CN102891584A - 直线步进电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直线步进电机，所述电机包括：电机外壳，在内表面处牢固地安装环形定子并且形成有开口；转子，可转动地安装在形成在所述定子的中心处的空间处；覆盖件，与所述轴承耦接，以打开/关闭所述开口；螺母轴，布置在所述转子的中心，通过穿过形成在所述轴承的内环中心处的轴孔与所述覆盖件的外侧耦接，所述螺母轴的边缘耦接到磁体，并且形成有内螺纹，该内螺纹与内表面处形成有外螺纹的导螺杆构件齿轮结合；以及固定单元，与所述螺母轴一体地形成并且固定到与所述覆盖件耦接的所述轴承。

Description

直线步进电机
相关申请交叉引用 
本申请要求2011年7月22日提交的韩国专利申请No.10-2011-0072974的在先申请日和优先权的权益，在此通过引用将其公开内容全文并入。 
技术领域
本公开涉及一种直线步进电机。 
背景技术
通常，直线步进电机是以预定角度转动或直线移动的数字致动器，其中以预定角度转动的电机被称为步进电机，而以预定角度直线移动的电机被称为直线步进电机。 
直线步进电机的优点在于，由于输入脉冲的数目和电机的转动角度成比例，因而可以精确地控制所述转动角度。因此，直线步进电机广泛用于诸如工业机器人、打印机和/或复印件等NC（numerical control，数控）机或者OA（Office Automatic，办公自动化）设备。 
通常，直线步进电机在结构上包括外壳、安装在外壳外部的控制部分、安装在外壳内部的定子部分、在磁力作用下可转动地安装在定子部分内部的转子模块、以及随着转子模块的转动直线地安装的导螺杆。 
此外，所述转子模块包括：磁体，以预定间隔可转动地安装在形成定子部分的齿轭内部；以及螺母轴，安装在磁体内部随着磁体的转动而转动，并且形成有内螺纹。所述导螺杆的边缘形成有与所述螺母轴的内螺纹啮合的外螺纹，以便能够随着螺母轴的转动进行直线运动（前后运动）。 
同时，所述转子模块需要围绕安装在覆盖件处的轴承的波形垫圈、垫片和E形环，以便将螺母轴固定在覆盖件上，该覆盖件打开/关闭直线步进电机的外壳的开口。在需要多个装配部件时，会降低装配效率、在装配过程中会造成相关部件丢失以及由于维护大量部件导致管理部件的困难会增大。另一 个问题是在装配过程中会遗漏部件，因此迫切需要改进转子模块的装配过程。 
发明内容
因此，本发明的做出是为了解决现有技术中出现的上述问题，本发明若干实施例的目的是提供一种直线步进电机，该直线步进电机被配置用来减少部件的数量、简化装配过程并且改进直线步进电机的结构。 
根据本公开一个总的方面，提供一种直线步进电机，所述电机包括：电机外壳，在内表面处牢固地安装环形定子并且形成有开口；转子，可转动地安装在形成在所述定子的中心处的空间处；覆盖件，与所述轴承耦接，以打开/关闭所述开口；螺母轴，布置在所述转子的中心，通过穿过形成在所述轴承的内环中心处的轴孔与所述覆盖件的外侧耦接，所述螺母轴的边缘耦接到磁体，并且形成有内螺纹，该内螺纹与内表面处形成有外螺纹的导螺杆构件齿轮结合(gear-combined)；以及固定单元，与所述螺母轴一体地形成并且固定到与所述覆盖件耦接的所述轴承。 
优选但不是必要地，所述固定单元包括：一体地形成在所述螺母轴的末端处的多个钩件；插置于所述螺母轴的末端与所述钩件之间阻挡件，以防止所述螺母轴在异常的耦接位置被插入到所述覆盖件中；以及形成在与所述钩件相对的表面处的导引面。 
优选但不是必要地，所述钩件包括：钩体，与所述螺母轴一体形成；滑动倾斜表面，形成在钩体末端的与所述覆盖件相对的表面处；以及钩挂台，钩住所述轴承的内环，所述轴承的内环在所述覆盖件的螺母轴固定位置处与所述覆盖件耦接。 
优选但不是必要地，导引面互相面对的一对钩件突出地形成在所述螺母轴的末端。 
优选但不是必要地，各个所述钩件在螺母轴的上圆周处间隔90°布置，从而总共两对钩件突出地形成在所述螺母轴的末端。 
优选但不是必要地，从所述阻挡件到所述钩挂台的距离与所述轴承的厚度相对应。 
优选但不是必要地，所述导引面具有形状与假想圆相对应的圆弧，该假想圆的直径为形成在相对的所述钩件处的导引面之间的距离。 
优选但不是必要地，所述螺母轴内表面的若干部分形成有内螺纹。 
优选但不是必要地，所述螺母轴通过模制过程与所述固定单元一体形成。 
优选但不是必要地，所述电机外壳包括：第一外壳，形成有定子并且具有尺寸与所述定子的尺寸相对应的开口；以及第二外壳，与所述第一外壳的上侧耦接，并且具有尺寸与所述转子的直径相对应的上开口。 
根据本公开的直线步进电机的有益效果在于，由于螺母轴无需诸如波形垫圈、垫片和E形环的耦接部件而直接与覆盖件耦接，因此可以简化装配过程并且有望减少制造成本。 
另一个优点在于，由于装配过程无需分离的部件，因此可以防止在装配过程中因部件丢失而导致的产品缺陷。 
附图说明
附图描绘了根据本发明概念的一个或多个实施方式，仅仅是以例示的方式，而不是为了限制。在附图中，相同的附图标记指示相同或相似的元件。 
所包含的附图用以提供对本公开的进一步理解，并且附图并入且构成本申请的一部分，同时例示本公开的实施例，而且与说明书一起用于说明本公开的原理。在附图中： 
图1是示出了根据本公开的直线步进电机的透视图； 
图2是示出图1的直线步进电机的分解透视图；以及 
图3是沿图1的“A-A”线截取的剖视图。 
具体实施方式
参照附图的图1至图3，可以最好地理解所公开的实施例及其优点，不同的附图中使用相同的标记表示相同或相应的部件。本领域技术人员通过查阅以下附图和详细描述，所公开的实施例的其它特征和优点将会或将变得明显。所有这些额外的特征和优点意在被包括在所公开的实施例的范围内，并且受附图的保护。此外，所例示的图仅仅是示例性的，而不是意在主张或暗示对于不同实施例可以实施的环境、架构或过程的限制。因此，所描述的方面意在涵盖落入本发明的范围和主旨的所有替换、改进和变型。 
同时，在本文中使用的术语仅用于描述具体的实施方式，而不意在限制 本公开。本文中的“第一”和“第二”之类的术语不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件和其它元件区分开来。例如，第二组成元件可以被表示为第一组成元件，而不脱离本公开的范围和精神，类似地，第一组成元件可以被表示为第二组成元件。 
如本文中所使用的，本文中术语“a”和“an”并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的事项。就是说，如本文中所使用的，单数形式意在包括复数形式，除非上下文清楚地表明不同含义。 
应当理解，当一个元件被表述为与另一个元件“连接”或“耦接”时，它可以直接地与另一个元件连接或耦接，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被表述为与另一个元件“直接连接”或“直接耦接”时，则不存在中间元件。 
还应该理解，当用于本说明书时，术语“包括”指明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。 
此外，“示例性”仅仅意味着表示例子，而不是最好的。还应当理解，为了简单和易于理解的目的，在本文中所描绘的特征、层和/或元件被例示为相对于另一元件而具有特定尺寸和/或方向，并且实际尺寸和/或方向可以与所示的显著不同。 
就是说，为清楚起见，在附图中，层、区域和/或其它元件的尺寸和相对尺寸可以被夸大或缩小。在全部附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且将省略其重复的说明。 
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例的直线步进电机。 
图1是示出了根据本公开的直线步进电机的透视图，图2是示出图1的直线步进电机的分解透视图，图3是沿图1的“A-A”线截取的剖视图。 
参照图1、图2和图3，根据本公开示例性实施例的直线步进电机包括电机外壳10、转子12、覆盖件20和轴承30。 
电机外壳10包括第一外壳10a和第二外壳10b。 
如图1所示，第一外壳10a设置为上部开口的圆柱形状，并且第一外壳10a中安装有定子11。定子11设置为大致环形，并且转子12被可转动地支撑 在形成在定子11中心中的圆柱空间中。一般安装两个定子11，就是说，一个定子11安装在第一外壳10a侧，而另一个定子11安装在第二外壳10b侧。 
此时，两个定子11中的每一个具有相同的尺寸和形状，并且竖直地（一个在上，另一个在下）和对称地安装，使得第二外壳10b的与第一外壳10a相对的表面的直径与第一外壳10a的直径相对应。 
第二外壳10b牢固地耦接到第一外壳10a的上侧，例如，第一外壳10a与第二外壳10b通常通过焊接来耦接或固定。就是说，第二外壳10b的与第一外壳10a相对的表面形成有与第一外壳10a的开口相对应的圆形开口，并且第二外壳10b的开口的另一表面形成有直径与转子12的直径相对应的上部开口。 
同时，通过将第一外壳10a、第二外壳10b耦接而形成的电机外壳10的一个侧表面牢固地形成有控制模块1，控制模块1用于间歇地给定子11供电，以控制步进电机的运转。 
转子12可转动地安装在定子11的中心形成的圆柱空间，并且包括螺母轴（nut shaft）100和磁体101。 
如图2和图3所示，螺母轴100设置为大致圆柱形状，在内表面的某些部分形成有内螺纹201，并且形成为与导螺杆（未示出）的外螺纹齿轮结合的方式。螺母轴100的边缘处形成有多个凸出部，以防止磁体101相对螺母轴空转，并且在多个凸出部中可以形成有阻挡件，以限定磁体101的固定位置。 
圆柱形状的磁体101耦接到螺母轴100的边缘。此时，磁体101的中心形成有通孔，该通孔的直径与螺母轴100的边缘的直径相对应，并且螺母轴100插入并竖直地与通孔结合。此时，优选的是将互补地形成有凸耳的凸耳容纳槽形成在磁体101的通孔的内表面处。 
覆盖件20牢固地耦接到第二外壳10b的上侧，覆盖件20的直径形成为与轴承30的外环32的直径对应，并且覆盖件20的中心突出地形成轴承容纳单元21，轴承31从下侧到上侧插入地耦接到该轴承容纳单元21。优选地，如图2所示，轴承容纳单元21向上侧突出地形成为与轴承30的高度一样的高度。 
同时，利用固定单元200，螺母轴100以钩挂的方式耦接到与覆盖件20耦接的轴承30的内环31，固定单元200包括钩件210、阻挡件220和导引表 面230。 
钩件210一体地形成在螺母轴100的末端，并且包括钩体211、滑动倾斜表面212和钩挂台（hitching sill）213。 
钩体211与螺母轴100一体地形成，并且从螺母轴100的末端延伸预定长度。滑动倾斜表面212形成在钩体211末端的与覆盖件20相对的表面，从而产生相对于钩件210的插入方向的滑动。钩挂台213设置在滑动倾斜表面212终结的区域，并且与轴承30的内环31表面接触，轴承30的内环31在覆盖件20的螺母轴100的固定位置处耦接到覆盖件20，其中钩件210可以钩到轴承30的内环31。 
同时，优选地设置一对钩件210，其突出地形成在螺母轴100的末端且分别相对地与导引面230平行，根据本公开的示例性实施例，优选地，各个钩件210在螺母轴100的上圆周处间隔90°地布置，因此总共两对钩件210突出地形成在螺母轴的末端。 
由螺母轴100的末端限定的阻挡件220设置在螺母轴100与钩件210的钩体211之间。当转子12耦接到定子11的中心并且耦接第二外壳10b时，阻挡件220在第二外壳10b的上开口10c的上侧露出。 
设置阻挡件220使得钩件210穿过形成在轴承30的内环31中心处的通孔，并且使钩挂台213与内环31保持表面接触。因此，阻挡件220与一表面表面接触，该表面与和内环31的钩挂台213表面接触的表面相对。 
因此，内环31的两个侧面各自与阻挡件220和钩挂台213表面接触，使得螺母轴100牢固地耦接到覆盖件20侧，覆盖件20与轴承30牢固地耦接。此时，从阻挡件220到钩挂台213的距离优选地与轴承30的厚度对应，以便使螺母轴100不会晃动地固定。 
导引面230优选地具有形状与假想圆相对应的圆弧，该假想圆的直径为形成在相对的钩件210处的导引面230之间的距离，这是为了使导螺杆（未示出）的直径与导引面230之间的距离相对应。在导引面230设置为圆弧时，可以导引导螺杆的往复运动，同时使导螺杆的摩擦最小化。 
同时，这样配置的固定单元优选地与螺母轴100一体地形成。根据本公开的示例性实施例，当螺母轴100通过模制方法形成时，螺线轴100优选地配置为固定单元200的形状，并且同时注塑成型。 
下面将描述根据本公开的直线步进电机的装配方法。 
参照图2，将定子11固定在外壳内部，控制模块1在外壳10的侧表面处与定子11导电连接。 
此外，将转子12插入到形成在定子11中心处的圆柱形空间中。此时，形成转子12的耦接状态的螺母轴100与磁体101不是被插入所述空间中，而是将安装有轴承的覆盖件20与上外壳10b的上侧耦接，并且使螺母轴100从与覆盖件20耦接的第二外壳10b的下侧插入到上侧。然后，利用与螺母轴100的末端一体形成的固定单元200将螺母轴100钩到与覆盖件20的内表面耦接的轴承30的内环31。 
如上所述，在将螺母轴100从第二外壳10b的下侧到上侧插入地固定时，将转子12插入形成在安装在第一外壳10a内部的定子中心处的空间，并且将第一外壳10a和第二外壳10b焊接，以完成固定工作。 
因此，根据本公开的直线步进电机的工业应用性在于，由于具有钩件210的固定单元200可以一体地形成在螺母轴100的末端，使得螺母轴100钩到与覆盖件20耦接的轴承30，并且可以移除诸如弹簧垫圈、垫片和E形环的耦接部件，从而由于减少了部件数量而减少制造成本，因此可以简化装配过程并且有望减少制造成本。 
尽管已经参照本公开的多个例示实施例描述了本公开，但是应该理解的是，本领域技术人员可以推导出的其它多种改进和实施例将落在本公开的原理的精神和范围之内。 
更具体地，可以对本公开、附图和所附权利要求书的范围内所讨论的组合排列的组成部件和/或排列方式做出各种变型和修改。除了所述组成部件和/或排列方式的变型和修改外，替换使用对于本领域中的技术人员来说也是显而易见的。 

Claims (10)

1.一种直线步进电机，包括：
电机外壳，在内表面处牢固地安装环形定子并且形成有开口；
转子，可转动地安装在形成在所述定子的中心处的空间处；
覆盖件，与轴承耦接，以打开/关闭所述开口；
螺母轴，布置在所述转子的中心，通过穿过形成在所述轴承的内环的中心处的轴孔与所述覆盖件的外侧耦接，所述螺母轴的边缘耦接到磁体，并且形成有内螺纹，该内螺纹与内表面处形成有外螺纹的导螺杆构件齿轮结合；以及
固定单元，与所述螺母轴一体地形成并且固定到与所述覆盖件耦接的所述轴承。
2.根据权利要求1所述的直线步进电机，其中，所述固定单元包括：一体地形成在所述螺母轴的末端处的多个钩件；插置于所述螺母轴的所述末端与所述钩件之间阻挡件，以防止所述螺母轴在异常的耦接位置被插入到所述覆盖件中；以及形成在与所述钩件相对的表面处的导引面。
3.根据权利要求2所述的直线步进电机，其中，所述钩件包括：钩体，与所述螺母轴一体形成；滑动倾斜表面，形成在钩体末端的与所述覆盖件相对的表面处；以及钩挂台，钩住所述轴承的内环，所述轴承的内环在所述覆盖件的螺母轴固定位置处与所述覆盖件耦接。
4.根据权利要求3所述的直线步进电机，其中，导引面互相面对的一对钩件突出地形成在所述螺母轴的末端。
5.根据权利要求4所述的直线步进电机，其中，各个所述钩件在螺母轴的上圆周处间隔90°布置，从而总共两对钩件突出地形成在所述螺母轴的末端。
6.根据权利要求5所述的直线步进电机，其中，从所述阻挡件到所述钩挂台的距离与所述轴承的厚度相对应。
7.根据权利要求6所述的直线步进电机，其中，所述导引面具有形状与假想圆相对应的圆弧，该假想圆的直径为形成在互相面对的所述钩件处的导引面之间的距离。
8.根据权利要求1所述的直线步进电机，其中，所述螺母轴内表面的一些部分形成有内螺纹。
9.根据权利要求1所述的直线步进电机，其中，所述螺母轴通过模制过程与所述固定单元一体形成。
10.根据权利要求1所述的直线步进电机，其中，所述电机外壳包括：第一外壳，形成有定子并且具有尺寸与所述定子的尺寸相对应的开口；以及第二外壳，与所述第一外壳的上侧耦接，并且具有尺寸与所述转子的直径相对应的上开口。
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