CN108123557A - 一种内壁光滑的双层定子盘及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种内壁光滑的双层定子盘及其制作方法，该制作方法包括配置核心件，整体装配、整体成型3个步骤，形成一个内壁光滑、不可拆分、且上下孔直径不同的双层定子盘。利用本发明所述的双层定子盘制作方法形成的定子盘，整体定子盘内壁光滑，磁场分更加布均匀，减少漏磁，提升整个步进电机的性能，并且可有效降低步进电机工作时的噪音，且使用时不会产生粉尘，降低步进电机使用时的损耗。

Description

一种内壁光滑的双层定子盘及其制作方法

技术领域

本发明涉及步进电机领域，特别是光纤熔接机使用的步进电机内一种内壁光滑的双层定子盘及其制作方法。

背景技术

步进电机也称为步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能。随着嵌入式系统的（例如打印机、录像机等）的日益流行，步进电机的使用也开始暴增，因而对步进电机的使用要求也越来越高。

光纤熔接机是用于光通信中光缆的施工和维护的精密仪器。工作原理是利用高压电弧将两光纤断面熔化的同时用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成一根，以实现光纤模场的耦合。熔接光纤时高精度运动机构的运动需要步进电机作为动力提供源。由于光纤极为细小，对熔接操作的精度要求极高，也就要求使用在光纤熔接机内的步进电机必须具有极高的精密度和稳定性。

而定子盘是步进电机必不可少的组成部分。现有的定子盘常常是通过将定子盘的各个零件组装直接得到的，这样得到的步进电机结构粗糙内表面不光滑，运动稳定性不高。

中国申请号为201710205680.4的发明专利，公开了一种电机以及该电机的制造方法，包括定子及容纳定子的机壳，该定子的绝缘体一体成型。但这种定子盘整体加工及装配难度大，在实际操作过程中成本较高。

发明内容

本发明要解决的问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种加工便捷、成本低廉、内壁光滑且整个定子盘一体成型的双层定子盘及其制作方法。

本发明的双层定子盘的制作方法通过以下方法实现：

一种内壁光滑的双层定子盘制作方法，所述双层定子盘包括2个定子盘，其中每个定子盘包括外壳、线圈架、中极板、护线套、线圈、插针，包括如下步骤：

①配置核心件：加热配置材料至流质后，将所述配置材料灌入预先准备的配置模具内，冷却成型后形成侧截面为工字形、内含圆形通孔的核心件，所述核心件为线圈架。

②整体装配：将线圈缠绕于上述步骤①形成的线圈架上，缠绕后的线圈与所述插针连接； 将护线套装配于所述线圈架外侧，盖住缠绕后的所述线圈，形成具有护线保护层的线圈架，再将中极板及外壳装配于所述具有护线保护层的线圈架两端，形成一个完成的定子；

同理装配完成另一个定子；将上述装配完成的两个定子的中极板对接在一起，形成双层定子盘，整体装配步骤完成。

③整体成型：将上述步骤②形成的双层定子盘放入成型模具内，将成型材料加热至流质后灌入成型模具，所述成型材料流入并充填进所述双层定子盘的内部空隙，冷却成型后打开模具，形成一个内壁光滑、不可拆分、且上下孔直径不同的双层定子盘。

进一步，上述步骤①中所述配置材料为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）及玻璃纤维，其中每100克配置材料中包括70克的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）及30克的玻璃纤维。

上述步骤③中所述成型材料为PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）及玻璃纤维，其中每100克成型材料中包括85克的PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）及15克的玻璃纤维。

进一步，上述步骤①中，所述配置材料的加热至流质的温度为270摄氏度~290摄氏度；上述步骤③中，所述成型材料的加热至流质的温度为240摄氏度~250摄氏度。

进一步，上述步骤②中，所述线圈缠绕于线圈架后，所述线圈的首端及尾端均与所述插针连接。

本发明还提供一种利用上述方法制作的内壁光滑的双层定子盘，所述双层定子盘由外向内依次包括：上下对称的外壳层、线圈架层、和中极板层，前述各个层面之间通过成型材料连接，形成不可拆分的一体式双层定子盘，所述双层定子盘的中心具有圆孔，该圆孔的内壁光滑。

进一步，所述线圈架层包括若干个塑料材质的线圈架，所述线圈架层外侧包括护线套层；所述线圈架包括绕线轴及线圈挡板，所述线圈挡板上包括凹陷于所述线圈挡板外表面的挡板空隙。

进一步，所述线圈挡板的厚度最小值为0.35mm。

进一步，所述外壳层包括若干个外壳，所述护线套层包括若干个护线套；所述线圈架包括容置插针的容置处，所述护线套包括保护所述容置处的容置处护套，所述外壳包括与所述容置处及容置处护套配合使得所述容置处伸出所述外壳的容置槽。

进一步，所述中极板层包括若干个中极板；所述中极板一侧包括凸起部，所述外壳包括与所述凸起部相配合的限位槽。

进一步，所述线圈架上包括与所述中极板配合用于卡接限位的卡接凸起。

本发明达到的有益效果：

1、 本发明所述的双层定子盘制作方法制成的定子盘，整体定子盘内壁光滑，磁场分布更加均匀，减少漏磁，提升整个步进电机的性能。

2、 本发明所述的双层定子盘制作方法制成的定子盘，可有效降低步进电机工作时的噪音，且使用时不会产生粉尘，降低步进电机使用时的损耗。

3、 本发明所述的双层定子盘制作方法，操作工序少，加工便捷，成本低廉，更适于批量生产。

附图说明

图1为本发明双层定子盘的整体结构爆炸示意图；

图2为本发明双层定子盘的装配后结构示意图；

图3为本发明双层定子盘的另一角度的装配后结构示意图；

图4为本发明制作方法中使用的线圈架的俯视图；

图5为本发明制作方法中使用的线圈架的侧视图；

图6为形成本发明的配置核心件步骤时模具的侧视角度剖面示意图；

图7为形成本发明双层定子盘的整体成型步骤时模具的侧视角度剖面示意图；

图8为形成本发明双层定子盘的整体成型步骤时模具的俯视角度剖面示意图；

图9为本发明的线圈架的挡板空隙实验数据表；

图10 为本发明制作方法中步骤②形成的双层定子盘侧视角度剖面示意图。

图中标号：

外壳1 、线圈架2、中极板3、护线套4、配置材料51、成型材料52、进料口6、核心件上模具71、核心件下模具72、成型上模具73、成型下模具74、成型上模具凹孔731、成型下模具凹孔741、容置槽11、限位槽12、外壳极爪13、外壳孔14、上孔15、下孔16、绕线轴21、线圈挡板22、挡板空隙221、凸起23、容置处24、容置孔241、插针25、中极板极爪31、凸出部32、限位凸起33、限位凹槽34、凸出部凹槽321、容置处护套41。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本发明进行进一步说明。

请参考图1，一种内壁光滑的双层定子盘，其中每个定子盘包括外壳1、线圈架2、中极板3、护线套4。

外壳1包括槽口较大的容置槽11，槽口较小的限位槽12，向外壳1内部弯曲且与外壳1呈90°垂直的外壳极爪13，以及外壳1平面上的外壳孔14。

线圈架2包括用于缠绕线圈的绕线轴21，用于防止线圈滑出绕线轴21的线圈挡板22，低于线圈挡板22平面的挡板空隙221，凸出于线圈挡板22的凸起23，插针25，伸出于线圈挡板22的容置处24，用于容置插针25的容置孔241。

中极板3包括与中极板3平面相垂直的中极板极爪31，凸出于所述中极板3平面侧边的凸出部32，凸出部32的两侧设有向中极板3平面内凹陷的凸出部凹槽321，凸出于所述中极板3平面的限位凸起33，及与限位凸起33相配合的部分限位凹槽34。

护线套4包括用于保护容置处24的容置处护套41。

下面对本发明双层定子盘的制作方法进行说明。

（步骤①：配置核心件）

本发明所述的双层定子盘制作方法中，步骤①为配置核心件，所述核心件为侧截面为工字形、内含圆形通孔的线圈架2。

请参考图1、图4 、图5，所述线圈架2中间为绕线轴21，绕线轴21呈圆柱状，中间为圆形通孔，绕线轴21每端都设有线圈挡板22，两侧的线圈挡板22设置各不相同，与外壳1内表面接触的线圈挡板22设置有挡板空隙221，所述挡板空隙221凹陷于线圈挡板22，使得线圈挡板22的表面凹凸不平，且与外壳1内表面间隙更大；另一个线圈挡板22设置有容置处24和凸起23，容置处24上设置有容置孔241，用于容置插针25，容置孔241的长度小于插针25的长度，插针25插入容置孔241后，仍有一部分插针25伸出容置孔241外，凸起23用于与中极板3上的部分限位凸起33相配合，使得中极板33与线圈架2卡接。

请参考图6，配置核心件时，预先准备配置模具，所述配置模具包括核心件上模具71及核心件下模具72，本实施例中，所述配置模具上共设置有5个进料口6，用于灌入配置材料51，当然，可以想象到，仅使用一个进料口6也可以实现本发明的配置效果。

核心件上模具71及核心件下模具72设置有空隙，当核心件上模具71及核心件下模具72合并时，核心件上模具71及核心件下模具72之间包括空隙，其空隙用于配置材料流入，本实施例中，其空隙的形状即为线圈架2 的形状。

本发明中，灌入配置模具的材料为配置材料51，配置材料51为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，以下简称为PET）及玻璃纤维，其配比为每100克配置材料中包括70克的PET及30克的玻璃纤维，将所述混合好的配置材料加热至270摄氏度~290摄氏度后形成流质，将流质的配置材料51通过进料口6灌入合并好的核心件上模具71及核心件下模具72内，配置材料51充填入核心件上模具71及核心件下模具72之间的空隙，填充完成后对模具进行冷却，冷却成型后即形成线圈架2。

（步骤②：整体装配）

请参考图1~图3、图10，图中省略了缠绕于线圈架2上的层叠的线。

装配时，将插针25插入容置孔241，线圈与插针25连接后，线圈围绕绕线轴21开始层叠缠绕，层叠缠绕至线圈末端时，线圈再次与插针25连接，形成一个完成的线圈回路。

将护线套4装配在缠绕好线圈的线圈架2的绕线轴21外侧，所述护线套4的容置处护套41与容置处24配合，护线套4用于保护绕线轴21上的线圈，安装后绕线轴21的线圈被护线套4包裹形成保护层，防止裸露。

将中极板3及外壳1装配于上述具有护线保护层的线圈架2两端，其中，外壳1装配于设置有挡板空隙221的一侧线圈挡板22，中极板3装配于另一侧的线圈挡板22，此时，外壳极爪13与中极板极爪31相互交错咬合在绕线轴21内侧，将整个线圈架2包裹起来，形成一个完成的定子。

具体的，线圈架2的容置处24伸出外壳1的容置槽11外，使得插针25裸露于所述外壳1外。所述凸出部凹槽321卡入限位槽12边缘，所述中极板3的凸出部32与所述外壳1的落入限位槽12并与之相配合，此时，整个定子盘的外周呈圆滑状。

将装配完成的两个定子的中极板3对接在一起，形成双层定子盘。

具体的，中极板3上设置有限位凸起33 和与限位凸起33相配合的限位凹槽34，将两个定子的中极板3对接在一起时，两个中极板3上的一边的限位凸起33与另一边的限位凹槽34相卡接，相互交叉卡接后将两个中极板3卡接形成一个双层定子盘，整体装配步骤完成。

此时，整个双层定子盘由外向内的构成为：包裹于整个定子盘外侧的外壳1，外壳1包裹着上下对称的线圈架2，两个线圈架2之间有2个中极板3，而线圈架2上包裹着护线套4。

（步骤③：整体成型）

请参考图1~图3、图7~图8、图10，此步骤是将上述步骤②形成的双层定子盘固定，形成一个内壁光滑、不可拆分、且上下孔直径不同的双层定子盘。

步骤②形成的双层定子盘，其线圈挡板22上的挡板空隙221与外壳1之间存在空隙，外壳极爪13与中极板极爪31之间存在空隙，两个相互卡接的中极板3之间也存在空隙，且这些空隙之间相贯通。而步骤②形成的双层定子盘原本内壁为通孔，成型材料灌入后，上孔15未发生变化，成型材料52直接形成了直径较小的下孔16，故双层定子盘上下孔直径不同。

请参考图7~图8、图10，整体成型时，预先准备成型模具，所述成型模具包括成型上模具73和成型下模具74，本实施例中，成型模具上共设置有2个进料口，全部设置于成型模具的一侧。

本发明中，灌入成型模具的材料为成型材料52，成型材料52为PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯，以下简称PBT）及玻璃纤维，其配比为每100克成型材料中包括85克的PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）及15克的玻璃纤维，将所述混合好的成型材料52加热至240摄氏度~250摄氏度后形成流质，将流质的成型材料52通过进料口6灌入合并好的成型上模具73和成型下模具74内，成型材料52充填入成型上模具73和成型下模具74之间的空隙，填充完成后对成型模具进行冷却，冷却成型后即形成不可拆分的双层定子盘。

具体的，成型材料52从进料口6灌入模具，灌入后成型材料52首先经过下孔16的模具处，并继续向下，通过外壳极爪13之间的空隙流入挡板空隙221内，充填挡板空隙221，同时，外壳极爪13与中间板极爪31之间存在空隙也被充填（如图8所示），充填完成后成型材料52继续向下，流入两层中极板3之间的空隙，并继续流入另一层定子盘的外壳极爪13与中间板极爪31进行充填，最终流入最远处的挡板空隙221并充填挡板空隙221。与外壳孔14相配合，模具在相应位置设置成型上模具凹孔731及成型下模具凹孔741，充填时成型材料52会流出外壳孔14落入模具内的成型上模具凹孔731及成型下模具凹孔741，冷却成型后，定子盘在相应位置形成向外的圆柱形凸起。

此时，整个双层定子盘由外向内的构成为：包裹于整个定子盘外侧的外壳1，外壳1包裹着上下对称的线圈架2，两个线圈架2之间有2个中极板3，而线圈架2上包裹着护线套4，外壳1、线圈架2及中极板3之间通过成型材料连接，形成不可拆分的一体式双层定子盘，双层定子盘的中心具有圆孔，该圆孔的内壁光滑且上下直径不同。

请参考图5及图9，设所述挡板空隙221的高度为a，设所述线圈挡板22除去挡板空隙221后的厚度为b。本发明中通过大量的实验数据检验发现，当a+b=0.7mm时，整个定子盘的磁感线分割效果最好，工作效率最高。请参考图9，在配置线圈架2时，对于a与b的厚度如何配置进行了多次实验，本实施例中列举三组实验数据进行说明，分别为第一组实验数据a=0.3mm，b=0.4mm；第二组实验数据a=0.4mm，b=0.3mm；第三组实验数据a=0.35mm，b=0.35mm，实验数据表明，采用第一组实验数据、第二组实验数据时，虽然步骤①配置核心件的成功率都为理想的100%，但步骤③整体成型的成功率很低，只有采用第三组实验数据时，步骤①与步骤③的成功率能达到理想的高成功率，故本发明中a与b厚度的优选实施方案为第三组数据，即，a及b的厚度均为0.35mm。

以上对本发明的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种内壁光滑的双层定子盘制作方法，所述双层定子盘包括2个定子盘，其中每个定子盘包括外壳、线圈架、中极板、护线套、线圈、插针，其特征在于：

包括如下步骤：

步骤①，配置核心件：加热配置材料至流质后，将所述配置材料灌入预先准备的配置模具内，冷却成型后形成侧截面为工字形、内含圆形通孔的核心件，所述核心件为线圈架；

步骤②，整体装配；将线圈缠绕于上述步骤①形成的线圈架上，缠绕后的线圈与所述插针连接；

将护线套装配于所述线圈架外侧，盖住缠绕后的所述线圈，形成具有护线保护层的线圈架，再将中极板及外壳装配于所述具有护线保护层的线圈架两端，形成一个完成的定子；

同理装配完成另一个定子；

将上述装配完成的两个定子的中极板对接在一起，形成双层定子盘，整体装配步骤完成；

步骤③，整体成型；将上述步骤②形成的双层定子盘放入成型模具内，将成型材料加热至流质后灌入成型模具，所述成型材料流入并充填进所述双层定子盘的内部空隙，冷却成型后打开模具，形成一个内壁光滑、不可拆分、且上下孔直径不同的双层定子盘。

2.根据权利要求1所述的一种内壁光滑的双层定子盘制作方法，其特征在于：

上述步骤①中所述配置材料为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）及玻璃纤维，其中每100克配置材料中包括70克的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）及30克的玻璃纤维；

上述步骤③中所述成型材料为PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）及玻璃纤维，其中每100克成型材料中包括85克的PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）及15克的玻璃纤维。

3.根据权利要求2所述的一种内壁光滑的双层定子盘制作方法，其特征在于：

上述步骤①中，所述配置材料的加热至流质的温度为270摄氏度~290摄氏度；

上述步骤③中，所述成型材料的加热至流质的温度为240摄氏度~250摄氏度。

4.根据权利要求1所述的一种内壁光滑的双层定子盘制作方法，其特征在于：

上述步骤②中，所述线圈缠绕于线圈架后，所述线圈的首端及尾端均与所述插针连接。

5.利用权利要求1~4的任一方法制作的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述双层定子盘由外向内依次包括：上下对称的外壳层、线圈架层、和中极板层，前述各个层面之间通过成型材料连接，形成不可拆分的一体式双层定子盘，所述双层定子盘的中心具有圆孔，该圆孔的内壁光滑。

6.根据权利要求5所述的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述线圈架层包括若干个塑料材质的线圈架，所述线圈架层外侧包括护线套层；

所述线圈架包括绕线轴及线圈挡板，所述线圈挡板上包括凹陷于所述线圈挡板外表面的挡板空隙。

7.根据权利要求6所述的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述线圈挡板的厚度最小值为0.35mm。

8.根据权利要求7所述的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述外壳层包括若干个外壳，所述护线套层包括若干个护线套；

所述线圈架包括容置插针的容置处，所述护线套包括保护所述容置处的容置处护套，所述外壳包括与所述容置处及容置处护套配合，使得所述容置处伸出所述外壳的容置槽。

9.根据权利要求8所述的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述中极板层包括若干个中极板；

所述中极板一侧包括凸起部，所述外壳包括与所述凸起部相配合的限位槽。

10.根据权利要求9所述的一种内壁光滑的双层定子盘，其特征在于：

所述线圈架上包括与所述中极板配合，用于卡接限位的卡接凸起。