CN106549549A - 一种两相步进电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种两相步进电机，包括外壳、永磁体、转子铁心、定子极、A相电枢绕组、B相电枢绕组和轴；两条平行的定子极组成一对定子极，共有8对均布的定子极，一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体，8个永磁体沿圆周切向充磁且充磁方向一致；转子铁心有14个均匀分布的凸形极；同一对定子极上的两个定子极的极距等于转子极极距；每个定子极上都绕有集中式的电枢线圈，同一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同。本发明的一种两相步进电机采用每一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体的结构，具有磁链短、损耗小的优点，而且将矩形永磁体内嵌于定子铁心，方便散热，转子结构简单，适合高速旋转。

Description

一种两相步进电机
技术领域
本发明涉及一种两相步进电机，属于特种电机领域。
背景技术
电机在多个控制领域都具有非常重要的作用，以电机为载体的多种控制方式在自动化领域都有着举足轻重的地位，它的进步和整个国家的经济发展是紧密联系的，其影响十分重大。步进电机作为一种数字式的电机，它的成本较低廉，操作方便，定位十分准确，具备误差不累积的特点，因此遍及数字控制领域、伺服控制系统、印刷等工业自动化控制方面。
步进电机与传统电机相比在结构上具有一定的特殊性，两相步进电机经常作为重要驱动装置的主要部件，这对步进电机的性能提出了更高的要求。
在目前公开的技术中，已有的相关发明主要有专利号为：201110195786.3的授权发明专利：混合型步进电机。它包括定子、转子和转轴，其定子和转子同心并且间隔气隙设置，转轴插接在转子内，转子具有带齿的第一铁心和带齿的第二铁心。该发明的混合型步进电机振动和噪声较小，电机的性能得到了提高。
在永磁步进电机的相关专利中，申请号为201510528340.6的发明专利申请：步进电机。该发明的转子上具有转子铁心和永磁体，转子铁心具有多个小齿；其定子分布在转子的周围，并且具有多个磁极齿,多个磁极齿上具有多个小齿，并且朝向转子侧突出设置，在每隔一个的磁极齿上缠绕有线圈，未缠绕有线圈的磁极齿的小齿的相位与其他磁极齿的小齿的相位错开。
本发明提出了一种两相步进电机，其定子是由8对均布的定子极组成，每一对定子极是由两条平行的定子极组成，一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体，8个永磁体沿圆周切向充磁且充磁方向一致，这种结构使得电机具有磁链短、损耗小的优点。每个定子极上都绕有集中式的电枢线圈，同一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同，而且矩形永磁体内嵌于定子铁心，方便散热。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及一种两相步进电机采用的永磁体位于一对定子极中间靠近外壳一侧，而且相邻绕组绕向相反的结构。
发明内容
本发明提出了新型结构的两相步进电机，具有操作方便，定位十分准确，效率高的优点。
本发明采用如下技术方案：
一种两相步进电机，其特征在于：
由外壳(1)、永磁体(2)、转子铁心(3)、定子极(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)和轴(7)组成；
外壳(1)由非导磁材料制成，外壳(1)的内侧固定有定子极(4)；
两条平行的定子极(4)组成一对定子极，一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体(2)；所述两相步进电机共有8对均布的定子极(4)；
同一对定子极上的两个定子极的极距等于转子极极距；
转子铁心(3)有14个均匀分布的凸形极；
8个永磁体(2)沿圆周切向充磁且充磁方向一致；
每个定子极(4)上都绕有集中式的电枢线圈，同一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同；假设沿圆周方向的各个电枢线圈依次为第一电枢线圈、第二电枢线圈、第三电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈、第十四电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈，则第一电枢线圈、第三电枢线圈、第六电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十一电枢线圈、第十四电枢线圈和第十六电枢线圈的绕制方向相同；
第二电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第七电枢线圈、第十电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈和第十五电枢线圈的绕制方向相同；
第一电枢线圈、第二电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十三电枢线圈和第十四电枢线圈串联组成A相电枢绕组(5)；
第三电枢线圈、第四电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈串联组成B相电枢绕组(6)。
如上所述的一种两相步进电机，其特征在于：转子极的极弧系数为0.5，定子极极宽与转子极极宽相等。
本发明的有益效果如下：
⑴ 本发明采用每一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体的结构，具有磁链短、损耗小等优点；
⑵ 在本发明中提供的一种两相步进电机绕组采用集中式绕组，因而内阻较小，效率高；
⑶ 将矩形永磁体内嵌于定子铁心，方便散热，而且转子结构简单，适合高速旋转。
附图说明
图1是本发明一种两相步进电机横剖图。其中：1、外壳，2、永磁体，3、转子铁心，4、定子极，5、A相电枢绕组，6、B相电枢绕组，7、轴。
图2是本发明一种两相步进电机磁链示意图。
图3为本发明一种两相步进电机嵌线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种两相步进电机横剖图。所示的一种两相步进电机，由外壳(1)、永磁体(2)、转子铁心(3)、定子极(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)和轴(7)组成；外壳(1)的内侧固定有定子极(4)；两条平行的定子极(4)组成一对定子极，一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体(2)；两相步进电机共有8对均布的定子极(4)；转子铁心(3)有14个均匀分布的凸形极；同一对定子极上的两个定子极的极距等于转子极极距；转子极的极弧系数为0.5，定子极极宽与转子极极宽相等；8个永磁体(2)沿圆周切向充磁且充磁方向一致。
每个定子极(4)上都绕有集中式的电枢线圈，同一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同。
图2是本发明一种两相步进电机磁链示意图。如图所示，当一对定子极(4)上的两个定子极与两个转子极对齐，此时磁链路径曲线最短，磁链最大；当一对定子极(4)上的两个定子极与两个转子极完全错开，磁链最小。
图3为本发明一种两相步进电机嵌线图。假设沿圆周方向的各个电枢线圈依次为第一电枢线圈、第二电枢线圈、第三电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈、第十四电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈，则第一电枢线圈、第三电枢线圈、第六电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十一电枢线圈、第十四电枢线圈和第十六电枢线圈的绕制方向相同；第二电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第七电枢线圈、第十电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈和第十五电枢线圈的绕制方向相同。
第一电枢线圈、第二电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十三电枢线圈和第十四电枢线圈串联组成A相电枢绕组(5)；第三电枢线圈、第四电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈串联组成B相电枢绕组(6)。
下面对本发明提出的一种两相步进电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种两相步进电机是通过夹在一对定子极靠近圆周外侧的一端的永磁体和两相绕组共同产生，所有永磁体都是沿圆周切向充磁。磁通从永磁体N极，经过一对定子极靠近永磁体N极的定子极，再依次通过气隙、转子极、气隙以及一对定子极的另一定子极，最后回到永磁体S极，形成闭合磁路。在不同情况下两种磁动势的合成方向是不同的，合成磁动势的大小和方向是随着绕组中电流大小和方向的变化而变化。一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同，因此在给这两个绕组通电会产生同向的电磁转矩。假设转子极滑入第1和第2定子极，第1和第2定子极上的绕组磁链开始上升，此时给该绕组通以正向电流，该绕组可产生正的输出转矩。与此同时，转子极也会同时会滑出第5和第6定子极，第5和第6定子极上的绕组与励磁绕组的互感开始上升下降，此时给该绕组通以负向电流，该绕组也可产生正的输出转矩。
为使磁通路径最短，在磁场力的作用下，转子受到磁场力而移动。通过控制两相绕组通电，转子转动一个角度。

Claims (2)

1.一种两相步进电机，其特征在于：
由外壳(1)、永磁体(2)、转子铁心(3)、定子极(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)和轴(7)组成；
外壳(1)由非导磁材料制成，外壳(1)的内侧固定有定子极(4)；
两条平行的定子极(4)组成一对定子极，一对定子极靠近圆周外侧的一端夹有一个永磁体(2)；所述两相步进电机共有8对均布的定子极(4)；
同一对定子极上的两个定子极的极距等于转子极极距；
转子铁心(3)有14个均匀分布的凸形极；
8个永磁体(2)沿圆周切向充磁且充磁方向一致；
每个定子极(4)上都绕有集中式的电枢线圈，同一对定子极上两个极的电枢线圈绕向相反但相位相同；假设沿圆周方向的各个电枢线圈依次为第一电枢线圈、第二电枢线圈、第三电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈、第十四电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈，则第一电枢线圈、第三电枢线圈、第六电枢线圈、第八电枢线圈、第九电枢线圈、第十一电枢线圈、第十四电枢线圈和第十六电枢线圈的绕制方向相同；
第二电枢线圈、第四电枢线圈、第五电枢线圈、第七电枢线圈、第十电枢线圈、第十二电枢线圈、第十三电枢线圈和第十五电枢线圈的绕制方向相同；
第一电枢线圈、第二电枢线圈、第五电枢线圈、第六电枢线圈、第九电枢线圈、第十电枢线圈、第十三电枢线圈和第十四电枢线圈串联组成A相电枢绕组(5)；
第三电枢线圈、第四电枢线圈、第七电枢线圈、第八电枢线圈、第十一电枢线圈、第十二电枢线圈、第十五电枢线圈和第十六电枢线圈串联组成B相电枢绕组(6)。
2.如权利要求1所述的一种两相步进电机，其特征在于：转子极的极弧系数为0.5，定子极极宽与转子极极宽相等。
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