CN1423399A - 步进马达转子磁场结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种步进马达转子磁场结构及其制造方法,其系将多数矽钢片分别制作以供穿设导线的缺槽,再利用一模具堆叠一充磁头,以形成一充磁座与多数的槽道,并旋转充磁头取得一倾斜角度θ_s,再将充磁头置入一冷却系统内,再将转子置入充磁头的充磁座内充磁,使转子经充磁后具有该倾斜角度θ_s的磁场结构。

Description

步进马达转子磁场结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种步进马达转子磁场结构及其制造方法，尤指一种可使步进马达转子具有一定倾斜角度的磁场结构，而可减缓步进马达运转时产生的寸动转矩，进而可降低震动及噪音的制造方法。

背景技术

如图1、图2所示，为现有步进马达的转子，该转子8系以永久充磁方式，使转子8产生多数磁场线81的磁场结构，而可与一电力激磁方式充磁的定子磁极齿藕合，使转子8可依磁极齿的充磁而运转。

然而该转子8磁场结构的磁场线81系与转子8轴向平行，因此该磁场线81与磁场线81间会相距一间距82，而该转子8如此的磁场结构，会使转子8的磁场线81与定子的磁极齿无法连续藕合相接，而使转子8依磁极齿的充磁而运转时，产生不连贯的运转动作造成步进马达运转时产生寸动转矩(Detent Torque)过大，而造成震动与噪音。

发明内容

本发明的目的是：提供一种步进马达转子磁场结构及其制造方法，由多数矽钢片利用一模具堆叠成一充磁头，并旋转充磁头取得一倾斜角度θs，再将充磁头置入一冷却系统内，再将转子置入充磁座内充磁，使转子经充磁后具有一定倾斜角度θs的磁场结构，使该转子依磁极齿的充磁而运转时，产生连贯性的运转动作，使步进马达的运转顺畅，而可减缓运转时产生的寸动转矩(Detent Torque)，进而降低震动与噪音。

本发明的技术方案是：一种步进马达转子磁场结构及其制造方法，其包括有下列步骤：

制作矽钢片：以线切割方式，将矽钢片的周缘开设两条以上相对的定位槽，并于该矽钢片的中心开设一圆孔，该圆孔的周缘开设有与该转子的磁场线数量相同的多数缺槽；

堆叠：将该多数已制作完成的矽钢片，由一模具堆叠成一充磁头，并使每一矽钢片的圆孔对齐，以形成一充磁座，而各该缺槽对齐后，以形成一道一道的槽道；

转角度：将已堆叠于该模具上的多数矽钢片，由旋转该模具一角度，使对齐后的各该槽道与轴线倾斜成一倾斜角度θs；

固定角度：将已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片一侧的定位槽粘固，使已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片固结为一体；

充磁头完成：将一侧定位槽已粘固的多数矽钢片，从该模具上取下，再将另一侧的定位槽粘固，使该多数矽钢片固结为一具有固定倾斜角度θs的槽道的充磁头；

穿导线：将相同该槽道数量的多数导线，分别穿入该充磁头的各该槽道内；

植入冷却系统：将该已穿设好导线的充磁头植入冷却系统中，以预备充磁；

固定导线：将该充磁头上的多数导线分别绝缘固定，以避免各该导线间相互接触而造成短路；

置入转子：将一未充磁的转子置入该充磁头中心的充磁座内，以预备充磁该转子；

充磁：将该充磁头的多数导线通电，以充磁该转子；

完成：将该已充磁好的转子自该充磁头中取出，该转子即具有该多数倾斜角度θs的磁场线的磁场结构。

本发明的优点是：

1.由于该转子具有多数倾斜角度θs的磁场线的磁场结构，其每一磁场线均有倾斜角度θs，因此该磁场线与相邻磁场线相隔的间距缩短，使磁场线与定子的磁极齿可连续藕合相接，而使该转子依磁极齿的充磁而运转时，产生减缓运转时产生的寸动转矩(Detent Torque)，进而降低震动与噪音。

2.如图19所示，为本发明具倾斜角度θs磁场结构的转子的运转测试曲线图，而图20所示，为现有转子的运转测试曲线图，由两者比较可知，在相同条件下，本发明在运转时，其寸动转矩(Detent Torque)的曲线落差较缓和，而现有转子在运转时，其寸动转矩(Detent Torque)的曲线落差较大，因此本发明确实可减缓运转时产生的寸动转矩(Detent Torque)，进而降低震动与噪音。

附图说明

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

图1为现有转子的外观图；

图2为现有转子磁场结构示意图；

其中：8转子；81磁场线；82间距。

图3为本发明转子磁场结构的示意图；

图4为本发明制造转子磁场结构的流程图；

图5为本发明矽钢片结构示意图；

图6为本发明矽钢片圆孔的部分放大图；

图7为本发明模具结构的立体分解图；

图8为本发明利用模具堆叠矽钢片的示意图；

图9为本发明以模具堆叠矽钢片未转角度前的示意图；

图10为本发明以模具堆叠矽钢片转角度后的示意图；

图11为本发明经转角度后该槽道与轴向成倾斜角度的示意图；

图12为本发明矽钢片转角度后固定的外观图；

图13为本发明穿导线的示意图；

图14为本发明冷却系统结构的立体分解图；

图15为本发明充磁头植入冷却系统中的示意图；

图16为本发明转子置入充磁座的示意图；

图17为本发明通电充磁的示意图；

图18为本发明转子充磁后具有多数倾斜角度磁场线的磁场结构示意图；

图19为本发明的运转测试曲线图；

图20为现有转子的运转测试曲线图。

其中：1转子；11磁场线；2矽钢片；21定位槽；22圆孔；23缺槽；3模具；31底座；32中心柱；33上盖；34导杆；341嵌肋；342椭圆孔；343螺丝；4充磁头；41充磁座；42槽道；5导线；6冷却系统；61座体；62水道；63容室；64进水口；65出水口；66盖体；661穿孔。

具体实施方式

实施例：如图3所示，为本发明所选用的实施例步骤。

本发明为一种步进马达转子磁场结构及其制造方法，该转子的磁场结构，系于该转子1上充磁多数的磁场线11，各该磁场线11分别与转子1轴向成一定倾斜角度θs，且磁场线11与相邻磁场线11的上、下两端可相接但不重叠，而该倾斜角度θs的取得，如公式0度＜θs≤θ×50％所示，而该角度θ的取得，如公式θ＝360度/N，N为磁场线的数量，在本实施例中，该磁场线11的数量为十八条，因此该角度θs为20度，故该倾斜角度θs介于0度与10度之间，在本实施例中，该倾斜角度θs以10度为例。

如图4至图18所示，该转子具倾斜角度磁场结构的制造方法包括：

制作矽钢片：以线切割方式，将矽钢片2的周缘开设两条相对的定位槽21，并于该矽钢片2的中心开设一圆孔22，该圆孔22的周缘开设有与磁场线11数量相同的多数缺槽23，在本实施例中，该磁场线11的数量为十八条，因此该圆孔22开设有十八个缺槽23；

堆叠：将该多数已制作完成的矽钢片2，由一模具3堆叠成一充磁头4，在本实施例中，以三十二片的矽钢片2来堆叠，而该模具3系于一底座31上设有一中心柱32，该中心柱32的顶端套设一上盖33，并于中心柱21的一侧设有一导杆34，该导杆34相对中心柱32的一侧具有一嵌肋341，且该导杆34的上、下两端分别开设一椭圆孔342，而可分别以一螺丝343穿伸椭圆孔342螺固于底座31与上盖33。借此可将该多数矽钢片2，以其圆孔22套于模具3的中心柱32上，并使矽钢片2一侧的定位槽21嵌合于该导杆34的嵌肋341上，而使每一矽钢片2的圆孔22对齐，以形成一充磁座41，而圆孔22的各个缺槽23对齐后，以形成一道一道的槽道42；

转角度：将已堆叠于该模具3上的多数矽钢片2，由旋转该模具3一角度，使对齐后的各该槽道42与轴线倾斜成一倾斜角度θs；

固定角度：将已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片2一侧的定位槽21，以胶水粘固，使已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片2固结为一体；

充磁头完成：将一侧定位槽21已粘固的多数矽钢片2，从该模具3上取下，再将另一侧的定位槽21，以胶水粘固，使该多数矽钢片2固结为一具有固定倾斜角度θs槽道42的充磁头2；

穿导线：将相同该槽道42数量的多数导线5，即十八条导线5，在本实施例中，该导线5为漆包线，分别穿入该充磁头4的各该槽道42内；

植入冷却系统：将该已穿设好导线5的充磁头4植入冷却系统6中，该冷却系统6具有一座体61，该座体61内具有水道62，该水道62中心为一容室63，且该水道62两端分别设有一进水口64与一出水口65，而该座体61的顶面盖合有一具穿孔661的盖体66，借此，将该已穿设好导线5的充磁头4植入该冷却系统6的容室63内，再将该盖体66盖合于座体61上，使水道62密闭且固定该充磁头4，并使该充磁头4上的导线5由该盖体66的穿孔661穿出；

固定导线：将该充磁头4上的多数导线5分别绝缘固定，以避免各该导线5间相互接触而造成短路；

置入转子：将一未充磁的转子1置入该充磁头4中心的充磁座41内，以预备充磁该转子1；

充磁：将该充磁头4的多数导线5通电，以充磁该转子1，由于在充磁时，充磁头4会产生高温，该冷却系统6的水道62内会注入冷却液，并以进水口64与出水口65，一进一出的方式使冷却液循环，以降低充磁头4充磁时所产生的高温；

完成：将该已充磁好的转子1自该充磁头4中取出，该转子1即具有该多数倾斜角度θs的磁场线的磁场结构。

由于上述可知，本发明步进马达转子磁场结构及其制造方法，其主要系先以线切割方式，将多数的矽钢片2分别制作出定位槽21、圆孔11及缺槽23，再将该多数的矽钢片2，以一模具3堆叠成一充磁头4，并使每矽钢片2圆孔22对齐，以形成一充磁座41，而各个缺槽23对齐后，以形成一道一道的槽道42，再旋转该模具3一角度，使对齐后的各该槽道42与轴线倾斜成该倾斜角度θs，再将已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片2，以胶水粘固两侧的定位槽21，使该多数矽钢片2固结为一具固定倾斜角度θs槽道42的充磁头4，再将相同该槽道42数量的多数导线5，分别穿入充磁头4的各该槽道42内，再将该充磁头4植入一冷却系统6中，再将充磁头4上的多数导线5分别绝缘固定，再将一未充磁的转子1置入该充磁头4中心的充磁座41内，再将充磁头4上的多数导线5通电，以充磁转子1，再将已充磁好的转子1自充磁头4的充磁座41中取出，该转子1即具有多数倾斜角度θs的磁场线11的磁场结构。

由于该转子1具有多数倾斜角度θs的磁场线11的磁场结构，其每一磁场线11均有倾斜角度θs，因此该磁场线11与相邻磁场线11相隔的间距缩短，使磁场线11与定子的磁极齿可连续藕合相接，而使该转子1依磁极齿的充磁而运转时，产生减缓运转时产生的寸动转矩(Detent Torque)，进而降低震动与噪音。

如图19所示，为本发明具倾斜角度θs磁场结构的转子的运转测试曲线图，而图20所示，为现有转子的运转测试曲线图，由两者比较可知，在相同条件下，本发明在运转时，其寸动转矩(Detent Torque)的曲线落差较缓和，而现有转子在运转时，其寸动转矩(Detent Torque)的曲线落差较大，因此本发明确实可减缓运转时产生的寸动转矩(Detent Torque)，进而降低震动与噪音。

Claims (5)

1.一种步进马达转子磁场结构，于该转子上充磁多数的磁场线，各该磁场线分别与转子转向成一定倾斜角度，且各该磁场线与嗔磁场的上、下两端可相接但不重叠，而该倾斜角度θs的取得，如公式0度＜θs≤θ×50％所示，而该角度θ的取得，如公式θ＝360度/N，N为磁场线的数量。

2.一种步进马达转子磁场结构的制造方法，其包括下列步骤：

制作矽钢片：以线切割方式，将矽钢片的周缘开设两条以上相对的定位槽，并于该矽钢片的中心开设一圆孔，该圆孔的周缘开设有与该转子的磁场线数量相同的多数缺槽；

堆叠：将该多数已制作完成的矽钢片，由一模具堆叠成一充磁头，并使每一矽钢片的圆孔对齐，以形成一充磁座，而各该缺槽对齐后，以形成一道一道的槽道；

转角度：将已堆叠于该模具上的多数矽钢片，由旋转该模具一角度，使对齐后的各该槽道与轴线倾斜成一倾斜角度θs；

固定角度：将已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片一侧的定位槽粘固，使已旋转成该倾斜角度θs的多数矽钢片固结为一体；

充磁头完成：将一侧定位槽已粘固的多数矽钢片，从该模具上取下，再将另一侧的定位槽粘固，使该多数矽钢片固结为一具有固定倾斜角度θs的槽道的充磁头；

穿导线：将相同该槽道数量的多数导线，分别穿入该充磁头的各该槽道内；

植入冷却系统：将该已穿设好导线的充磁头植入冷却系统中，以预备充磁；

固定导线：将该充磁头上的多数导线分别绝缘固定，以避免各该导线间相互接触而造成短路；

置入转子：将一未充磁的转子置入该充磁头中心的充磁座内，以预备充磁该转子；

充磁：将该充磁头的多数导线通电，以充磁该转子；

完成：将该已充磁好的转子自该充磁头中取出，该转子即具有该多数倾斜角度θs的磁场线的磁场结构。

3.根据权利要求2所述的步进马达转子磁场结构的制造方法，其特征在于：所述模具系于一底座上设有一中心柱，该中心柱的顶端套设一上盖，并于该中心的一侧设有一导杆，该导杆相对中心柱的一侧具有一嵌肋，且该导杆的上、下两端分别开设一椭圆孔，而可分别以一螺丝穿伸该椭圆孔螺固于该底座与该上盖。

4.根据权利要求2所述的步进马达转子磁场结构的制造方法，其特征在于：所述冷却系统具有一座体，该座体内具有一水道，该水道中心为一容室，且该水道两端分别设有一进水口与一出水口，而该座体的顶面盖合有一具穿孔的盖体。

5.根据权利要求2所述的步进马达转子磁场结构的制造方法，其特征在于：所述转子在充磁时，该充磁头会产生高温，该冷却系统的水道内可供注入冷却液，并以该进水口与该出水口，一进一出的方式使该冷却液循环，以降低充磁头充磁时所产生的高温。

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