一種直線步進電機的製作方法
2023-10-24 10:53:32
專利名稱：一種直線步進電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直線步進電機，特別是涉及一種提高了定子鐵芯和壓板之間的受力性能和補償吸引力的直線步進電機。
背景技術：
步進電機已在業界廣泛使用多年。優勢之一:由於其設計簡單，無需大量稀土磁鐵，因此製造成本低。另一個優點是其控制簡單。步進電機控制為開環，無需複雜的閉環、伺服控制電子器件和軟體。雖然步進電機具有上述優點，步進電機的使用很大程度上局限於傳統旋轉步進電機，即使是直線運動也不例外。通常使用傳動裝置，如皮帶、滾珠螺杆或絲槓將旋轉運動轉換成直線運動。美國專利6603229bL介紹了這種電機運用旋轉式步進電機將旋轉運動轉換成直線運動的例子。該設計使用錨定絲槓和旋轉步進電機，將旋轉運動轉換成直線運動。該電機機械部件容易磨損。此外，由於這種電機的控制使用開環控制，運動接觸部件產生的摩擦亦有不利影響。任何不均勻摩擦都會影響定位精度。雖然過去設計出一些直接驅動的直線步進電機，但近年來對直接驅動直線步進電機的研究和新開發較少。其中一個原因是，直線電機通常用作衝頭和壓板，要求用戶將其他部件設計併集成到一個完整的集成系統中。換句話說，直線電機不易使用，需進行一些工程計劃才能將其納入機械設計之中。此外，步進電機要求的氣隙非常小，通常在0.05X0.05毫米至0.10X0.10毫米範圍內，才能有效利用磁通，產生作用力。由於衝頭線圈和壓板齧齒之間得氣隙很小，與電機生成的力相比，衝頭和壓板之間的引力變得極大。因此，支撐部件、引導這些部件相對運動和防止兩個部件同時倒塌所需的軸承必須夠大夠硬。從力學和控制的角度來看，這種引力都是不利的。因此，伴隨此類電機系統而來的是巨大的靜摩擦力，這會影響電機啟動和止動操作中的電機響應。衝頭運動還需要電機電源線一起移動，因此產生了不良的拖曳力。此外，由於衝頭移動質量較大，限制其可達到的加速度，即使沒有任何負荷，也限制了衝頭可以達到的加速度。雖然可以移動壓板和固定衝頭，壓板總質量也非常大。這是因為壓板通常由層壓矽鋼或磁鋼製成，以實現高磁導率。壓板也須夠厚，以便讓磁通流過，不至飽和。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中直線步進電機所存在的諸多缺陷，提供一種提高了定子鐵芯和壓板之間的受力性能和補償吸引力的直線步進電機來解決上述問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種直線步進電機，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設置於壓板的側邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側上設置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特徵在於，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設置於壓板的兩側，並且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述定子鐵芯上設置有四個磁齒，每個磁齒上纏繞有線圈。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板由薄片層壓鋼材堆疊而成，所述壓板的頂面和底面設置有複數個齧齒。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，並且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過永磁體連接。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為一整塊，壓板的頂面和底面分別設置有兩條平行的沿壓板延伸方向設置的齧齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於壓板兩側的齧齒外側。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設置有一條齧齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於兩塊壓板兩側的齧齒外側。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，並且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過連接塊連接。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設置有一條齧齒，兩塊壓板之間通過永磁體連接，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於兩塊壓板兩側的齧齒外側。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述一種直線步進電機包括兩個以上的壓板，所述每組定子鐵芯包括與壓板數量相等的定子鐵芯。上述一種直線步進電機，其特徵在於，還包括外殼，所述壓板上連接有引導裝置，所述引導裝置包括連接在壓板兩側的兩個軸套和設置於兩個軸套內的兩個轉軸，所述兩根轉軸的兩端分別連接在外殼的兩端壁上。上述一種直線步進電機，其特徵在於，在所述壓板一側的軸套上設置有限位開關，在限位開關相對應的外側設置有限制傳感器，在所述壓板另一側的軸套上設置有光柵尺，在光柵尺相對應的外側設置有線形編碼器讀頭。上述一種直線步進電機，其特徵在於，所述引導裝置還可以為以下各項的其中之一:直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。本發明的有益效果:在本發明中，衝頭和壓板的吸引力得到平衡或補償，因此在活動壓板上不存在淨吸引力。設計中無需大型軸承，直線步進電機性能大大提高。因此，本發明直線步進電機可以打包集成，其中可使用簡單軸承，如兩個襯套和兩個轉軸，以引導衝頭的活動結構，並且可以額外添加限制傳感器和線性編碼器。這給用戶提供了一個簡單、廉價的解決實施方式。
圖1為本發明的剖視；圖2為圖1的A-A向剖視圖；圖3為圖1的B-B向剖視圖；圖4為疊加薄片層壓鋼片形成壓板的示意圖；圖5為本發明的應用狀態的結構示意圖；圖6為採用三塊壓板的實施例的結構示意圖；圖7為本發明另一種實施例的示意圖8為本發明再一種實施例的示意圖。
具體實施例方式為使對本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:參看圖1，一種直線步進電機，包括定子鐵芯100和壓板200，定子鐵芯100設置於壓板200的側邊，定子鐵芯100面朝壓板200的一側上設置有磁齒110，磁齒110上纏繞有線圈120，定子鐵芯100包括兩組，兩組定子鐵芯100分別設置於壓板200的兩側，並且兩組定子鐵芯100距離壓板200的距離相同。
並且定子鐵芯100上設置有四個磁齒110，每個磁齒110上均纏繞有線圈120。壓板200由薄片層壓鋼材堆疊而成，壓板200的頂面和底面設置有複數個齧齒210。參看圖2，每組定子鐵芯100包括兩塊定子鐵芯100，並且兩塊定子鐵芯100之間平行放置，兩塊定子鐵芯100之間通過永磁體300連接。參看圖3，壓板200的頂面和底面分別設置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設置的齧齒210，兩組的四塊定子鐵芯100分別設置於壓板200兩側的齧齒210外側，在此實施例中，壓板200為一整塊壓板，壓板200的頂面和底面分別設置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設置的齧齒210。在其他優選實施例中，壓板200也可以為兩塊，每塊壓板200的頂面和頂面均設置有一條齧齒210，兩塊壓板200之間通過永磁體連接，兩組的四塊定子鐵芯100分別設置於兩塊壓板200兩側的齧齒210外側。參看圖4，壓板200無需很厚，因為不需要使用以往設計中用於磁通回流的護鐵。此外，由於壓板200通常由薄鐵片疊層製成，以減少渦流，因此磁通在同一方向流經這些疊片會提聞電機效率。參看圖1，在這個位置上，當線圈120以勵磁電流通電且兩組定子鐵芯100保持固定時，壓板200向一個方法運動，；顛倒勵磁電流方向，壓板200便會向相反方向運動。參看圖5，壓板200上連接有引導裝置400，引導裝置400包括連接在壓板200兩側的兩個軸套410和設置於兩個軸套410內的兩個轉軸420，兩根轉軸420的兩端分別連接在外殼430的兩端壁上，從而將壓板200支撐起來並且引導壓板的運動軌跡。壓板200 —側的軸套410上設置有限位開關510,在限位開關510相對應的外側設置有限制傳感器520，限位開關510和限制傳感器520配合使用來對壓板200進行限位；在壓板另一側的軸套410上設置有光柵尺610，在光柵尺610相對應的外側設置有線形編碼器讀頭620，通過光柵尺610和線形編碼器讀頭620的配合來讀取壓板200的運動位置。並且在本發明中，引導裝置400還可以為以下各項的其中之一:直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。參看圖6，本發明的一種直線步進電機還可以包括兩個以上的壓板200，每組定子鐵芯100包括與壓板200數量相等的定子鐵芯100。具體的其中一個實施例為，包括三塊壓板200，每組定子鐵芯100包括三塊平行設置的定子鐵芯100，三塊定子鐵芯之間通過永磁體300連接。這樣的設計可以使得內部經過的磁通量是原來的兩倍。參看圖7,圖7為本發明另一種實施例的不意圖，一種直線步進電機，壓板200為一整塊壓板，壓板200的頂面和底面分別設置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設置的齧齒210，壓板200兩側設置有兩組定子鐵芯100，每組定子鐵芯100包括兩塊定子鐵芯100，每組的兩塊定子鐵芯100之間通過永磁體300連接。參看圖8，圖8為本發明再一種實施例的示意圖，在本實施例中包括兩塊壓板200，每塊壓板200的頂面和頂面均設置有一條齧齒210，兩塊壓板200之間通過永磁體連接，在兩塊壓板200的兩側設置有兩組定子鐵芯100，每組定子鐵芯100包括兩塊定子鐵，100,並且兩塊定子鐵芯100之間平行放置，兩塊定子鐵芯100之間通過連接塊310連接，兩塊定子鐵芯100與連接它們的連接塊310為一個整體，兩組的四塊定子鐵芯100分別設置於兩塊壓板200兩側的齧齒210外側。綜上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。
權利要求
1.一種直線步進電機，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設置於壓板的側邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側上設置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特徵在於，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設置於壓板的兩側，並且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。
2.根據權利要求1所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述定子鐵芯上設置有四個磁齒，每個磁齒上纏繞有線圈。
3.根據權利要求2所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板由薄片層壓鋼材堆疊而成，所述壓板的頂面和底面設置有複數個齧齒。
4.根據權利要求3所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，並且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過永磁體連接。
5.根據權利要求4所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為一整塊，壓板的頂面和底面分別設置有兩條平行的沿壓板延伸方向設置的齧齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於壓板兩側的齧齒外側。
6.根據權利要求4所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設置有一條齧齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於兩塊壓板兩側的齧齒外側。
7.根據權利要求3所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，並且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過連接塊連接。
8.根據權利要求7所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設置有一條齧齒，兩塊壓板之間通過永磁體連接，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設置於兩塊壓板兩側的齧齒外側。
9.根據權利要求3所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述一種直線步進電機包括兩個以上的壓板，所述每組定子鐵芯包括與壓板數量相等的定子鐵芯。
10.根據權利要求1所述一種直線步進電機，其特徵在於，還包括外殼，所述壓板上連接有引導裝置，所述引導裝置包括連接在壓板兩側的兩個軸套和設置於兩個軸套內的兩個轉軸，所述兩根轉軸的兩端分別連接在外殼的兩端壁上。
11.根據權利要求10所述一種直線步進電機，其特徵在於，在所述壓板一側的軸套上設置有限位開關，在限位開關相對應的外側設置有限制傳感器，在所述壓板另一側的軸套上設置有光柵尺，在光柵尺相對應的外側設置有線形編碼器讀頭。
12.根據權利要求10所述一種直線步進電機，其特徵在於，所述引導裝置還可以為以下各項的其中之一:直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。
全文摘要
本發明涉及一種直線步進電機，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設置於壓板的側邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側上設置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特徵在於，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設置於壓板的兩側，並且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。本發明的有益效果在本發明中，衝頭和壓板的吸引力得到平衡或補償，因此在活動壓板上不存在淨吸引力。設計中無需大型軸承，直線步進電機性能大大提高。因此，本發明直線步進電機可以打包集成，其中可使用簡單軸承，如兩個襯套和兩個轉軸，以引導衝頭的活動結構，並且可以額外添加限制傳感器和線性編碼器。這給用戶提供了一個簡單、廉價的解決實施方式。
文檔編號H02K41/03GK103187851SQ20111045938
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者林浩元, 曾振武 申請人:雅科貝思精密機電(上海)有限公司