一种步进马达，包括：由在圆周方向Ｎ、Ｓ极被交替磁化的圆筒状磁铁和设有上述磁铁的转轴构成的转子；由长方形的上、下部极齿啮合的至少一个以上的轭铁，和卷绕在线圆骨架上的线圈构成的定子，其中：上述轭铁的上、下部极齿在圆周方向等间隔配置，上述磁铁的磁极由以上述磁铁的旋转中心为基准，在相对的对顶角上形成的２个大角磁极和在上述大角磁极之间在圆周方向等间隔形成的多个小角磁极构成，使得在上述磁铁的各磁极与上述轭铁的上、下部极齿之间产生非均匀的斥力和引力。该步进马达通过优选轭铁形状，使磁力强度最大，提高驱动特性，并降低齿槽效应转矩，减少振动和噪声，精密地进行微步控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种步进马达，将轭铁的形状优选为长方形，使磁场强度最大化，以提高驱动特性，并降低马达驱动时在每分步(ステップ)中产生的齿槽效应转矩，减少马达的振动和噪声，并能够精密地进行微步控制。
技术介绍
通常，步进马达(stepping motor)在没有用来对轴的位置进行检测的反馈的情况下，能够旋转预定的角度，以相当高的准确度停止，并且，与其他马达相比，停止时保留相当高的止动转矩，因而无须另外的电子断路器等位置保持机构，转速也与脉冲(pulse)成比例，所以具有可以简便控制的驱动特性。由于具有这样的特性，上述步进马达主要用于精密控制机械移动量，尤其是能用脉冲(pulse)进行数字(digital)控制，所以也广泛地用于小型精密电子仪器等的驱动源。例如，上述步进马达被作为打印机头的要素位置控制、X-Y绘图仪(Plotter)的笔位置控制、或软盘(floppy disk)及各种盘的磁头(head)位置控制、纸币计数器、缝制机器、电动打字机、传真机等各种机器的精密控制驱动源来使用。图1是表示现有技术的步进马达的剖视图，图2是作为现有技术的步进马达的透视图，如图所示，步进马达(1)由转子(10)和定子(20)构成，线圈通电时，定子的极齿被励磁成N极和S极，与其对应的转子的磁铁就会以转轴为中心而旋转。即，上述转子(10)由转轴(11)和磁铁(12)构成，上述转轴(11)是具有一定长度的轴部件，其长度中部受到具有轴承部件(13a)的第1盖板(13)的支承，能向正方向或反方向旋转，一端与第2盖板(14)的内面中心相接而受到支承。而且，上述磁铁(12)以大致圆筒状一体地设在上述转轴(11)的一端部，在其外周面N、S极在圆周方向被交替磁化，上述磁铁(12)与设在上述定子(20)的内周面的线圈(23)、(24)形成一定的空隙，并相对配置而构成，从而通过相互作用而产生规定的电磁力。上述定子(20)由卷绕着圆筒形线圈(23)、(24)、同轴地上下配置并互相结合的第1、2轭铁(21)、(22)构成，上述第1轭铁(21)在其内面具有线圈骨架(25)和卷绕在上述线圈骨架(25)上的线圈(23)，在与上述转子(10)的磁铁(12)分开一定间隔而相对的内面上，构成轭铁的多个上、下部极齿(21a)、(21b)交替排列，呈相互啮合的形态。还有，上述第2轭铁(22)与上述第1轭铁(21)相同，在其内面具有卷绕了线圈(24)的线圈骨架(26)，在上述磁铁(12)相对的内面上，构成轭铁的多个上、下部极齿(22a)、(22b)交替排列，呈啮合的形态。由此，从外部将电流加到构成上述步进马达(1)的第1、2轭铁(2 1)、(22)的各线圈(23)、(24)上之后，在上述线圈(23)、(24)和第1、2轭铁(21)、(22)以及磁铁(12)的磁极之间就会产生电磁力，该电磁力使得由转轴(11)和磁铁(12)构成的转子(10)以定子(20)为中心而旋转。但是，上述步进马达(1)驱动时，由于在转子(10)的磁铁(12)与定子(20)的轭铁(21)、(22)之间产生的空隙磁通密度的变化和电流的畸变现象，就会产生很大的齿槽效应转矩(Cogging Torque)和磁阻转矩脉动(Reluctance Torque Ripple)，振动和噪声就会增加，从而缩短产品寿命。这里，上述齿槽效应转矩，是指在具有永磁体的磁铁(12)的步进马达(1)中，对应于转子(10)和定子(20)的相对位置，磁阻发生变化而产生的转矩脉动成分，该转矩脉动成分按转子(10)旋转1圈时磁铁(12)的极数与上述轭铁(21)、(22)的极齿数的最小公倍数而周期性地产生的现象。另一方面，步进马达的驱动转矩特性和齿槽效应转矩特性由构成上述定子(20)的轭铁(21)、(22)的上、下部极齿(21a)、(21b)、(22a)、(22b)的形状和磁铁(12)的磁化力来决定，理想的是，优选上述轭铁(21)、(22)的极齿形状，使电极的驱动转矩特性最佳，同时使齿槽效应转矩最小，但目前要完全满足以上两个特性是困难的。与现有的步进马达(1)的第1、2轭铁(21)、(22)相对的磁铁(12)如图3(a)所示，极数为10极时以36°的等间隔使N、S极的磁极交替磁化，上述第1、2轭铁(21)、(22)的各上、下部极齿(21a)、(21b)、(22a)、(22b)的形状由长方形构成是最理想的，使得与面积成比例而增大的磁力最大化，如在图3(b)中虚线所示，但由于马达驱动时会产生很大的齿槽效应转矩极，所以由梯形构成，如实线所示。这样，存在的问题是由于与长方形的极齿相比，面积变小，因而轭铁的磁力减少，马达驱动转矩降低。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述问题而提出的，其目的是提供一种步进马达，它可以优选轭铁的形状，以获得优良转矩特性，并降低马达驱动时产生的齿槽效应转矩，减少马达的振动和噪声。作为用以达到上述目的技术装置，本专利技术的步进马达包括由在圆周方向N极和S极的磁极被交替磁化的圆筒状磁铁和在长度中部一体地设有上述磁铁的具有一定长度的转轴构成的转子；由设在与上述磁铁的外周面分开一定间隔并与其相对的内周面上的长方形的上、下部极齿啮合的至少一个以上的轭铁，和卷绕在设在上述轭铁的内面的线圆骨架上的线圈构成的定子，其特征在于上述轭铁的上、下部极齿在圆周方向等间隔配置，上述磁铁的磁极由以上述磁铁的旋转中心为基准，在相对的对顶角上形成的2个大角磁极和在上述大角磁极之间在圆周方向等间隔形成的多个小角磁极构成，使得在上述磁铁的各磁极与上述轭铁的上、下部极齿之间产生非均匀的斥力和引力。优选的是，在上述磁铁的磁化磁极数为P，分步(ステップ)角为X时，上述大角磁极的磁化角度(β)为β＝α+X；上述小角磁极的磁化角度(α)为α＝{180°-(180°/p)}×(2/p)。优选的是，以上述磁铁的旋转中心为基准，以对顶角相对的2个大角磁极以及多对小角磁极被磁化成具有相反的极性。优选的是，上述转子的分步角为18°，上述磁铁分为10极，上述磁铁中被磁化的2个大角磁极的磁化角度为50.4°，上述磁铁中被磁化的剩余的8个小角磁极的磁化角度为32.4°。按照上述的本专利技术，将与永磁体的磁铁对应而产生磁力的轭铁的极齿形状定为长方形，于是，由于马达的驱动转矩与轭铁的面积成比例，与现有的具有正弦波形状、梯形形状的轭铁的马达相比，就会产生高驱动转矩，从而提高转矩效率。而且，将与具有长方形极齿的轭铁对应的磁铁的磁极定为具有大磁化角度的大角磁极和具有小磁化角度的小角磁极，在圆周方向使N极和S极非均匀磁化，从而使马达驱动时在每分步产生的齿槽效应转矩与以往相比减少到一半以下，使马达的振动和噪声减少，能够精密地进行微步控制，起到提高马达精度的效果。附图说明图1是表示现有技术的步进马达的剖视图；图2是表示现有技术的步进马达的透视图；图3(a)是设在现有技术的步进马达中的磁铁均匀磁化状态图；(b)是设在现有技术的步进马达中的极齿的正视图；图4是表示本专利技术的步进马达的透视图；图5是设在本专利技术的步进马达中的磁铁的非均匀磁化状态图；图6(a)是将设在本专利技术的步进马达中的轭铁的上、下部极齿展开的展开图；图6(b)是表示本专利技术轭铁的磁力的和、在均匀磁化角度的现有磁铁与轭铁之间产生的磁通、以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种步进马达包括：由在圆周方向Ｎ极和Ｓ极的磁极被交替磁化的圆筒状磁铁和在长度中部一体地设有所述磁铁的具有一定长度的转轴构成的转子；由设在与所述磁铁的外周面分开一定间隔并与其相对的内周面上的长方形的上、下部极齿啮合的至少一个以 上的轭铁，和卷绕在设在所述轭铁的内面的线圆骨架上的线圈构成的定子，其特征是：所述轭铁的上、下部极齿在圆周方向等间隔配置，所述磁铁的磁极由以所述磁铁的旋转中心为基准，在相对的对顶角上形成的２个大角磁极和在所述大角磁极之间在圆周 方向等间隔形成的多个小角磁极构成，使得在所述磁铁的各磁极与所述轭铁的上、下部极齿之间产生非均匀的斥力和引力。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑厦珉，李仁浩，吴成泽，姜大崙，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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