專利名稱：具有一個定子的爪極式步進電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有一個定子和一個轉(zhuǎn)子的爪極式步進電機，定子包括至少兩個由外側(cè)限定的定子返回部件(stator return element)，每個部件容納至少一個定子線圈，轉(zhuǎn)子包括永久磁鐵，并借助于至少一個軸向軸承予以軸向支持，轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋，其中可以有一個帶螺紋的心軸與之嚙合。
這種爪極式步進電機可以從EP 550 102 A2中了解到。爪極式步進電機沒有繞組突出部分，并且在兩個軸向端定子由一個定子返回部件例如定子板限定。結(jié)果，為了最大限度地減少永久磁鐵材料的用量，已知的爪極式步進電機的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的軸向長度小于或等于定子返回部件的外側(cè)之間的軸向距離。如果鎖定帶螺紋的心軸使之不旋轉(zhuǎn)，那么電機的旋轉(zhuǎn)將變成帶螺紋的心軸的軸向運動。如果用帶螺紋的心軸來驅(qū)動例如一個致動部件，那么在帶螺紋的心軸的軸向運動期間，反方向的反作用力將作用在它上面。由于存在軸向軸承的容許間隙，這些軸向反作用力將引起轉(zhuǎn)子軸向位移。轉(zhuǎn)子軸向位移的結(jié)果是由兩個定子線圈中的一個產(chǎn)生的電磁通不再全部與轉(zhuǎn)子交鏈，這使得電機產(chǎn)生的扭矩減小。為了避免轉(zhuǎn)子的軸向位移，必需采用具有很高的軸向剛性的軸承，并且制造爪極式步進電機的機械精度應非常高。這使得電機的生產(chǎn)成本相當高。
本發(fā)明的目的是提供一種本說明書開始段落所定義的爪極式步進電機，它能夠以盡可能低的成本制造，并具有基本相同的體積、基本相同的重量，以及在帶螺紋的心軸的軸向負載下具有基本相同的負載特性。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的是這樣達到的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵在至少一個軸向端從定子返回部件的各自的外側(cè)突出，其方式為盡管存在由軸向軸承的軸承容許間隙引起的轉(zhuǎn)子的位移，也能使定子線圈的基本全部電磁場與轉(zhuǎn)子交鏈。
作為轉(zhuǎn)子的永久磁鐵從定子返回部件的相關(guān)外側(cè)軸向延伸的結(jié)果，轉(zhuǎn)子的軸向位移不大于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的軸向延伸就不會引起由定子線圈產(chǎn)生的磁通與轉(zhuǎn)子的電磁交鏈的減弱，因此不會減小扭矩。這使得有可能借助于較簡單的具有較小軸向剛性的軸承構(gòu)造爪極式步進電機，并且對爪極式步進電機和爪極式步進電機零件的機械生產(chǎn)精度要求不是非常嚴格。這些措施導致成本下降，而轉(zhuǎn)子的永久磁鐵從定子返回部件的外側(cè)延伸只增加少量的費用。
總之，這樣做的結(jié)果是使制造爪極式步進電機的費用大大降低，同時在軸向負載下的負載特性卻保持不變。
本發(fā)明的一個最佳實施例的特征在于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵從定子返回部件的各自的外側(cè)突出，其突出長度在轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的全長的至少5％以上。
實踐中證明，該延伸幅度是非常有利的。
本發(fā)明的另一最佳實施例的特征在于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵在兩個軸向端從定子返回部件的各自的外側(cè)突出。
如果轉(zhuǎn)子的永久磁鐵向兩側(cè)軸向延伸，那么可以向一個致動部件既施加壓力又施加拉力，而不會造成由軸承容許間隙引起的軸向位移，該位移將導致扭矩減小，使得定子與轉(zhuǎn)子的磁通鏈變小。
本發(fā)明的再一最佳實施例的特征在于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵在兩個軸向端從定子返回部件的各自的外側(cè)突出，其突出長度在轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的全長的至少5％以上。
下面將參照唯一的附圖
更詳細地描述本發(fā)明。
該附圖表示包括定子1和轉(zhuǎn)子2的爪極式步進電機。定子1包括第一定子返回部件3和第二定子返回部件4。第一定子返回部件3包括第一定子板3a和第二定子板3b。第二定子返回部件4包括第三定子板4a和第四定子板4b。第一定子返回部件3容納第一定子線圈5。第二定子返回部件4容納第二定子線圈6。第一定子返回部件3由第一外側(cè)5限定，而第二定子返回部件4由第二外側(cè)8限定。
轉(zhuǎn)子2包括具有第一軸向端10a和第二軸向端10b的永久磁鐵10。永久磁鐵10的軸向端10a和10b分別從定子返回部件3和4的各自的外側(cè)7和8向外延伸，延伸的距離分別是S1和S2。轉(zhuǎn)子2借助于一個軸向軸承11支持。端子2具有與帶螺紋的心軸13嚙合的內(nèi)螺紋12。帶螺紋的心軸13包括沒有螺紋的第一部分13a和具有螺紋14的部分13b。帶螺紋的心軸13的螺紋14與轉(zhuǎn)子2的內(nèi)螺紋12嚙合。借助于軸承部件16將帶螺紋的心軸13鎖定，使之不能旋轉(zhuǎn)。這是可以做到的，例如軸承部件16具有方形內(nèi)槽(未示出)，而帶螺紋的心軸13的第一部分13a的部分13c也是方形的，并與軸承部件16的方形內(nèi)槽咬合。這樣做的結(jié)果是轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閹菁y的心軸13在正負X方向上的軸向運動。如果帶螺紋的心軸13例如以正X方向運動并且施加一個力例如驅(qū)動一個致動部件，那么在此正X方向運動期間，帶螺紋的心軸13將受到負X方向上的一個反作用力，該反作用力被軸向軸承11吸收。然而，取決于軸向軸承11的質(zhì)量，它具有一定量的軸承間隙。結(jié)果，轉(zhuǎn)子2將可能在負X方向上移動一段距離，該距離等于軸向軸承11的軸承間隙。不過，只要負X方向上的這一軸向運動小于永久磁鐵10從定子1的外側(cè)7突出的距離S1，轉(zhuǎn)子2在負X方向上的軸向運動就不會使定子線圈5和6產(chǎn)生的電磁通與轉(zhuǎn)子22的永久磁鐵10之間的電磁鏈減弱。因此，這不會導致扭矩的減小，扭矩的減小是定子1和轉(zhuǎn)子2之間的電磁鏈減弱引起的?？梢赃x擇軸向軸承11的軸承間隙，使之等于距離S1，而不會減小爪極式步進電機的扭矩。
定子1、軸向軸承11和軸承部件16裝在爪極式步進電機的外殼(未示出)中，其方式在圖中未畫出。
權(quán)利要求
1.一種具有一個定子(1)和一個轉(zhuǎn)子(2)的爪極式步進電機，定子(1)包括至少兩個由外側(cè)(7，8)限定的定子返回部件(3，4)，每個部件容納至少一個定子線圈(5，6)，轉(zhuǎn)子(2)包括永久磁鐵(10)，并借助于至少一個軸向軸承(11)予以軸向支持，轉(zhuǎn)子(2)具有內(nèi)螺紋(12)，其中可以有一個帶螺紋的心軸(13)與之嚙合，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)在至少一個軸向端(10a，10b)從定子返回部件(3，4)的各自的外側(cè)(7，8)突出，其方式為盡管存在由軸向軸承(11)的軸承容許間隙引起的轉(zhuǎn)子(2)的位移，也能使定子線圈(5，6)的基本全部電磁場與轉(zhuǎn)子(2)交鏈。
2.如權(quán)利要求1的爪極式步進電機，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)從定子返回部件(3，4)的各自的外側(cè)(7，8)突出，其突出長度在轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)的全長的至少5％以上。
3.如權(quán)利要求1的爪極式步進電機，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)在兩個軸向端(10a，10b)從定子返回部件(3，4)的各自的外側(cè)(7，8)突出。
4.如權(quán)利要求3的爪極式步進電機，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)在兩個軸向端(10a，10b)從定子返回部件(3，4)的各自的外側(cè)(7，8)突出，其突出長度在轉(zhuǎn)子(2)的永久磁鐵(10)的全長的至少5％以上。
全文摘要
一種具有一個定子和一個轉(zhuǎn)子的爪極式步進電機，定子包括至少兩個由外側(cè)限定的定子返回部件，每個部件容納至少一個定子線圈，轉(zhuǎn)子包括永久磁鐵，并借助于至少一個軸向軸承予以軸向支持，轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋，其中可以有一個帶螺紋的心軸與之嚙合。電機的永久磁鐵在至少一個軸向端從定子返回部件的各自的外側(cè)突出，其方式為盡管存在由軸向軸承的軸承容許間隙引起的電機的位移，也能使定子線圈的基本全部電磁場與轉(zhuǎn)子交鏈。
文檔編號H02K7/06GK1159673SQ96123168
公開日1997年9月17日 申請日期1996年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日
發(fā)明者D·格林 申請人:菲利浦電子有限公司