的上下环形磁钢（22）和定子组件（1）中的上爪极定子铁芯（11）、下爪极定子铁芯（13）、上绕组线圈（12）和下绕组线圈（14）在轴向由中间隔磁环（6）上下分隔，其特征在于：所述的转子组件（2）中中心转轴（21）的两端还固定设置有上下磁环架（23）、中间***上还活动套装设置有内设有上下轴承（24）、外设有铁芯架和所述的中间隔磁环（6）的中间轴套（25）；所述的定子组件（1）中的上爪极定子铁芯（11）和下爪极定子铁芯（13）、上绕组线圈（12）和下绕组线圈（14）由所述的中间隔磁环（6）区隔构成上下两个定子组件，其中的上爪极定子铁芯（11）包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的上爪极定子（111）和由硅钢片叠加而成的上中爪极定子（112），下爪极定子铁芯（13）包含有由圆周上均布冲压有多个辐射状爪极的硅钢片叠加而成的下爪极定子（131）和由硅钢片叠加而成的下中爪极定子（132）；所述的机壳上端盖（3）的内表面上还设置有上环形凹槽（32）和嵌压粘设在所述的上环形凹槽（32）内的所述上爪极定子（111），下端盖（4）的内表面上还设置有下环形凹槽（42）和嵌压粘设在所述的下环形凹槽（42）内的所述下爪极定子（131），下端盖（4）的外表圆周面上还设置有可供按需使用的编码控制器设置位（43），中间壳体（5）由外表面上设置有凹凸状齿条的铝材拉伸件制成，上面设置有所述的的上导线引出孔（51）和下导线引出孔（52）；此外，所述的上下环形磁钢（22）主体呈扁平圆环状、由钕铁硼稀土材料制成，对应粘贴设置在所述的上下磁环架（23）上。

2.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的上爪极定子（111）按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在上端盖（3）的上环形凹槽（32）内。

3.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的下爪极定子（131）按照设定的厚度叠加后，压进并粘固设置在下端盖（4）的下环形凹槽（42）内。

4.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的上中爪极定子（112）和下中爪极定子（132）的硅钢片按照设定的厚度叠加、由隔磁环（6）相隔、分别压装并粘固设置在所述的铁芯架上。

5.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的上绕组线圈（12）和下绕组线圈（14）分别对应设置在上中爪极定子（112）和下中爪极定子（132）的槽内。

6.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的中心转轴（21）中间由上下轴承（24）限位、活动伸置在中间轴套（25）内，并由固设在其两端的上下磁环架（23）限位、活动伸置在上端盖（3）上的上中心轴装孔（31）和下端盖（4）上的下中心轴装孔（41）内。

7.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的上下环形磁钢（22）按设计要求两者的电磁角度错开一个步距角度，固定粘结设置在上下磁环架（23）上。

8.根据权利要求1所述的永磁式爪极步进电机，其特征在于所述的上端盖（3）、下端盖（4）和中间壳体（5）之间通过螺钉装配互连，并在上端盖（3）和下端盖（4）间通过螺栓加固相连。

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