本發(fā)明是一種單相多極永磁步進電動機，其涉及一種電動機，特別是涉及一種應(yīng)用于電子鐘表的單相多極永磁步進電動機。

背景技術(shù)：

應(yīng)用于電子鐘表的電動機采用單相二極永磁步進電動機。該電動機采用不均勻氣隙，步距角為一百八十度，每一個脈沖信號使轉(zhuǎn)子沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一百八十度。單相二極永磁步進電動機的步距角較大，容易發(fā)生失步現(xiàn)象，即電機轉(zhuǎn)子還未完成一次步進時，第二個脈沖信號接踵而至，使轉(zhuǎn)子少走一步，造成計時誤差。步距角較大的電機轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生較大的振蕩，轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定位置前后振蕩的幅度較大，也容易導致失步或超步，造成計時誤差。另外，不均勻氣隙的磁路磁阻較大，電機效率較低。

普通多極永磁步進電動機的磁極數(shù)多，能夠降低電動機的步距角，從而確保電動機高精度穩(wěn)定運行。普通多極永磁步進電動機有兩個以上的定子繞組，定子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難。若有一種采用一個集中式定子繞組的單相多極永磁步進電動機，則能夠滿足電子鐘表對高精度穩(wěn)定運行步進電動機技術(shù)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服單相二極永磁步進電動機的步距角較大，容易發(fā)生失步現(xiàn)象，以及克服普通多極永磁步進電動機定子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難的缺點，提供一種采用一個集中式定子繞組的單相多極永磁步進電動機。本發(fā)明的實施方案如下：

單相多極永磁步進電動機包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件。所述電動機由電子鐘表的脈沖電源驅(qū)動。定子部件中只有一個集中式單相定子繞組。所述電動機磁極數(shù)為四極或者六極。定子部件的磁極鐵芯一徑向內(nèi)側(cè)的磁極一數(shù)量為二個或者三個，定子部件的磁極鐵芯二徑向內(nèi)側(cè)的磁極二數(shù)量為二個或者三個。繞組線圈接通正向脈沖電流或負向脈沖電流時，磁極一的極性與磁極二的極性互為異性磁極。所述電動機氣隙采用混合氣隙，磁極一和磁極二徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段和氣隙不均勻段兩部分，氣隙均勻段的電機氣隙最小，氣隙不均勻段的電機氣隙由小變大。

定子部件包括定位銷、磁極鐵芯二、隔磁板、磁極鐵芯一、繞組鐵芯、半片繞組骨架、繞組線圈。定位銷呈圓柱形，定位銷材質(zhì)是非導磁材料。隔磁板呈圓環(huán)形，隔磁板徑向外側(cè)均布有若干個固定孔，隔磁板材質(zhì)是非導磁材料。半片繞組骨架上有骨架中心槽、骨架線槽。

磁極鐵芯一中間是呈圓環(huán)形的磁極環(huán)一，磁極環(huán)一徑向內(nèi)側(cè)邊緣均布二個或者三個磁極一，相鄰兩個磁極一之間是磁極槽一。每個磁極一徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段和氣隙不均勻段兩部分，每個磁極一的氣隙均勻段和氣隙不均勻段沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向依次交替排列。每個磁極一的氣隙均勻段徑向內(nèi)表面直徑最小，氣隙不均勻段徑向內(nèi)表面直徑隨著該氣隙不均勻段遠離相鄰的氣隙均勻段而逐漸增大。磁極環(huán)一徑向外側(cè)均布有若干個鐵芯銷孔一。磁極環(huán)一徑向外側(cè)上端有凸臺一，凸臺一上端表面有連接隼頭一。

磁極鐵芯二中間是呈圓環(huán)形的磁極環(huán)二，磁極環(huán)二徑向內(nèi)側(cè)邊緣均布二個或者三個磁極二，相鄰兩個磁極二之間是磁極槽二。每個磁極二徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段和氣隙不均勻段兩部分，每個磁極二的氣隙均勻段和氣隙不均勻段沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向依次交替排列。每個磁極二的氣隙均勻段徑向內(nèi)表面直徑最小，氣隙不均勻段徑向內(nèi)表面直徑隨著該氣隙不均勻段遠離相鄰的氣隙均勻段而逐漸增大。磁極環(huán)二徑向外側(cè)均布有若干個鐵芯銷孔二。磁極環(huán)二徑向外側(cè)下端有凸臺二，凸臺二下端表面有連接隼頭二。

繞組鐵芯呈U形，繞組鐵芯下端是下磁軛，繞組鐵芯上端是上磁軛，繞組鐵芯右側(cè)從上至下分別是豎磁軛、斜磁軛，上磁軛右側(cè)一端與豎磁軛上端連接在一起，下磁軛右側(cè)一端與斜磁軛下端連接在一起，斜磁軛從上至下向前傾斜。下磁軛左側(cè)一端的上表面有連接隼槽二，連接隼槽二截面與磁極鐵芯二的連接隼頭二截面相嚙合。上磁軛左側(cè)一端的下表面有連接隼槽一，連接隼槽一截面與磁極鐵芯一的連接隼頭一截面相嚙合。

定子部件裝配時，把兩個半片繞組骨架的骨架中心槽安裝在繞組鐵芯的豎磁軛前后兩側(cè)，然后在兩個半片繞組骨架的骨架線槽內(nèi)纏繞繞組線圈。把磁極鐵芯一的連接隼頭一安裝在繞組鐵芯的連接隼槽一中，使磁極鐵芯一的凸臺一的上端面與繞組鐵芯的上磁軛的下端面相互接觸安裝在一起。把磁極鐵芯二的連接隼頭二安裝在繞組鐵芯的連接隼槽二中，使磁極鐵芯二的凸臺二的下端面與繞組鐵芯的下磁軛的上端面相互接觸安裝在一起。把隔磁板安裝在磁極鐵芯一的磁極環(huán)一與磁極鐵芯二的磁極環(huán)二之間，把若干個定位銷從前向后依次穿過并安裝在磁極鐵芯二的鐵芯銷孔二、隔磁板的固定孔、磁極鐵芯一的鐵芯銷孔一中。定子部件裝配后，磁極鐵芯二的每個磁極二與磁極鐵芯一的磁極槽一沿著軸向?qū)R。磁極鐵芯二的每個磁極槽二與磁極鐵芯一的磁極一沿著軸向?qū)R。在若干個磁極一和磁極二徑向內(nèi)側(cè)形成定子氣隙內(nèi)腔。

轉(zhuǎn)子部件從內(nèi)向外依次包括轉(zhuǎn)軸、隔磁襯套、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁環(huán)。轉(zhuǎn)軸呈圓柱形，隔磁襯套呈圓筒形，隔磁襯套材質(zhì)是非導磁材料。轉(zhuǎn)子鐵芯呈圓筒形，永磁環(huán)呈圓筒形，永磁環(huán)徑向外表面均布四個或六個轉(zhuǎn)子磁極，相鄰兩個轉(zhuǎn)子磁極互為異性磁極。所述電動機裝配時，把轉(zhuǎn)子部件安裝在定子部件的定子氣隙內(nèi)腔中。

所述電動機步進運行過程是：所述電動機在繞組線圈接通正向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件處于穩(wěn)定位置時，磁極一的氣隙均勻段和磁極二的氣隙均勻段電機氣隙最小，轉(zhuǎn)子部件的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一的氣隙均勻段幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二的氣隙均勻段幾何中心線重合。當繞組線圈接通一個正向脈沖電流時，繞組線圈上端為n極, 繞組線圈下端為s極, 磁極一為n極，磁極二為s極，在同性相斥異性相吸的磁力作用下，轉(zhuǎn)子部件沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一個步距角。該步距角等于轉(zhuǎn)子部件相鄰兩個轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線的夾角。此時，轉(zhuǎn)子部件的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一的氣隙均勻段幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二的氣隙均勻段幾何中心線重合。轉(zhuǎn)子部件穩(wěn)定在新的位置，所述電動機完成一次步進運行。

當繞組線圈接通一個負向脈沖電流時，繞組線圈上端為s極, 繞組線圈下端為n極, 磁極一為s極，磁極二為n極，在同性相斥異性相吸的磁力作用下，轉(zhuǎn)子部件沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一個步距角。此時，轉(zhuǎn)子部件的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一的氣隙均勻段幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二的氣隙均勻段幾何中心線重合。轉(zhuǎn)子部件穩(wěn)定在新的位置，所述電動機完成一次步進運行。至此，所述電動機完成一個正、負脈沖循環(huán)周期的步進運行。

單相多極永磁步進電動機只有一個集中式單相定子繞組，定子結(jié)構(gòu)簡單、容易制造。所述電動機磁極數(shù)為四極或者六極，電動機步距角小，不容易導致失步或超步。所述電動機氣隙采用混合氣隙，磁極一的氣隙均勻段和磁極二的氣隙均勻段的電機氣隙小，并且，氣隙均勻段的寬度較大，因此電機磁路磁阻較小，電機效率較高。磁極一的氣隙不均勻段和磁極二的氣隙不均勻段的電機氣隙逐漸增大，所述電動機氣隙中的磁場畸變小，定子磁動勢諧波損耗小。單相多極永磁步進電動機能夠滿足電子鐘表對高精度穩(wěn)定運行步進電動機技術(shù)的需求。

附圖說明

說明書附圖是單相多極永磁步進電動機的結(jié)構(gòu)圖和示意圖。其中圖1是單相多極永磁步進電動機的軸測圖。圖2是定子部件的軸測圖。圖3是磁極鐵芯一的軸測圖。圖4是磁極鐵芯二的軸測圖。圖5是繞組鐵芯的軸測圖。圖6是隔磁板的軸測圖。圖7是半片繞組骨架的軸測圖。圖8是繞組線圈的軸測圖。圖9是轉(zhuǎn)子部件的軸測圖。圖10是永磁環(huán)的軸測圖。圖11是所述電動機在繞組線圈接通正向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件處于穩(wěn)定位置時，轉(zhuǎn)子部件與磁極鐵芯一的相對位置示意圖。圖12是所述電動機在繞組線圈接通正向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件處于穩(wěn)定位置時，轉(zhuǎn)子部件與磁極鐵芯二的相對位置示意圖。圖13是所述電動機在繞組線圈接通負向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件處于穩(wěn)定位置時，轉(zhuǎn)子部件與磁極鐵芯一的相對位置示意圖。圖14是所述電動機在繞組線圈接通負向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件處于穩(wěn)定位置時，轉(zhuǎn)子部件與磁極鐵芯二的相對位置示意圖。

說明書附圖中大寫字母N和S代表轉(zhuǎn)子磁極極性，小寫字母n和s代表定子磁極極性。

圖中標注有下磁軛1、定位銷2、轉(zhuǎn)子部件3、磁極鐵芯二4、磁極二5、隔磁板6、磁極鐵芯一7、上磁軛8、半片繞組骨架9、繞組線圈10、斜磁軛11、磁極一12、定子氣隙內(nèi)腔13、氣隙均勻段14、氣隙不均勻段15、鐵芯銷孔一16、凸臺一17、連接隼頭一18、磁極槽一19、磁極環(huán)一20、連接隼頭二21、凸臺二22、鐵芯銷孔二23、磁極環(huán)二24、磁極槽二25、連接隼槽二26、豎磁軛27、連接隼槽一28、固定孔29、骨架中心槽30、骨架線槽31、轉(zhuǎn)軸32、隔磁襯套33、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁環(huán)35、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向36。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步敘述。

參照圖1至圖10，單相多極永磁步進電動機包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件3。所述電動機由電子鐘表的脈沖電源驅(qū)動。定子部件中只有一個集中式單相定子繞組。所述電動機磁極數(shù)為四極或者六極。定子部件的磁極鐵芯一7徑向內(nèi)側(cè)的磁極一12數(shù)量為二個或者三個，定子部件的磁極鐵芯二4徑向內(nèi)側(cè)的磁極二5數(shù)量為二個或者三個。繞組線圈10接通正向脈沖電流或負向脈沖電流時，磁極一12的極性與磁極二5的極性互為異性磁極。所述電動機氣隙采用混合氣隙，磁極一12和磁極二5徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段14和氣隙不均勻段15兩部分，氣隙均勻段14的電機氣隙最小，氣隙不均勻段15的電機氣隙由小變大。

定子部件包括定位銷2、磁極鐵芯二4、隔磁板6、磁極鐵芯一7、繞組鐵芯、半片繞組骨架9、繞組線圈10。定位銷2呈圓柱形，定位銷2材質(zhì)是非導磁材料。隔磁板6呈圓環(huán)形，隔磁板6徑向外側(cè)均布有若干個固定孔29，隔磁板6材質(zhì)是非導磁材料。半片繞組骨架9上有骨架中心槽30、骨架線槽31。

磁極鐵芯一7中間是呈圓環(huán)形的磁極環(huán)一20，磁極環(huán)一20徑向內(nèi)側(cè)邊緣均布二個或者三個磁極一12，相鄰兩個磁極一12之間是磁極槽一19。每個磁極一12徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段14和氣隙不均勻段15兩部分，每個磁極一12的氣隙均勻段14和氣隙不均勻段15沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向36依次交替排列。每個磁極一12的氣隙均勻段14徑向內(nèi)表面直徑最小，氣隙不均勻段15徑向內(nèi)表面直徑隨著該氣隙不均勻段15遠離相鄰的氣隙均勻段14而逐漸增大。磁極環(huán)一20徑向外側(cè)均布有若干個鐵芯銷孔一16。磁極環(huán)一20徑向外側(cè)上端有凸臺一17，凸臺一17上端表面有連接隼頭一18。

磁極鐵芯二4中間是呈圓環(huán)形的磁極環(huán)二24，磁極環(huán)二24徑向內(nèi)側(cè)邊緣均布二個或者三個磁極二5，相鄰兩個磁極二5之間是磁極槽二25。每個磁極二5徑向內(nèi)表面分為氣隙均勻段14和氣隙不均勻段15兩部分，每個磁極二5的氣隙均勻段14和氣隙不均勻段15沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向36依次交替排列。每個磁極二5的氣隙均勻段14徑向內(nèi)表面直徑最小，氣隙不均勻段15徑向內(nèi)表面直徑隨著該氣隙不均勻段15遠離相鄰的氣隙均勻段14而逐漸增大。磁極環(huán)二24徑向外側(cè)均布有若干個鐵芯銷孔二23。磁極環(huán)二24徑向外側(cè)下端有凸臺二22，凸臺二22下端表面有連接隼頭二21。

繞組鐵芯呈U形，繞組鐵芯下端是下磁軛1，繞組鐵芯上端是上磁軛8，繞組鐵芯右側(cè)從上至下分別是豎磁軛27、斜磁軛11，上磁軛8右側(cè)一端與豎磁軛27上端連接在一起，下磁軛1右側(cè)一端與斜磁軛11下端連接在一起，斜磁軛11從上至下向前傾斜。下磁軛1左側(cè)一端的上表面有連接隼槽二26，連接隼槽二26截面與磁極鐵芯二4的連接隼頭二21截面相嚙合。上磁軛8左側(cè)一端的下表面有連接隼槽一28，連接隼槽一28截面與磁極鐵芯一7的連接隼頭一18截面相嚙合。

定子部件裝配時，把兩個半片繞組骨架9的骨架中心槽30安裝在繞組鐵芯的豎磁軛27前后兩側(cè)，然后在兩個半片繞組骨架9的骨架線槽31內(nèi)纏繞繞組線圈10。把磁極鐵芯一7的連接隼頭一18安裝在繞組鐵芯的連接隼槽一28中，使磁極鐵芯一7的凸臺一17的上端面與繞組鐵芯的上磁軛8的下端面相互接觸安裝在一起。把磁極鐵芯二4的連接隼頭二21安裝在繞組鐵芯的連接隼槽二26中，使磁極鐵芯二4的凸臺二22的下端面與繞組鐵芯的下磁軛1的上端面相互接觸安裝在一起。把隔磁板6安裝在磁極鐵芯一7的磁極環(huán)一20與磁極鐵芯二4的磁極環(huán)二24之間，把若干個定位銷2從前向后依次穿過并安裝在磁極鐵芯二4的鐵芯銷孔二23、隔磁板6的固定孔29、磁極鐵芯一7的鐵芯銷孔一16中。定子部件裝配后，磁極鐵芯二4的每個磁極二5與磁極鐵芯一7的磁極槽一19沿著軸向?qū)R。磁極鐵芯二4的每個磁極槽二25與磁極鐵芯一7的磁極一12沿著軸向?qū)R。在若干個磁極一12和磁極二5徑向內(nèi)側(cè)形成定子氣隙內(nèi)腔13。

轉(zhuǎn)子部件3從內(nèi)向外依次包括轉(zhuǎn)軸32、隔磁襯套33、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁環(huán)35。轉(zhuǎn)軸32呈圓柱形，隔磁襯套33呈圓筒形，隔磁襯套33材質(zhì)是非導磁材料。轉(zhuǎn)子鐵芯34呈圓筒形，永磁環(huán)35呈圓筒形，永磁環(huán)35徑向外表面均布四個或六個轉(zhuǎn)子磁極，相鄰兩個轉(zhuǎn)子磁極互為異性磁極。所述電動機裝配時，把轉(zhuǎn)子部件3安裝在定子部件的定子氣隙內(nèi)腔13中。

參照圖11至圖14，所述電動機步進運行過程是：所述電動機在繞組線圈10接通正向脈沖電流前，轉(zhuǎn)子部件3處于穩(wěn)定位置時，磁極一12的氣隙均勻段14和磁極二5的氣隙均勻段14電機氣隙最小，轉(zhuǎn)子部件3的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一12的氣隙均勻段14幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件3的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二5的氣隙均勻段14幾何中心線重合。當繞組線圈10接通一個正向脈沖電流時，繞組線圈10上端為n極, 繞組線圈10下端為s極, 磁極一12為n極，磁極二5為s極，在同性相斥異性相吸的磁力作用下，轉(zhuǎn)子部件3沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向36旋轉(zhuǎn)一個步距角。該步距角等于轉(zhuǎn)子部件3相鄰兩個轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線的夾角。此時，轉(zhuǎn)子部件3的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一12的氣隙均勻段14幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件3的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二5的氣隙均勻段14幾何中心線重合。轉(zhuǎn)子部件3穩(wěn)定在新的位置，所述電動機完成一次步進運行。

當繞組線圈10接通一個負向脈沖電流時，繞組線圈10上端為s極, 繞組線圈10下端為n極, 磁極一12為s極，磁極二5為n極，在同性相斥異性相吸的磁力作用下，轉(zhuǎn)子部件3沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向36旋轉(zhuǎn)一個步距角。此時，轉(zhuǎn)子部件3的N極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極一12的氣隙均勻段14幾何中心線重合，并且，轉(zhuǎn)子部件3的S極轉(zhuǎn)子磁極幾何中心線與磁極二5的氣隙均勻段14幾何中心線重合。轉(zhuǎn)子部件3穩(wěn)定在新的位置，所述電動機完成一次步進運行。至此，所述電動機完成一個正、負脈沖循環(huán)周期的步進運行。

單相多極永磁步進電動機只有一個集中式單相定子繞組，定子結(jié)構(gòu)簡單、容易制造。所述電動機磁極數(shù)為四極或者六極，電動機步距角小，不容易導致失步或超步。所述電動機氣隙采用混合氣隙，磁極一12的氣隙均勻段14和磁極二5的氣隙均勻段14的電機氣隙小，并且，氣隙均勻段14的寬度較大，因此電機磁路磁阻較小，電機效率較高。磁極一12的氣隙不均勻段15和磁極二5的氣隙不均勻段15的電機氣隙逐漸增大，所述電動機氣隙中的磁場畸變小，定子磁動勢諧波損耗小。單相多極永磁步進電動機能夠滿足電子鐘表對高精度穩(wěn)定運行步進電動機技術(shù)的需求。