CN114552813B - 错片结构混合式螺旋步进电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了错片结构混合式螺旋步进电机，属于混合式步进电机领域，错片结构混合式螺旋步进电机，本方案可通过改变Ⅱ段铁心的叠片顺序达到调节永磁体厚度的目的，并且针对于相数不同的电机，只需选择合理的铁心大极的个数并按一定规律叠片即可得到最佳的轴向齿宽齿距比，同时选择合理的圆周方向上齿宽和齿距亦可以得到最佳的圆周方向齿宽齿距比，与现有技术相比，本方案通过在基本铁心的大极上开槽的方式来实现螺旋运动以及采用叠片错位叠加的方式，可以使电机的结构简单，大大简化了加工工艺，并且因圆筒型结构，结构上具有对称性，克服了横向边缘效应，大大提高了材料利用率，加强了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及混合式步进电机领域，更具体地说，涉及错片结构混合式螺旋步进电机。
背景技术
目前，外旋转直线电机主要包括感应式，磁阻式，永磁式和超声波式，在航空航天、机器人手臂、螺纹加工及装配系统等领域往往需要实现多自由度运动，相比于直线电机与旋转电机通过机械连接形成的复杂系统，旋转直线电机具有绝对的优势。
而目前现有的旋转直线电机多以两套定子结构为主，其结构复杂、成本较高，并且因直线运动与旋转运动的耦合问题使控制难度增加、控制精度下降。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供错片结构混合式螺旋步进电机，本方案可通过改变Ⅱ段铁心的叠片顺序达到调节永磁体厚度的目的，并且针对于相数不同的电机，只需选择合理的铁心大极的个数并按一定规律叠片即可得到最佳的轴向齿宽齿距比，同时选择合理的圆周方向上齿宽和齿距亦可以得到最佳的圆周方向齿宽齿距比，与现有技术相比，本方案通过在基本铁心的大极上开槽的方式来实现螺旋运动以及采用叠片错位叠加的方式，可以使电机的结构简单，大大简化了加工工艺，并且因圆筒型结构，结构上具有对称性，克服了横向边缘效应，大大提高了材料利用率，加强了工作效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
错片结构混合式螺旋步进电机，包括定子外壳，所述定子外壳内壁设有多个均匀分布的定子段，绕组缠绕于定子段的凸极外周；多个所述定子段凸极的径向内侧啮合连接有转子；
所述定子段包括Ⅰ段铁心、Ⅱ段铁心和永磁体，所述Ⅱ段铁心位于Ⅰ段铁心的右侧，Ⅰ段铁心与Ⅱ段铁心的凸极在轴线上对齐，且对齐的凸极形状相同，永磁体位于该对齐的凸极之间；
所述Ⅰ段铁心、Ⅱ段铁心均包括三个基本铁心；
所述基本铁心为六极结构制成，且相对的两极为一对极，共有三对极，所述基本铁心的三对极分别对应A、B、C三相；
所述基本铁心每个内径小的极上开设有两个槽，构成齿槽结构，且槽宽为齿宽的二倍，周向相邻两极的周向距离为周向齿距与周向齿宽的距离总和；
所述转子的轴向和圆周方向均开设有凹槽，轴向和圆周的凹槽间形成齿，且轴向的齿宽等于基本铁心的厚度，轴向的齿距等于三个基本铁心的厚度，所述转子于圆周方向上齿宽与凹槽宽分别与基本铁心表面的齿宽与凹槽宽相等；
三个所述基本铁心沿转子的周向方向依次错开60°后再沿轴向压制成I段铁心或Ⅱ段铁心，且在I段铁心和Ⅱ段铁心沿轴向对齐的极中，基本铁心内径较小的极靴形成齿，内径较大的极靴形成槽，并且轴向齿距等于三个基本铁心的总厚度加永磁体厚度，所述永磁体厚度等于1.5倍的基本铁心的厚度。
进一步的，所述定子为多段式结构，且每段定子段的Ⅰ段铁心、Ⅱ段铁心结构完全相同，所述Ⅰ段铁心、Ⅱ段铁心和永磁体采用叠压工序制成。
进一步的，所述基本铁心的同一对极中两极的结构尺寸完全相同，且不同对极之间除极靴高度和内径尺寸不同外，其他尺寸完全相同，三个所述基本铁心其中一对极极靴高度较大，内径尺寸较小，另外两对极靴高度较小，内径尺寸较大，且这两对极尺寸完全相同。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过在基本铁心的大极上开槽的方式实现螺旋运动。
(2)本方案采用叠片错位叠加的方式，使电机结构简单，简化加工工艺
(3)本方案采用圆筒型结构，结构上具有对称性，克服了横向边缘效应，同时提高了材料利用率；
(4)对于相数不同的本结构电机，只需选择合理的铁心大极(内径较小的极)的个数并按一定规律叠片即可得到最佳的轴向齿宽齿距比；选择合理的圆周方向上齿宽和齿距可以得到最佳的轴向齿宽齿距比；
(5)改变Ⅱ段铁心的叠片顺序可达到调节永磁体厚度的目的。
附图说明
图1为本发明整体的立体结构示意图；
图2为本发明多个定子组合的立体结构示意图；
图3为本发明单个定子的立体结构示意图；
图4为本发明Ⅰ段铁心和Ⅱ段铁心的立体结构示意图；
图5为本发明基本铁心的结构示意图；
图6为本发明整体的侧视剖面结构示意图；
图7为本发明整体的正视剖面结构示意图；
图8为本发明转子的立体结构示意图。
图中标号说明：
1、定子外壳；2、定子；3、Ⅰ段铁心；4、Ⅱ段铁心；5、基本铁心；6、永磁体、7、绕组；8、转子。
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；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-8，错片结构混合式螺旋步进电机，包括定子外壳1，其特征在于：所述定子外壳1内壁设有多个均匀分布的定子段，绕组7缠绕于定子段的凸极外周；多个所述定子段凸极的径向内侧啮合连接有转子8；
所述定子段包括Ⅰ段铁心3、Ⅱ段铁心4和永磁体6，所述Ⅱ段铁心4位于Ⅰ段铁心3的右侧，Ⅰ段铁心3与Ⅱ段铁心4的凸极在轴线上对齐，且对齐的凸极形状相同，永磁体位于该对齐的凸极之间；
所述Ⅰ段铁心3、Ⅱ段铁心4均包括三个基本铁心5；
所述基本铁心5为六极结构制成，且相对的两极为一对极，共有三对极，所述基本铁心5的三对极分别对应A、B、C三相；
所述基本铁心5每个内径小的极上开设有两个槽，构成齿槽结构，且槽宽为齿宽的二倍，周向相邻两极的周向距离为周向齿距与周向齿宽的距离总和；
所述转子8的轴向和圆周方向均开设有凹槽，轴向和圆周的凹槽间形成齿，且轴向的齿宽等于基本铁心5的厚度，轴向的齿距等于三个基本铁心5的厚度，所述转子8于圆周方向上齿宽与凹槽宽分别与基本铁心5表面的齿宽与凹槽宽相等；
三个所述基本铁心5沿转子8的周向方向依次错开60°后再沿轴向压制成I段铁心3或Ⅱ段铁心4，且在I段铁心3和Ⅱ段铁心4沿轴向对齐的极中，基本铁心5内径较小的极靴形成齿，内径较大的极靴形成槽，并且轴向齿距等于三个基本铁心5的总厚度加永磁体6厚度，所述永磁体6厚度等于1.5倍的基本铁心5的厚度。
请参阅图1-8，错片结构混合式螺旋步进电机，所述定子2为多段式结构，且每段定子段的Ⅰ段铁心3、Ⅱ段铁心4结构完全相同，所述Ⅰ段铁心3、Ⅱ段铁心4和永磁体6采用叠压工序制成。
请参阅图1-8，错片结构混合式螺旋步进电机，所述基本铁心5的同一对极中两极的结构尺寸完全相同，且不同对极之间除极靴高度和内径尺寸不同外，其他尺寸完全相同，三个所述基本铁心5其中一对极极靴高度较大，内径尺寸较小，另外两对极靴高度较小，内径尺寸较大，且这两对极尺寸完全相同。
本方案可通过改变Ⅱ段铁心4的叠片顺序达到调节永磁体厚度的目的，并且针对于相数不同的电机，只需选择合理的铁心大极的个数并按一定规律叠片即可得到最佳的轴向齿宽齿距比，同时选择合理的圆周方向上齿宽和齿距亦可以得到最佳的圆周方向齿宽齿距比，与现有技术相比，本方案通过在基本铁心5的大极上开槽的方式来实现螺旋运动以及采用叠片错位叠加的方式，可以使电机的结构简单，大大简化了加工工艺，并且因圆筒型结构，结构上具有对称性，克服了横向边缘效应，大大提高了材料利用率，加强了工作效率。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；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；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.错片结构混合式螺旋步进电机，包括定子外壳(1)，其特征在于：所述定子外壳(1)内壁设有多个均匀分布的定子段，绕组(7)缠绕于定子段的凸极外周；多个所述定子段凸极的径向内侧啮合连接有转子(8)；
所述定子段包括Ⅰ段铁心(3)、Ⅱ段铁心(4)和永磁体(6)，所述Ⅱ段铁心(4)位于Ⅰ段铁心(3)的右侧，Ⅰ段铁心(3)与Ⅱ段铁心(4)的凸极在轴线上对齐，且对齐的凸极形状相同，永磁体位于该对齐的凸极之间；
所述Ⅰ段铁心(3)、Ⅱ段铁心(4)均包括三个基本铁心(5)；
所述基本铁心(5)为六极结构制成，且相对的两极为一对极，共有三对极，所述基本铁心(5)的三对极分别对应A、B、C三相；
所述基本铁心(5)每个内径小的极上开设有两个槽，构成齿槽结构，且槽宽为齿宽的二倍，周向相邻两极的周向距离为周向齿距与周向齿宽的距离总和；
所述转子(8)的轴向和圆周方向均开设有凹槽，轴向和圆周的凹槽间形成齿，且轴向的齿宽等于基本铁心(5)的厚度，轴向的齿距等于三个基本铁心(5)的厚度，所述转子(8)于圆周方向上齿宽与凹槽宽分别与基本铁心(5)表面的齿宽与凹槽宽相等；
三个所述基本铁心(5)沿转子(8)的周向方向依次错开60°后再沿轴向压制成I段铁心(3)或Ⅱ段铁心(4)，且在I段铁心(3)和Ⅱ段铁心(4)沿轴向对齐的极中，基本铁心(5)内径较小的极靴形成齿，内径较大的极靴形成槽，并且轴向齿距等于三个基本铁心(5)的总厚度加永磁体(6)厚度，所述永磁体(6)厚度等于1.5倍的基本铁心(5)的厚度。
2.根据权利要求1所述的错片结构混合式螺旋步进电机，其特征在于：所述定子(2)为多段式结构，且每段定子段的Ⅰ段铁心(3)、Ⅱ段铁心(4)结构完全相同，所述Ⅰ段铁心(3)、Ⅱ段铁心(4)和永磁体(6)采用叠压工序制成。
3.根据权利要求1或2所述的错片结构混合式螺旋步进电机，其特征在于：所述基本铁心(5)的同一对极中两极的结构尺寸完全相同，且不同对极之间除极靴高度和内径尺寸不同外，其他尺寸完全相同，三个所述基本铁心(5)其中一对极极靴高度较大，内径尺寸较小，另外两对极靴高度较小，内径尺寸较大，且这两对极尺寸完全相同。
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