低成本混合式步進電機的製作方法

2023-06-17 08:37:26 1

專利名稱：低成本混合式步進電機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於對混合式步進電機結構的改進。
背景技術：
步進電機一般分為三種永磁式，可變磁阻式和混合式。
其中，可變磁阻式電機在當前已不常用了。永磁式電機因其固有的簡單結 構，而應用於力及精度要求相對較低的場合。混合式電機通常應用在需要高分 辨和大扭矩的場合。
圖l是一個典型現有的混合式直線電機的分解圖。
該混合式直線電機具有定子總成4'，定子總成4內腔容置有轉子總成3'， 轉子總成3'設在軸30'上，軸30'通過兩個軸承2'支撐於兩個相互連接的端 蓋l' 、 6'的軸承孔中。軸承2'與端蓋6'之間設有調節軸承預緊力的波形墊 片5，。
定子總成4'由衝片疊壓成形，其內孔通過絎磨加工以保證其尺寸精度，具 有塑料骨架作為絕緣件使用，定子線圈繞制於定子的槽內。
轉子總成3'，由幾個零件組成。如圖2所示 一個永磁磁鐵31，安裝於兩 個獨立的轉子疊片32'中間。再安裝於軸30，」:。之後再進行對轉子疊片32' 外圓磨削以保證轉子疊片32'外圓尺寸的精確及其對軸30'的同心度。
兩個端蓋l' 、 6'，主要曰鋁、鐵或鋅等金屬材料鑄成，成形後所有關鍵
尺寸均需經二次機加工來實現，如圖3所示的端蓋r的軸承孔ir及用以容納
定子總成4'的環槽12'，均需機械精加工。在一些應用場合，為了更有效地調節軸承預緊力，端蓋6'上會加裝一個螺紋式軸承預緊力調節裝置。
儘管這種電機精度很高，但大量採用迭片結構和二次機加工使成本增大很
多。另外，迭片的原材料矽鋼片價格昂貴，採用這種材料主要是因為其較高的
導磁性和在高頻下的低損耗。
因此混合式電機設計的缺點是生產成本和材料成本較高，尤其是迭片結構部分。
而很多應用領域對成本敏感，速度也相對較慢，所以迭片結構電機的優勢 不明顯。
並且，由於迭層結構之間i有間隙而無法做表面電鍍或塗敷，因此抗腐蝕 性較低。
因此需要一個這樣的電機，它應具有混合式電機的高分辨及大扭矩特點， 但成本低廉與永磁式步進電機相似。 發明內容
本實用新型提供一種低成本混合式步進電機，其目的在於，克服現有技術 缺點，其具有混合式電機的高分辨及大扭矩特點，但成本低廉，電磁效率高，
防腐性能高。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是
一種低成本混合式步進電機，具有定子總成，定子總成內腔容置有轉子總成， 轉子總成設在軸上，軸通過兩個軸承支撐於兩個相互連接的端蓋中，軸承與端 蓋之間設有波形墊片，其特徵在於定子總成為燒結的鐵質一體化零件，轉子 總成也為燒結的鐵質一體化零仵。
上述端蓋由具有軸承孔的軸承支撐體和端蓋片組成，軸承容置在軸承孔中，軸承支撐體外側面設有臺階，端蓋片卡制在臺階上，兩個端蓋片相互連接。
定子總成和轉子總成表面設有電鍍層或防腐材料層。
本實用新型的有益效果是 定子總成和轉子總成均為一體化零件，也即，定子總成或轉子總成不再是 現有技術的由多個零件特別是迭片組裝而成的迭層結構，而是由鐵質材料通過 粉末冶金工藝(即燒結技術)燒結而成的單一零件。
粉末金屬工藝(燒結技術)的發展使燒結鐵質材料替代傳統的迭層結構成 為可能。鐵質材料相比矽鋼片材料大大降低了成本。
燒結成型的一體化定子總成或轉子總成沿軸向剖面的形狀不需要完全一致 (而迭片結構需要)，這樣可獲得磁性最大化，更複雜的幾何造型和機械特徵的 整體性等。
如圖4所示，現有技術的迭片技術需要纏繞線圈的部位，由於是迭片結構， 所以必然是方角，而如圖5所示，燒結零件可以是圓角，因此，相同的纏繞圈 數下，圖5的結構只需使用較少的漆包線，產生的電阻也較小，但電磁能量相 同，從而，電磁效率得到改善。
燒結式成型的一體化定子總成和轉子總成結構還可以直接成型至最終尺寸 要求(添加高硬度元素)。由於不會有材料的切削加工，所以不會產生諸如毛刺 等現象。並且燒結零件成型後可做表面電鍍或塗敷，迭層結構之間因有間隙而 無法辦到。 一體化定子總成和轉子總成表面的電鍍層或防腐材料層可以增加抗 腐蝕性。
由於一體化結構的燒結式定子的軸向間隙比迭片式小得多，因此波形彈簧墊 圈就可實現軸承預緊功能，比現有技術節省了螺紋式軸承預緊力調節裝置。
如圖6所示，由於端蓋1被分成軸承支撐體13和端蓋片14，因此，圖6中 的A表面可以不再精加工，並端蓋片14可以採用衝壓形式生成，這樣節約成本。以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l是現有技術結構示意圖 圖2是現有技術轉子總成結構示意圖 圖3是現有技術端蓋剖面示意圖 圖4是現有技術中線圈纏繞迭片結構示意圖 圖5是本實用新型中線圈纏繞燒結結構結構示意圖 圖6是本實用新型端蓋結構示意圖 圖7是本實用新型結構示意圖具體實施方式
如圖7所示，本實用新型具有由鐵質材料燒結而成的整體為一個零件的定子 總成4,定子總成4內腔容置有由鐵質材料燒結而成的整體為一個零件的轉子總 成3，轉子總成3設在軸30 二，軸30通過兩個軸承2支撐於兩個軸承支撐體 13、 63的軸承孔中，軸承2與軸承支撐體63之間設有波形墊片5，軸承支撐體 13、 63外側面設有臺階130、 630，端蓋片14、 64卡制在臺階130、 630上，兩 個端蓋片14、 64以螺栓7相互連接。
定子總成4和轉子總成3表面設有電鍍層或防腐材料層(圖中未示)。 由於轉子總成3是一次性燒結到需要形狀的，所以為了使轉子總成3和轉軸30 保持同心，可以使用一個較大尺寸的轉軸30，裝配後以轉子總成3外徑尺寸作為 基準，磨削轉軸30以達到要求。
權利要求1.一種低成本混合式步進電機，具有定子總成，定子總成內腔容置有轉子總成，轉子總成設在軸上，軸通過兩個軸承支撐於兩個相互連接的端蓋中，軸承與端蓋之間設有波形墊片，其特徵在於定子總成為燒結的鐵質一體化零件，轉子總成也為燒結的鐵質一體化零件。
2. 如權利要求l所述的低成本混合式步進電機，其特徵在於端蓋由具有軸 承孔的軸承支撐體和端蓋片組成，軸承容置在軸承孔中，軸承支撐體外側 面設有臺階，端蓋片卡制在臺階上，兩個端蓋片相互連接。
3. 如權利要求1所述的低成本混合式步進電機，其特徵在於定子總成和轉 子總成表面設有電鍍層或防腐材料層。
專利摘要本實用新型提供一種低成本混合式步進電機，具有定子總成，定子總成內腔容置有轉子總成，轉子總成設在軸上，軸通過兩個軸承支撐於兩個相互連接的端蓋中，軸承與端蓋之間設有波形墊片，其特徵在於定子總成為燒結的鐵質一體化零件，轉子總成也為燒結的鐵質一體化零件。上述端蓋由具有軸承孔的軸承支撐體和端蓋片組成，軸承容置在軸承孔中，軸承支撐體外側面設有臺階，端蓋片卡制在臺階上，兩個端蓋片相互連接。定子總成和轉子總成表面設有電鍍層或防腐材料層。本實用新型的有益效果是具有混合式電機的高分辨及大扭矩特點，但成本低廉，電磁效率高，防腐性能高。
文檔編號H02K37/00GK201063516SQ20072000009
公開日2008年5月21日 申請日期2007年1月9日 優先權日2006年1月13日
發明者凱西·考互斯基 申請人:海頓直線電機(常州)有限公司