CN106233595B - 步进电机 - Google Patents

Abstract

公开一种步进电机，该步进电机包括：机架，该机架包括形成在两侧面处的第一突起线和第二突起线；设置在机架上的定子和转子；与转子耦合的导螺杆；以及随着导螺杆的旋转而来回移动的移动构件，其中该移动构件包括在第一突起线上滑动的第一导向槽和在第二突起线上滑动的第二导向槽，并且其中第一导向槽和第二导向槽包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有与第一突起线和第二突起线相对应的宽度，所述第二部分具有比第一部分的宽度大的宽度。

Description

步进电机

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年4月22日递交的申请号为No.2014-0048038的韩国专利申请的优先权和权益，其公开的内容全部通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种步进电机(stepping motor)，其能够避免移动构件的移动。

背景技术

步进电机用于精确地控制机械移动量，可以通过脉冲而被数字化地控制。有鉴于此，步进电机用于调整汽车车灯的方向和角度，或者用于需要精确控制的光盘驱动器的光拾取(light pickup)。

在步进电机中，嵌在机架(bracket)中的导螺杆(lead screw)旋转，由此线性地移动传递螺母(transfer nut)以控制移动量。但是，由于传递螺母仅与导螺杆耦合，所以传递螺母容易因外部冲击而移动，从而难以进行精确控制。

为了克服这个缺点，将支撑杆(supporting rod)嵌入到传递螺母中以抑制振动。但是，很难仅用支撑杆来抑制振动。

而且，由于需要精确地调整用于嵌入导螺杆的通孔与用于嵌入支撑杆的通孔之间的同轴度(concentricity)，因此生产能力会降低。而且，当同轴度不精确时，步进电机不能被驱动。

而且，由于需要将导螺杆手动嵌入到机架中，因此操作速度变低。

发明内容

本发明提供一种步进电机，该步进电机能够减小机架与移动构件之间的摩擦力。

本发明还提供一种步进电机，该步进电机能够通过改变机架和螺母的形状来自动组装。

本发明的一个方案提供步进电机，该步进电机包括：机架，该机架包括形成在两侧面上的第一突起线和第二突起线；设置在机架上的定子和转子；与转子耦合以旋转的导螺杆；以及随着导螺杆的旋转而来回(back and forth)移动的移动构件；其中该移动构件包括在第一突起线上滑动的第一导向槽和在第二突起线上滑动的第二导向槽，并且第一导向槽和第二导向槽包括第一部分(section)和第二部分，所述第一部分分别具有与第一突起线和第二突起线相对应的宽度，所述第二部分具有比第一部分的宽度大的宽度。

机架可以包括：设置在一侧的外壳(housing)；设置在另一侧的支撑件；将外壳与支撑件连接的第一连接杆，第一连接杆包括形成在其中的第一突起线；以及将外壳与支撑件连接的第二连接杆，第二连接杆包括形成在其中的第二突起线。

第一突起线可以比第二突起线厚。

基于前向方向，第一导向槽可以包括形成在一侧的第一部分和形成在另一侧的第二部分，第二导向槽可以包括形成在所述另一侧的第一部分和形成在所述一侧的第二部分。

第一导向槽的第一部分和第二部分以及第二导向槽的第一部分和第二部分可以具有满足以下公式1和公式2的宽度，

[公式1]

D₂₁<D₁₁<D₁₂

[公式2]

D₂₁<D₁₁<D₂₂

这里，D₁₁表示第一导向槽的第一部分的宽度，D₁₂表示第一导向槽的第二部分的宽度，D₂₁表示第二导向槽的第一部分的宽度，D₂₂表示第二导向槽的第二部分的宽度。

步进电机可以包括形成在第一连接杆和第二连接杆的外表面上的多个加强部。而且，多个加强部可以通过连接部互相连接。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和优点将通过参考附图详细地描述其示例性实施例而变得对于本领域技术人员更加明显，其中：

图1是根据本发明实施例的步进电机的分解透视图；

图2是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件被嵌入到机架中；

图3是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件被机架的突起线引导，并且来回移动；

图4是移动构件在一个方向上的透视图；

图5是移动构件在另一个方向上的透视图；

图6是移动构件在图5中线A-A方向上的视图；

图7是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件被嵌入到机架中；以及

图8是示出图7中B部分的放大图。

具体实施方式

本发明可以具有各种变型和数个实施例，其示例性实施例在附图中示出并且将详细描述。

将理解的是尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等描述各种部件，但是这些部件不应受限于这些术语。

这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在本发明的范围之内，可以将第二部件表示为第一部件，类似地，也可以将第一部件表示为第二部件。

将理解的是当称一个部件“连接到”另一部件时，其可以直接或间接地连接到另一部件。也就是，例如可以有介于其间的部件。

反之，当称一个部件“直接连接到”另一部件时，将理解的是没有介于其间的部件。

这里使用的术语仅用于描述示例性实施例而不限制本发明。除非文中另有说明，单数的表述包括复数的表述。

在本说明书中，术语“包括”或“具有”用于表示在说明书中公开的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，而不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合存在或加入的可能性。

而且，将理解的是为了说明的方便，附图会被放大或缩小。

将参考附图描述本发明的实施例。在说明书全文中，类似的标记表示类似的元件，并且将省略对其重复的描述。

图1是根据本发明实施例的步进电机的分解透视图。图2是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件170被嵌入到机架110中。

参见图1和图2，步进电机包括：机架110，嵌入到机架110的外壳111中的定子120，可旋转地与机架110的外壳111和支撑件112耦合的导螺杆150，与导螺杆150耦合以旋转导螺杆150的转子155，以及随着导螺杆150的旋转而来回移动的移动构件170。

机架110包括：设置在一侧的外壳111，设置在与外壳110相对的另一侧的支撑件112，以及彼此之间分离开一空隙、而将外壳111与支撑件112相连接的第一连接杆115和第二连接杆116。

外壳111具有开口的一侧面，并且外壳111中包括容纳空间111a以容许定子120嵌入在其中。

在外壳111中，开口111d形成在第一表面111b中，该第一表面111b是与支撑件112相对的底表面，并且其相对表面是开口的。因此，移动构件170和导螺杆150穿过开口111d并且被嵌入到机架110之中。

就耦合机架和导螺杆的一般方法而言，由于导螺杆在机架的顶部倾斜并且嵌入到机架之中，因此不易嵌入并且仅能手动地进行耦合。但是，根据本发明的实施例，由于移动构件170和导螺杆150从机架110的外壳111的后部插入，因此耦合容易进行并且可实现其自动操作。

支撑件112设置在机架110的另一侧，并且导螺杆150的一端固定到支撑件112。支撑件112可以以一空隙与外壳111分离并且相对，该空隙可以取决于导螺杆150的长度而适当地改变。

第一连接杆115和第二连接杆116连接外壳111和支撑件112，形成机架110的侧面，并且形成移动构件170在其中线性移动的空间。

机架110的外壳111、支撑件112和连接杆115和116可以通过注射成型而形成，但是不限于此，也可以被分别地制造和组装。

第一连接杆115和第二连接杆116在互相面对的内表面上沿纵向方向形成有突起线。图1和图2示出第一连接杆115的第一突起线115a。这里，纵向方向定义为第一连接杆115和第二连接杆116延伸的方向。突起线嵌入到移动构件170的两侧面之中，并且引导移动构件170来回移动。

定子120包括壳体(case)121、线轴123、线圈125、接头板(terminal plate)127以及连接销128，并且定子120固定地嵌入到外壳111之中。提供一对壳体121，并且该壳体121包括盖121a和轭121b。没有描述的附图标记161和162指的是具有环形形状的弹性构件。

壳体121与止推板(thrust plate)130耦合。止推板130包括：具有环状主体的耦合板131；和支撑管135，该支撑管135从耦合板131的内圆周表面突起，并且支撑导螺杆150的一端。这里，滚珠轴承153嵌在导螺杆150与支撑管135之间。

包括磁体的转子155与位于定子120内部的导螺杆150的一端耦合。在电流被选择性地提供到线圈125时，磁体与定子120发生作用以前后旋转，从而前后旋转导螺杆150。

封盖140包括密封部141和覆盖部144，密封部141与外壳111的一端耦合并且密封外壳111的一侧，覆盖部144作为单个主体形成在密封部141的外部，并且保护基板190的连接部195。支撑孔141a形成在密封部141的中心，支撑管135嵌入到支撑孔141a中并且被支撑。

多个耦合销(coupling pin)147从密封部141的外部延伸，嵌入孔147a形成在耦合销147中。嵌入孔147a与形成在外壳111的外圆周上的耦合突起111c耦合。但是，这样的耦合配置仅是一种用于理解的示例，可以进行各种改变。

基板190分别电连接到定子120的线圈侧和外部电源，以控制步进电机。基板190包括嵌入孔195a和止动孔192，连接销128和接地销129嵌入到嵌入孔195a中。

止动孔192与形成在机架110上的止动突起(未示出)耦合，由此防止移动。基板190的边缘部分固定到机架110的保护栏杆(rail)117，并且不突出到机架110的外部，由此减少外部冲击导致的基板190的损坏。

参见图2，具有一定形状的加强构件118分别沿纵向方向形成在第一连接杆115和第二连接杆116的外表面上。详细地，每个加强构件118包括多个具有一定形状的加强部118a和连接所述多个加强部118a的多个连接部118b。

加强部118a保持连接杆115和116的强度，由此避免注射成型工艺过程中第一突起线115a发生变形。当加强部118a作为单个主体从连接杆115和116中的每一个的外表面注射成型时，连接部118b增强树脂的流动，由此提高其成型性。

图3是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件170被机架110的第一突起线115a和第二突起线116a引导，并且来回移动。图4是移动构件170在一个方向上的透视图。图5是移动构件170在另一个方向上的透视图。图6是移动构件170在图5中线A-A方向上的视图。

参考图3，移动构件170嵌入到形成在第一连接杆115上的第一突起线115a和形成在第二连接杆116上的第二突起线116a中以来回移动。

因此，由于移动构件170在其两侧都嵌入到突起线115a和116a时移动，所以当发生由外部冲击引起的振动时，移动减少。因此，可以最小化移动构件170关于振动的摩耗损失。

移动构件170包括在第一突起线115a上滑动的第一导向槽175和在第二突起线116a上滑动的第二导向槽176。

第一导向槽175和第二导向槽176分别被第一突起线115a和第二突起线116a引导，由此当导螺杆150前后旋转时允许移动构件170线性移动，而不是随着导螺杆150而旋转。

第一导向槽175和第二导向槽176包括：与第一突起线115a和第二突起线116a接触的第一部分175a和176a，以及与第一突起线115a和第二突起线116a不接触的第二部分175b和176b。

接触的第一部分可以指这样一种部分，该部分设计成允许导向槽的宽度与突起线的宽度相对应。不接触的第二部分可以指这样一种部分，在该部分中，导向槽的宽度形成为大于第一部分的宽度和突起线的宽度中的一个。

在以上描述的构造中，由于仅一部分第一导向槽175和一部分第二导向槽176与第一突起线115a和第二突起线116a接触，所以摩擦被最小化。当步进电机暴露于极低温或极高温时会使得机架收缩或膨胀，上述特征得以最大化。

第一导向槽175的第一部分175a与第二导向槽176的第一部分176a在相互不同的位置与突起线115a和116a接触。也就是，在图3中，基于前向方向F，第一导向槽175的第一部分175a形成在一侧(前部)，第二导向槽176的第一部分176a形成在另一侧(后部)。

等同地，基于前向方向F，第一导向槽175的第二部分175b形成在一侧(前部)，第二导向槽176的第一部分176a形成在另一侧(后部)。

因此，基于前向方向F，第一导向槽175的第一部分175a与第一突起线115a接触的点位于第二导向槽176的第一部分176a与第二突起线116a接触的点之前。

根据该构造，尽管第一导向槽175的第二部分175b和第二导向槽176的第二部分176b不与第一突起线115a和第二突起线116a接触，但是移动构件170的振动也被最小化。

参见图4和图5，移动构件170包括主体171和耦合突起173。汽车头灯与步进电机的耦合突起173组装，由此形成头灯组件。

作为汽车头灯的构造，可以按原样应用公知的构造，将省略对其进一步的描述。例如，头灯的构造包括：光源，和固定光源并且引导光的行进方向的反射板。

主体171包括：导螺杆150穿入并且嵌入其中的通孔172，和磁体嵌入其中的容纳槽174。第一导向槽175和第二导向槽176形成在主体171的两侧面上。如上所述，第一导向槽175和第二导向槽176沿第一突起线115a和第二突起线116a滑动。

第一导向槽175的第一部分175a的宽度D₁₁形成为窄于第二部分175b的宽度D₁₂。第二导向槽176的第一部分176a的宽度D₂₁形成为窄于第二部分176b的宽度D₂₂。

此时，第一导向槽175的第一部分175a不需要与第二导向槽176的第一部分176a的宽度相同。第一导向槽175的第二部分175b也不需要与第二导向槽176的第二部分176b的宽度相同。

参见图6，基于前向方向F，第一导向槽175的第一部分175a设置在前部，第二导向槽176的第一部分176a设置在后部。

等同地，基于前向方向F，第一导向槽175的第二部分175b设置在前部，第二导向槽176的第二部分176b设置在后部。在整个说明书中，将各部分不互相面对并且在对角线方向上交替设置的结构定义为非对称设置。

图7是示出根据本发明实施例的一状态的视图，在该状态中，移动构件170被嵌入到机架110中。图8是示出图7中B部分的放大图。

第一突起线115a的厚度W1和第二突起线116a的厚度W2可以形成为互相不同，这样第一导向槽175的第一部分175a的宽度和第二导向槽176的第一部分176a的宽度可以形成为互相不同。

例如，第一突起线115a的厚度W1可以大于第二突起线116a的厚度W2。因此，为了与每个突起线接触，可以调整第一导向槽175的第一部分175a的宽度和第二导向槽176的第一部分176a的宽度。

根据上述构造，移动构件170可以仅在预定方向上嵌入到机架110中，在该预定方向上突起线和导向槽的尺寸互相适合。因此，避免了由于嵌入到容纳槽174中的磁体不在预定方向上嵌入而引起的产品故障。

由于允许第一部分175a和176a具有小于第二部分175b和176b的宽度，并且第一导向槽175的第一部分175a的宽度大于第二导向槽176的第一部分176a的宽度，因此第一导向槽175的第一部分175a和第二部分175b与第二导向槽176的第一部分176a和第二部分176b可以满足下面的公式1和2。

[公式1]

D₂₁<D₁₁<D₁₂

[公式2]

D₂₁<D₁₁<D₂₂

这里，D₁₁表示第一导向槽175的第一部分175a的宽度，D₁₂表示第一导向槽175的第二部分175b的宽度，D₂₁表示第二导向槽176的第一部分176a的宽度，D₂₂表示第二导向槽176的第二部分176b的宽度。

空隙G形成在突起线115a和116a与第一部分175a和176a之间。空隙G允许导向槽175和176的平滑滑动。当突起线115a和116a嵌入到第一部分175a和176a中而没有空隙G时，其滑动由于摩擦力而不平滑。当在突起线115a和116a的端部发生倾侧(tip)时，由于导向槽175和176不滑动，步进电机可能不运行。

根据本发明的实施例，由于移动构件在机架的突起线上滑动并且线性移动，因此可以避免外部振动导致的移动，并且可以最小化摩耗损失。

而且，由于移动构件仅在预设方向上嵌入，因此可以避免电机的故障，并且可实现自动组装工艺。

虽然已经参考其特定示例性实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解的是，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内，可以在其中做出各种形式和细节上的变化。

Claims (15)

1.一种步进电机，包括：

机架，包括形成在两侧面上的第一突起线和第二突起线；

定子和转子，设置在所述机架上；

导螺杆，与所述转子耦合；以及

移动构件，随着所述导螺杆的旋转而来回移动，

其中所述移动构件包括在所述第一突起线上滑动的第一导向槽和在所述第二突起线上滑动的第二导向槽，以及

其中所述第一导向槽和所述第二导向槽中的每一个均包括具有第一直径的第一部分和具有比所述第一直径大的第二直径的第二部分，

其中，所述第一导向槽的第一部分与所述第一突起线接触并且所述第一导向槽的第二部分不与所述第一突起线接触，

其中，所述第二导向槽的第一部分与所述第二突起线接触并且所述第二导向槽的第二部分不与所述第二突起线接触。

2.如权利要求1所述的步进电机，其中所述机架包括：

外壳，设置在一侧；

支撑件，设置在另一侧；

第一连接杆，连接所述外壳和所述支撑件，并且包括形成在其中的所述第一突起线；以及

第二连接杆，连接所述外壳和所述支撑件，并且包括形成在其中的所述第二突起线。

3.如权利要求1所述的步进电机，其中所述第一突起线比所述第二突起线厚。

4.如权利要求1所述的步进电机，其中所述第一导向槽包括形成在一侧的第一部分和形成在另一侧的第二部分，以及

其中所述第二导向槽包括形成在所述另一侧的第一部分和形成在所述一侧的第二部分。

5.如权利要求1所述的步进电机，其中所述第一导向槽的第一部分和第二部分以及所述第二导向槽的第一部分和第二部分具有满足以下公式1和公式2的宽度，

[公式1]

D₂₁<D₁₁<D₁₂

[公式2]

D₂₁<D₁₁<D₂₂

其中，D₁₁表示所述第一导向槽的第一部分的宽度，D₁₂表示所述第一导向槽的第二部分的宽度，D₂₁表示所述第二导向槽的第一部分的宽度，D₂₂表示所述第二导向槽的第二部分的宽度。

6.如权利要求2所述的步进电机，其中所述外壳包括开口，所述移动构件穿过所述开口。

7.如权利要求6所述的步进电机，包括连接到所述外壳并且密封所述定子的封盖。

8.如权利要求2所述的步进电机，包括形成在所述第一连接杆和所述第二连接杆的外表面上的多个加强部。

9.如权利要求8所述的步进电机，其中所述多个加强部通过连接部互相连接。

10.如权利要求1所述的步进电机，包括与所述机架耦合的基板。

11.如权利要求10所述的步进电机，其中所述机架包括与所述基板的边缘部耦合的保护栏杆。

12.如权利要求1所述的步进电机，其中所述移动构件包括主体，所述主体包括形成在其上的所述第一导向槽和所述第二导向槽。

13.如权利要求12所述的步进电机，其中所述移动构件包括形成在所述主体的顶部上的耦合部。

14.如权利要求12所述的步进电机，其中所述主体包括：

通孔，所述导螺杆嵌入到其中；以及

容纳槽，磁体嵌入到其中。

15.一种头灯组件，包括：

根据权利要求1所述的步进电机；以及

头灯，与所述步进电机的移动构件耦合。