CN117154970A - 一种步进电机定子及具有该定子的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种步进电机定子及具有该定子的电机，包括9个完全相同的定子极，所述的9个定子极沿圆周方向按要求对称分布，其特征在于，定子相邻三个定子极为一相，每相中的三个定子极极靴部中心夹角为39.6°，三相对称中心定子极沿圆周方向均匀分布，相与相间相邻极靴中心夹角为40.8°，本发明增加了定子槽利用率，提高输出扭矩，改善的定子磁路对称性，减小了电机运行振动，提高微步控制步距精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种步进电机定子及具有该定子的电机。
背景技术
现有的三相混合式步进电机结构如图1所示,在图1的电机结构中：
步进电机定子共有9个完全相同的定子主极1～9，定子主极内侧为定子极靴13和定子齿12，定子极靴13和定子齿12关于定子主极的中心线对称。定子主极3、4和主极7、8之间夹角为45.6°，其它主极间夹角为38.4°，主极与主极之间限定出定子槽，定子主极1和2之间限定出定子槽14，定子主极3、4之间限定出定子槽15，由于定子主极3、4间的夹角为45.6°，而定子主极1、2间的夹角为38.4°，所以定子槽15的槽面积大于定子槽14。
主极1、4和7组成U相，主极2、5和8组成V相，主极3、6和9组成W相。
由于定子槽14的槽面积小于定子槽15，为了保证每相绕组相同的匝数，实际定子可利用的槽面积取决于定子槽14，导致电机定子槽15的槽面积利用率减小，电机输出转矩降低。
同时，主极1和主极4之间夹角为122.4°，主极4和主极7之间夹角为115.2°，主极7和主极1之间角度为122.4°，导致三个主极在圆周方向的位置并不对称，同时U、V、W三相间的夹角不对称，当U、V、W相绕组交替通电时，电机定子相间电磁力合力并不平衡，会引起电机运行定子的振动以及微步控制时步距精度偏差大。
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步进电机定子及具有该定子的电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种步进电机定子，包括9个完全相同的定子极1’，所述的9个定子极沿圆周方向按要求对称分布，其特征在于，定子相邻三个定子极为一相，每相中的三个定子极靴13’中心夹角为39.6°，三相对称中心定子极沿圆周方向均匀分布，相与相间相邻极靴中心夹角为40.8°。
所述的定子极包含定子极靴13’和定子小齿12’，其极靴13’与小齿12’分布中心对正。
所述的定子同一相三个相邻定子极靴13’部中心线、定子小齿12’中心线夹角为39.6°。
所述的定子U、V、W三相定子极对称中心夹角为120°均布，相与相之间相邻极靴13’中心夹角为40.8°。
所述的定子极间限定出定子槽14’、15’，槽面积最优选为定子极中心夹角40°，磁路对称性最优选为主极中心与定子极靴部中心对正。
U相定子极1’、3’与极2’处于对称位置，V相定子极4’、6’与极5’处于对称位置，W相定子极7’、9’与极8’处于对称位置。
一种具有定子的电机，包括转子10’，其特征在于，该电机还包括权利要求书1-5中任一所述的步进电机定子。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)改善了电机槽面积的一致性，增大了电机槽面积的利用率，提高了输出转矩；
(2)本发明使电机定子极完全相同，三相主极磁路对称分布，减小了现有电机运行时U、V、W相间电磁合力不平衡导致机械振动，提高了微步控制精度。
附图说明
图1为现有的三相混合式步进电机结构示意图；
其中1～9为定子主极，13为定子极靴，12为定子齿，10为转子，11为转子齿，14、15为定子主极间限定的定子槽，U、V、W为定子相。
图2为本发明的三相混合式步进电机结构示意图；
其中1’～9’为定子主极，13’为定子极靴，12’为定子齿，10’为转子，11’为转子齿，14’、15’为定子主极间限定的定子槽，U、V、W、为定子相。
图3为本发明9极三相混合式步进电机定子绕线原理图。
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。
为了尽可能提高电机定子槽的利用率，减小电机每相主极的不对称性，可采用如图2设计。
新设计定子极的主极中心与极靴13’定子小齿12’中心对正，定子极1’、2’、3’沿圆周方向分布，极间的夹角均为39.6°,定义为定子U相，定子极4’、5’、6’沿圆周方向分布，极间的夹角均为39.6°，定义为定子V相，定子极7’、8’、9’沿圆周方向分布，极间的夹角均为39.6°，定义为定子W相，定子极3’与4’夹角为40.8°，定子极6’与7’夹角为40.8°，定子极9’与1’夹角为40.8°，新设计定子极间最小夹角为39.6°，相比较于现有定子极间最小夹角为38.4°定子槽14’槽面积增加，提高了电机的输出转矩。
同时，由于U相、V相、W相对应的三个定子极1’处于对称位置，定子极1’完全相同，且磁路对称，减小电机运行的振动，提高了微步控制精度。
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 (6)
1.一种步进电机定子及具有该定子的电机，包括9个完全相同的定子极，所述的9个定子极沿圆周方向按要求对称分布，其特征在于，定子相邻三个定子极为一相，每相中的三个定子极极靴部中心夹角为39.6°，三相对称中心定子极沿圆周方向均匀分布，相与相间相邻极靴中心夹角为40.8°。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机定子，其特征在于，所述的定子极包括定子极靴和定子小齿，极靴部中心线与定子小齿分布中心线对正。
3.根据权利要求1所述的一种步进电机定子，其特征在于，U相定子主极1、3与主极2中心处于对称位置，V相定子主极4、6与主极3中心处于对称位置，W相定子主极7、9与主极8中心处于对称位置。
4.根据权利要求3所述的一种步进电机定子，其特征在于，所述的U、V、W相各自对应的三个定子主极，相邻的定子极靴部中心线夹角为39.6°。
5.根据权利要求3所述的一种步进电机定子，其特征在于，所述的U、V、W相与相间相邻的定子极靴部中心线夹角为40.8°。
6.一种具有定子的电机，包括转子10’，其特征在于，该电机还包括权利要求1-5中任一所述的步进电机定子。
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