步进电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种步进电机，包括定子和转子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分别设有左线圈和右线圈，所述转子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片围成的空间内，所述定子和转子满足如下关系式：(BHmax*D)/2200＜μ＜(BHmax*D)/1300，其中，μ表示转子磁石表面与定子片磁极表面之间的间隙；BHmax表示转子磁石的表磁能量；D表示转子磁石的直径。本实用新型专利技术通过对步进电机中电磁系统的关键参数之间的关系进行明确定义，使得电机零部件的加工和质量控制更加容易，减少了耗料，生产更简易、成本更低，而且采用本实用新型专利技术的设计方案的步进电机将比传统电机输出更精确稳定。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及步进电机，更具体地说，涉及一种对关键参数进行明确定义的步 进电机。
技术介绍
步进电机是以脉冲信号来控制的一种电动机。步进电机会将电脉冲信号通过齿轮 系传动转化为角位移或线位移。步进电机以电脉冲信号控制的特点，特别适于数字化控制， 是机电一体化的重要元件，因而步进电机目前被广泛应用在许多领域的自动化控制系统和 数控模拟显示中。然而，传统步进电机的设计中，电机步距角的精度对构成电机的各零件的制造精 度非常敏感，如转子尺寸、定子尺寸、转子表磁、线圈电感等等，所以在生产时，对各零件尺 寸精度的要求非常高。当零件精度不足而引起电机步距角精度不足时，容易引起噪音偏大、 输出轮抖动等问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对传统步进电机的上述不足，提供一种明 确定义关键参数之间的关系的步进电机，使其零件容易加工及控制质量以确保电机输出精 确稳定。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种步进电机，包括定子 和转子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分别设 有左线圈和右线圈，所述转子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片围成的空 间内，所述定子和转子满足如下关系式(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300，其中，μ 表示转子磁石表面与定子片磁极表面之间的间隙；BHmax表示转子磁石的表磁能量；D表示 转子磁石的直径。根据本技术的步进电机的实施例中，所述定子的中心定子片、左定子片和右 定子片的磁极表面与所述转子磁石表面之间的间隙不相同。根据本技术的步进电机的实施例中，所述定子的中心定子片、左定子片和右 定子片的磁极表面与所述转子磁石表面之间的间隙满足如下关系式0.95*μ2 > μι> 0. 85*μ 2，其中，μ ！表示中心定子片的磁极表面与转子磁石表面之间的间隙；μ 2表示左定 子片和右定子片的磁极表面与转子磁石表面之间的间隙。根据本技术的步进电机的实施例中，所述定子和转子还满足如下关系式 (2/3) α > β > (1/3) α，其中，α为转子磁极角；β为定子磁极角。一个优选实施例中， 所述定子和转子满足β = (α々)士3°，其中，α为转子磁极角；β为定子磁极角。本技术通过对步进电机中电磁系统的关键参数之间的关系进行明确定义， 使得电机零部件的加工和质量控制更加容易，减少了耗料，生产更简易、成本更低，而且采 用本技术的设计方案的步进电机将比传统电机输出更精确稳定，可广泛应用于汽车仪表、医疗仪器、步距控制等领域。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中图1是根据本技术实施例的步进电机的结构示意图；图2是根据本技术采用不同定、转子间隙的步进电机的工作噪音对比图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，根据本技术一个实施例的步进电机100的电磁系统主要由定子 10和转子20构成。定子10包括中心定子片13、左定子片11和右定子片12，并且左定子 片11和右定子片12上分别设有左线圈14和右线圈15。转子20包括磁石，容置在中心定 子片13、左定子片11和右定子片12围成的空间内。当转子10上的左线圈14和右线圈15 接入电脉冲，产生的电磁转矩驱动转子10旋转，输出电机功率。因本技术对步进电机 的改进仅涉及其电磁系统内各参数之间的关系，因而在此不再对该步进电机的具体结构做 详细描述。本技术的步进电机的具体结构和装配，和现有的传统步进电机基本相同。为了获得很好的转动平稳性以确保电机输出精确稳定，本技术对转子磁石表 面与定子片磁极表面之间的间隙μ这一参数进行了明确定义。间隙μ过小，会大幅增加 转子和定子片尺寸控制的精度，增加制造难度和成本；间隙μ过大，则会影响电机电磁能 量向机械动能转换的稳定性。转子和定子片之间的间隙μ基本上取决于转子磁石的表磁 能量BHmax，因而本技术定义该间隙μ满足如下函数关系(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300(1)其中，μ表示转子磁石表面与定子片磁极表面之间的间隙；BHmax表示转子磁石的表磁能量；D表示转子磁石的直径。进一步，为了获得更好的转动平稳性，步进电机100的三个定子片11、12和13与 转子磁石20的表面间隙μ在满足上述关系式(1)的情况下可以不相同。具体实施例中， 中心定子片13与转子磁石20之间的第一间隙P1比左右两个定子片11、12与转子磁石20 之间的第二间隙μ 2应更小一些。优选实施例中，第一间隙P1比第二间隙μ 2小约5%至 15%，即第一间隙μ工和第二间隙μ 2满足如下关系0. 95*μ 2 > μ ！ > 0. 85* μ 2(2)根据本技术的具体示例中，若采用磁石直径D = 6. 500mm的转子，且磁石表磁 能量BHmax = 130mT，则由以上关系式(1)可以得出(130*6. 50)/2200 < μ < (130*6. 50)/1300即0. 384mm < μ < 0. 650mm按如下表1组装电机样品，以测量不同间隙值对电机性能的影响。权利要求1.一种步进电机，包括定子和转子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片， 且左定子片和右定子片上分别设有左线圈和右线圈，所述转子包括磁石，容置在中心定子 片、左定子片和右定子片围成的空间内，其特征在于，所述定子和转子满足如下关系式(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300其中，μ表示转子磁石表面与定子片磁极表面之间的间隙；BHmax表示转子磁石的表 磁能量；D表示转子磁石的直径。2.根据权利要求1所述的步进电机，其特征在于，所述定子的中心定子片、左定子片和 右定子片的磁极表面与所述转子磁石表面之间的间隙不相同。3.根据权利要求2所述的步进电机，其特征在于，所述定子的中心定子片、左定子片和 右定子片的磁极表面与所述转子磁石表面之间的间隙满足如下关系式0. 95*μ2 > μ ！ > 0. 85* μ 2其中，P1表示中心定子片的磁极表面与转子磁石表面之间的间隙；μ2表示左定子片 和右定子片的磁极表面与转子磁石表面之间的间隙。4.根据权利要求1所述的步进电机，其特征在于，所述定子和转子还满足如下关系式(2/3) α > β > (1/3) α其中，α为转子磁极角；β为定子磁极角。5.根据权利要求4所述的步进电机，其特征在于，所述定子和转子满足β= (α/2) 士 3°，其中，α为转子磁极角；β为定子磁极角。专利摘要本技术涉及一种步进电机，包括定子和转子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分别设有左线圈和右线圈，所述转子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片围成的空间内，所述定子和转子满足如下关系式(BHmax*D)/220本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机，包括定子和转子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分别设有左线圈和右线圈，所述转子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片围成的空间内，其特征在于，所述定子和转子满足如下关系式：　　（ＢＨｍａｘ＊Ｄ）／２２００＜μ＜（ＢＨｍａｘ＊Ｄ）／１３００　　其中，μ表示转子磁石表面与定子片磁极表面之间的间隙；ＢＨｍａｘ表示转子磁石的表磁能量；Ｄ表示转子磁石的直径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洪杰，
申请(专利权)人：深圳市创元微机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94