專利名稱：復(fù)合步進(jìn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，特別是涉及復(fù)合步進(jìn)電機(jī)的改進(jìn)通過簡化線圈繞組和線圈安裝、增加線圈的密度來提高效率、降低成本。
如

圖1和圖2所示，現(xiàn)有的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)在其定子殼體4的兩端上由一對軸承2、3可轉(zhuǎn)動地支承著一根轉(zhuǎn)動軸1。在定子殼體4的內(nèi)表面4a上有一個基本上為圓環(huán)狀的定子磁軛6。其上裝有一個定子繞組5。在定子磁軛6的內(nèi)表面上有許多磁極11，它們沿圓周均勻分布，每一個磁極11上又有多個定子齒7。在軸承2，3之間的轉(zhuǎn)動軸1上一體地安裝著圓環(huán)形的第一和第二轉(zhuǎn)子磁軛9、10，在該磁軛9、10之間有一磁性板8。沿著轉(zhuǎn)子磁軛9、10的圓周上分別有多個轉(zhuǎn)子齒9a、10a，轉(zhuǎn)子磁軛9、10的極性彼此不相同。通過圖中未表示的一個驅(qū)動電路將一個驅(qū)動脈沖輸送給定子繞組5，轉(zhuǎn)子磁軛9、10就步進(jìn)地轉(zhuǎn)動。
如此構(gòu)成的現(xiàn)有復(fù)合步進(jìn)電機(jī)有下列問題。
在上述現(xiàn)有復(fù)合步進(jìn)電機(jī)中，磁性板卡夾在轉(zhuǎn)子磁軛之間、纏繞在定子磁軛的每一個齒上的定子繞組設(shè)置在殼體的內(nèi)側(cè)。因此，給每一齒繞上線圈是一個困難的任務(wù)，而且，增加繞組的圈數(shù)也將變得困難。
本發(fā)明的目的就是要解決上面提到的不便之處，通過簡化線圈繞組和線圈安裝、增加線圈的密度，提供一種高效率、低成本的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)包括一對相互間隔的安裝在一根固定軸上的軸承，一個可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承上的轉(zhuǎn)子殼體，一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒的、設(shè)置于轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)表面的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁軛，安裝在該固定軸上的第一和第二定子磁軛以及裝在它們之間的磁性板，多個位于每一個定子磁軛外表面上的定子齒，在每一個定子磁軛的外表面、在其縱向中心處形成的第一和第二繞組座，分別安裝在第一和第二繞組座上的第一和第二繞組，其中定子磁軛之間的極性并不相同。
本發(fā)明的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)包括一對設(shè)置在一個殼體兩端的軸承，一根可旋轉(zhuǎn)地支承在每一軸承的轉(zhuǎn)動軸，在殼體中、沿殼體軸線方向設(shè)置著第一和第二環(huán)形的定子磁軛以及位于它們之間的一個環(huán)形磁性板，多個位于每一個環(huán)形定子磁軛內(nèi)表面上的定子齒，在每一個定子磁軛的內(nèi)表面的軸向中間處形成的第一和第二繞組座，分別安裝在第一和第二繞組座上的第一和第二繞組，在轉(zhuǎn)動軸上、對應(yīng)每一個定子磁軛的位置上裝有一個轉(zhuǎn)子磁軛，以及在每一個轉(zhuǎn)子磁軛的外表面上形成的多個轉(zhuǎn)子齒。
本發(fā)明的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)包括一對相互間隔的、安裝在一根固定軸上的軸承，一個可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承上的轉(zhuǎn)子殼體，一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒的、設(shè)置在殼體內(nèi)表面的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁軛，一個設(shè)置在固定軸外周面的磁性筒體，一對與磁性筒體外面嚙合的環(huán)形的第一和第二定子磁軛，多個位于每一個環(huán)形定子磁軛外表面上的定子齒，形成于每一個定子磁軛的外表面的軸向中間處的第一和第二繞組座，以及第一和第二繞組、分別安裝在第一和第二繞組座上，其中環(huán)形定子磁軛之間的極性并不相同。
圖面的簡要說明。
圖1是現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)的縱向剖視圖。
圖2是現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)早期產(chǎn)品的橫向剖視圖。
圖3表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子外置式復(fù)合步進(jìn)電機(jī)的縱向剖視圖。
圖4是圖3中的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)的橫向剖視圖。
圖5表示磁性板形成的磁力線。
圖6表示線圈繞組形成的磁力線。
圖7表示線圈繞組中輸入電流時與磁性板共同形成的磁力線，以及轉(zhuǎn)子磁軛的步進(jìn)運(yùn)動。
圖8是本發(fā)明的另一個實(shí)施例的剖視圖。
圖9是本發(fā)明的另一個實(shí)施例的剖視圖。
圖10表示圖7中的磁性板形成的磁力線。
圖11表示圖7中的線圈繞組形成的磁力線。
圖12表示線圈繞組中輸入電流時與磁性板共同形成的磁力線，以及轉(zhuǎn)子磁軛的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
現(xiàn)在參考這些圖示來介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在下面的介紹中，與現(xiàn)有技術(shù)中的部件相同的部件用相同的標(biāo)號表示。
圖3所示的是轉(zhuǎn)子外置式復(fù)合步進(jìn)電機(jī)。標(biāo)號1所指為一根非磁性材料做成的固定軸。支承著固定軸1的是一對相互分開的軸承2、3。這一對軸承2、3可轉(zhuǎn)動地支承著一個基本上為圓筒狀的轉(zhuǎn)子殼體4。設(shè)置于轉(zhuǎn)子殼體4內(nèi)表面的是一個圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子磁軛6，在其上有多個轉(zhuǎn)子齒。
第一和第二環(huán)形定子磁軛9、10沿著固定軸1的軸線方向布置在固定軸1上，一個磁性板位于它們之間。第一和第二定子磁軛9，10以及位于它們之間的磁性盤8構(gòu)成一個整體結(jié)構(gòu)。在第一和第二定子磁軛9，10的縱向中間處的外圓上分別具有第一和第二繞組座20a，21a。在繞組座20a，21a上象繞線管一樣繞有第一和第二繞組22，23(每一個繞組都是用一個繞線機(jī)繞上去的)。在第一定子磁軛9的外表面上有第一和第二N極N1、N2，第一定子繞組22就位于它們之間；在第二定子磁軛10的外表面上有第一和第二S極S1、S2，第二定子繞組23就位于它們之間。磁極N1、N2、S1、S2分別對著轉(zhuǎn)子齒7，每一個磁極N1、N2、S1、S2上都有多個與轉(zhuǎn)子齒7相同齒距的定子齒9a，10a。如圖7中所示N1上的定子齒9a與N2上的定子齒9a相互之間錯開了1/2齒；S1上的定子齒10a與S2上的定子齒10a相互之間錯開了1/2齒。N極N1、N2上的定子齒9a與S極上的定子齒10a之間相對應(yīng)地錯開1/4齒。
現(xiàn)在介紹該步進(jìn)電機(jī)的工作過程。圖5表示磁性板8形成的磁力線。圖6表示為第一和第二繞組22、23形成的磁力線，磁力線的方向由通過繞組22、23中的電流的方向所決定。如圖7所示，當(dāng)驅(qū)動電路(圖中未畫出)輸入的電流以圖中所示的A方向流過其間布置有磁性板8的第一和第二定子繞組22、23時，由于已知的磁感應(yīng)的效果，轉(zhuǎn)子磁軛6處于狀態(tài)0。然后，當(dāng)電流以圖中所示的B方向流過時，轉(zhuǎn)子磁軛6從狀態(tài)0轉(zhuǎn)到狀態(tài)I。接著，當(dāng)驅(qū)動電路輸入的電流以A棒所示方向、再以B棒所示的方向流過定子繞組22、23時，轉(zhuǎn)子磁軛6轉(zhuǎn)到狀態(tài)II，再轉(zhuǎn)到狀態(tài)III。當(dāng)電流再一次以圖中所示的A方向流過時，轉(zhuǎn)子磁軛6又回到狀態(tài)0。這樣，電機(jī)就轉(zhuǎn)動了一個轉(zhuǎn)子齒7的齒距的距離。
圖8表示一轉(zhuǎn)子內(nèi)置式復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，其中將本發(fā)明應(yīng)用到圖1和圖2中所示的現(xiàn)有轉(zhuǎn)子內(nèi)置式復(fù)合步進(jìn)電機(jī)。設(shè)置在非磁性材料做成的定子殼體104的內(nèi)表面的是一對圓環(huán)形的第一第二定子磁軛106、106A，定子磁軛的中間是一個圓環(huán)形的磁性板30，它們沿著箱體104的軸線構(gòu)成一個整體。定子磁軛106、106A之間的極性并不相同。在定子磁軛106、106A上各有一個繞組座20a、21a，在該座上象繞線管一樣分別繞有第一和第二定子繞組22、23。裝在由磁性材料做成的轉(zhuǎn)動軸100上的是一個轉(zhuǎn)子磁軛109，正對著上面提到的定子磁軛106、106A。在轉(zhuǎn)子磁軛109的外表面上有多個轉(zhuǎn)子齒109a。雖然圖8中的步進(jìn)電機(jī)是按轉(zhuǎn)子內(nèi)置式設(shè)計的，與圖3中的情況相反，但是圖5-7中所描述的步進(jìn)轉(zhuǎn)動的工作原理同樣適用于圖8中的步進(jìn)電機(jī)。以上的討論是基于這樣的假設(shè)，即定子繞組22、2采用雙極繞線方式。采用單極繞線方式也具有同樣的優(yōu)點(diǎn)。另外，以上的討論假定是單相激勵。一個兩相激勵或者單相/兩相激勵也同樣可行。現(xiàn)有復(fù)合步進(jìn)電機(jī)采用小步距或者正弦/余弦驅(qū)動，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合馬達(dá)也可采用這些驅(qū)動方式。齒7、9a、10a、107、109a之間的錯齒對置是相對的，任何齒之間的錯齒排列都會獲得同樣的效果。
參照圖9到圖10，介紹本發(fā)明其它的實(shí)施例。這些實(shí)施例中的與前面實(shí)施例中相同的的部件用相當(dāng)?shù)臉?biāo)號表示。
圖9中的標(biāo)號1是一根固定軸1，其上安裝著一對相隔開的軸承2、3。一個基本上為圓筒形的轉(zhuǎn)子殼體4支承在這一對軸承上。設(shè)置在轉(zhuǎn)子殼體4的內(nèi)表面4a的是一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒7的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子磁軛6。
磁性筒體8設(shè)置在固定軸1的外表面上，在其上沿軸向順次排列著第一和第二環(huán)形的定子磁軛9、10以及位于它們之間的空隙1A。磁性筒體8和其上第一和第二定子磁軛9、10構(gòu)成一個整體。
在定子磁軛9、10的外表面的軸向中間處有第一和第二繞組座20a、21a，在該第一和第二繞組座20a、21a上象繞線管一樣分別用繞線機(jī)自動地繞有繞組22、23。在第一定子磁軛9的外表面上有第一和第二N極N1、N2，第一定子繞組22就位于它們之間；在第二定子磁軛10的外表面上有第一和第二S極S1、S2，第二定子繞組23就位于它們之間。磁極N1、N2、S1、S2分別對著轉(zhuǎn)子齒7，每一個磁極N1、N2、S1、S2上都有多個與轉(zhuǎn)子齒7相同齒距的定子齒9a、10a。如圖12中所示N1上的定子齒9a與N2上的定子齒9a相互之間錯開了1/2齒；S1上的定子齒10a與S2上的定子齒10a相互之間錯開了1/2齒。N極N1、N2上的定子齒9a與S極上的定子齒10a之間相對應(yīng)地錯開1/4齒。
現(xiàn)在介紹步進(jìn)電機(jī)的工作過程。圖10表示磁性筒體8形成的磁力線。圖11表示第一和第二定子繞組22、23形成的磁力線，磁力線的方向由通過繞組22、23中的電流的方向所決定。如圖12.所示，當(dāng)驅(qū)動電路(圖中未畫出)輸入的電流以圖中所示的A方向流過布置在磁性筒體8的第一和第二定子繞組22、23時，由于周知的磁感應(yīng)的效果，轉(zhuǎn)子磁軛6處于狀態(tài)0。然后，當(dāng)電流以圖中所示的B方向流過時，轉(zhuǎn)子磁軛6從狀態(tài)0轉(zhuǎn)到狀態(tài)I。接著，當(dāng)驅(qū)動電路輸入的電流以A棒所示方向、再以B棒所示的方向流過定子繞組22、23時，轉(zhuǎn)子磁軛6轉(zhuǎn)到狀態(tài)II，再轉(zhuǎn)到狀態(tài)III。當(dāng)電流再一次以圖中所示的A方向流過時，轉(zhuǎn)子磁軛6又回到狀態(tài)0。這樣，電機(jī)就轉(zhuǎn)動了一個轉(zhuǎn)子齒7的齒距的距離。
根據(jù)本發(fā)明的外置式復(fù)合步進(jìn)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)由于以圖3中的結(jié)構(gòu)將繞組繞在定子磁軛的外表面上，所以線圈的安裝變得非常容易，從而大大降低了轉(zhuǎn)子制造成本；由于繞組線圈象繞線管一樣簡單繞裝，能大大增加線圈繞組環(huán)數(shù)的密度或線圈體積比，從而大大改善了步進(jìn)電機(jī)的性能。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，包括一對相互隔開的安裝在一根固定軸上的軸承，一個可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承的轉(zhuǎn)子殼體，一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒的、設(shè)置于箱體內(nèi)表面的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁軛，安裝在該固定軸上的第一和第二定子磁軛以及裝在它們之間的磁性板，多個位于每一個定子磁軛外表面上的定子齒，在所述第一和第二定子磁軛的外表面的軸向中間處分別形成的第一和第二繞組座，以及分別安裝在該第一和第二繞組座上的第一和第二繞組，其中該定子磁軛之間的極性并不相同。
2.一種復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，包括一對安置在一個殼體兩端的軸承，一根可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承上的轉(zhuǎn)動軸，在該殼體中、沿該殼體軸線安置著的第一和第二環(huán)形定子磁軛以及位于它們之間的一個環(huán)形磁性板，多個形成于每一個環(huán)形定子磁軛內(nèi)表面上的定子齒，在所述第一和第二定子磁軛的內(nèi)表面的軸向中間處形成的第一和第二繞組座，分別安裝在該第一和第二繞組座上的第一和第二繞組，在轉(zhuǎn)動軸上、對應(yīng)該定子磁軛的位置上裝有一個轉(zhuǎn)子磁軛，在每一個轉(zhuǎn)子磁軛的外表面上形成多個轉(zhuǎn)子齒。
3.一種復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，包括一對相互隔開的、安裝在一根固定軸上的軸承，一個可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承的轉(zhuǎn)子殼體，一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒的、設(shè)置在殼體內(nèi)表面的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁軛，一個設(shè)置在固定軸外面的磁性筒體，一對與磁性圓筒外面嚙合的第一和第二環(huán)形定子磁軛，多個形成于每一個環(huán)形定子磁軛外表面上的定子齒，在所述第一和第二環(huán)形定子磁軛的外表面的軸向中間處分別形成第一和第二繞組座，以及第一和第二繞組、分別安裝在第一和第二繞組座上，其中環(huán)形定子磁軛之間的極性并不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合步進(jìn)電機(jī)，其中在定子磁軛之間有一空隙。
全文摘要
一種復(fù)合步進(jìn)電機(jī),包括:一對相互隔開的安裝在一根固定軸上的軸承,一個可轉(zhuǎn)動地支承在該軸承的轉(zhuǎn)子殼體,一個帶有多個轉(zhuǎn)子齒的、設(shè)置于箱體內(nèi)表面的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁軛,安裝在該固定軸上的第一和第二定子磁軛以及裝在它們之間的磁性板,多個位于每一個定子磁軛外表面上的定子齒,在所述第一和第二定子磁軛的外表面的軸向中間處分別形成的第一和第二繞組座,以及分別安裝在該第一和第二繞組座上的第一和第二繞組,其中該定子磁軛之間的極性并不相同。
文檔編號H02K37/00GK1185682SQ96121580
公開日1998年6月24日 申請日期1996年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月20日
發(fā)明者杉浦恒雄 申請人:多摩川精機(jī)株式會社