專利名稱：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種可根據(jù)電源的脈沖小波形進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使之小型化，并保障電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)特性的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
因?yàn)榇朔N特性，上述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要使用于精密控制機(jī)器移動(dòng)量，尤其是根據(jù)脈沖可進(jìn)行數(shù)碼控制，廣泛用于小型精密電子機(jī)器中的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。
例如，上述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不僅可以用于打印機(jī)打印頭的打印位置控制，而且可以用于X-Y繪圖儀的筆頭控制或軟盤等各種磁盤RAM的磁頭位置控制、點(diǎn)鈔機(jī)、密封機(jī)、電動(dòng)打字機(jī)、傳真機(jī)等多種電子機(jī)器的精密控制驅(qū)動(dòng)源。


圖1是根據(jù)過去技術(shù)出具的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的斷面圖，圖2是根據(jù)過去技術(shù)出具的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的透視圖，如圖所示，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要包括轉(zhuǎn)子和定子。
轉(zhuǎn)子由旋轉(zhuǎn)軸s和磁鐵m組成。此時(shí)的上述旋轉(zhuǎn)軸s具有一定長度的輸出端，并插入于結(jié)合第一、二機(jī)殼c1、c2的中心面的復(fù)數(shù)個(gè)軸承b中，按一個(gè)方向或逆方向旋轉(zhuǎn)并支持。此種旋轉(zhuǎn)軸s的一端外圍設(shè)置磁鐵m，此磁鐵m呈圓柱狀，其外圍交叉磁化為N、S極。
另外，上述磁鐵m與上述定子內(nèi)圍設(shè)置的線圈130、230間形成一定的氣隙，并按對向配置而成，由于相互作用產(chǎn)生一定的磁場。
定子包括圓柱狀第一、二定子100、200，以及配置于磁軛110、10內(nèi)面的線圈130、230。此上述第一、二定子100、200按同一線配置結(jié)合組成。
即，上述第一磁軛110的內(nèi)面配置繞線架120，此繞線架120的外圍卷有線圈130，與上述磁鐵m對面的轉(zhuǎn)子的內(nèi)面交叉形成用以相接合的齒。
上述第二磁軛210與上述第一磁軛110相同，內(nèi)面配置卷有線圈230的繞線架220，與上述磁鐵m對面的轉(zhuǎn)子的內(nèi)面交叉形成用以相接合的齒。
另外，在上述第一、第二定子100、200在圖紙上看，左右中心面中一體固定配置了旋轉(zhuǎn)軸s，通過裝有軸承b的第一、二機(jī)殼c1、c2可旋轉(zhuǎn)并支持。
具有上述結(jié)構(gòu)的過去式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在第一、二定子100、200中施加由外部輸入的電流，在上述線圈130、230和上述第一、二磁軛110、210、以及上述磁鐵m的磁極之間形成磁場，此時(shí)通過磁場，由磁鐵m和旋轉(zhuǎn)軸s組成的轉(zhuǎn)子以第一、二定子100、200為中心，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
但是，最近根據(jù)精密機(jī)器的小型化與薄型化趨勢，此種精密機(jī)器中裝載的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的微型化要求也越來越迫切。過去以旋轉(zhuǎn)軸s為中心，其外圍具有多個(gè)相互不同直徑部件組成的結(jié)構(gòu)，要求小型化是有限度的。
即，為了將過去式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小型化，不得已將磁鐵m的直徑和線圈130、230的直徑縮短。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)組成的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由于磁鐵m和線圈130、230的磁力降低而最終大大減小相互之間的磁場力。所以，電動(dòng)機(jī)的大小越來越小，其輸出性能也逐漸偏低，要求小型化是限度的。
為了達(dá)到上述目的出具的本發(fā)明，其特征為包括由具備復(fù)數(shù)個(gè)N、S極的圓柱形磁鐵，以及一端結(jié)合磁鐵的中心，并由軸承旋轉(zhuǎn)支持的旋轉(zhuǎn)軸形成的轉(zhuǎn)子；按上述磁鐵的軸向，側(cè)部具備氣隙，以環(huán)行卷線的復(fù)數(shù)個(gè)線圈；及里面配置線圈的呈圓桶狀的定子，其由內(nèi)部中心面中的一面突出與磁鐵側(cè)面相對反方向的、具有一定直徑、圓桶形狀的內(nèi)部磁極片，以及外徑面按一定間隔分割延長，以一定氣隙配置于磁鐵的外徑面，形成相反方向配置的多數(shù)外部磁極片組成。
本發(fā)明中的上述線圈，其特征在于上述磁軛包括沿軸向以相反方向設(shè)置于磁鐵兩側(cè)的第一磁軛和第二磁軛。
本發(fā)明中的上述內(nèi)部磁極片和外部磁極片，其特征在于上述內(nèi)部磁極片和外部磁極片根據(jù)通過線圈的電流方向，相互磁化為N極或S極。
本發(fā)明的上述第一磁軛和第二磁軛，其特征在于上述第一磁軛和第二磁軛，插入固定于具有圓桶形狀的外殼的內(nèi)圍。
本發(fā)明中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，另一特征在于包括包括沿徑向，磁化為復(fù)數(shù)個(gè)N、S極的圓柱形磁鐵；以及一端結(jié)合于磁鐵的中心，通過軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支撐的旋轉(zhuǎn)軸；沿軸向設(shè)置于上述磁鐵的兩側(cè)，以環(huán)行卷線的繞于圓柱形繞線架上的一組線圈；其內(nèi)配置上述線圈，與磁鐵同心，設(shè)置于磁鐵兩側(cè)的第一、二磁軛；突出于上述第一、二磁軛的內(nèi)部中心面，一面與磁鐵的側(cè)面具有一定的間隔，按相反方向，并通過線圈的電流方向磁化為N極或S極的圓桶狀內(nèi)部磁極片；一體形成于上述第一、二磁軛的外徑面，按相反方向分割延長，在磁鐵的外徑面具備氣隙成為反方向，并通過線圈的電流方向磁化為N極或S極的圓桶狀外部磁極片；插入上述第一、二磁軛的外圍，將此固定作用的外殼。
●對于圖紙中主要部分的符號說明10、20第一、二磁軛11、21內(nèi)部磁極片12、22繞線架 13、23線圈15、25外部磁極片 b1、b2軸承h外殼 m磁鐵s旋轉(zhuǎn)軸
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)本發(fā)明詳細(xì)說明正確的示例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明圖示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的斷面圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明圖示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的透視圖。如上述，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要分為可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和維持固定狀態(tài)的定子。
轉(zhuǎn)子由旋轉(zhuǎn)軸s和磁鐵m組成。如圖3和圖4所示，上述旋轉(zhuǎn)軸m的其結(jié)構(gòu)為一端插入第一、二磁軛10、20的中心，通過復(fù)數(shù)個(gè)軸承b1、b2支持，按正、逆方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。此種旋轉(zhuǎn)軸s的外圍上配置了磁化為N、S極的磁鐵m。
上述磁鐵m呈圓桶狀，其外圍按圓周方向，交叉形成多數(shù)個(gè)N、S極。上述磁鐵m與后述的線圈13、23之間，通過相互作用產(chǎn)生磁場。
定子的結(jié)構(gòu)包括第一磁軛10和第二磁軛20。第一、二磁軛10、20大概具有圓桶形狀，如圖3圖示，與磁鐵m形成一定間隔的氣隙，形成同心。
上述第一磁軛10為圓桶形狀，其外徑面形成齒狀的外部磁極片11。齒狀的外部磁極片11纏繞磁鐵m的外徑面，形成N極或S極性，其內(nèi)部中心面具備一定的圓桶形狀，與磁鐵m的側(cè)面形成相反方向配置的內(nèi)部磁極片15。
此時(shí)，上述外部磁極片11和內(nèi)部磁極片15對于上述磁鐵m的外徑面及側(cè)面，形成一定間隔的氣隙。本發(fā)明中的外部磁極片11磁化為N極或S極之一的結(jié)構(gòu)，并以180度等間隔分割組成。上述內(nèi)部磁極片15與外部磁極片11相比，整體上比較短，并磁化為N極或S極。
上述第一磁軛10內(nèi)部具備，設(shè)置于內(nèi)部磁極片15的內(nèi)圍或外圍具有環(huán)形狀的繞線架12；以及此繞線架12的外圍卷線的線圈13。此時(shí)的繞線架12的外徑與外部磁極片11的直徑相比稍微小，貫通中心的孔的直徑與內(nèi)部磁極片15的直徑相比稍微大些。
具有如此結(jié)構(gòu)的第一磁軛10，通過對內(nèi)部配置的線圈13的通電，磁化為N極或S極。
上述第二磁軛20與第一磁軛10相同，形成內(nèi)部磁極片11和外部磁極片21，此內(nèi)部磁極片11和外部磁極片21之間配置環(huán)形狀繞線架22和線圈23。
即，上述第二磁軛20的齒狀外部磁極片21呈圓桶形狀，外徑面呈繞磁鐵m外徑面形成N極或S極。齒狀外部磁極片21，內(nèi)部中心面具備圓桶形狀，與磁鐵m的側(cè)面形成相反方向配置的內(nèi)部磁極片25。
此時(shí)，上述外部磁極片21和內(nèi)部磁極片25對于上述磁鐵m的外徑面及側(cè)面，形成一定間隔的氣隙，通過上述線圈23的感應(yīng)而磁化。
具有如此結(jié)構(gòu)的第一磁軛10，通過對各自線圈13、23通過的電流，磁化為N極或S極。
即，上述結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中間設(shè)置磁鐵m，其兩側(cè)形成一定的氣隙，將圓桶形狀的第一磁軛10和第二磁軛22配置于同心上面，此第一磁軛10和第二磁軛22的內(nèi)部配置環(huán)狀卷繞線圈13、23的繞線架12、22。上述第一磁軛10和第二磁軛22按相對方向，繞磁鐵m的外徑面形成氣隙的形狀，分割延長形成各自的外部磁極片11、21，此時(shí)的外部磁極片11、21進(jìn)行分割磁化為多數(shù)N極或S極，形成磁極。并且，上述第一、二磁夯10、20的內(nèi)部中心面，配置比外部磁極片11、21直徑較小，圓桶形狀的內(nèi)部磁極片15、25。此內(nèi)部磁極片15、25的側(cè)段與磁鐵m的側(cè)面形成一定的氣隙，按相反方向配置磁化為N極或S極。
具有如此結(jié)構(gòu)的上述第一、二定子10、20，在線圈13、23中通過電流時(shí)，外部磁極片11、21和內(nèi)部磁極片15、25，形成如圖3的記號“A”顯示區(qū)域中的磁通量通道。
圖5及圖6是根據(jù)本發(fā)明出具的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中形成磁通量通道的草圖，如圖所示，第一磁軛10及第二磁軛20根據(jù)線圈13、23的通電情況，形成與圖紙相同的磁通量通道。
具有如此結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)?shù)谝淮跑?0及第二磁軛20的各線圈13、23通過電流，第一磁軛10及第二磁軛20的外部磁極片11、21和內(nèi)部磁極片15、25被磁化。在這種情況下，上述內(nèi)部磁極片15、25的端部，即磁鐵m相反方向的端部的磁力線中形成由實(shí)線顯示的漏磁，最終在上述線圈13、23和第一、二磁軛10、20，及磁鐵m之間產(chǎn)生磁力，此時(shí)通過磁力，轉(zhuǎn)子以定子為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
未說明符號b1、b2是插入于上述第一磁軛10和第二磁軛20的一端中心面的軸承b1、b2，此軸承b1、b2可支持旋轉(zhuǎn)軸s按正、逆方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以起到中心軸的作用。符號h是顯示圓桶形狀的外殼，與上述第一磁軛10和第二磁軛20的外圍結(jié)合，固定第一磁軛10和第二磁軛20。
將具有上述結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的操作，參照圖7詳細(xì)說明。
在a、e狀態(tài)中的線圈13、23中，將通過一個(gè)方向的電流時(shí)，第一磁軛10的外部磁極片11磁化為N極而內(nèi)部磁極片15磁化為S極，第二磁軛20的外部磁極片21磁化為N極而內(nèi)部磁極片25磁化為S極。起轉(zhuǎn)子作用的磁鐵m按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，形成b、f狀態(tài)。
將第一磁軛10的線圈13電流為反方向時(shí)，第一磁軛10的外部磁極片11磁化為S極而內(nèi)部磁極片15磁化為N極，第二磁軛20的外部磁極片21磁化為S極而內(nèi)部磁極片25磁化為N極。而起轉(zhuǎn)子作用的磁鐵m按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，則a、e轉(zhuǎn)變成c、g狀態(tài)。
在c、g狀態(tài)中，將第二磁軛20的線圈23電流反方時(shí)，第二磁軛20的外部磁極片21磁化為S極而內(nèi)部磁極片25磁化為N極，此時(shí)第一磁軛10的外部磁極片11磁化為S極而內(nèi)部磁極片15磁化為N極的狀態(tài)。起轉(zhuǎn)子作用的磁鐵m在上述c、g狀態(tài)下，按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，形成d、a狀態(tài)。
如上述操作，將第一磁軛10及第二磁軛20的各線圈13、23的通電方向依次按順序進(jìn)行變化時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鐵m也按一定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
上述的示例僅僅是本發(fā)明中正確的示例說明，本發(fā)明的適用范圍并不僅僅限定與此，在統(tǒng)一的思想范疇內(nèi)可變更。例如，本發(fā)明的示例中圖示的各結(jié)構(gòu)要素的形狀及結(jié)構(gòu)，可變更實(shí)施。
具有上述結(jié)構(gòu)和作用的，根據(jù)本發(fā)明出具的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，按磁鐵的軸向兩側(cè)配置線圈，具有兩個(gè)不同磁性的磁極片組成的外部線圈和內(nèi)部線圈，形成纏繞狀，減少電動(dòng)機(jī)整體厚度，保障穩(wěn)定的輸出性能。
尤其是，具有如此結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的小型化設(shè)計(jì)，可增強(qiáng)設(shè)計(jì)自由度。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于包括由具備復(fù)數(shù)個(gè)N、S極的圓柱形磁鐵，以及一端結(jié)合磁鐵的中心，并由軸承旋轉(zhuǎn)支持的旋轉(zhuǎn)軸形成的轉(zhuǎn)子；按上述磁鐵的軸向，側(cè)部具備氣隙，以環(huán)行卷線的復(fù)數(shù)個(gè)線圈；及里面配置線圈的呈圓桶狀的定子，其由內(nèi)部中心面中的一面突出與磁鐵側(cè)面相對反方向的、具有一定直徑、圓桶形狀的內(nèi)部磁極片，以及外徑面按一定間隔分割延長，以一定氣隙配置于磁鐵的外徑面，形成相反方向配置的多數(shù)外部磁極片組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于上述磁軛包括沿軸向以相反方向設(shè)置于磁鐵兩側(cè)的第一磁軛和第二磁軛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于上述內(nèi)部磁極片和外部磁極片根據(jù)通過線圈的電流方向，相互磁化為N極或S極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于上述第一磁軛和第二磁軛，插入固定于具有圓桶形狀的外殼的內(nèi)圍。
5.一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于包括沿徑向，磁化為復(fù)數(shù)個(gè)N、S極的圓柱形磁鐵；以及一端結(jié)合于磁鐵的中心，通過軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支撐的旋轉(zhuǎn)軸；沿軸向設(shè)置于上述磁鐵的兩側(cè)，以環(huán)行卷線的繞于圓柱形繞線架上的一組線圈；其內(nèi)配置上述線圈，與磁鐵同心，設(shè)置于磁鐵兩側(cè)的第一、二磁軛；突出于上述第一、二磁軛的內(nèi)部中心面，一面與磁鐵的側(cè)面具有一定的間隔，按相反方向，并通過線圈的電流方向磁化為N極或S極的圓桶狀內(nèi)部磁極片；一體形成于上述第一、二磁軛的外徑面，按相反方向分割延長，在磁鐵的外徑面具備氣隙成為反方向，并通過線圈的電流方向磁化為N極或S極的圓桶狀外部磁極片；插入上述第一、二磁軛的外圍，將此固定作用的外殼。
全文摘要
本發(fā)明提供步進(jìn)電動(dòng)機(jī),本發(fā)明包括:由具備復(fù)數(shù)個(gè)N、S極的圓柱形磁鐵,以及一端結(jié)合磁鐵的中心,并由軸承旋轉(zhuǎn)支持的旋轉(zhuǎn)軸形成的轉(zhuǎn)子；按上述磁鐵的軸向,側(cè)部具備氣隙,以環(huán)行卷線的復(fù)數(shù)個(gè)線圈；及里面配置線圈的呈圓桶狀的定子,其由內(nèi)部中心面中的一面突出與磁鐵側(cè)面相對反方向的、具有一定直徑、圓桶形狀的內(nèi)部磁極片,以及外徑面按一定間隔分割延長,以一定氣隙配置于磁鐵的外徑面,形成相反方向配置的多數(shù)外部磁極片組成。
文檔編號H02K37/14GK1423397SQ0210561
公開日2003年6月11日 申請日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者李仁浩 申請人:三星電機(jī)株式會(huì)社