CN1033836C - 小型电动机 - Google Patents

Abstract

一种小型电动机，包括转子和定子，该转子具有多个轴向延伸的磁极，它们径向排列在转子的外圆周表面上，该定子上具有绕在线圈架上的两个线圈，它们轴向排列在带底的空心圆筒形状的外壳上，还包括安装在外壳的开口端上的端板，其中外壳由铁磁材料制成，在转子的朝外壳一侧的端面上形成有磁极以使在转子的端面与外壳之间产生磁吸力。

Description

小型电动机

本发明广义上涉及到小型电动机，如用于打印机和传真机上的步进电动机，特别波及到一种仅需小量组成件的小型电动机，在这种电动机中，转子相对于外壳的轴向相对运动受到控制，因此防止了机械噪声的产生。

步进电动机是一类小型电动机，至今已广泛地用作信息处理设备和其他各种设备的驱动设备。以一种常规步进电动机为例，图1是其纵向剖视图，说明其主要部分。在图1中，标号1表示外壳，由如低碳钢这样的金属材料制成，形成带底的中空圆筒形，在其内圆周表面上装有由铁磁材料制成的、呈环形的磁轭2，和由绝缘材料制成的、呈环形的线圈架3，以及绕在线圈架3上的线圈4。标号5表示安装在外壳1的开口端上的端板。

标号6表示由例如铁氧体这样的永磁材料制成的呈圆柱形的转子，它具有多个沿轴向延伸的磁极，这些磁极径向排列在转子外圆周表面上。标号7表示固定在转子6中心的轴，由设置在外壳1和端板5上的轴承8可转动地支撑着。标号9表示由树脂材料制成的、呈环形的垫圈，它被固定地安装到轴7上，安装的方式是，垫圈9插入在转子6的一个端面与外壳1的内端面之间以及在转子6的另一个端面与端板5的内表面之间。由具有弹性的金属材料制成的弹簧垫圈10插入在转子6与端板5之间，安装的状态是垫圈10被夹在11与12两个垫圈之间。

在前面所述的结构中，当电流通过接头13和印刷电路板14输入线圈4时，磁轭2在流过线圈4的两相电流的共同作用下励磁，导致在其外圆周表面排列有多个磁极的转子6作短的均匀的角转运动。这样，按照短的、均匀的角动方式将动力输送到被驱动设备上。由于弹簧垫圈10被安装在两个垫圈11与12之间，防止了转子6的轴向振动，因而防止了产生机械噪声。

但是，具有上述的用于防止转子6轴向振动或移动的结构的现有技术装置仍具有下述问题。将转子6推向在外壳1一侧上的垫圈9的力取决于弹簧垫圈10的轴向压缩量。因此，为了确保垫圈10的最佳压缩量，必须根据外壳1的内端面与端板5之间的轴向尺寸来精细调整垫圈9与12之间的轴向自由尺寸。

为了达到这个目的，多个具有不同厚度的垫圈9、11和12必须事先准备好。另外还需要测量工具或检验工具来检测弹簧垫圈10是否具有最佳压缩量。这一切使得小型电动机的装配工作极其复杂。

此外，即使在上述的麻烦的精细调整后，弹簧垫圈10的弹性的变化也是不可避免的。因此，导致在外壳一侧的轴承8、垫圈9与转子6间以及在端板5一侧的垫圈11、弹簧垫圈10、垫圈12与端板5间的相互摩擦和接触状态不稳定。结果导致所产生的扭矩损失也是可变的，这对由轴7输出的扭矩产生了不利的影响。

本发明旨在克服现有技术的固有问题。因而本发明的目的在于提供一种只需要小量组成件的小型电动机，防止其转子的轴向振动或运动，以避免产生机械噪声。

图1为一纵向剖视图，说明一个常规步进电动机的典型例子的主要部分。

图2为一纵向剖视图，说明本发明的一个实施例的主要部分。

图3和图4为说明图2中的转子的纵向剖视图和左侧端视图。

图5为一纵向剖视图，说明本发明的一个实施例的转子的励磁机构的一个实例。

图2为一纵向剖视图，说明本发明一个实施例的基本部分。相同的部件以与图1中相同的标号表示。在图2中，转子6由诸如铁氧体的永磁材料制成，并制成圆柱形，与图1中表示的现有技术相同。转子6具有多个轴向延伸的磁极，它们径向排列在转子6的外圆周表面上，并构形成使N和S磁极通过轴向对转子励磁来设置(这将在后面描述)以使得在转子6与外壳1之间发生磁吸力。通过例如用树脂材料(最好有自润滑特性)制成的并设在转子6的两端面上的垫圈9和11将转子6固定地安装在轴7上。

图3与图4为说明图2中的转子的纵向剖视图和左侧端视图，在图3和图4中，标号6a表示面对外壳1的端面(见图2)，在此端面上，N磁极形成在双点划线表示的6b区域内，S磁极形成在另一端面6d上，如图4所示。在6b区域内形成的磁极的磁场强度选择成使得在将转子6面对外壳1放入时(如图2所示)可产生足以防止转子6作轴向相对运动的磁吸力。不希望将磁极的磁场强度设置到太高的水平以致使区域6b太大，因为可能对在转子6外圆周上形成的磁极所产生的磁力产生不良作用。

图5是一纵向剖视图，说明本发明一个实施例的转子励磁机构的一个实例。在图5中，标号15表示由诸如低碳钢的铁磁材料制成的端面励磁磁轭，呈短圆柱状。励磁磁轭15在中心有轴孔16，并装有线圈17。线圈17设置成使得图4中所示端面6a上的区域6b被励磁成例如N磁极，另一端面6d被励磁成S磁极。标号18表示用与端面励磁磁轭15相同的铁磁材料制成的外周励磁磁轭，例如做成环形，并装有线圈19以便使转子6外周面上的轴向延伸的磁极励磁。线圈17和19例如通过一个控制装置都与一个直流脉冲电源相连。

用上述结构，当将直流脉冲电流输送到构成励磁磁轭15和18组成部分的线圈17和19上时，磁极形成在转子6的外圆周表面6c和端面6a及6d上。通过将图2中所示的发生在转子6与外壳1之间的磁吸力设定例如大于1470N，通过对端面6a励磁获得的N磁极，所产生的磁吸力可满意地补偿作用在转子6上的轴向负荷。通过改变输入线圈17的直流脉冲电流的电压，可随意地调整在端面6a和6d上产生的磁极的磁场强度。此外，通过适当地设计图5中的线圈17的布置，可仅在转子的端面6a上产生至少一对磁极。

具有上述结构与运作的本发明可减少诸如现有技术中使用的弹簧垫圈的组成件的数目。而且，由于在转子的端面上产生磁极，使转子与外壳之间有吸力，防止了转子轴向振动或移动，因而本发明可避免产生机械噪声。

Claims (4)

1.一种小型电动机，包括转子和定子，该转子具有多个轴向延伸的磁极，它们径向排列在该转子的外圆周表面上，该定子具有绕在线圈架上的两个线圈，它们轴向排列在带底的空心圆筒状的外壳上，还包括安装在上述外壳的开口端上的端板，其特征在于该外壳由铁磁材料制成，在所述转子的朝外壳一侧的端面上形成有磁极以使在该转子与该外壳之间产生轴向磁吸力。

2.如权利要求1中所述的小型电动机，其特征在于在该转子的朝外壳侧的端面上的该磁极是单一极性。

3.如权利要求1所述的小型电动机，其特征在于有至少一对磁极形成在该转子的朝外壳侧的端面上。

4.如权利要求1所述的小型电动机，其特征在于在该转子的端面与该外壳之间的磁吸力大于1470N。

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