CN207339621U - 大推力混合式直线步进电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种大推力混合式直线步进电动机，包括机壳、定子和动子，定子和动子安装于机壳内，定子铁芯齿槽面与动子铁芯齿槽面相对安装，其特征在于：所述动子铁芯分为两段，两段动子铁芯之间放置磁钢，所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，每个大槽内交替放置A相和B相线圈，大极表面布设若干小齿，动子磁钢产生的磁场与定子绕组产生的脉振磁场叠加，形成沿着机壳轴线方向的磁场并产生转矩，推拉着动子随着控制脉冲实现直线步进运动。本实用新型的优点是直接输出较大推力，结构简单，零部件少，可靠性高，实现较大的行程。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种步进电机的技术领域，特别涉及一种大推力混合式直线步进电动机。
背景技术
现有的步进电机均为圆柱形，如图1所示，定子内孔均匀分布八个大齿，每个大齿上若干小齿均匀分布。转子由两段铁芯构成，每段铁芯外圆均匀分布50 个小齿。步进电机轴为空心，在空心轴内安装滚珠丝杠。步进电机圆周旋转时，滚珠丝杠沿电机轴线进行直线运动。现有直线步进电机的步距动子齿数Zr＝100，定子上在π·D范围内是均匀布置十六个大极和十六个大槽，每个大极中心线距离为0.0625·π·D。
现有电机存在如下的不足之处：
(1)零部件多，结构复杂，加工工艺复杂；
(2)电机轴内安装滚珠丝杠，因此电机径向尺寸一般较大，使得电机铁芯部分尺寸受限，电机输出力矩很难提高，电机力矩/重量比较低；
(3)难以实现轻薄扁平型结构，在安装尺寸有特殊场合下无法使用；
(4)通过滚珠丝杠转化为直线运动，很难做到快速进给；
(5)步进电机是靠滚珠丝杠将步进电机的旋转运动转化成直线运动，滚珠丝杠在直线进给的过程中，伴随着丝杠的螺旋运动，不能满足某些仅要求直线运行，严禁螺旋运动的场合。
这是本申请需要着重改善的地方。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种电机推力高，结构简洁的大推力混合式直线步进电动机。
为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种大推力混合式直线步进电动机，包括机壳、定子和动子，定子和动子安装于机壳内，定子铁芯齿槽面与动子铁芯齿槽面相对安装，其特征在于：所述动子铁芯分为两段，两段动子铁芯之间放置磁钢，所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，每个大槽内交替放置A相和 B相线圈，大极表面布设若干小齿，动子磁钢产生的磁场与定子绕组产生的脉振磁场叠加，形成沿着机壳轴线方向的磁场并产生转矩，推拉着动子随着控制脉冲实现直线步进运动。
两段动子铁芯的小齿错开其中tr为动子铁芯齿距。
所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，是指步进电机的步距定子在π·D范围内非对称布设八个大极和八个大槽，中间两个电极和首尾两个电极中心线距离S2为0.1325·π·D，其余相邻两个电极中心线距离S1为 0.1225·π·D，其中动子齿数Zr＝2、3、4……n，n为任意整数；m1为运行拍数，D为大于0的实数。非对称的定子铁芯结构，减小了定子上的大极数量，增加了定子各槽的槽面积，从而增加线圈匝数，从而提高了推力，电机推力可提高 30％以上。
所述机壳为中空的长方体或圆柱体。
所述机壳为导磁材料，或为非导磁材料。
所述定子铁芯和动子铁芯是整块软磁材料加工而成，或是用矽钢片叠装而成。
所述直线步进电动机是动磁式电机，或是动圈式电机。
所述直线步进电动机多台并排设置构成直线步进电动机组，适用于成像系统要求来回切换多张滤光镜片的应用场合。
本实用新型的优越功效在于：
1)本实用新型与旋转型步进电机加滚珠丝杠实现直线步进的结构相比，结构简单，零部件少，加工便利，可靠性高，减小了电机零部件种类和数量，定子、转子铁芯采用铣加工或线线切割即可成型，简化了加工工艺流程；
2)本实用新型直线步进电动机在运动过程直接输出推力，不仅效率高，而且进给速度快；该直线步进电动机步距设计灵活，结合细分等控制方式也可实现较小的步距；
3)本实用新型直线步进电动机还可实现较大的行程；
4)本实用新型直线步进电动机可以实现轻薄扁平型结构，多台直线步进电动机并排安装，对某些成像系统要求来回切换多张滤光镜片等应用场合优势明显；
5)本实用新型直线步进电动机在直线进给的过程中，无回旋运动，因此适合某些仅要求直线运行的特殊场合。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为现有步进电机的结构示意图；
图2为本实用新型步进电机的结构示意图；
图3为本实用新型步进电机的剖视图一；
图4为本实用新型步进电机的剖视图二；
图5为本实用新型步进电机动子的结构示意图；
图6为本实用新型步进电机定子的结构示意图；
图7为本实用新型步进电机定子的局部放大图；
图8为本实用新型步进电机机壳的结构示意图；
图中标号说明
a—密封盖； b—引线塞；
c—定子； d—转子；
e—定位罩； f—滚珠丝杠；
g—前轴承； h—后轴承；
1—机壳； 2—动子隔磁导轨；
3—动子磁钢； 4—动子；
5—定子绕组线圈； 6—定子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
图2示出了本实用新型实施例的结构示意图。如图2-图6所示，本实用新型提供了一种大推力混合式直线步进电动机，包括机壳1、定子6和动子4，所述定子6通过胶接或螺钉紧固安装在机壳1内。动子4通过燕尾槽动子隔磁导轨 2安装于机壳1内，动子4沿燕尾槽轴向滑动。定子铁芯齿槽面与动子铁芯齿槽面相对安装。定子各相绕组按一定规律通以脉冲电流时，会在气隙中产生脉振磁场。动子磁钢产生的磁场与定子绕组产生的脉振磁场叠加，形成沿着机壳轴线方向的磁场并产生转矩，推拉着动子4随着控制脉冲实现直线步进运动。
如图5所示，所述动子4包括二段长方体型的动子铁芯、长方体型动子磁钢 3和动子隔磁导轨2，每段动子铁芯面向定子铁芯的一面均布若干齿槽。所述两段动子铁芯之间放置长方体型动子磁钢3。所述动子隔磁导轨2放置机壳与两段动子铁芯的小齿错开其中tr为动子铁芯齿距。
如图6所示，所述定子6包括定子铁芯和定子绕组线圈5，定子铁芯面向动子铁芯的一面非对称布置若干大极和大槽，每个大槽内交替放置A相和B相线圈，大极表面布设若干小齿，
如图7所示，所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，是指步进电机的步距定子在π·D范围内非对称布设八个大极和八个大槽，第一个电极和第二个大极中心线距离S1为0.1225·π·D，第二个电极和第三个大极中心线距离S1为0.1225·π·D，第三个电极和第四个大极中心线距离S1为 0.1225·π·D，第四个电极和第五个大极中心线距离S2为0.1325·π·D，第五个电极和第六个大极中心线距离S1为0.1225·π·D，第六个电极和第七个大极中心线距离S1为0.1225·π·D，第七个电极和第八个大极中心线距离S1为 0.1225·π·D，第八个电极和第一个大极中心线距离S2为0.1325·π·D。其中动子齿数Zr＝2、3、4……n，n为任意整数；运行拍数m1取值4或8，D为大于0的实数。非对称的定子铁芯结构，减小了定子上的大极数量，增加了定子各槽的槽面积，从而增加线圈匝数，从而提高了推力，电机推力可提高30％以上。
所述定子铁芯和动子铁芯可以是整块软磁材料加工而成，也可以是用矽钢片叠装而成。
所述动子隔磁导轨2的材料是铝合金、或是1Cr18Ni9Ti的非导磁材料。
本实用新型直线电动机是动磁式电机，即磁钢在动子上；也可以是动圈式电机，即定子线圈放在动子上。
如图8所示，所述机壳1为中空的长方体或圆柱体。机壳为导磁材料，或为非导磁材料。当机壳为导磁材料时，动子铁芯宽度尺寸和定子铁芯宽度设计时应确保电机主磁通不经机壳闭合。
以上所述仅为本实用新型的优先实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大推力混合式直线步进电动机，包括机壳、定子和动子，定子和动子安装于机壳内，定子铁芯齿槽面与动子铁芯齿槽面相对安装，其特征在于：所述动子铁芯分为两段，两段动子铁芯之间放置磁钢，所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，每个大槽内交替放置A相和B相线圈，大极表面布设若干小齿，动子磁钢产生的磁场与定子绕组产生的脉振磁场叠加，形成沿着机壳轴线方向的磁场并产生转矩，推拉着动子随着控制脉冲实现直线步进运动。
2.根据权利要求1所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：两段动子铁芯的小齿错开其中tr为动子铁芯齿距。
3.根据权利要求1所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述定子铁芯非对称设置大极和大槽，是指步进电机的步距定子在π·D范围内非对称布设八个大极和八个大槽，中间两个电极和首尾两个电极中心线距离S2为0.1325·π·D，其余相邻两个电极中心线距离S1为0.1225·π·D，其中动子齿数Zr＝2、3、4……n，n为任意整数；m1为运行拍数，D为大于0的实数。
4.根据权利要求1所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述机壳为中空的长方体或圆柱体。
5.根据权利要求4所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述机壳为导磁材料，或为非导磁材料。
6.根据权利要求1所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述定子铁芯和动子铁芯是整块软磁材料加工而成，或是用矽钢片叠装而成。
7.根据权利要求1所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述直线步进电动机是动磁式电机，或是动圈式电机。
8.根据权利要求1或7所述的大推力混合式直线步进电动机，其特征在于：所述直线步进电动机多台并排设置构成直线步进电动机组。
Priority Applications (1)
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| CN201721234505.XU CN207339621U (zh) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 大推力混合式直线步进电动机 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN207339621U true CN207339621U (zh) | 2018-05-08 |
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Family Applications (1)
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| CN201721234505.XU Active CN207339621U (zh) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 大推力混合式直线步进电动机 |
Country Status (1)
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2017
- 2017-09-25 CN CN201721234505.XU patent/CN207339621U/zh active Active
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