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CN201153238Y - 磁铁运动的步进装置 - Google Patents

磁铁运动的步进装置 Download PDF

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CN201153238Y
CN201153238Y CNU2007201960418U CN200720196041U CN201153238Y CN 201153238 Y CN201153238 Y CN 201153238Y CN U2007201960418 U CNU2007201960418 U CN U2007201960418U CN 200720196041 U CN200720196041 U CN 200720196041U CN 201153238 Y CN201153238 Y CN 201153238Y
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CN
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magnet
step device
coil
rotor
magnets
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CNU2007201960418U
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李越
赵健
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Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
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Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

本实用新型提供一种磁铁运动的步进装置，其包括定子，转子，磁铁，线圈以及铁壳，其中磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子上有凸极，凸极面对磁铁，凸极和磁铁之间有气隙。本实用新型中的步进装置中多个磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子上有多个凸极，凸极面对磁铁，磁铁在空间上不被线圈环绕，线圈产生的磁场在空间上是同极性的。

Description

磁铁运动的步进装置
技术领域
本实用新型涉及一种步进装置，特别是一种磁铁运动的步进装置。
背景技术
步进装置结构简单且有一定的控制精度，应用广泛，如驱动和控制系统中。在小功率场合，常采用爪极结构。电机的线圈产生的电枢磁场在空间上是交替变化的。
步进装置通常由单相或者多相之分，其中单相步进装置包括一个定子，一个线圈和多个极性交替变化的磁铁，多相则包括多个单相装置。普通的两相步进爪极电机的结构如图1所示，其包括爪极电机定子101，爪极电机线圈102，爪极电机磁铁103以及爪极电机转子104。在电机径向上，线圈102在爪极的外圈而磁铁在爪极的内圈。磁铁相对线圈较小，且由于磁极较多，磁铁被做成形成磁环，对小磁环的充磁是件相当困难的事情。
在美国专利US3356876中揭示了同极性的磁场结构，其凸极被构造在冲芯上，冲芯转动而磁铁不动，对径向充磁的内转子电机而言，在磁铁内表面和定子冲芯之间有一层气隙，因为磁铁在径向厚度的影响，气隙的外径减小，装置通过气隙产生的能量变化小，装置出力变小。同时，对外径较小的装置，其磁铁相对较小，需要整体充磁并在磁环的内圈形成均匀分布的交替磁场，由于很难将充磁夹具塞入磁铁内孔，充磁更加困难。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种各相形成同极性的电枢磁场的步进装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种磁铁运动的步进装置，其包括定子，转子，磁铁，线圈以及铁壳，其中磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子设置上有凸极，凸极面对磁铁设置，凸极和磁铁之间有气隙。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：所述的步进装置包括转子冲芯以及转轴，该转子冲芯固定在转轴上。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：所述的磁铁设置在转子冲芯。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：所述的磁铁设置在转轴上。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该步进装置为单相步进装置，其磁铁被充磁形成多个交替的磁极。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：磁铁被径向充磁形成12个交替的磁极，铁壳上设置有6个凸极。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该步进装置为外转子步进装置，其包括4个磁极，对应的定子线架上有2个凸极。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该步进装置包括两转子分别位于该步进装置轴向两侧。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是：线圈与磁铁分别位于沿转子轴线方向的不同位置。
相较于现有技术，本实用新型中的步进装置中多个磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子上有多个凸极，凸极面对磁铁，磁铁在空间上不被线圈环绕，线圈产生的磁场在空间上是同极性的。
附图说明
图1是现有技术中的两相步进爪极电机的结构示意图。
图2是本实用新型的单相步进装置采用径向充磁方式的结构示意图。
图3是本实用新型的单相步进装置采用轴向充磁方式的结构示意图。
图4是本实用新型的两相步进装置采用径向充磁方式的结构示意图。
图5是本实用新型的外转子步进装置采用径向充磁方式的结构示意图。
图6是本实用新型的外转子步进装置的凸极和磁铁结构示意图。
图7至图8是本实用新型的两相步进装置将两个转子放置在该两相步进装置轴向的两侧的结构示意图。
具体实施方式
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
步进装置可分为旋转和往复步进装置，其中单相步进旋转结构可称为同步马达，两相步进旋转装置为步进电机。单相步进装置包括一组磁回路部件，即一个转子，一个线圈，一个铁壳以及一个平面上的磁铁。
本实用新型中的步进装置中多个磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子上有多个凸极，凸极面对磁铁，磁铁在空间上不被线圈环绕，线圈产生的磁场在空间上是同极性的。
本实用新型的单相步进装置采用径向充磁方式的结构示意图如图2所示，该单相步进装置19包括转子冲芯11，磁铁12，凸极13，定子铁壳14，转轴15，铁轭16，线圈17以及线架18。
所述的单相步进装置19中，磁铁12被径向充磁形成12个交替的磁极，定子铁壳14上有6个凸极13，磁铁12粘接在转子冲芯11上，转子冲芯11被固定在转轴15上。装配后，磁铁12将面对凸极13，其在两者之间形成气隙。线圈17缠绕在铁轭16上，线圈17和线架18被放置入铁壳14里。在线架18中有轴承结构，以限制转轴15在轴向的移动。在凸极12和磁铁12之间有气隙。
该轴承结构可位于线架的前端或者后端，也可作为一个元件加工。
当轴承结构位于线架的前端，轴承靠近运动的磁铁，该轴承，通常称为杯士，具有一定的导磁能力。
在图4中，轴承结构位于线架的后端。
有时线架的内圈经润滑处理，也可作为轴承结构。
所述的磁铁12也可以直接固定在转轴15上。
图3所示的是本实用新型的单相步进装置采用轴向充磁方式的结构示意图，该单相步进装置29的结构与图2所示的单相步进装置19的结构相似，只是其磁铁为轴向充磁。如果凸极有p个，磁铁数可以为不大于2*p的任何整数。每个磁铁的角度约为180/p。正常情况下，2*p个磁铁被采用，这意味着更高的电磁输出，并容易形成磁环。磁铁可以在轴向和径向等方向被磁化；其他极化方向，例如极向磁化也是可以的。总体而言，磁环外圈的充磁是最容易的，轴向和内圈很困难，尤其对小磁环而言。
该单相步进装置19，29的线圈产生的磁通将通过铁壳，凸极，气隙，磁铁和转子，在各自相的凸极上形成电枢磁场，这个同极性的磁场，比方说N极，会推动磁铁的N极并吸引磁铁的S极。当磁铁的S极被拉到凸极下，线圈中的电流改变方向，凸极形成S极，此时凸极将会排斥处于凸极下的S极并吸引N极，在惯性的作用下，装置通常可以沿一个方向运动下去。
请参阅图4，是本实用新型的两相步进装置采用径向充磁方式的结构示意图。相对于两相电机，每相包括一个基本结构(19或者29)。各相的铁壳可以通过注塑或者粘接的方法耦合起来，甚至形成一个铁壳，并保证同心度和圆度。在最佳情况下，各相的磁路应该相互独立，由于两相在空间上接近，每相回路产生的磁场将会进入其他相，由于这部分磁场并非主要部分，不致产生很大的负作用。在图中，将两个转子放在该两相步进装置的中心，也可以将其中一个或者两个转子放置在该两相步进装置轴向的两侧。
两相步进装置包括两个磁回路并以机械方法相连。对两相步进装置，两相的磁回路和电路有一定的相位差，通过都是90度电角度，可以使得步进装置沿指定方向旋转，称为步进电机。逻辑控制也可加入到线圈电流的控制，例如改变电流的时序来改变电机的转向，步进细分控制等。当然该两相步进装置也可制执行有限角度的往复运动，这取决于电路板的控制策略。该两相步进装置的电源可以是交流正弦，方波或者其他。
请参阅图5以及图6，分别是本实用新型的外转子步进装置采用径向充磁方式的结构示意图以及凸极和磁铁示意图。该外转子步进装置包括转轴40，非导磁材料41，磁极43，轴承结构44，导线架45，凸极47，以及铁壳46，48。其径向充成4个磁极43，定子线架上有2个凸极47，磁铁43粘接在冲芯42上，并通过非导磁材料41于转轴40固定，轴承结构44在导线架45内。线圈在导线架45和铁壳46，48之间。对需要外转子旋转的场合，如风叶，轮毂等而言，结构简单合理。
请参阅图7及图8，是本实用新型的两相步进装置将两个转子放置在该两相步进装置轴向的两侧的结构示意图。其中磁铁52固定于转轴55上，铁壳54的两端沿轴线方向延伸有复数凸极53。粉末冶金轴承59，也称杯士，具有一定的导磁能力，与铁轭56固定，转轴55在杯士59中转动。杯士59圆周有沿径向延伸的凸块59a，凸块59a在沿径向上与相邻凸极13间的间隔相对应，个数与凸极53相同，此种结构可增强导磁能力。
本实用新型的导磁的铁壳或定子其他部件，在面对磁铁的区域部分镂空，实体部分形成凸极。这些凸极部分，被铁壳中的线圈磁场激励，在各相形成同极性的电枢磁场。

Claims (9)

1.一种磁铁运动的步进装置，其包括定子，转子，磁铁，线圈以及铁壳，其特征在于：磁铁固定在转子上，线圈缠绕在导磁的铁壳里，线圈放置在磁铁旁，定子上设置有凸极，凸极面对磁铁设置，凸极和磁铁之间有气隙。
2.根据权利要求1所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：所述的步进装置包括转子冲芯以及转轴，该转子冲芯固定在转轴上。
3.根据权利要求2所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：所述的磁铁设置在转子冲芯。
4.根据权利要求2所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：所述的磁铁设置在转轴上。
5.根据权利要求1所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：该步进装置为单相步进装置，其磁铁被充磁形成多个交替的磁极。
6.根据权利要求5所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：磁铁被径向充磁形成12个交替的磁极，铁壳上设置有6个凸极。
7.根据权利要求1所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：该步进装置为外转子步进装置，其包括4个磁极，对应的定子线架上有2个凸极。
8.根据权利要求1所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：该步进装置包括两转子分别位于该步进装置轴向两侧。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的磁铁运动的步进装置，其特征在于：线圈与磁铁分别位于沿转子轴线方向的不同位置。
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GR01 Patent grant
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Assignee: Guangdong Dechang Motor Co.,Ltd.

Assignor: Johnson Electric (Shenzhen) Co., Ltd.

Contract fulfillment period: 2009.9.8 to 2014.9.7

Contract record no.: 2009440001433

Denomination of utility model: Step apparatus for magnet movement

Granted publication date: 20081119

License type: Exclusive license

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