專利名稱：磁鐵運動的步進裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種步進裝置，特別是一種磁鐵運動的步進裝置。
背景技術(shù)：
步進裝置結(jié)構(gòu)簡單且有一定的控制精度，應(yīng)用廣泛，如驅(qū)動和控制系 統(tǒng)中。在小功率場合，常采用爪極結(jié)構(gòu)。電機的線圈產(chǎn)生的電樞磁場在空 間上是交替變化的。
步進裝置通常由單相或者多相之分,其中單相步進裝置包括一個定子， 一個線圈和多個極性交替變化的》茲鐵，多相則包括多個單相裝置。普通的
兩相步進爪極電機的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括爪極電機定子101,爪極電 機線圈102，爪才及電枳J茲4失103以及爪才及電機轉(zhuǎn)子104。在電才幾徑向上，線 圈102在爪極的外圈而磁鐵在爪極的內(nèi)圈。磁鐵相對線圈較小，且由于磁 極較多，磁鐵被做成形成磁環(huán)，對小磁環(huán)的充磁是件相當(dāng)困難的事情。
在美國專利US3356876中揭示了同極性的磁場結(jié)構(gòu)，其凸極被構(gòu)造在 沖芯上，沖芯轉(zhuǎn)動而磁鐵不動，對徑向充;f茲的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機而言，在磁鐵內(nèi) 表面和定子沖芯之間有一層氣隙，因為磁鐵在徑向厚度的影響，氣隙的外 徑減小，裝置通過氣隙產(chǎn)生的能量變化小，裝置出力變小。同時，對外徑 較小的裝置，其磁鐵相對較小，需要整體充磁并在磁環(huán)的內(nèi)圏形成均勻分 布的交替磁場，由于很難將充磁夾具塞入磁鐵內(nèi)孔，充磁更加困難。

實用新型內(nèi)容
本實用新型為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種各相 形成同極性的電樞磁場的步進裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種磁鐵運動 的步進裝置，其包括定子，轉(zhuǎn)子，磁鐵，線圈以及鐵殼，其中磁鐵固定在 轉(zhuǎn)子上，線圈纏繞在導(dǎo)磁的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子設(shè)置上有凸 極，凸極面對磁鐵設(shè)置，凸極和磁鐵之間有氣隙。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是所述的步進裝置包括轉(zhuǎn)子沖芯以及轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子沖芯固定在轉(zhuǎn)軸上。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是所述的磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)子沖
芯o
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是所述的磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是該步進裝置為單相步進裝 置，其磁鐵被充磁形成多個交替的磁極。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是磁鐵被徑向充磁形成12 個交替的磁極，鐵殼上設(shè)置有6個凸極。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是該步進裝置為外轉(zhuǎn)子步進 裝置，其包括4個磁極，對應(yīng)的定子線架上有2個凸極。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是該步進裝置包括兩轉(zhuǎn)子分 別位于該步進裝置軸向兩側(cè)。
本實用新型解決進一步技術(shù)問題的方案是線圈與磁鐵分別位于沿轉(zhuǎn) 子軸線方向的不同位置。
相較于現(xiàn)有技術(shù),本實用新型中的步進裝置中多個磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上， 線圈錄繞在導(dǎo)磁的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子上有多個凸極，凸極 面對磁鐵，磁鐵在空間上不被線圈環(huán)繞，線圈產(chǎn)生的磁場在空間上是同極 性的。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的兩相步進爪極電機的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型的單相步進裝置采用徑向充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實用新型的單相步進裝置采用軸向充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實用新型的兩相步進裝置采用徑向充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實用新型的外轉(zhuǎn)子步進裝置采用徑向充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實用新型的外轉(zhuǎn)子步進裝置的凸極和磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7至圖8是本實用新型的兩相步進裝置將兩個轉(zhuǎn)子放置在該兩相步 進裝置軸向的兩側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細 說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若千簡單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
步進裝置可分為旋轉(zhuǎn)和往復(fù)步進裝置，其中單相步進旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可稱為 同步馬達，兩相步進旋轉(zhuǎn)裝置為步進電機。單相步進裝置包括一組磁回路 部件，即一個轉(zhuǎn)子， 一個線圈， 一個鐵殼以及一個平面上的磁鐵。
本實用新型中的步進裝置中多個磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上，線圈纏繞在導(dǎo)磁 的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子上有多個凸極，凸極面對磁鐵，磁鐵 在空間上不被線圈環(huán)繞，線圈產(chǎn)生的磁場在空間上是同極性的。
本實用新型的單相步進裝置采用徑向充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所 示，該單相步進裝置19包括轉(zhuǎn)子沖芯11,磁鐵12,凸極13，定子鐵殼14, 轉(zhuǎn)軸15,《失軛16，線圈17以及線架18。
所述的單相步進裝置19中，磁鐵12纟皮徑向充磁形成12個交替的磁極， 定子鐵殼14上有6個凸極13,磁鐵12粘接在轉(zhuǎn)子沖芯11上，轉(zhuǎn)子沖芯 11被固定在轉(zhuǎn)軸15上。裝配后，磁《失12將面對凸極13，其在兩者之間形 成氣隙。線圈17纏繞在鐵軛16上，線圈17和線架18被放置入鐵殼14 里。在線架18中有軸承結(jié)構(gòu)，以限制轉(zhuǎn)軸15在軸向的移動。在凸極12 和石茲鐵12之間有氣隙。
該軸承結(jié)構(gòu)可位于線架的前端或者后端，也可作為一個元件加工。
當(dāng)軸承結(jié)構(gòu)位于線架的前端，軸承靠近運動的磁鐵，該軸承，通常稱 為杯士，具有一定的導(dǎo)磁能力。
在圖4中，軸承結(jié)構(gòu)位于線架的后端。
有時線架的內(nèi)圈經(jīng)潤滑處理，也可作為軸承結(jié)構(gòu)。
所述的磁鐵12也可以直接固定在轉(zhuǎn)軸15上。
圖3所示的是本實用新型的單相步進裝置采用軸向充磁方式的結(jié)構(gòu)示 意圖，該單相步進裝置29的結(jié)構(gòu)與圖2所示的單相步進裝置19的結(jié)構(gòu)相 似，只是其磁鐵為軸向充磁。如果凸極有p個，磁鐵數(shù)可以為不大于2承p 的任何整數(shù)。每個磁鐵的角度約為180/p。正常情況下，2* 個磁鐵被采用，這意味著更高的電磁輸出，并容易形成磁環(huán)。磁鐵可以在軸向和徑向等方
向被磁化；其他極化方向，例如極向磁化也是可以的。總體而言，磁環(huán)外 圈的充磁是最容易的，軸向和內(nèi)圈很困難，尤其對小磁環(huán)而言。
該單相步進裝置19, 29的線圈產(chǎn)生的磁通將通過鐵殼，凸極，氣隙， 磁鐵和轉(zhuǎn)子，在各自相的凸極上形成電樞磁場，這個同極性的磁場，比方 說N才及，會推動磁鐵的N極并吸引》茲鐵的S極。當(dāng)》茲鐵的S極被拉到凸 極下，線圈中的電流改變方向，凸極形成S極，此時凸極將會排斥處于凸 極下的S極并吸引N極，在慣性的作用下，裝置通?？梢匝匾粋€方向運動 下去。
請參閱圖4，是本實用新型的兩相步進裝置采用徑向充磁方式的結(jié)構(gòu) 示意圖。相對于兩相電機，每相包括一個基本結(jié)構(gòu)(19或者29)。各相的鐵 殼可以通過注塑或者粘接的方法耦合起來，甚至形成一個鐵殼，并保證同 心度和圓度。在最佳情況下，各相的磁路應(yīng)該相互獨立，由于兩相在空間 上接近，每相回路產(chǎn)生的磁場將會進入其他相，由于這部分磁場并非主要 部分，不致產(chǎn)生很大的負作用。在圖中，將兩個轉(zhuǎn)子放在該兩相步進裝置 的中心，也可以將其中一個或者兩個轉(zhuǎn)子放置在該兩相步進裝置軸向的兩 側(cè)。
兩相步進裝置包括兩個磁回路并以機械方法相連。對兩相步進裝置， 兩相的磁回路和電路有一定的相位差，通過都是90度電角度，可以使得步 進裝置沿指定方向旋轉(zhuǎn)， 稱為步進電機。邏輯控制也可加入到線圈電流的 控制，例如改變電流的時序來改變電機的轉(zhuǎn)向，步進細分控制等。當(dāng)然該 兩相步進裝置也可制執(zhí)行有限角度的往復(fù)運動，這取決于電路板的控制策 略。該兩相步進裝置的電源可以是交流正弦，方波或者其他。
請參閱圖5以及圖6,分別是本實用新型的外轉(zhuǎn)子步進裝置采用徑向 充磁方式的結(jié)構(gòu)示意圖以及凸極和磁鐵示意圖。該外轉(zhuǎn)子步進裝置包括轉(zhuǎn) 軸40,非導(dǎo)》茲材料41，磁極43，軸承結(jié)構(gòu)44,導(dǎo)線架45,凸才及47,以及 鐵殼46， 48。其徑向充成4個磁極43,定子線架上有2個凸極47,磁鐵 43粘接在沖芯42上，并通過非導(dǎo)磁材料41于轉(zhuǎn)軸40固定，軸承結(jié)構(gòu)44 在導(dǎo)線架45內(nèi)。線圈在導(dǎo)線架45和鐵殼46, 48之間。對需要外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 的場合，如風(fēng)葉，輪轂等而言，結(jié)構(gòu)簡單合理。
請參閱圖7及圖8,是本實用新型的兩相步進裝置將兩個轉(zhuǎn)子放置在 該兩相步進裝置軸向的兩側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中》茲鐵52固定于轉(zhuǎn)軸55上，鐵殼54的兩端沿軸線方向延伸有復(fù)數(shù)凸極53。粉末冶金軸承59,也稱杯 士，具有一定的導(dǎo)磁能力，與鐵軛56固定，轉(zhuǎn)軸55在杯士59中轉(zhuǎn)動。杯 士 59圓周有沿徑向延伸的凸塊59a,凸塊59a在沿徑向上與相鄰?fù)箻O13 間的間隔相對應(yīng)，個數(shù)與凸極53相同，此種結(jié)構(gòu)可增強導(dǎo)-茲能力。
本實用新型的導(dǎo)磁的鐵殼或定子其他部件，在面對磁鐵的區(qū)域部分鏤 空，實體部分形成凸極。這些凸極部分，被鐵殼中的線圈磁場激勵，在各 相形成同極性的電樞磁場。
權(quán)利要求1.一種磁鐵運動的步進裝置，其包括定子，轉(zhuǎn)子，磁鐵，線圈以及鐵殼，其特征在于磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上，線圈纏繞在導(dǎo)磁的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子上設(shè)置有凸極，凸極面對磁鐵設(shè)置，凸極和磁鐵之間有氣隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征在于所述的 步進裝置包括轉(zhuǎn)子沖芯以及轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子沖芯固定在轉(zhuǎn)軸上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的石茲鐵運動的步進裝置，其特征在于所述的 磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)子沖芯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征在于所述的 磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征在于該步進 裝置為單相步進裝置，其磁鐵被充磁形成多個交替的磁極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的》茲鐵運動的步進裝置，其特征在于石茲鐵被 徑向充磁形成12個交替的磁極，鐵殼上設(shè)置有6個凸極。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征在于該步進 裝置為外轉(zhuǎn)子步進裝置，其包括4個》茲極，對應(yīng)的定子線架上有2個凸極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征在于該步進 裝置包括兩轉(zhuǎn)子分別位于該步進裝置軸向兩側(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的磁鐵運動的步進裝置，其特征 在于線圏與》茲4失分別位于沿轉(zhuǎn)子軸線方向的不同位置。
專利摘要本實用新型提供一種磁鐵運動的步進裝置，其包括定子，轉(zhuǎn)子，磁鐵，線圈以及鐵殼，其中磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上，線圈纏繞在導(dǎo)磁的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子上有凸極，凸極面對磁鐵，凸極和磁鐵之間有氣隙。本實用新型中的步進裝置中多個磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上，線圈纏繞在導(dǎo)磁的鐵殼里，線圈放置在磁鐵旁，定子上有多個凸極，凸極面對磁鐵，磁鐵在空間上不被線圈環(huán)繞，線圈產(chǎn)生的磁場在空間上是同極性的。
文檔編號H01F7/06GK201153238SQ20072019604
公開日2008年11月19日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者越 李, 健 趙 申請人:德昌電機(深圳)有限公司