CN211791205U - 一种单相多级永磁步进电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及步进电机领域，尤其涉及一种单相多级永磁步进电机。所述一种单相多级永磁步进电机，包括：定子部件、磁轭、绕组线圈、转子部件。所述转子部件设置在定子部件内；所述转子部件设有单个突出部，使得定子部件与转子部件之间存在均匀间隙部和非均匀间隙部，同时单个突出部的重心靠近突出部的均匀间隙部，使得当将转子部件的旋转的动力停止时，虽然转子部件受惯性影响仍有一个较低的旋转速度，但是由于突出部的结构重心偏向均匀间隙部附近，即重心靠近突出部旋转方向的后方，使得转子部件受到与旋转方向相反的制动力，以此来克服转子部件的惯性影响，使得转子部件可以稳定停下来，不容易超步。

Description

一种单相多级永磁步进电机

技术领域

本实用涉及步进电机领域，尤其涉及一种单相多级永磁步进电机。

背景技术

步进电机广泛应用于各个领域，例如钟表行业、汽车行业等。不同行业对于步进电机的步距角的精度要求不同，其中钟表行业对步进电机步距角的精度要求较大，如果步进电机的磁极数量越少，会使得电动机的步距角越大，容易发生失步现象，即电机转子还未完成一次步进时，第二个脉冲信号接踵而至，使转子少走一步，造成误差计时。

而普通多极永磁步进电动机的磁极数多，能够降低电动机的步距角，确保电动机高精度稳定运行。但是普通多极永磁步进电动机有多个的定子绕组，定子结构较复杂。

因此，若有一种采用一个集中式定子绕组的单相多极永磁步进电动机，则能够解决以上问题。

发明内容

因此，本实用正是鉴于以上问题而做出的，本实用通过，提供一种单相多级永磁步进电机，采用一个集中式定子绕组的单相多极永磁步进电动机解决上述问题。本实用是通过以下技术方案实现上述目的：

一种单相多级永磁步进电机，包括：定子部件、磁轭、绕组线圈、转子部件；

所述定子部件包括：磁极铁芯一、磁极铁芯二、隔磁片、紧固环；

所述所述磁极铁芯一的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条一，磁极铁芯二的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条二；

所述磁极铁芯一与磁极铁芯二相对设置，磁极铁芯一的磁条一以插入磁极铁芯二的磁条二之间，磁条一与磁条二呈圆周交错排布；

所述隔磁片分布设置在磁极条一的一端和磁极条二的一端；

所述紧固环套设在磁极铁芯一的磁极条一与磁极铁芯二的磁极条二交错排布的中部；

所述紧固环内侧周面上间隔设置凸起块，凸起块插设在磁极条一和磁极条二之间的间隙；

所述紧固环外侧周面上间隔开设多个导通口，每个导通口对应磁极铁芯上的磁极条；

所述磁轭为一个竖直端和两个倾斜端组合成的对称的半包结构；

所述磁轭的两个倾斜端分别对应插设在紧固环上导通口内，并且分别与磁极条一和磁极条二接触；

所述磁轭的竖直端上通过绕组骨架设置绕组线圈；

所述转子部件设置在定子部件内，转子部件与定子部件同轴心；

所述转子部件包括：转轴、隔磁衬套、转子铁芯、永磁环；

所述隔磁衬套设置在转轴的外周面，转子铁芯呈圆筒形设置在隔磁衬套外周面，两个永磁环分别套设在转子铁芯的外周面的两端；

所述永磁环为单磁极，且两个永磁环的磁极相异；

所述永磁环外周面上间隔设置三个突出部，且两个永磁环的突出部相错；

所述突出部的结构为不规则弧面结构；

所述突出部与定子部件的圆周的内周面之间的间隙包括均匀间隙部和非均匀间隙部；

所述均匀间隙部和非均匀间隙部沿着圆周依次交替排列；

所述均匀间隙部的电机气隙最小，非均匀间隙部的电机气隙由小变大；

所述单个突出部的重心靠近均匀间隙部的位置。

本实用的有益效果如下：

1.本实用采用一个集中式定子绕组控制定子部件的多个磁极变换，定子结构简单、容易制造。且电动机磁极数为较多，电动机步距角较小，不容易导致失步或超步。

2.本实用的转子部件的突出部的结构设置使得定子部件与转子部件之间存在均匀间隙部和非均匀间隙部同时，使得单个突出部的重心靠近突出部的均匀间隙部，使得当将转子部件的旋转的动力停止时，虽然转子部件受惯性影响仍有一个较低的旋转速度，但是由于突出部的结构重心偏向均匀间隙部附近，即重心靠近突出部旋转方向的后方，使得转子部件受到与旋转方向相反的制动力，以此来克服转子部件的惯性影响，使得转子部件可以稳定停下来，不容易超步。

3.本实用的紧固环外侧周面的导通口可以根据转动需求情况，设置多个磁轭与绕组线圈的组合，也可以根据转动需求情况，更换设置不同型号磁轭与绕组线圈的组合，以使得可以为转子部件提供适合的转矩，使得转子部件转动更加稳定，同时可以根据实际安装情况，将磁轭绕组线圈的组合插入合适安装位置，以方便钟表等机械的整体安装，同时通过紧固环固定定子部件的两个磁极铁芯，方便后期拆装维修。

附图说明

图1为本实用的整体结构示意图一。

图2为本实用的整体结构示意图二。

图3为本实用的定子部件与转子部件的细节结构示意图。

图4为本实用的转子部件的结构示意图(图中N、S表示磁极的极性)。

图5为本实用的绕组线圈接通正向脉冲电流时，定子部件的极性以及转子部件旋转情况示意图(图中N、S表示磁极的极性，箭头表示转子部件旋转方向)。

图6为本实用绕组线圈接通负向脉冲电流时，定子部件的极性以及转子部件旋转情况示意图(图中N、S表示磁极的极性，箭头表示转子部件旋转方向)。

具体实施方式

本实用的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本实用也可以各种不同的形式实现，因此本实用不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本实用，与本实用没有连接的部件将从附图中省略。

如图1-2所示，一种单相多级永磁步进电机，包括：定子部件1、磁轭2、绕组线圈3、转子部件4。

如图3所示，所述定子部件1包括：磁极铁芯一11、磁极铁芯二12、隔磁片13、紧固环14；磁极铁芯一11的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条一111，磁极铁芯二12为环形，磁极铁芯二12的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条二121，磁极铁芯一11与磁极铁芯二12相对设置，磁极铁芯一11的磁极条一111插入磁极铁芯二12的磁极条二121之间，使得磁极条一111与磁极条二121呈圆周交错排布，隔磁片13的数量为多个，隔磁片13分布设置在磁极条一111的一端和磁极条二121的一端，隔磁片13减小磁极铁芯一11与磁极铁芯二12的接触影响，紧固环14套设在磁极铁芯一11的磁极条一111与磁极铁芯二12的磁极条二121交错排布的中部，紧固环14采用非导磁材料，紧固环14与磁极条一111和磁极条二121分别通过定位销固定连接，紧固环14用于磁极铁芯一11与磁极铁芯二12之间的连接固定，紧固环14内侧周面上间隔设置凸起块141，凸起块141插设在磁极条一111和磁极条二121之间的间隙，方便进一步紧固，紧固环14外侧周面上间隔开设多个导通口142，每个导通口142对应磁极铁芯上的磁极条，其中磁极条的数量可以根据需求设置其他数量；

所述磁轭2为一个竖直端21和两个倾斜端22组合成的对称的半包结构，磁轭2的两个倾斜端22分别对应插设在紧固环14上导通口142内，并且分别与磁极条一111和磁极条二121接触，磁轭2的竖直端21上通过绕组骨架设置绕组线圈3；当通入绕组线圈3的电流的方向呈交替变换状态时，定子部件1的磁极铁芯一11和磁极铁芯二12以相异的磁极极性交替变换；

如图4-6所示，所述转子部件4设置在定子部件1内，转子部件4与定子部件1同轴心，转子部件4包括：转轴41、隔磁衬套42、转子铁芯43、永磁环44；隔磁衬套42设置在转轴41的外周面，转子铁芯43呈圆筒形设置在隔磁衬套42外周面，永磁环44的数量为两个，两个永磁环44分别套设在转子铁芯43的外周面的两端，永磁环44为圆筒形外周面上间隔设置三个突出部441的结构，突出部441的结构为不规则弧面结构，永磁环44为单磁极，且两个永磁环44的磁极相异，两个永磁环44的突出部441相错，突出部441与定子部件1的圆周的内周面之间的间隙包括均匀间隙部442和非均匀间隙部443，均匀间隙部442和非均匀间隙部443沿着圆周依次交替排，均匀间隙部442的电机气隙最小，非均匀间隙部443的电机气隙由小变大，均匀间隙部442和非均匀间隙部443的存在使得转子部件4的磁极靠近定子部件1磁极铁芯的磁极的远近存在差别，进而使得转子部件4稳定朝一个方向转动；转子部件4的转轴41的一端设置在轴承内(轴承未图示),当通入绕组线圈3的电流的方向呈交替变换状态时，定子部件1上的磁极条一111和磁极条二121的磁极极性交替变换，使得转子部件4受定子部件1变换的磁极影响而旋转，其中由于永磁环44上的突出部441的设置，单个突出部441对应外围定子部件1上的相邻的两个磁极条的内周，且当转子部件4稳定时，突出部441的均匀间隙部442对应其外围的一个磁极条的内周，非均匀间隙部443对应其外围的两个磁极条的内周，当定子部件1的磁极条的极性发生变换时，转子部件4的永磁环44的磁极受定子部件1的磁极条磁极变换影响，同极相斥，异极相吸，转子部件4开始旋转，如图5-6所示，突出部441的结构设置使得定子部件1与转子部件4之间存在均匀间隙部442和非均匀间隙部443的同时使得单个突出部441的重心靠近均匀间隙部442的位置，其中转子部件4沿顺时针方向转动，当将转子部件4顺时针的旋转的动力停止时，由于惯性影响，转子部件4沿顺时针方向仍有一个较低的速度，同时由于突出部441的结构重心偏向均匀间隙部442附近，即重心靠近突出部441旋转方向的后方，使得转子部件4此时其受到与旋转方向相反的制动力，因而突出部441的结构设置使得转子部件4顺时针方向旋转后可以稳定停下来，使得转子部件4旋转更加稳定。

优选的，作为一种可实施方式，所述紧固环14外侧周面的导通口142可以根据转动需求情况，设置多个磁轭2绕组线圈3的组合，也可以根据转动需求情况，更换设置不同型号磁轭2绕组线圈3的组合，以使得可以为转子部件4提供适合的转矩，使得转子部件4转动更加稳定。

优选的，作为一种可实施方式，所述定子部件1圆周上的磁极条一111和磁极条二121之间的间隙可填充消音材料，进一步减小转子部件4转动时产生的噪声。

本实用的工作原理：

绕组线圈3接通正向脉冲电流前，转子部件4处于稳定位置，转子部件4的S极的均匀间隙部442靠近磁极铁芯一11的磁极条一111，转子部件4的N极的均匀间隙部442靠近磁极铁芯二12的磁极条二121，如图5所示，当绕组线圈3接通一个正向脉冲电流时，绕组线圈3上端为N极,绕组线圈3下端为S极,磁极条一111为S极，磁极条二121为N极，由于转子部件4的两端分别对应为S极和N极，在同性相斥异性相吸的磁力作用下转子部件4顺时针旋转一个步距角，转子部件4稳定在新的位置，电动机完成一次步进运行；如图6所示，当绕组线圈3接通一个负向脉冲电流时，绕组线圈3上端为S极,绕组线圈3下端为N极,磁极条一111为N极，磁极条二121为S极，在同性相斥异性相吸的磁力作用下转子部件4顺时针再旋转一个步距角，转子部件4稳定在新的位置，电动机完成一次步进运行，这样电动机完成一个正、负脉冲循环周期的步进运行。其中，突出部441的结构设置使得定子部件1与转子部件4之间存在均匀间隙部442和非均匀间隙部443的同时使得单个突出部441的重心靠近均匀间隙部442的位置，使得转子部件4受到与旋转方向相反的制动力，以此来克服转子部件4的惯性影响，使得转子部件4旋转更加稳定。

Claims (5)

1.一种单相多级永磁步进电机，包括：定子部件(1)、磁轭(2)、绕组线圈(3)、转子部件(4)；

其特征在于：所述定子部件(1)包括：磁极铁芯一(11)、磁极铁芯二(12)、隔磁片(13)、紧固环(14)；

所述磁极铁芯一(11)的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条一(111)，磁极铁芯二(12)的环形端面上一侧等间隔设置三个磁极条二(121)，磁极铁芯一(11)与磁极铁芯二(12)相对设置；

所述磁极铁芯一(11)的磁极条一(111)插入磁极铁芯二(12)的磁极条二(121)之间，使得磁极条一(111)与磁极条二(121)呈圆周交错排布；

所述隔磁片(13)分布设置在磁极条一(111)的一端和磁极条二(121)的一端；

所述紧固环(14)套设在磁极铁芯一(11)的磁极条一(111)与磁极铁芯二(12)的磁极条二(121)交错排布的中部；

所述紧固环(14)内侧周面上间隔设置凸起块(141)，凸起块(141)插设在磁极条一(111)和磁极条二(121)之间的间隙；

所述紧固环(14)外侧周面上间隔开设多个导通口(142)，每个导通口(142)对应磁极铁芯上的磁极条；

所述磁轭(2)为一个竖直端(21)和两个倾斜端(22)组合成的对称的半包结构，磁轭(2)的两个倾斜端(22)分别对应插设在紧固环(14)上导通口(142)内，并且分别与磁极条一(111)和磁极条二(121)接触，磁轭(2)的竖直端(21)上通过绕组骨架设置绕组线圈(3)；

所述转子部件(4)设置在定子部件(1)内，转子部件(4)与定子部件(1)同轴心；

所述转子部件(4)包括：转轴(41)、隔磁衬套(42)、转子铁芯(43)、永磁环(44)；

所述隔磁衬套(42)设置在转轴(41)的外周面，转子铁芯(43)呈圆筒形设置在隔磁衬套(42)外周面；

所述永磁环(44)的数量为两个，两个永磁环(44)分别套设在转子铁芯(43)的外周面的两端；

所述永磁环(44)为圆筒形外周面上间隔设置三个突出部(441)的结构，突出部(441)的结构为不规则弧面结构；

所述永磁环(44)为单磁极，且两个永磁环(44)的磁极相异，两个永磁环(44)的突出部(441)相错；

所述突出部(441)与定子部件(1)的圆周的内周面之间的间隙包括均匀间隙部(442)和非均匀间隙部(443)，均匀间隙部(442)和非均匀间隙部(443)沿着圆周依次交替排，均匀间隙部(442)的电机气隙最小，非均匀间隙部(443)的电机气隙由小变大；

所述单个突出部(441)的重心靠近均匀间隙部(442)的位置。

2.根据权利要求1所述的一种单相多级永磁步进电机，其特征在于：所述隔磁片(13)的数量为多个。

3.根据权利要求1所述的一种单相多级永磁步进电机，其特征在于：所述紧固环(14)采用非导磁材料，紧固环(14)与磁极条一(111)和磁极条二(121)分别通过定位销固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种单相多级永磁步进电机，其特征在于：所述紧固环(14)外侧周面的导通口(142)可以根据转动需求情况，设置多个磁轭(2)绕组线圈(3)的组合，也可以根据转动需求情况，更换设置不同型号磁轭(2)绕组线圈(3)的组合。

5.根据权利要求1所述的一种单相多级永磁步进电机，其特征在于：所述定子部件(1)圆周上的磁极条一(111)和磁极条二(121)之间的间隙可填充消音材料。

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