CN111756211A - 利用轴向线圈调节转子磁场的混合式步进马达 - Google Patents

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Abstract

一种双极混合式步进马达，包括具有初级绕组的定子。定子和初级绕组定位在壳体内。转子具有磁分量。转子相对于定子可旋转地运行。轴向线圈组件定位在壳体内并位于转子的端部附近，并具有次级绕组。转子的磁分量的至少一部分由处于通电状态的轴向线圈组件产生。通电状态在转子和定子之间产生电磁通信。

Description

利用轴向线圈调节转子磁场的混合式步进马达
技术领域
本发明总体上涉及一种电动马达，更具体地，涉及一种利用轴向线圈的混合式步进马达，该轴向线圈可以被通电以改变在混合式步进马达的运行期间由转子产生的磁场。
背景技术
在常规马达中，步进马达通常包括定子和转子，该定子和该转子协作以产生电动势，该电动势使转子相对于定子旋转。定子和转子中的每个均具有多个齿，该多个齿彼此电磁协作以在转子相对于定子的位置中产生小的且递增的旋转变化。在混合式步进马达中，转子产生的电磁场与由缠绕在定子齿上的通电绕组产生的单独的电磁场协作。转子和定子的这些电磁场协作以产生电动势，该电动势使转子相对于定子旋转。转子的运动是通过给缠绕在定子齿上的绕组按不同顺序通电而产生的，该绕组使转子的磁场旋转以将两个磁场对齐，从而使转子和定子的相对极彼此对齐。转子相对于定子的连续旋转运动可以通过对传输到定子各个绕组的电流进行排序来实现。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种电动马达组件，包括定子，具有初级绕组。转子相对于所述定子可旋转地运行。轴向线圈组件定位在所述转子的端部附近，并具有次级绕组。至少当所述次级绕组通电时，所述转子与所述定子电磁连通。当所述初级绕组和所述次级绕组通电时，所述转子通过电动势与所述定子电磁连通，所述电动势相对于所述定子旋转地运行所述转子。
根据本发明的另一方面，一种双极混合式步进马达，包括定子，具有初级绕组。所述定子和所述初级绕组定位在壳体内。转子具有磁分量。所述转子相对于所述定子可旋转地运行。轴向线圈组件定位在所述壳体内并位于所述转子的端部附近，并具有次级绕组。所述转子的所述磁分量的至少一部分由处于通电状态的所述轴向线圈组件产生。所述通电状态在所述转子和所述定子之间形成电磁通信。
根据本发明的另一方面，一种用于运行双极混合式步进马达的方法，包括给定子的绕组通电。转子相对于所述定子旋转地运行。通过轴向线圈组件产生所述转子的第一磁分量。使用由所述定子的所述通电绕组和所述转子的所述第一磁分量产生的第一电动势运行所述转子。改变流向所述轴向线圈组件的电流。通过所述轴向线圈组件的所述改变的电流产生所述转子的第二磁分量。所述第一磁分量不同于所述第二磁分量。使用由所述定子的所述通电绕组和所述转子的所述第二磁分量产生的第二电动势运行所述转子。
本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求书和附图后，将会理解本发明的这些以及其他的方面、目的和特征。
附图说明
在附图中：
图1是混合式步进马达的透视图，该混合式步进马达结合有用于向转子提供磁通量以改变转子的磁场的轴向线圈的一个方面；
图2是图1的马达沿II-II线的剖视图；
图3是混合式步进马达的一个方面的侧立视图，其中，壳体被移除，并且示出了轴向线圈相对于定子和转子的定位；
图4是混合式步进马达的一个方面的分解透视图，该混合式步进马达结合有用于将磁通量传输到转子以改变由转子产生的磁场的轴向线圈；
图5是结合有轴向线圈的一个方面的混合式步进马达的示意性立视图；
图6是图1的步进马达沿VI-VI线的剖视图，并且示出了处于通电状态的轴向线圈；
图7是在区域VII处截取的图6的混合式步进马达的放大剖视图；
图8是混合式步进马达的一方面的示意图，其中，轴向线圈组件未通电；
图9是图8的混合式步进马达的示意图，其中，轴向线圈组件已通电；
图10是用于车辆的选档盘的顶部透视图，该选档盘结合有具有轴向线圈的混合式步进马达的一个方面；
图11是旋转拨盘的一方面的示意性平面图，该旋转拨盘结合有利用轴向线圈的混合式步进马达；
图12是旋转拨盘的一方面的示意性平面图，该旋转拨盘结合有利用轴向线圈的混合式步进马达；
图13是旋转拨盘的一方面的示意性平面图，该旋转拨盘结合有利用轴向线圈的混合式步进马达；
图14是旋转拨盘的一方面的示意性平面图，该旋转拨盘结合有利用轴向线圈的混合式步进马达；以及
图15是线性流程图，示出了用于利用将磁通量传输到转子的轴向线圈运行混合式步进马达的方法。
具体实施方式
本文中为了描述目的，如图1所定向的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词应与本发明相关。但是，应当理解，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代的定向。还应理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的本发明构思的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的，除非权利要求另有明确说明。
如图1至图9所例示，附图标记10一般是指电动马达或电动马达组件，并且通常是混合式步进马达12，该混合式步进马达具有转子14，该转子相对于定子16旋转地运行以使联接到转子14的驱动轴18旋转。驱动轴18然后连接到装置的某个机械部件上，用于旋转或以其他方式运行较大组件的一部分。根据装置的各个方面，电动马达10包括定子16，该定子具有一组初级绕组20，可以通过向初级绕组20施加电流22来给该初级绕组通电。转子14也包括在电动马达10内，其中，转子14相对于定子16可旋转地运行。轴向线圈组件24定位在转子14的端部26附近，并且包括一组次级绕组28。在装置的各个方面，当次级绕组28通过次级电流30通电时，转子14置于与定子16的电磁连通中。当初级绕组20和次级绕组28各自通电时，转子14通过电动势32与定子16电磁连通，该电动势使转子14相对于定子16旋转地运行。
再次参考图2至图9，在电动马达10的运行期间，电流22被传输到定子16的绕组。该电流22被分配在定子的初级绕组20中以通电，通常，在不同的时间使用相反的绕组。以这种方式给初级绕组20通电，会根据预设的模式或序列来改变通过电流22给初级绕组20通电而产生的磁场40。转子14包括磁分量42，该磁分量被配置为与由通电的初级绕组20产生的磁场40相互作用。该磁分量42产生趋于与由定子16的通电的初级绕组20产生的磁场40对齐的转子磁场44。因此，当定子16的不同的初级绕组20通电时，转子14的磁分量42使转子14趋于与磁场40对齐。结果，转子14相对于定子16中的通电的初级绕组20的预设序列旋转。
如图2至图9所例示，为了产生转子14的磁分量42，轴向线圈组件24的次级绕组28通过传输到轴向线圈组件24的次级电流30通电。在轴向线圈组件24通电时，轴向线圈组件24产生线圈磁场50，该线圈磁场提供穿过转子14的端部26的磁通量52。该磁通量52反过来生成转子14的磁分量42，并产生转子磁场44，该转子磁场与由通电的初级绕组20产生的磁场40相互作用。传输到轴向线圈组件24的次级绕组28的次级电流30可以变化。以这种方式，由通电的轴向线圈组件24生成的线圈磁场50也可以变化，以将不同强度的磁通量52引导到转子14的端部26中。传输到转子14的磁通量52的变化可以改变产生转子磁场44的转子14的磁分量42的强度。换句话说，增加和减少传输到轴向线圈组件24的次级电流30可以调制或以其他方式改变转子14的磁分量42的强度。
作为示例而非限制性的，转子14的某些方面可包括在转子14的主体62内的磁性构件60。这些磁性构件60通常尺寸较小和/或可具有较小的转子磁场44。因此，可设置在转子14内的磁性构件60的尺寸被标定为仅提供当轴向线圈组件24通过次级电流30通电时可由转子14提供的总势磁分量42的一小部分量(诸如大约三分之一)。当没有次级电流30提供给轴向线圈组件24，并且磁分量42仅由磁性构件60组成时，由转子14产生的转子磁场44可为最小。该最小的转子磁场44可以与通常由含铁材料制成的定子16的齿磁性地相互作用。即使当初级绕组20未通电时，含铁材料也可与转子14的转子磁场44相互作用。因此，当没有电流22提供给初级绕组20并且没有次级电流30提供给轴向线圈组件24时，转子14的旋转可导致转子14的磁性构件60与定子16的定子齿66之间的制动感最小。该最小的制动感可以由装置的使用者感知，或者可以小到使用者相对难以察觉。
当次级电流30被传输到轴向线圈组件24时，转子14的转子磁场44可以被放大或增加，并且转子齿64和定子齿66之间的制动感也可以增加。随着流向轴向线圈组件24的二次电流30进一步增加，转子磁场44可以增加到转子14不再在定子16内运行的程度。在此类配置中，围绕转子14延伸的转子磁场44被磁性地吸引到定子16的含铁材料上，使得无法旋转，并且转子14相对于定子16旋转地固定。
在装置的各个方面，转子14的磁分量42可以仅由轴向线圈组件24提供。在此类实施例中，没有磁分量60定位在转子14的主体62内，并且仅通过将次级电流30提供给轴向线圈组件24来提供转子14的磁分量42。在装置的该方面中，当轴向线圈组件24被断电并且没有次级电流30被提供到其中时。因此，转子14不包括转子磁场44，并且可以在定子16内自由旋转。以这种方式，在转子14和定子16之间不会感知到磁性相互作用。这在初级线圈也未通电并且没有电流22被传输到初级绕组20时可能尤其如此。
再次参考图1至图9，示出的示例性电动马达10为内转子配置，其中，转子14在限定在定子16的齿内的空腔80中旋转地运行。应该理解，在此描述的电动马达10也可以被配置为外转子配置，其中，转子14采用围绕中心的定子芯旋转的环的形式。
如图1至图7所例示，电动马达10通常是双极混合式步进马达12，其中，转子14包括转子齿64的几何形状，该转子齿具有限定在转子14的外周90内的多个转子齿64。用于转子14的转子齿64的这种几何形状可以包括少至两个转子齿64，但是通常为50个齿。还可以预期，转子14可以包括多达200个或400个转子齿64，该200个或400个转子齿被限定在转子14的外周90内。
在常规的混合式步进马达中，限定在转子外表面内的每个齿均包括专用磁体，该专用磁体与定子协作以改变转子相对于定子的位置。这些常规的混合式步进马达包括由转子产生的与定子的通电绕组相互作用的恒定磁场。在这些常规的混合式步进马达中，很难对转子和定子之间的磁阻力进行微调，并且通常会导致转子可提供的最大转矩的损失。
如装置的各个方面中所例示，如图1至图9所示，转子14可以包括限定在转子14的外周90内的每个转子齿64内的磁性构件60。如上所述，这些磁性构件60通常尺寸较小或产生比常规马达中含有的那些转子磁体还小的转子磁场44。当转子14的磁性构件60产生了较小的转子磁场44时，磁场40的这种损失可以通过添加可由施加次级电流30来通电的轴向线圈组件24来解决。包括在转子14中的磁性构件60可限定最小转矩198或最小磁阻力，该最小转矩或最小磁阻力可与定子16的定子齿66配合以旋转转子14。该最小磁阻力可限定用户可能会感觉到的轻轻的叩击感或制动感。当次级电流30传输到轴向线圈组件24时，由转子14产生的转子磁场44可以在微调过程中进行更改、改变或以其他方式调制，该过程产生由转子14产生的转子磁场44的大范围的强度和配置。
如图6和图7所例示，混合式步进马达12的转子14的端部26包括相对的转子极100，该相对的转子极可限定负极102和正极104。定位在转子14的端部26处的这些转子极100中的每个分别位于轴向线圈组件24的柱110的第一组106和第二组108附近。次级绕组28缠绕在这些柱110上。当次级绕组28通电时，柱110中的每个包括正端112和负端114，该正端和负端至少部分地限定了转子14的转子极100。如图7所示，轴向线圈组件24的柱110包括远离转子14的正端112和与转子14相邻或邻近的负端114。当轴向线圈组件24的次级绕组28通电时，由轴向线圈组件24的柱110产生的磁场40提供进入定子16的磁通量52。如图7所示，来自次级绕组28的负端114的该磁通量52在定子16的端部26处产生负极102。在转子14的相对端部26处，通常是相反的，使得转子14的相对极被次级绕组28的正端112正向充电，以生成转子14的正极104。因此，转子14的正极104和负极102通过通电的轴向线圈组件24产生，该轴向线圈组件产生投射到转子14的每个端部26中的磁通量52。
在装置的各个方面中，其中，转子14包括磁性构件60，轴向线圈组件24可以放大与转子14内含有的磁性构件60的极性一致的转子14内的正极104和负极102。
根据装置内的各个方面，磁性构件60的磁极性可以产生一定强度的从转子14发出的转子磁场44。可以预期，轴向线圈组件24可以用于相对于磁性构件60的相反或叠加，以不仅增加或放大由转子14产生的转子磁场44，而且减小由转子14产生的转子磁场44的强度。因此，如果构件60在转子14的端部26处产生负极102，轴向线圈组件24可以被配置为通过施加次级电流30而在转子14的端部26处放置相反的线圈磁场50。磁性构件60和次级绕组28的这些相反的磁极性可以至少部分地彼此抵消以产生减小的转子磁场44，该减小的转子磁场的强度可能比单独的磁性构件60小。
根据装置的各个方面，使用由轴向线圈组件24产生的线圈磁场50，可以对由转子14产生的转子磁场44进行微调，以产生所需强度的转子磁场44，该转子磁场与由定子16的初级绕组20产生的磁场40相互作用。通过对转子14的转子磁场44的这种改变，由转子14产生的相对于定子16的转矩198的量也可以根据特定的电动应用的需要而改变。
再次参考图2至图9，如上所述，通常转子14是内转子，该内转子在由定子16和初级绕组20限定的内部空腔80内旋转地运行。传输到初级绕组20的电流22通常是交流电。还可以预期，轴向线圈组件24的次级绕组28可以通过施加次级电流30而通电。通常，该次级电流30将是直流电。
如图1至图7所例示，电动马达10可以采用具有定子16的双极混合式步进马达12的形式，该定子包括初级绕组20。定子16和初级绕组20通常定位在壳体120内。定子16可以由一系列堆叠的叠片122制成，其中，堆叠的叠片122通常由含铁材料制成。然后将绕组缠绕在由定子16的堆叠的叠片122形成的极170上。然后，该定子16可以被包覆成型或者至少部分地被壳体120以围绕初级绕组20和定子16的堆叠的叠片122的包覆成型的形式包围。电动马达10的转子14包括磁分量42，其中，转子14相对于定子16可旋转地运行。轴向线圈组件24定位在壳体120内，并且位于转子14的端部26附近。轴向线圈组件24的一个或多个次级绕组28缠绕在轴向线圈组件24的柱110上。通常，壳体120内也含有轴向线圈组件24的次级绕组28和柱110，并且该次级绕组和柱可以与定子16的其余部分一起包覆成型。还可以预期，轴向线圈组件24可以采用一个或多个单独的盖124的形式，该一个或多个单独的盖可以与壳体120和定子16的其余部分联接，以相对于转子14固定轴向线圈组件24的位置。如上所述，当通过施加次级电流30而处于通电状态时，转子14的磁分量42的至少一部分由轴向线圈组件24产生。轴向线圈组件24的通电状态至少部分地在转子14和定子16之间产生电磁连通。如前所述，可通过施加来自被引导到转子14的端部26中的轴向线圈组件24的磁通量52来产生这种电磁连通。该磁通量52在定子16的端部26处至少部分地产生相对的转子极100，该相对的转子极反过来产生可以与定子16的通电的初级绕组20相互作用的转子磁场44。如图6和图7所示，轴线圈组件24包括定位在转子14的一端部26处的第一组106柱110，和定位在转子14的相对端部26处的第二组108柱110。通常，轴向线圈组件24在壳体120内或相对于该壳体旋转地固定，使得转子14相对于定子16和轴向线圈组件24旋转地运行。在装置的各个方面，可以预期，轴向线圈组件24可以随着转子14旋转，以在转子14和轴向线圈组件24绕转子14的旋转轴线154运行时，将磁通量52提供到转子14中。通常，轴向线圈组件24相对于转子14与定子旋转地固定。
如图2至图14所例示，在混合式步进马达12的运行过程中，通常以产生引起转子14相对于定子16旋转或使该转子相对于该定子停止旋转的电动势32的顺序来运行传输到初级绕组20的电流22的顺序。在该装置的一个示例性方面中，轴向线圈组件24可用于提供电动止动力132，该电动止挡力在预定的旋转位置134使转子14相对于定子停止旋转。使用位置传感器136，当转子14达到特定的旋转位置134时，可通过施加次级电流30给轴向线圈组件24通电。如本文所述，该次级电流30可以产生足够强度的转子磁场44。该转子磁场44与由定子16的绕组施加的初级磁场40相互作用，以产生电动止动力132，该电动止挡力阻止转子14相对于定子16的旋转。该电动止动力132可用于限定转子14相对于定子16的旋转的外部极限138。
现在参考图10至图14，在本文公开的混合式步进马达12的示例性方面中，定子16的绕组和轴向线圈组件24的次级绕组28可以协同运行以运行旋转拨盘，诸如旋转选档盘150。分别使用定子16的初级绕组和次级绕组20、28和轴向线圈组件24，可以实现触觉部件152，其中，用户在运行旋转选档盘150的过程中可以感知到触觉部件152。触觉部件152可以采用听觉和/或触觉反馈的形式，该听觉和/或触觉反馈可以由混合式步进马达12产生，可以采用阻力的形式，其中，当选档盘150绕旋转轴线154运行时，转子14相对于定子16的旋转提供了高摩擦界面的感觉。触觉部件152也可以采用一个或多个止动件156、振动部件158、绕旋转轴线154在限定旋转范围160内的运行、由用户施加与选档盘150的运行相反的相反电动势162以及其他类似的触觉部件152的形式。
如图2至图9所例示，定子16的初级绕组20通常由电流22分相通电。在这些相中，在任何特定时间仅给初级绕组20的一部分通电。通过交替使哪个绕组通电，在定子16的磁场40和转子14的转子磁场44之间产生的电动势32产生使转子14相对于定子16旋转的电动势32。在装置的各个方面中，给轴向线圈组件24的至少一部分通电可以用来改变由转子14产生的转子磁场44。此外，通过仅给轴向线圈组件24的次级绕组28的一部分通电，由转子14产生的转子磁场40可以在某些区域比其他区域增加更多。因此，利用轴向线圈组件24，给轴向线圈组件24的各个次级绕组28通电的顺序可以产生在定子16和转子14之间形成的电动势32的不同旋转效果。这些效果可以采用上述触觉部件152中的一个或多个的形式。仅激活次级绕组28的一部分的其他效果也可以增加转矩198，增加转子14的旋转速度，形成更多种类的转子14的增量运动以及其他类似的旋转效果。
在混合式步进马达12内，在转子14的外周边90中限定的多个转子齿64与定子16的极170磁性相互作用。通常，定子16的极170将包括多个定子齿66，该多个定子齿运行以与转子14的转子齿66选择性地对齐。通过给定子16的极170或初级绕组20的一部分通电，并同时仅激活轴向线圈组件24的次级绕组的一部分，转子14的增量运动可以被改变为相对于定子16更大的步进或更小的步进。
在示例性方面，在轴向线圈组件24的相对的次级绕组28通电的情况下，相对于转子14的转子磁场44可以仅出现在转子14的相对侧180处。在这方面，限定在转子14的外周90内的转子齿64的仅一部分可以被磁通电。然后可以将这些磁通电的转子齿64拉到定子16的特定的通电极170。转子14和定子16之间的这种旋转运行可以大于转子14的单个转子齿64和定子16的定子齿66之间的距离。因此，在常规步进马达可能只能按照全步进或在某些情况下半步进旋转的情况下，给轴向线圈组件24的一部分次级绕组28通电可产生一种混合式步进马达12的配置，该配置在混合式步进马达12内提供了双步进、四步进或较小的分数步进。顾名思义，可以通过将转子14的齿吸引至定子16的每个其他齿来产生一种双步进配置。类似地，转子14的四步进可以指示转子14的齿被吸引到定子16的每四个齿。可以通过给定子16的绕组和轴向线圈组件24的次级绕组28的各种组合通电来通过混合式步进马达12产生附加步进配置。
如上所述，利用定子16的绕组和轴向线圈组件24的次级绕组28，可以通过选择性地给轴向线圈组件24的次级绕组28通电来改变转矩198、速度、增量旋转和其他因素。
根据设备的各个方面，本文所述的混合式步进马达12可以在各种设备内使用。此类设备可以包括但不限于用于车辆和电器、机器人应用、磁盘驱动器、电动玩具、编码器以及其他需要精确定位、高速和可变转矩要求的类似马达应用的选档盘150。
现在参考图1至图15，已经描述了双极混合式步进马达12的各个方面，公开了用于运行双极混合式步进马达12的方法400，该方法结合了轴向线圈组件24的一个方面。根据方法400，步骤402包括给定子16的绕组通电，其中，电动马达10的转子14被配置为相对于定子16选择性地并且旋转地运行。根据方法400，步骤404包括通过轴向线圈组件24(如图8所示)产生转子14的第一磁分量190。如上所述，第一磁分量190可以仅由轴向线圈组件24产生。在此类实施例中，将次级电流22传输到轴向线圈组件24用于给次级绕组28通电。次级绕组28将磁通量52传输到转子14中，该磁通量产生转子14的转子磁场44。还可以预期，转子14的第一磁分量190可以仅由设置在转子14内(通常，在由转子14的外周90限定的单个转子齿64内)的磁性构件60产生。在这方面，第一磁分量190可以由不被传输到轴向线圈组件24的次级电流30限定。换句话说，第一磁分量190可以指示没有次级电流22的保持在闲置状态的轴向线圈组件24，并且第一磁分量部件190仅由转子14的磁性构件60产生。在产生第一磁分量190之后，使用通过给定子16的初级绕组20通电而产生的第一电动势192来运行转子14(步骤406)。通过给定子16的初级绕组20通电，由定子16产生的磁场40与第一磁分量190相互作用以产生第一电动势。该第一电动势用于通常以旋转模式运行转子14。转子14的运行可以指示止动力132，该止挡力阻止或减慢了转子14相对于定子16的旋转。根据方法400，步骤408可以包括改变流向轴向线圈组件24的次级电流30。如上所述，提供给轴向线圈组件24的次级电流30可用于改变传输到转子14的磁通量52，并且还改变由转子14产生的转子磁场44。再次，改变电流22用于通过轴向线圈组件24的改变的电流22产生转子14的第二磁分量194(如图9所示)(步骤410)。再次，在改变次级电流30的情况下，第一磁分量190通常不同于第二磁分量194。第一磁分量190和第二磁分量194之间的这种变化通常产生第二电动势196，该第二电动势在转子14相对于定子16运行时导致该转子可产生的转矩198的量的改变。根据方法400，步骤412包括使用由定子16的通电的初级绕组20产生的第二电动势196和通过传输到轴向线圈组件24的改变的次级电流30产生的转子14的第二磁分量194来运行转子14。
如图1至图15所例示，可以使用一个或多个控制器210分别向初级绕组20和次级绕组28提供适当的电流22和/或次级电流30。此外，可以将一个或多个控制器210放置为与位置传感器136连通，该位置传感器用于监测转子14相对于定子16的旋转位置134。使用控制器210，电流22、次级电流30和定位传感器可用于运行混合式步进马达12。以这种方式，控制器210可用于调节电流22和次级电流30，以产生速度、转矩198、步进大小、各种触觉部件152的变化以及在转子14和定子16之间可能产生的其他类似变化。此外，可以将控制器210放置为与定位传感器通信以监测何时需要执行电流22和/或者次级电流30的更改或调制，以改变混合式步进马达12的输出部件中的一个。
根据设备的各个方面，限定轴向线圈组件24的次级绕组28的数量可以根据马达的特定设计而变化。如图2所例示，包括八个柱110，其中，次级绕组28缠绕在轴向线圈组件24的各个柱110。可以预期，轴向线圈组件24内可以包括更多或更少数量的柱110。而且，轴向线圈组件24内包括的柱110的数量可以匹配或可以不匹配定子16中包括的极170的数量。通常，轴向线圈组件24内包括的柱110的数量与定子16的极170的数量不同。轴向线圈组件24和定子16的极170在配置上的这种差异有助于产生使转子14相对于定子16运行的电动势32。
如图2至图3所例示，轴向线圈组件24的柱110的定位通常使得柱110与转子14的端部26之间存在最小空间220。这种紧密的布置用于最大化从轴向线圈组件24进入转子14的磁通量52，这有助于产生用于运行电动马达10的转子14的磁分量42。
如图4和图5所例示，本文公开的双极混合式步进马达12的配置可包括单独的转子杯230，每个转子杯限定交替的转子齿64，该交替的转子齿限定在转子杯230中的每个的外周90内。这些转子杯230可被分成相对的端部26，使得转子杯230在一端部26处产生负极102，而转子杯230在相对端部26处产生转子14的正极104。根据该设备的各个方面，在某些配置中，轴向线圈组件24的使用相对于转子14可以产生不同的效果。一种此类效果可以是轴向线圈组件24的次级绕组28的每个的极性改变。通过更改次级绕组28中的每个的极性，还可以切换转子14的极性，使得转子14的正极104和负极102可以根据传输到轴向线圈组件24的次级绕组28的次级电流30的方向来回交替。
应当理解，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对前述结构进行变化和修改，并且还应当理解，此类构思旨在由所附权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其语言另外明确指出。

Claims (20)

1.一种电动马达组件，包含：
定子，具有初级绕组；
转子，相对于所述定子可旋转地运行；以及
轴向线圈组件，定位在所述转子的端部附近，并具有次级绕组，其中：
至少当所述次级绕组通电时，所述转子与所述定子电磁连通，并且
当所述初级绕组和所述次级绕组通电时，所述转子通过电动势与所述定子电磁连通，所述电动势使所述转子相对于所述定子旋转地运行。
2.根据权利要求1所述的电动马达组件，其中，当所述定子和所述转子处于闲置状态时，所述转子相对于所述定子基本自由地旋转。
3.根据权利要求1所述的电动马达组件，其中，所述转子包括磁性构件，所述磁性构件限定与所述定子的电磁连通。
4.根据权利要求3所述的电动马达组件，其中，处于通电状态的所述次级绕组将磁通量引导到所述转子中，其中，所述磁通量增加由所述转子产生的电磁场的强度。
5.根据权利要求1至4中任一项或多项所述的电动马达组件，其中，所述转子是内转子，所述内转子在由所述定子和所述初级绕组限定的内部空腔内旋转地运行。
6.根据权利要求1至5中任一项或多项所述的电动马达组件，其中，所述初级绕组由交流电选择性地通电。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的电动马达组件，其中，所述次级绕组由直流电选择性地通电。
8.根据权利要求1至7中任一项或多项所述的电动马达组件，其中，所述初级绕组和所述次级绕组的通电限定电动止动力，所述电动止动力选择性地将所述转子相对于所述定子固定在旋转上的固定位置。
9.根据权利要求1至8中任一项或多项所述的电动马达组件，其中，所述定子和所述转子限定双极混合式步进马达。
10.一种双极混合式步进马达，包含：
定子，具有初级绕组，其中，所述定子和所述初级绕组定位在壳体内；
转子，具有磁分量，其中，所述转子相对于所述定子可旋转地运行；以及
轴向线圈组件，定位在所述壳体内并位于所述转子的端部附近，并具有次级绕组，其中，所述转子的所述磁分量的至少一部分由处于通电状态的所述轴向线圈组件产生，其中，所述通电状态在所述转子和所述定子之间产生电磁通信。
11.根据权利要求10所述的双极混合式步进马达，其中，当所述初级绕组和所述次级绕组通电时，所述转子通过电动势与所述定子电磁连通，所述电动势使所述转子相对于所述定子选择性地运行。
12.根据权利要求10至11中任一项或多项所述的双极混合式步进马达，其中，所述转子的所述磁分量由定位在所述转子内的磁性构件部分地限定。
13.根据权利要求12所述的双极混合式步进马达，其中，当所述轴向线圈组件处于闲置状态时，所述磁性构件产生所述转子的整个磁分量。
14.根据权利要求11所述的双极混合式步进马达，其中，当所述轴向线圈组件处于电闲置状态时，所述转子和所述定子没有电磁通信。
15.根据权利要求10至14中任一项或多项所述的双极混合式步进马达，其中，所述轴向线圈组件包括定位在所述转子的第一端的第一组柱和定位在所述转子的第二端的第二组柱，其中，所述轴向线圈组件旋转地固定在所述壳体内。
16.根据权利要求10至15中任一项或多项所述的双极混合式步进马达，其中，处于通电状态的所述次级绕组将磁通量引导到所述转子中，其中，所述磁通量至少部分地限定转子的所述磁分量。
17.根据权利要求10至16中任一项或多项所述的双极混合式步进马达，其中，所述转子是内转子，所述内转子在由所述定子和所述初级绕组限定的内部空腔内旋转地运行。
18.根据权利要求10至17中任一项或多项所述的双极混合式步进马达，其中，所述初级绕组由交流电选择性地通电，并且其中，所述次级绕组由直流电选择性地通电。
19.一种用于运行双极混合式步进马达的方法，包含：
给定子的绕组通电，其中，转子相对于所述定子旋转地运行；
通过轴向线圈组件产生所述转子的第一磁分量，
使用由所述定子的所述通电绕组和所述转子的所述第一磁分量产生的第一电动势运行所述转子；
改变流向所述轴向线圈组件的电流；
通过轴向线圈组件的所述被改变的电流产生所述转子的第二磁分量，其中，所述第一磁分量不同于所述第二磁分量；以及
使用由所述定子的所述通电绕组和所述转子的所述第二磁分量产生的第二电动势运行所述转子。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一磁分量由处于电闲置状态的所述转子的磁性构件和所述轴向线圈组件限定。
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