CN109713808B - 一种三相步进电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相步进电机，包括定子冲片和转子冲片，所述的定子冲片包括九个主极，其中主极U1、U2、U3构成U相，主极V1、V2、V3构成V相，主极W1、W2、W3构成W相，所述的定子冲片为可120°回转的定子冲片，所述的定子冲片每相的各主极定子齿同时正对对应转子冲片上的转子齿，所述的定子冲片每相的各主极所在的圆周位置相差120°。与现有技术相比，本发明具有电机的输出力矩最大、提供高电机运行精度、减小电机的震动噪音和降低了电机的成本等优点。

Description

一种三相步进电机

技术领域

本发明涉及一种步进电机，尤其是涉及一种三相步进电机。

背景技术

现有的三相混合式步进电机结构如下图1和图2所示：

现有三相步进电机有两种方案，方案一结构如图1所示，方案二结构如图2所示。在方案一和方案二中，定子冲片1由9个主极构成，其中主极U1、U2、U3构成U相，V1、V2、V3构成V相，W1、W2、W3构成W相。每主极定子齿3为5个，转子冲片2的转子齿4为50，三相步进电机的步距角为1.2°。

方案一中，定子9个主极均布，9个主极中心线夹角为40°，这种结构中，U、V、W三相的主极会分别连在一起，U1、U2、U3相邻，占据120°，V、W相主极亦如此。这样的好处是定子冲片可以按照40°角度的倍数进行回转，减小的工艺带来的影响。但是因为每相主极相邻，U1、U2、U3不能同时正对转子齿，矢量合成时会有减小，导致电机出力减小，同时，这种结构在电机工作时，电机的受力不对称，合力不为零，会导致电机运行精度变差，电机震动噪音较大。

方案二中，定子的9个主极不对称，U1、U2、U3分别正对着转子齿，矢量合成是U1、U2、U3的代数和，此时电机出力最大，同时由于电机每相主极所在圆周角度差在120°左右，电机工作时受力基本对称，电机所受合力基本为零，电机精度变好，震动噪音减小。但是由于电机所有主极不对称，电机定子冲片无法回转，工艺的影响无法大幅消除，会导致工艺的不稳定性和生产成本的大幅增加。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种三相步进电机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种三相步进电机，包括定子冲片和转子冲片，所述的定子冲片包括九个主极，其中主极U1、U2、U3构成U相，主极V1、V2、V3构成V相，主极W1、W2、W3构成W相，所述的定子冲片为可120°回转的定子冲片，所述的定子冲片每相的各主极定子齿同时正对对应转子冲片上的转子齿，所述的定子冲片每相的各主极所在的圆周位置相差120°。

优选地，所述的U相、V相和W相的主极位置如下：

U相主极：

V相主极：

W相主极：

其中N_r为电机转子齿数，其取值为9的倍数；N为0-N_r之间的自然数。

优选地，所述的N_r为200以内的9的倍数。

优选地，所述的

优选地，所述的

U相主极位置N的取值：

V相主极位置N的取值：

W相主极位置N的取值：

优选地，所述的定子齿数与转子齿数相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)定子冲片可120°回转，大幅降低了工艺难度，保证了电机的可制造性和可靠性，同时也降低了电机的成本。

(2)定子三相的各个主极上能同时正对转子齿，电机的输出力矩最大

(3)定子每相的各个主极在圆周上均匀分布，电机工作时，合力为零，提供高电机运行精度，减小电机的震动噪音。

附图说明

图1为现有三相混合式步进电机方案一的结构示意图；

图2为现有三相混合式步进电机方案二的结构示意图；

图3为实施例1的电机结构示意图；

图4为实施例2的电机结构示意图；

图5为实施例3的电机结构示意图；

图6为实施例4的电机结构示意图；

图7为实施例5的电机结构示意图；

图8为实施例6的电机结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案满足以下要求：

(a)为了增加的电机的工艺可制造性，降低电机的生产成本，这就要求电机定子冲片可以回转；

(b)要在设计上保证电机出力不减小，这就要求电机在工作时，每相的各个主极能同时正对转子齿；

(c)要保证电机工作时，所受合力为零，就要求电机各相的各个主极所在圆周的位置相差120°；

三相9主极步进电机中，各相电机主极位置如下：

U相主极位置：

V相主极位置：

W相主极位置：

N_r：电机转子齿数

N：0、1、2…N_r

要同时实现(a)、(b)、(c)，U相三个主极必然在圆周方向的0°、120°、240°位置上，这时就有：

由(5)可得：N_r＝3N------------------------------------------------(7)

由(6)可得：

由(7)和(8)可知，转子齿数N_r必然是3的倍数。

同时，三相步进电机要能正常运行，U、V、W三相之间的电角度必为120°

U相相邻主极间的电角度为：

120·N_r-------------------------------------------------(9)

U、V、W间相角差为120°，根据(9)，有

由(10)可得，

N_r＝9N--------------------------------------------------(11)

由(11)可知，同时实现(a)、(b)、(c)的三相9主极步进电机，转子齿数必须为9的倍数，此时定子齿数可以设计得和转子齿数相同，定子冲片可以120°大回转。

由上述分析可知，在这种三相步进电机中，U、V、W主极位置如下：

U相主极：

V相主极：

W相主极：

其中：

N_r＝9,18,27,36,45,54,63,72,81,90,99…-------------------------(15)

N_r为9的倍数，实际由于工艺模具的要求，取值在200齿以内较为合适。

U相主极位置N的取值：

V相主极位置N的取值：

W相主极位置N的取值：

实施例1

如图3所示，N_r＝18，即转子18齿，定子18齿，步进角3.3333°时：每相各主极的位置具体如表1所示；

表1

实施例2

如图4所示，N_r＝27，即转子27齿，定子27齿，步进角2.2222°时：每相各主极的位置具体如表2所示；

表2

实施例3

如图5所示，N_r＝36，即转子36齿，定子36齿，步进角1.6667°时：每相各主极的位置具体如表3所示；

表3

实施例4

如图6所示，N_r＝45，即转子45齿，定子45齿，步进角1.3333°时：每相各主极的位置具体如表4所示；

表4

实施例5

如图7所示，N_r＝54，即转子54齿，定子54齿，步进角1.1111°时：每相各主极的位置具体如表5所示；

表5

实施例6

如图8所示，N_r＝63，即转子63齿，定子63齿，步进角0.9524°时：每相各主极的位置具体如表6所示；

表6

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种三相步进电机，包括定子冲片和转子冲片，所述的定子冲片包括九个主极，其中主极U1、U2、U3构成U相，主极V1、V2、V3构成V相，主极W1、W2、W3构成W相，其特征在于，所述的定子冲片为可120°回转的定子冲片，所述的定子冲片每相的各主极定子齿同时正对对应转子冲片上的转子齿，所述的定子冲片每相的各主极所在的圆周位置相差120°；

所述的U相、V相和W相的主极位置如下：

U相主极：

V相主极：

W相主极：

其中N_r为电机转子齿数，其取值为9的倍数；N为0-N_r之间的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种三相步进电机，其特征在于，所述的N_r为200以内的9的倍数。

3.根据权利要求1所述的一种三相步进电机，其特征在于，所述的

4.根据权利要求3所述的一种三相步进电机，其特征在于，所述的

U相主极位置N的取值：

V相主极位置N的取值：

W相主极位置N的取值：

5.根据权利要求1所述的一种三相步进电机，其特征在于，定子齿数与转子齿数相同。