CN204481655U - 永磁步进电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种永磁步进电机，包括转子和定子，所述转子包括倒置的杯状体外壳、旋转轴和环形永磁铁，该外壳与旋转轴连接并可以带动该旋转轴旋转，该环形永磁铁设置在该外壳的内圆周壁上；所述定子设置在外壳内，该定子包括上下两个定子单元，两个定子单元上下堆叠设置并与该环形永磁铁相对应。本实用新型将永磁步进电机设置为外转子内定子的结构，转子设置在外面，转子的散热效果更好，可以避免永磁铁温度升高过快造成磁场性能降低，可以满足生产中对电机低转速、高扭矩的要求，提高电机的工作效率。

Description

永磁步进电机

技术领域

本实用新型涉及步进电机的技术领域，尤其涉及一种永磁步进电机。

背景技术

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机在构造上有三种主要类型：反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机。步进电机的特点主要是是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大。

永磁步进电机包括转子和定子，现有的永磁电机的结构通常是内转子外定子，转子设置在定子内，线圈通电后在磁场的作用下，转子可以在定子内旋转，这种结构的电机散热效果不好，会使步进电机的温度升高过快，导致磁场性能降低，造成步进电机的工作效率降低，不能满足生产中对电机低转速、高扭矩的要求；现有的永磁步进电机中的永磁铁通常只有一组，成对的N和S磁极相互交替的分布在圆周上，通常N和S磁极要加工的比较细长，加工和组装难度大，而且一组永磁铁也不能满足生产中对电机定转速、高扭矩的要求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一下技术方案：

一种永磁步进电机，包括转子和定子，所述转子包括倒置的杯状体外壳、旋转轴和环形永磁铁，该外壳与旋转轴连接并可以带动该旋转轴旋转，该环形永磁铁设置在该外壳的内圆周壁上；

所述定子设置在外壳内，该定子包括上下两个定子单元，两个定子单元上下堆叠设置并与该环形永磁铁相对应。

进一步地，所述环形永磁铁包括成对的N和S磁极，该N和S磁极沿外壳的周向相互交替的均匀分布在该外壳的内圆周壁上。

进一步地，所述环形永磁铁包括第一环形永磁铁和第二环形永磁铁，该第一环形永磁铁和第二环形永磁铁上下相对设置并与所述上下两个定子单元分别对应。

进一步地，该第一环形永磁铁和第二环形永磁铁的同磁极之间沿所述外壳的周向相互错开半个磁极。

进一步地，所述定子单元包括外爪极、内爪极、开有通孔的线圈骨架和线圈，该外爪极与内爪极上下相对地设置在线圈骨架的两端并与该线圈骨架配合，该线圈缠绕在线圈骨架上形成筒状线圈并设置在该外爪极和内爪极之间。

进一步地，所述外爪极和内爪极均是由多个爪极单元围绕形成，该爪极单元包括铁芯部和极齿部，该铁芯部分别围绕该外爪极和内爪极的内圆周形成筒状的定子铁芯，该极齿部分别围绕该外爪极和内爪极的内圆周均匀布置并形成定子极齿。

进一步地，所述外爪极的定子铁芯和内爪极的定子铁芯上下相对的堆叠设置并与所述线圈骨架的内圆周配合；所述外爪极中的极齿部和内爪极中的极齿部上下交叉的均匀分布在所述线圈的外圆周表面上。

进一步地，所述爪极单元的铁芯部和极齿部之间设有连接部，在相邻连接部之间设置凸起部，该凸起部固定在所述线圈骨架的端部。

进一步地，所述爪极单元的极齿部的横截面为对称的阶梯状凸起，该凸起沿所述爪极单元的连接部的方向并相对所述线圈设置。

本实用新型将永磁步进电机设置为外转子内定子的结构，定子设置在转子内，定子和转子之间设有气隙，线圈通电后在磁场的作用下，转子的外壳可以绕定子进行旋转，由于转子设置在外面，转子的散热效果更好，可以避免永磁铁温度升高过快造成磁场性能降低，从而可以满足生产中对电机低转速、高扭矩的要求，可以提高电机的工作效率，更适合做驱动电机使用。本实用新型中永磁铁包括第一环形永磁铁和第二环形永磁铁，通过设有两组磁铁，不会减少在每组磁铁中每个磁极上的磁动势，更有利于在降低转速的情况下增加扭矩，与现有技术一组磁铁相比，不需要像一组磁铁中需要把永磁铁加工很细长，采用两组磁铁可以方便加工和组装，提高工作效率，而且一组永磁铁也能更好的满足生产中对电机定转速、高扭矩的要求。

附图说明

图1是永磁步进电机的整体结构图；

图2是永磁步进电机转子的结构图；

图3是永磁步进电机定子的结构图；

图4是永磁步进电机转子中永磁铁的结构图；

图5是永磁步进电机定子中定子单元的分解图；

图6是永磁步进电机定子中爪极单元的结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种永磁步进电机，图1是永磁步进电机的整体结构图，如图1所示，包括转子10和定子20，图2是永磁步进电机转子的结构图，如图2所示，所述转子10包括倒置的杯状体外壳11、旋转轴12和环形永磁铁13，该外壳11与旋转轴12连接并可以带动该旋转轴12旋转，该环形永磁铁13设置在该外壳11的内圆周壁上；图3是永磁步进电机定子的结构图，如图3所示，所述定子20设置在图2中外壳11内，该定子20包括上下两个定子单元21，该两个定子单元21上下堆叠设置并与图2中该环形永磁铁13相对应。

本实施例将永磁步进电机设置为外转子内定子的结构，定子设置在转子内，定子和转子之间设有气隙，线圈通电后在磁场的作用下，转子的外壳可以绕定子进行旋转，由于转子设置在外面，转子的散热效果更好，可以避免永磁铁温度升高过快造成磁场性能降低，从而可以满足生产中对电机低转速、高扭矩的要求，可以提高电机的工作效率，更适合做驱动电机使用。

在上述实施例的基础上，优选地，图4是永磁步进电机转子中永磁铁的结构图，如图4所示，所述环形永磁铁13包括成对的N和S磁极，该N和S磁极沿图2中外壳11的周向相互交替的均匀分布在该外壳11的内圆周壁上。

在上述实施例的基础上，优选地，如图4所示，所述环形永磁铁13包括第一环形永磁铁131和第二环形永磁铁132，该第一环形永磁铁131和第二环形永磁铁132上下相对设置并与图3中所述上下两个定子单元21分别对应。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图4所示，该第一环形永磁铁131和第二环形永磁铁132的同磁极之间沿图2所述外壳11的周向相互错开半个磁极。

本实施例中永磁铁包括第一环形永磁铁和第二环形永磁铁，并且该第一环形永磁铁和第二环形永磁铁的同磁极之间沿所述外壳的周向相互错开半个磁极，不会减少在每个磁极上的磁动势，还更有利于在降低转速的情况下增加扭矩，与现有技术一组永磁铁相比，不需要像一组永磁铁中需要把每个磁极加工很细长，采用两组永磁铁可以方便加工和组装，提高工作效率，而且一组永磁铁也能更好的满足生产中对电机定转速、高扭矩的要求。

在上述实施例的基础上，优选地，图5是永磁步进电机定子中定子单元的分解图，如图5所示，所述定子单元21包括外爪极211、内爪极212、开有通孔的线圈骨架213和线圈214，该外爪极211与内爪极212上下相对地设置在线圈骨架213的两端并与该线圈骨架213配合，该线圈214缠绕在线圈骨架213上形成筒状线圈并设置在该外爪极211和内爪极212之间。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图5所示，所述外爪极211和内爪极212均是由图6中多个爪极单元215围绕形成，具体地，如图5所示，图6中的该爪极单元215包括外爪极211的爪极单元2151和内爪极212的爪极单元2152，图6是永磁步进电机定子中爪极单元的结构图，如图6所示，该爪极单元包括铁芯部216和极齿部217，具体地，如图5所示，图6中的该铁芯部216包括外爪极211的铁芯部2161和内爪极212的铁芯部2162，图6中的该极齿部217包括外爪极211的极齿部2171和内爪极212的极齿部2172，该铁芯部216分别围绕该外爪极211和内爪极212的内圆周形成筒状的定子铁芯，具体地，该铁芯部216围绕该外爪极211内圆周形成筒状的定子铁芯2181，该铁芯部216围绕该内爪极212内圆周形成筒状的定子铁芯2182，该极齿部217分别围绕该外爪极211和内爪极212的内圆周均匀布置并形成定子极齿，具体地，该极齿部217围绕该外爪极211的内圆周均匀布置并形成外爪极的定子极齿，该极齿部217围绕该内爪极212的内圆周均匀布置并形成内爪极的定子极齿。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图5所示，所述外爪极211的定子铁芯2181和内爪极212的定子铁芯2182上下相对的堆叠设置并与所述线圈骨架213的内圆周配合；所述外爪极211中的极齿部2171和内爪极212中的极齿部2172上下交叉的均匀分布在所述线圈214的外圆周表面上。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图6所示，所述爪极单元215的铁芯部216和极齿部217之间设有连接部220，如图5所示，在相邻连接部220之间设置凸起部221，该凸起部221固定在所述线圈骨架213的端部。

本实施例中设置凸起部可以起到定位外爪极和内爪极的作用，避免外爪极和内爪极转动。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图6所示，所述爪极单元215的极齿部217的横截面为对称的阶梯状凸起，该阶梯状凸起沿所述爪极单元215的连接部220的方向并相对图5中所述线圈214设置。

现有的定子极齿是用硅钢片冲压成型，本实施例中的定子极齿是采用模具将高纯度的铁基粉末冶金压制成型，然后烧结硬化成定子极齿。本实施例通过将极齿部的横截面设置为对称的阶梯状凸起，可以更好的满足生产中对电机定转速、高扭矩的要求。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，但是本实用新型并不限于此实施方式，在所属技术领域的技术人员所具备的的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以做出各种变化。所属技术领域的技术人员从上述的构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种永磁步进电机，包括转子和定子，其特征在于：

所述转子包括倒置的杯状体外壳、旋转轴和环形永磁铁，该外壳与旋转轴连接并可以带动该旋转轴旋转，该环形永磁铁设置在该外壳的内圆周壁上；

所述定子设置在外壳内，该定子包括上下两个定子单元，该两个定子单元上下堆叠设置并与该环形永磁铁相对应。

2.根据权利要求1所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述环形永磁铁包括成对的N和S磁极，该N和S磁极沿外壳的周向相互交替的均匀分布在该外壳的内圆周壁上。

3.根据权利要求2所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述环形永磁铁包括第一环形永磁铁和第二环形永磁铁，该第一环形永磁铁和第二环形永磁铁上下相对设置并与所述上下两个定子单元分别对应。

4.根据权利要求3所述的一种永磁步进电机，其特征在于，该第一环形永磁铁和第二环形永磁铁的同磁极之间沿所述外壳的周向相互错开半个磁极。

5.根据权利要求1所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述定子单元包括外爪极、内爪极、开有通孔的线圈骨架和线圈，该外爪极与内爪极上下相对地设置在线圈骨架的两端并与该线圈骨架配合，该线圈缠绕在线圈骨架上形成筒状线圈并设置在该外爪极和内爪极之间。

6.根据权利要求5所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述外爪极和内爪极均是由多个爪极单元围绕形成，该爪极单元包括铁芯部和极齿部，该铁芯部分别围绕该外爪极和内爪极的内圆周形成筒状的定子铁芯，该极齿部分别围绕该外爪极和内爪极的内圆周均匀布置并形成定子极齿。

7.根据权利要求6所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述外爪极的定子铁芯和内爪极的定子铁芯上下相对的堆叠设置并与所述线圈骨架的内圆周配合；所述外爪极中的极齿部和内爪极中的极齿部上下交叉的均匀分布在所述线圈的外圆周表面上。

8.根据权利要求7所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述爪极单元的铁芯部和极齿部之间设有连接部，在相邻连接部之间设置凸起部，该凸起部固定在所述线圈骨架的端部。

9.根据权利要求8所述的一种永磁步进电机，其特征在于，所述爪极单元的极齿部的横截面为对称的阶梯状凸起，该凸起沿所述爪极单元的连接部的方向并相对所述线圈设置。