电磁式封闭型直线步进电动机制造技术

一种电磁式封闭型直线步进电动机，采用封闭的筒形结构，所有电磁铁均环绕在轴外，并用电磁铁作为固定激磁，这一结构提高了材料利用率，同时能够得到大的自锁力，还可以调节自锁力的大小以适应不同场合的需要，扩大了直线步进电动机的应用范围。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本技术涉及步进电动机，具体地说，涉及一种电磁式封闭型直线步进电动机。索伊尔(Sawyer)电机是一种已有的直线步进电动机，它的动子有一块作为固定激磁的永久磁铁，以及两个位于永久磁铁端部两极的马蹄形电磁铁，每一电磁铁具有两个极掌，定子则是一块开有均匀槽齿的金属平板，当电磁铁的线圈通电后，每个极掌的力为电磁铁与永久磁铁磁场的合力，但是各个极掌与金属平板的作用力并不相同，因此使得动子在定子平板上移动。这种电机的永久磁铁较为昂贵，加工和装配都比较困难，同时，由于永久磁铁磁场强度的限制，以及定子、动子之间的气隙较大，使得自锁力较小，通常，这种电机仅用于轻负载的场合，另外该电机漏磁通较大，材料利用率差。本技术的目的在于提出一种自锁力大、材料利用率高的直线步进电动机。本技术的目的通过如下方式实现整个电动机采用封闭式筒形结构，中间是一根表面带有沿轴向等间距分布的一组凹槽的轴，它由铁磁材料制成，凹槽的间距与宽度相同，各凹槽互相平行，并且垂直于轴线。在轴的周围环绕着一对控制电磁铁和一个激磁电磁铁，这些电磁铁的铁芯也都是用铁磁材料制成，每一个控制电磁铁铁芯为环形，环的横截面为马蹄形，两突出端为一对极掌，中间凹进部分安放着环形的控制线圈。在两个同样的控制电磁铁之间是激磁电磁铁，它包括一个环形的激磁铁芯和一个位于激磁铁芯内环形的激磁线圈，激磁铁芯与控制电磁铁铁芯紧贴，一对由非铁磁材料制成的端盖位于两端，在端盖中间开孔处安装有轴承，这两个端盖用于固定控制电磁铁和激磁电磁铁，同时，用端盖上的轴承来支撑穿在各电磁铁内的轴，使轴与四个极掌保持一定间隙，彼此可沿轴向相对移动。四个环形极掌分成相同的两组围绕在轴的周围，其中一组以一个极掌对准凹槽，另一个极掌对准凹槽之间的凸起部分，另一组的两个极掌分别以左半部分和右半部分对准凹槽，即这两个极掌对准凹槽和凸起部分的分界处，在控制线圈产生的磁场中同组两个极掌极性相反，在激磁线圈产生的磁场中同组极掌极性相同，不同组的极掌极性相反。在上述结构中，用电磁铁激磁，取代了常规的永久磁铁，这样做的好处是产生的磁场可以很大，能够得到大的自锁力，并且很容易调节其大小以适应不同场合的要求，所以这种电机用途广泛，不仅可用来带动轻负载，也可以用来带动重负载，而这是采用永久磁铁的直线步进电动机无法办到的，另外，电磁铁的成本比永久磁铁低，加工也更为方便。上述结构的另一特点是采用筒形结构，所有电磁铁安装成一个封闭的中空筒形结构，轴插在其中，这种结构封闭性好，磁场集中，漏磁小，轴和极掌之间的间隙可以做得很小，因此整个电机的材料利用率很高。图1是本技术的一个实施例的结构图。下面结合附图详细叙述这一实施例。图1中所示的例子为圆柱形结构的直线步进电动机。中间的圆轴［3］用软磁性金属材料制成。如钢、铁等，圆轴［3］上开有沿轴向均匀分布的环形凹槽，其宽度和间距都相等，环绕着圆轴［3］形成各个交替地凸起和凹下的圆环。圆轴［3］安装在一对端盖［8］上，端盖［8］为中间开孔的圆盘，用螺杆［9］和螺母［10］固定，在中间开孔处安装有轴承［7］，通过轴承［7］支持圆轴［3］，并允许圆轴［3］在端盖［8］上沿轴线移动。在两个端盖［8］之间围绕着圆轴［3］安装着一对互相分开的控制电磁铁，分别紧靠着两个端盖［8］，中间则是激磁电磁铁。每一控制电磁铁包括两个极掌［1］、一组控制线圈［2］和一个磁轭［5］，极掌［1］、控制线圈［2］和磁轭［5］都呈空心的圆环形结构，以圆轴［3］为对称轴安装，套在圆轴［3］外面，但都与圆轴［3］保持一定间距，并不互相接触，其中，极掌［1］的端面与圆轴［3］的凸起部分之间具有微小的间隙。在本例中，每一控制电磁铁的两个极掌［1］并不做成一体，而是做成两个同样的圆环，其间放入磁轭［5］，并使磁轭［5］与极掌［1］相接触的表面紧密吻合，形成完整的控制电磁铁的铁芯。当然，如果采用整块马蹄形的铁芯，或采用许多薄片重迭组成铁芯，也都是可行的办法。这一铁芯通常采用高磁导率的软磁性金属材料制成，以获得较好的效果，如纯铁、低碳钢等，本例中采用＃10号低碳钢制成极掌［1］和磁轭［5］。一对极掌［1］和一个磁轭［5］构成一个马蹄形的铁芯，控制线圈［2］安置在其凹部，被铁芯所包围，这一结构将磁场集中在内部，漏磁很小。在两个控制电磁铁之间的激磁线圈［4］和另一激磁磁轭［6］，其材料、形状分别与控制线圈［2］和磁轭［5］类似，只是作用不同，激磁磁轭［6］使两个控制电磁铁相连，并用激磁线圈［4］进行激磁。在激磁线圈［4］产生的磁场中同组极掌［1］极性相同，不同组极掌［1］极性相反，而控制线圈［2］产生的磁场主要限于其所属的控制电磁铁内，并且同组的两个极掌［1］极性相反，这样，由于激磁线圈［4］的磁场和控制线圈［2］的磁场相互作用，使得各个极掌［1］上的磁场强度不相同，同时，一组内的两个极掌［］分别对准圆轴［3］的凹槽部分、凸起部分，另一组内的两个极掌［1］分别以左半部分和右半部分对准凹槽部分，这样就使得各极掌［1］与圆轴［3］的作用各不相同，因而造成两者的相对移动。对于本例还可以作出许多变化，例如，材料的选择，部分结构的改变等，一种可能的变化是采用矩形截面的封闭式筒形结构，所有极掌、线圈、磁轭及中央的轴等各个部件都做成矩形截面，包括正方形，或者，电磁铁铁芯的形状、激磁磁轭的形状等，都可以在本技术的基本构思内作出种种不同的变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁式封闭型直线步进电动机，包括一根由铁磁材料制成的轴，轴的表面具有沿轴向等间距分布的环形凹槽，所述的电动机还包括一对中央开孔的端盖，端盖由非铁磁材料制成，端盖的中央开孔处安装有轴承，所述的轴从两个端盖的开孔中穿过，并由轴承加以支持，可沿轴向相对端盖移动，在两个端盖之间安装着一对控制电磁铁，每一控制电磁铁具有控制电磁铁铁芯和控制线圈，控制电磁铁铁芯由铁磁材料制成，为横截面呈马蹄形的环，在马蹄形环的凹部，安放着呈同样环形的控制线圈，马碲形环的两个突出端为一对极掌，四个同样的极掌分成相同的两组围绕在轴的周围，其中一组以一个极掌对准所述的轴的凹槽，另一个极掌对准凹槽之间的凸起部分，另一组的两个极掌分别以左半部分和右半部分对准凹槽，控制电磁铁套在所述的轴外，与轴保持一定的间隙，并由端盖加以固定，本实用新型的特征在于，所述的一对控制电磁铁之间还具有激磁电磁铁，它包括一个环形的激磁铁芯和一个位于激磁铁芯内呈环形的激磁线圈，激磁电磁铁套在所述的轴外，与轴保持一定的间隙，也是由端盖固定，激磁铁芯由铁磁材料制成，并与两个控制电磁铁铁芯紧贴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电磁式封闭型直线步进电动机，包括一根由铁磁材料制成的轴，轴的表面具有沿轴向等间距分布的环形凹槽，所述的电动机还包括一对中央开孔的端盖，端盖由非铁磁材料制成，端盖的中央开孔处安装有轴承，所述的轴从两个端盖的开孔中穿过，并由轴承加以支持，可沿轴向相对端盖移动，在两个端盖之间安装着一对控制电磁铁，每一控制电磁铁具有控制电磁铁铁芯和控制线圈，控制电磁铁铁芯由铁磁材料制成，为横截面呈马蹄形的环，在马蹄形环的凹部，安放着呈同样环形的控制线圈，马蹄形环的两个突出端为一对极掌，四个同样的极掌分成相同的两组围绕在轴的周围，其中一组以一个极掌对准所述的轴的凹槽，另一个极掌对准凹槽之间的凸起部分，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁志刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]