多相多极步进电动机制造技术

一种多极多相步进电动机，包括一个盘形磁体、一由外和内极片所组成的多相定子磁路。各相的外和内极片可以被制成为单一部件。电动机的保持转矩可以由外极片上的第二齿区或由大摩擦表面所产生。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括盘形转子和定子磁路的多相多极步进电动机，该盘形转子具有绕中心轴布置并以平行于该轴的方向磁化的N对极，该定子磁路包括几相。这种类型的多相步进电动机已经提出了。瑞士专利No.653,189描述了一种具有盘形转子的多相多极电动机。该电动机的每相都由相对放置并同相线圈(13′，13″)相联结的两个U形部件(12′，12″)所组成。这种布置可以适用于大型电动机，对小容量电动机，该布置导致了高度的降低和线圈平均长度上的显著增加。而且，从将要组装的部件数量上看，这种电动机的制造成本较高。美国专利No.4,634,906描述了一种多极多相电动机，具有盘形磁体和布置在一个单板上的定子磁路组件。定子磁路组件的每相都由两个相互穿插的极片所组成。根据所考虑的相，定子的齿占用了全部极(图2的P1和P4)或极的一部分(图2的P5和P9)。尤其是当电动机具有大量的极时，该设计不可避免地导致了机械强度较弱的极片(在图2的极P5处减小了横截面)。瑞士专利No.683,810A5描述了一种多极多相电动机，具有一个盘状磁体和一个由两个主极片(4a，5a； 4b，5b)所组成的定子磁路，每个极片同一个线圈芯(1a，1b)的一端和处于同一平面上的一个中间极片(6a；6b)相连，该布置解决了美国专利No.4,634,906的电动机所遇到的薄弱截面的问题，但另一方面，它具有减小了磁体和每相线圈之间的耦合系数的缺点。在该布置中，由定子线圈产生的磁通必须穿过两个相邻的气隙，即第一主极片与中间极片间的气隙和中间极片与第二主极片间的气隙。上述这三种电动机都有一个主要的缺点是当相线圈没有通电时就不存在保持转矩。对于某一些应用，例如，用于驱动带模拟显示器的测量仪器的指针，该保持转矩的不存在而需要连续给相线圈供电，而导致该仪器的过量功率消耗。本专利技术的目的是提供一种小尺寸和简单设计的多极和多相电动机，由于磁体和相线圈间的耦合系数的改善和由于在线圈中没有电流时的保持转矩而具有高的功率效率。下面将通过参照附图以例子的形式描述本专利技术的优选实施例。附图说明图1是本专利技术第一实施例的电动机的磁路的顶视图；图2是通过图1线I-I的磁路的截面图；图3是转子磁体的简图；图3′是由图3的磁体所产生的磁力线图；图4是本专利技术第二实施例的电动机的磁路的顶视图；图5是本专利技术第三实施例的电动机的顶视图；图6是本专利技术第四实施例的电动机的顶视图；图7是本专利技术第五实施例的电动机的顶视图；图7′是类似于图2的截面图。图1是本专利技术第一实施例的电动机磁路的顶视图，该电动机具有7对极和两相。每相的磁路由外极片1、1′和内极片2、2′所组成，这两个极片被置于同一平面上，如图2所示平行于转子5的平面。每相的每个极片同支承线圈4、4′的线圈芯3、3′一端相联结。内极片2、2′包括多个齿路为2π/7的齿。外极片1、1′具有两个分开的齿区。处于内侧的第一齿区d1、d1′具有2π/7的齿距，外定子第一齿区的齿同内定子的齿相互穿插。该结构，在相绕组中的电流影响下，产生一个与转子磁体所产生的具有相同周期的定子感应分布，因此同转子磁体一起产生一个相互作用转矩。位于第一区外侧的外定子第二齿区具有2π/14的齿距。该第二齿区，通过同转子的感应相互作用并在磁导率的变化影响下，产生一个保持转矩，该保持转矩的周期为第一区中的电流所产生的转矩的周期的1/2。应当注意，两个区的齿结构相互间具有偏移关系，这用于获得适宜的起动转矩的目的。图3是具有绕着垂直于图面的中心轴布置的七对极N、S的转子磁体的简图。在图3′中简要地表示出该磁体的磁力线的分布。图4是本专利技术第二实施例中的电动机磁路的简图。在该例子中，电动机的两个内极片形成为一个整体，这样就能加强这些部件的机械强度，另一方面，也便于这些部件的组装。然而，在单个的内极片上，形成齿区d3，有助于总的保持转矩。为了同样的简化电动机组装的目的，在图5中表示出本专利技术的第三实施例。在该实施例中，定子的两个外极片由小截面的连接部a联结在一起以在机械上形成为一个整体。该容易由冲压获得的整体部件便于极片的组装。由于它们的小截面，连接部a只起到纯粹的机械部件的作用，不会改变电动机的工作。图6表示出本专利技术的一个必进的实施例，其中线圈芯同外极片形成为一个整体。在该改型中，为了使线圈芯重迭在内极片上，后者在P1和P2处弯曲。在某些应用中，需要以高频来使电动机运转。从该处着眼，为降低其惯性，转子直径的减小是最重要的。借助第二齿区来产生保持转矩就会导致转子直径上的增加而盖住该区，则其不再适合于这种应用。图7和7′表示出本专利技术的一种改进的实施例，其中电动机具有小直径的转子。在此情况下，在转子磁体和定子磁路之间的磁引力作用下，由转子和其支承之间的摩擦来获得转子的保持转矩，以代替上述实施例的外定子部件的双齿系统。由于磁引力为一个较低的值，在测量仪器可以经受的外部有角度的冲击的影响下并且在没有电流时，现有的绕轴转动的系统不会产生一个足以保证转子位置的保持转矩。在这种情况下，必须明显地增加摩擦的半径以便于获得所需的值。实际上，转子必须能够经受等于或大于5000rad/S2的角度冲击以保证仪器的精度。在这些条件下，转子及其支承间的摩擦半径必须大到足以产生一个大于由下式所表示的角度加速度转矩的摩擦转矩Cacc＝J·dw/dt其中Cacc角加速度转矩J转子惯量dw/dt角加速度＝5000(rad/S2)借助摩擦来产生保持转矩自然会导致电动机效率的稍稍降低，但另一方面，由于转子惯性的降低和通过提高摩擦而带来的动态稳定性的升高，该电动机可以在高频下工作。进而，由于大的摩擦表面，减小了在接触上的单位压力(压强)，并且在这种类型电动机上的经验表明摩损的问题实际上是不存在的。图7′表示出转子5、接触表面6、内极片2和线圈4、4′。权利要求1.一种多相多极步进电动机，包括一个转子，具有围绕中心轴布置并以平行于该轴的方向磁化的永磁性的N对极；和一个多相定子磁路，每相都由在同一个垂直于所述中心轴的平面上延伸的内极片和外极片所组成并且每相都同支承线圈的线圈芯的一端相联结，其特征在于，所述外极片包括一个其齿距约等于2π/N的第一齿区和一个其齿距约等于2π/2N的位于第一区外侧的第二齿区，其中所述内极片包括一个其齿距约等于2π/N的齿区，内极片的齿区同外极片的第一齿区相互穿插。2.一种多相多极步进电动机，包括一个转子，具有围绕中心轴布置并以平行于该轴的方向磁化的永磁性的N对极；和一个多相定子磁路，每相都由在同一个垂直于所述中心轴的平面上延伸的内极片和外极片所组成并且每相都同支承线圈的线圈芯的一端相联结、其特征在于，所述转子包括一平行于定子极片平面的摩擦表面，并且摩擦半径大到足以使在转子磁体和定子极片间的磁引力作用下合成的摩擦转矩等于或大于5000·J，J是转子的惯量。3.根据权利要求1或2所述的步进电动机，其特征在于，各相的内极片被磁性地相互联结起来以形成为一个整体。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的步进电动机，其特征在于，各相的外极片通过截面明显小于线圈芯的连接部分相互联结起来。5.根据权利要求1至4中任一项所述的步进电动机，其特征在于，每相的外极片和线圈芯构成一个整体。全文摘要一种多极多相步进电动机，包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相多极步进电动机，包括：一个转子，具有围绕中心轴布置并以平行于该轴的方向磁化的永磁性的Ｎ对极；和一个多相定子磁路，每相都由在同一个垂直于所述中心轴的平面上延伸的内极片和外极片所组成并且每相都同支承线圈的线圈芯的一端相联结，其特征在于，所述外极片包括一个其齿距约等于２π／Ｎ的第一齿区和一个其齿距约等于２π／２Ｎ的位于第一区外侧的第二齿区，其中所述内极片包括一个其齿距约等２π／Ｎ的齿区，内极片的齿区同外极片的第一齿区相互穿插。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MX杜，M施瓦布，
申请(专利权)人：迪特拉有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]