CN209233694U - 一种永磁式步进直线电机 - Google Patents

Abstract

一种永磁式步进直线电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括两个相对独立并对称设置的注塑体，两个注塑体相对的端面分别设有使两注塑体连接并限定两注塑体相对位置的定位连接结构；所述转子组件包括一设有磁环的转子，所述转子的两端对称设有轴承；所述注塑体中部设有安装孔，所述转子两端的轴承分别安装在一个注塑体中设置的安装孔内。缩短传统的转子组件与定子组件组合安装时的操作行程，提高安装便利性，避免部件间的抵触和磕碰。

Description

一种永磁式步进直线电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁式步进直线电机。

背景技术

永磁式步进直线电机，也称PM直线电机，包括定子组件和转子组件，定子组件一般包括注塑成形的骨架和冲压成形的极齿内轭(极板)，转子组件一般包括转子和设置在转子上并随转子转动用以驱动工作部件的丝杆。转子采用永磁磁钢制成环状，其两端需设置轴承以使其能够相对于定子组件和/或机壳转动。

现有的PM直线电机采用的定子和转子结构可参考专利文献CN201533228U中所披露的定子和转子结构，电机外壳内具有转子，转子包括有磁钢，转子两端分别套有轴承，转子及轴承套设在由内极板和外极板组成的定子内，定子由两个内极板和两个外极板一起注塑成型。定子组件的结构在专利文献CN105720781A、CN206023472U等文献中也有类似披露。

现有的定子由两个内极板和两个外极板一起注塑成型，其中中间的内极板和外极板组合也常被称为中极板。在电机组装时，将安装好轴承的转子组件穿过所述定子，亦即穿过两个内极板和两个外极板及其注塑件组合体的中孔，然后组装机壳。在此过程中，对于较小尺寸的PM直线电机来说，所述两个内极板和两个外极板及其注塑件组合体的中孔相对较长，转子组件穿过中孔时较为不便，也易产生磕碰，影响产品品质及良品率。尤其在一些情况下，由于转子组件直径较小，轴承直径大于磁钢直径，在安装时轴承更加难于塞入通过所述两个内极板和两个外极板及其注塑件组合体的中孔。

实用新型内容

鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的转子组件安装时困难问题，本实用新型提出一种永磁式步进直线电机，能够通过结构上的改进，缩短传统的转子组件与定子组件组合安装时的操作行程，提高安装便利性，避免部件间的抵触和磕碰。

根据本实用新型的一种永磁式步进直线电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括两个相对独立并对称设置的注塑体，两个注塑体相对的端面分别设有使两注塑体连接并限定两注塑体相对位置的定位连接结构；所述转子组件包括一设有磁环的转子，所述转子的两端对称设有轴承；所述注塑体中部设有安装孔，所述转子两端的轴承分别安装在一个注塑体中设置的安装孔内。

优选地，一种永磁式步进直线电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括第一极板组件和第二极板组件，所述第一极板组件包括第一注塑体以及固定设置于所述第一注塑体上的第一极板和第二极板；所述第二极板组件包括第二注塑体以及固定设置于所述第二注塑体上的第三极板和第四极板；所述转子组件包括铝套、磁环、丝杆和轴承，所述磁环设置在所述铝套的圆柱形表面上，丝杆设置于所述铝套上，在铝套的两端分别设有一轴承；所述第一注塑体和第二注塑体分别设有中孔，所述转子组件的一端设置于第一注塑体的中孔内，转子组件的另一端设置于第二注塑体的中孔内，第一注塑体和第二注塑体的端面相对并接触；所述第一注塑体和第二注塑体相对的端面上分别设有定位凸柱和定位凹孔，第一注塑体上的定位凸柱嵌入第二注塑体上的定位凹孔内，第二注塑体上的定位凸柱嵌入第一注塑体上定位凹孔内。

两个或两组定位凸柱和定位凹孔在第一注塑体上的位置和尺寸与在第二注塑体上的位置和尺寸相同，两者在单个部件状态下是完全一致的，在组装时，第一注塑体和第二注塑体总体保持对称状态，具体到定位连接结构而言，第一注塑体和第二注塑体在径向上亦相互对称，使其中一个的定位凸柱与另一个的定位凹孔相互匹配连接。

优选地，所述第一极板、第二极板、第三极板和第四极板的形状相同，并且第一极板和第二极板相对于第三极板和第四极板对称设置。通过本申请的结构改进，从而可以使第一极板、第二极板、第三极板和第四极板的形状相同、尺寸相等，设置为对称安装(嵌件注塑)即可。提高了制造时的便利性，只需要冲压一种结构形状的极板即可。在传统电机结构而言，可以考虑将上极板和下极板设置为对称的一致结构，但是其具有中极板，在安装(嵌件注塑)时，至少需要两种极板结构，相对更为麻烦。

所述第一极板和第二极板之间以及第三极板和第四极板之间分别设有漆包线和与所述漆包线连接的联接线。可以按照现有其它电机的漆包线和联接线方案进行设置。

优选地，所述铝套的一端设有丝杆安装孔，所述丝杆的一端固定安装在所述丝杆安装孔内，丝杆端部与丝杆安装孔过盈连接。保证丝杆连接的可靠，从而可以通过铝套的转动带动丝杆转动，丝杆的螺纹可以带动执行元件进行直线移动。

优选地，所述铝套中设有轴向螺纹孔，所述丝杆安装于所述螺纹孔中，丝杆的螺纹与所述螺纹孔旋合。在磁环及铝套转动时，铝套内轴向设置的螺纹孔通过螺纹间的旋合可以驱使丝杆的外螺纹进行动作，使丝杆产生轴向直线运动。

优选地，所述第一极板和第二极板通过嵌件注塑固定于所述第一注塑体上，构成第一极板组件。保证第一注塑体的一体性，便于制造、安装，亦便于控制尺寸和相对位置，保障性能。

优选地，所述第三极板和第四极板通过嵌件注塑固定于所述第二注塑体上，构成第二极板组件。保证第二注塑体的一体性，便于制造、安装，亦便于控制尺寸和相对位置，保障性能。

优选地，所述第一注塑体和第二注塑体分别设有一环形的注塑体基部，所述注塑体基部的一端设有第一极板注塑部，注塑体基部的外壁上还设有与所述第一极板注塑部平行的第二极板注塑部；注塑体基部的另一端设有基部封板，所述基部封板中部设有贯穿孔。所述注塑体基部为环形，其环形中孔用于安装转子组件。第一极板注塑部和第二极板注塑部所在位置位于转子组件的磁环外侧，第二极板注塑部和基部封板之间的区域位于转子组件的轴承外侧，此处的注塑体基部内孔系用于安装轴承的安装孔。基部封板用于限制轴承亦即转子组件的轴向位置，贯穿孔用于丝杆伸出，第一注塑体和第二注塑体均设置贯穿孔则具有互换性。

所述第一极板和第三极板分别通过嵌件注塑固定设置于所述第一注塑体和第二注塑体的第一极板注塑部上，第一极板和第三极板的极爪嵌入固定在所述注塑体基部的内孔壁上。

所述第二极板和第四极板分别通过嵌件注塑固定设置于所述第一注塑体和第二注塑体的第二极板注塑部上，第二极板和第四极板的极爪嵌入固定在所述注塑体基部的内孔壁上。

优选地，还包括分别安装在第一注塑体和第二注塑体上的第一机壳和第二机壳，所述第一注塑体和第二注塑体的第一极板注塑部外端面上分别设有机壳固定凸台，所述第一机壳和第二机壳设有直径大于或等于所述注塑体基部外径的内孔，所述内孔孔壁上设有与所述机壳固定凸台对应的机壳固定槽，所述机壳固定凸台嵌入所述机壳固定槽中。机壳固定凸台嵌入所述机壳固定槽中，可以设置为过盈配合，从而使机壳固定。前述定位凸柱和定位凹孔之间有可以设置为过盈配合，使第一注塑体和第二注塑体之间的连接稳定可靠。第一机壳和第二机壳之间的相邻边也可以考虑进行焊接，获得一个完整稳定可靠的壳体结构。

所述第一机壳外侧固定设置有安装板。可以通过焊接或压铆连接或其它可行的方式相互固定，安装板用于将电机安装于工作位置。

所述第一注塑体和第二注塑体中其中一个的基部封板与安装于注塑体基部内的转子组件的轴承或铝套之间设有波形垫片。用于限制转子组件的轴向移动，保证丝杆的传动稳定性，并防止电机噪音。

在采取本实用新型提出的技术后，根据本实用新型实施例的永磁式步进直线电机，具有以下有益效果：

1)在电机组装时，可以将一个注塑体从转子组件的一端安装，而将另一个注塑体从转子组件的另一端安装。或者也可以说，可以在转子组件组装完毕后，将转子组件的一端轴承装入一个注塑体的安装孔中，再将转子组件的另一端轴承装入另一个注塑体的安装孔中。从而缩短了安装行程，避免了转子组件穿过传统的具有较长中孔的两个内极板和两个外极板及其注塑件通过嵌件注塑而成的组合体，避免轴承与注塑体的内壁以及安装在注塑体上的极板的极爪产生相互抵触和磕碰，也提高了安装时的方便程度。

2)对于较小尺寸的PM直线电机来说，将能在很大程度上提高良品率。对于轴承直径大于磁钢直径的情况，不仅能便于安装，而且更有利于设置磁钢(磁环)与安装在注塑体上的极板及其极爪之间的间距。

3)通过设置定位连接结构，对齐方便，将能保证两个注塑体之间的连接并限定两个注塑体及其上设置的极板(极爪)之间的相对位置，从而保证其获得不低于传统的两个内极板和两个外极板及其注塑件通过嵌件注塑而成的组合体所能获得的稳定位置关系，保障产品性能。

附图说明

图1为本申请实施例的永磁式步进直线电机结构图；

图2为本申请实施例的永磁式步进直线电机结构分解图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为本申请实施例的第一极板组件(或第二极板组件)结构图；

图5为图4的半剖结构图；

图6为本申请实施例的第一极板组件结构分解图，此图为在嵌件注塑后的成品基础上进行结构分解以表达结构关系，实际组装过程中无需进行分拆；

图7为本申请实施例的第二极板组件结构分解图，此图为在嵌件注塑后的成品基础上进行结构分解以表达结构关系，实际组装过程中无需进行分拆。

附图标记说明：

第一极板组件11 磁环21 贯穿孔550

第一注塑体110 丝杆23 极爪59

第一极板111 轴承24 第一机壳61

第二极板112 定位凸柱31 第二机壳62

第二极板组件12 定位凹孔32 机壳固定槽60

第二注塑体120 注塑体基部50 机壳固定凸台66

第三极板121 第一极板注塑部51 安装板7

第四极板122 第二极板注塑部52 波形垫片8

铝套20 基部封板55

具体实施方式

下面将结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

如图1至图4所示，一种永磁式步进直线电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括两个相对独立并对称设置的注塑体，两个注塑体相对的端面分别设有使两注塑体连接并限定两注塑体相对位置的定位连接结构；所述转子组件包括一设有磁环的转子，所述转子的两端对称设有轴承；所述注塑体中部设有安装孔，所述转子两端的轴承分别安装在一个注塑体中的安装孔内。

具体而言，所述定子组件包括第一极板组件11和第二极板组件12，所述第一极板组件11包括第一注塑体110以及固定设置于所述第一注塑体110上的第一极板111和第二极板112；所述第二极板组件12包括第二注塑体120以及固定设置于所述第二注塑体120上的第三极板121和第四极板122。

所述转子组件包括铝套20、磁环21、丝杆23和轴承24，所述磁环21设置在所述铝套20的圆柱形表面上，丝杆23设置于所述铝套20上，在铝套20的两端分别设有一轴承24。铝套20作为转子组件中用于设置磁环并安装丝杆的转子芯部。

所述第一注塑体110和第二注塑体120分别设有中孔，所述转子组件的一端设置于第一注塑体110的中孔内，转子组件的另一端设置于第二注塑体120的中孔内，第一注塑体110和第二注塑体120的端面相对并接触；从而将两个相对独立并对称设置的注塑体分别设置于转子组件的外部。所述中孔用于容纳并轴向固定转子组件，可以理解，所述中孔需大于转子磁环的直径，中孔的端部可以设置一安装孔，用于安装所述轴承24。所述用于安装轴承24的安装孔其尺寸可以与注塑体的中孔直径不同，以配合轴承尺寸，在第一注塑体110和第二注塑体120安装组合后，所述安装孔分别位于组合体的两端。在轴承24安装于所述中孔端部的安装孔中后，转子组件的轴向位置即被固定。

所述第一注塑体110和第二注塑体120相对的端面上分别设有定位凸柱31和定位凹孔32，第一注塑体110上的定位凸柱31嵌入第二注塑体120上的定位凹孔32内，第二注塑体120上的定位凸柱31嵌入第一注塑体110上定位凹孔32内。

所述定位凸柱31和定位凹孔32作为定位连接结构设置在第一注塑体110和第二注塑体120相对的端面上使两注塑体连接并限定两注塑体相对位置，主要是防止其相对转动，也可以起到防止第一注塑体110和第二注塑体120脱离的作用。定位凸柱31和定位凹孔32之间有可以设置为过盈配合，使第一注塑体110和第二注塑体120之间的连接稳定可靠。可以设置两个或两组定位凸柱31和定位凹孔32，并且所述两个或两组定位凸柱31和定位凹孔32在第一注塑体110上的位置和尺寸与在第二注塑体120上的位置和尺寸相同，两者在单个部件状态下是完全一致的，在组装时，第一注塑体110和第二注塑体120总体保持对称状态，具体到定位连接结构而言，第一注塑体110和第二注塑体120在径向上亦相互对称，使其中一个的定位凸柱31与另一个的定位凹孔相互匹配连接。

所述第一极板111、第二极板112、第三极板121和第四极板122的形状相同，并且第一极板111和第二极板112相对于第三极板121和第四极板122对称设置。通过本申请的结构改进，从而可以使第一极板111、第二极板112、第三极板121和第四极板122的形状相同、尺寸相等，设置为对称安装(嵌件注塑)即可。提高了制造时的便利性，只需要冲压一种结构形状的极板即可。在传统电机结构而言，可以考虑将上极板和下极板设置为对称的一致结构，但是其具有中极板，在安装(嵌件注塑)时，至少需要两种极板结构，相对更为麻烦。

通过上述结构改进，在电机组装时，可以将一个注塑体从转子组件的一端安装，而将另一个注塑体从转子组件的另一端安装。或者也可以说，可以在转子组件组装完毕后，将转子组件的一端轴承装入一个注塑体的安装孔中，再将转子组件的另一端轴承装入另一个注塑体的安装孔中。从而缩短了安装行程，避免了转子组件穿过传统的具有较长中孔的两个内极板和两个外极板及其注塑件通过嵌件注塑而成的组合体，避免轴承与注塑体的内壁以及安装在注塑体上的极板的极爪产生相互抵触和磕碰，也提高了安装时的方便程度。

对于较小尺寸的PM直线电机来说，将能在很大程度上提高良品率。对于轴承直径大于磁钢直径的情况，不仅能便于安装，而且更有利于设置磁钢(磁环)与安装在注塑体上的极板及其极爪之间的间距。

鉴于两个注塑体相对独立，通过设置定位连接结构，对齐方便，将能保证两个注塑体之间的连接并限定两个注塑体及其上设置的极板(极爪)之间的相对位置，从而保证其获得不低于传统的两个内极板和两个外极板及其注塑件通过嵌件注塑而成的组合体所能获得的稳定位置关系，保障产品性能。

进一步地，所述第一极板111和第二极板112之间以及第三极板121和第四极板122之间分别设有漆包线和与所述漆包线连接的联接线。可以按照现有其它电机的漆包线和联接线方案进行设置。

所述铝套20的一端设有丝杆安装孔，所述丝杆23的一端固定安装在所述丝杆安装孔内，丝杆23端部与丝杆安装孔过盈连接。保证丝杆21连接的可靠，从而可以通过铝套的转动带动丝杆转动，丝杆的螺纹可以带动执行元件进行直线移动。

在铝套20和丝杆23的安装配合上，也可以采用另一种结构，从而实现不同的电机驱动需求。具体而言，可以在铝套20中设置轴向螺纹孔，所述丝杆23安装于所述螺纹孔中，丝杆23的螺纹与所述螺纹孔旋合。在磁环21及铝套20转动时，铝套20内轴向设置的螺纹孔通过螺纹间的旋合可以驱使丝杆23的外螺纹进行动作，使丝杆23产生轴向直线运动。

进一步地，所述第一极板111和第二极板112通过嵌件注塑固定于所述第一注塑体110上，构成第一极板组件11。保证第一注塑体110的一体性，便于制造、安装，亦便于控制尺寸和相对位置，保障性能。

所述第三极板121和第四极板122通过嵌件注塑固定于所述第二注塑体120上，构成第二极板组件12。保证第二注塑体120的一体性，便于制造、安装，亦便于控制尺寸和相对位置，保障性能。

进一步地，如图4至图7并结合图2所示，所述第一注塑体110和第二注塑体120分别设有一环形的注塑体基部50，所述注塑体基部50的一端设有第一极板注塑部51，注塑体基部50的外壁上还设有与所述第一极板注塑部51平行的第二极板注塑部52；注塑体基部50的另一端设有基部封板55，所述基部封板55中部设有贯穿孔550。所述注塑体基部50为环形，其环形中孔用于安装转子组件。第一极板注塑部51和第二极板注塑部52所在位置位于转子组件的磁环21外侧，第二极板注塑部52和基部封板55之间的区域位于转子组件的轴承24外侧，此处的注塑体基部50内孔系用于安装轴承24的安装孔。基部封板55用于限制轴承24亦即转子组件的轴向位置，贯穿孔550用于丝杆23伸出，第一注塑体110和第二注塑体120均设置贯穿孔550则具有互换性。在铝套20通过螺纹孔与丝杆23的螺纹旋合带动丝杆23移动时，也便于丝杆23可以双向移动。

所述第一极板111和第三极板121分别通过嵌件注塑固定设置于所述第一注塑体110和第二注塑体120的第一极板注塑部51上，第一极板111和第三极板121的极爪59嵌入固定在所述注塑体基部50的内孔壁上。

所述第二极板112和第四极板122分别通过嵌件注塑固定设置于所述第一注塑体110和第二注塑体120的第二极板注塑部52上，第二极板112和第四极板122的极爪59嵌入固定在所述注塑体基部50的内孔壁上。

进一步地，还包括分别安装在第一注塑体110和第二注塑体120上的第一机壳61和第二机壳62，所述第一注塑体110和第二注塑体120的第一极板注塑部51外端面上分别设有机壳固定凸台66，所述第一机壳61和第二机壳62设有直径大于或等于所述注塑体基部50外径的内孔，所述内孔孔壁上设有与所述机壳固定凸台66对应的机壳固定槽60，所述机壳固定凸台66嵌入所述机壳固定槽60中。机壳固定凸台66嵌入所述机壳固定槽60中，可以设置为过盈配合，从而使机壳固定。前述定位凸柱31和定位凹孔32之间有可以设置为过盈配合，使第一注塑体110和第二注塑体120之间的连接稳定可靠。第一机壳61和第二机壳62之间的相邻边也可以考虑进行焊接，获得一个完整稳定可靠的壳体结构。

所述第一机壳61外侧固定设置有安装板7。可以通过焊接或压铆连接或其它可行的方式相互固定，安装板7用于将电机安装于工作位置。

所述第一注塑体110和第二注塑体120中其中一个的基部封板55与安装于注塑体基部50内的转子组件的轴承24或铝套20之间设有波形垫片8。用于补偿可能产生的轴向尺寸偏差，限制转子组件的轴向移动，保证丝杆23的传动稳定性，并防止电机噪音。

本申请所述的“上”、“下”或者“上方”、“下方”或类似用语是以正常使用的放置状态而言的相对上下关系，亦即本申请附图所大致展示的上下关系。在放置状态发生变化时，例如翻转时，相应的位置关系也应随之转换以理解或实施本申请的技术方案。

Claims (10)

1.一种永磁式步进直线电机，包括定子组件和转子组件，其特征在于，所述定子组件包括两个相对独立并对称设置的注塑体，两个注塑体相对的端面分别设有使两注塑体连接并限定两注塑体相对位置的定位连接结构；所述转子组件包括一设有磁环的转子，所述转子的两端对称设有轴承；所述注塑体中部设有安装孔，所述转子两端的轴承分别安装在一个注塑体中设置的安装孔内。

2.根据权利要求1所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述定子组件包括第一极板组件和第二极板组件，所述第一极板组件包括第一注塑体以及固定设置于所述第一注塑体上的第一极板和第二极板；所述第二极板组件包括第二注塑体以及固定设置于所述第二注塑体上的第三极板和第四极板；所述转子组件包括铝套、磁环、丝杆和轴承，所述磁环设置在所述铝套的圆柱形表面上，丝杆设置于所述铝套上，在铝套的两端分别设有一轴承；所述第一注塑体和第二注塑体分别设有中孔，所述转子组件的一端设置于第一注塑体的中孔内，转子组件的另一端设置于第二注塑体的中孔内，第一注塑体和第二注塑体的端面相对并接触；所述第一注塑体和第二注塑体相对的端面上分别设有定位凸柱和定位凹孔，第一注塑体上的定位凸柱嵌入第二注塑体上的定位凹孔内，第二注塑体上的定位凸柱嵌入第一注塑体上定位凹孔内。

3.根据权利要求2所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述第一极板、第二极板、第三极板和第四极板的形状相同，并且第一极板和第二极板相对于第三极板和第四极板对称设置。

4.根据权利要求2所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述第一极板和第二极板之间以及第三极板和第四极板之间分别设有漆包线和与所述漆包线连接的联接线。

5.根据权利要求2所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述铝套的一端设有丝杆安装孔，所述丝杆的一端固定安装在所述丝杆安装孔内，丝杆端部与丝杆安装孔过盈连接。

6.根据权利要求2所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述铝套中设有轴向螺纹孔，所述丝杆安装于所述螺纹孔中，丝杆的螺纹与所述螺纹孔旋合。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述第一注塑体和第二注塑体分别设有一环形的注塑体基部，所述注塑体基部的一端设有第一极板注塑部，注塑体基部的外壁上还设有与所述第一极板注塑部平行的第二极板注塑部；注塑体基部的另一端设有基部封板，所述基部封板中部设有贯穿孔。

8.根据权利要求7所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，还包括分别安装在第一注塑体和第二注塑体上的第一机壳和第二机壳，所述第一注塑体和第二注塑体的第一极板注塑部外端面上分别设有机壳固定凸台，所述第一机壳和第二机壳设有直径大于或等于所述注塑体基部外径的内孔，所述内孔孔壁上设有与所述机壳固定凸台对应的机壳固定槽，所述机壳固定凸台嵌入所述机壳固定槽中。

9.根据权利要求8所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述第一机壳外侧固定设置有安装板。

10.根据权利要求7所述的一种永磁式步进直线电机，其特征在于，所述环形的注塑体基部中安装转子组件，所述第一注塑体和第二注塑体中其中一个的基部封板与安装于注塑体基部内的转子组件的轴承或铝套之间设有波形垫片。