轉子總成及包含該轉子總成的步進驅動電機的製作方法

2023-11-06 13:17:47 1

本發明涉及汽車零部件領域，具體地說，涉及一種應用在汽車自適應轉向大燈上的轉子總成以及包含該轉子總成的步進驅動電機。

背景技術：

為了提高汽車運轉行駛的安全性，行業內提出了自適應地控制車燈的照射方向的系統，該系統追隨方向盤的轉向操縱角和車身懸掛系統的高低方位角進行左右和上下的轉動，使得車燈(尤其是前照燈)的照射方向不僅朝直線行駛方向，還可以朝駕駛員進行轉向操作的方向，該系統在提高汽車的運轉安全性方面起來很大的作用。

在上述控制車燈的系統中，業內目前採用步進驅動電機(例如直線步進驅動電機)作為驅動裝置，但是，如公告號為CN201674378U和CN202300660U的中國授權專利中所示，作為驅動裝置的步進驅動電機中包含的轉子和輸出軸的結構具有如下缺點：插入轉子中的軸包含位於轉子外部的光滑導向部分和位於轉子內部的與轉子配合的螺紋部分，在這種結構下，為了實現一定行程，軸的長度必須為行程長度的兩倍以上，從而導致軸的製造成本高，直線精度難以保證，而且使得電機整體尺寸太長。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種用於應用於大燈轉向系統的步進驅動電機以及其包含的轉子總成，從而解決了在電機整體尺寸確定不變的情況下，如何增加輸出軸的行程的問題。

本發明提供的定子總成，包括：

轉子殼體1；帶有外螺紋的轉子軸2，該轉子軸2安裝在所述轉子殼體1的內部；磁鐵3，該磁鐵3安裝在所述轉子殼體1的外部；伸縮軸4，該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管，並通過其內表面上的內螺紋安裝在所述轉子軸2上的外螺紋上。

較佳地，所述轉子總成還包括安裝在所述轉子殼體1外周上的軸承5。較佳地，所述轉子殼體1的內部為空心結構，所述轉子軸2的外螺紋至少部分位於所述轉子殼體1的內部空心結構中。

較佳地，通過與所述轉子軸2的外螺紋的配合，所述伸縮軸4可以部分或者全部地旋轉進入所述轉子殼體1的內部空心結構中。

較佳地，所述磁鐵3為環形磁鐵，並套裝固定在所述轉子殼體1的圓柱狀外表面上。

較佳地，所述伸縮軸4的外表面上具有導向槽，所述導向槽沿著所述伸縮軸4的軸向方向、從所述伸縮軸4的一端開始延伸但不貫穿至所述伸縮軸4的另外一端，且所述導向槽的個數為2個，並且在所述伸縮軸4的外表面上對稱分布。

較佳地，所述轉子殼體1與所述轉子軸2通過注塑的方式安裝在一起，注塑後所述轉子軸2的一個光端部21位於所述轉子殼體1的封閉端一側的外部。

較佳地，所述轉子軸2與所述轉子殼體1的連接處的外周上形成有鋸齒狀結構22。

本發明還提供了一種步進驅動電機，包括：

外部纏有線圈的定子6；安裝在所述定子6內部的轉子總成；套設在所述定子6的外周上的導磁環10；用於給步進驅動電機上電的電氣連接頭8；所述轉子總成進一步包括：轉子殼體1；帶有外螺紋的轉子軸2，該轉子軸2安裝在所述轉子殼體1的內部；磁鐵3，該磁鐵3安裝在所述轉子殼體1的外部；伸縮軸4，該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管，並通過其內表面上的內螺紋配合安裝在所述轉子軸2的外螺紋上；安裝在所述轉子 殼體1外周上的軸承5。

較佳地，所述磁鐵3為環形磁鐵，位於所述定子6內部且其外圈與所述定子6間隙配合。

較佳地，所述軸承5的外圈被壓入到所述定子6的內部。

較佳地，所述轉子殼體1的內部為空心結構，所述轉子軸2的外螺紋至少部分位於所述轉子殼體1的內部空心結構中。

較佳地，通過與所述轉子軸2的外螺紋的配合，所述伸縮軸4可以部分或者全部地旋轉進入所述轉子殼體1的內部空心結構中。

較佳地，所述伸縮軸4的外表面上具有導向槽，所述導向槽沿著所述伸縮軸4的軸向方向、從所述伸縮軸4的一端開始延伸但不貫穿至所述伸縮軸4的另外一端。

較佳地，所述步進驅動電機還包括：壓裝在所述導磁環10內部且帶有凸起結構的前端蓋9，該凸起結構至少部分位於所述伸縮軸4上的導向槽中，從而防止所述伸縮軸4轉動並且在軸向上對所述伸縮軸4進行導向。

較佳地，所述轉子殼體1與所述轉子軸2通過注塑的方式安裝在一起，注塑後所述轉子軸2的一個光端部21位於所述轉子殼體1的封閉端一側的外部。

較佳地，所述定子6上形成有定位孔61，所述轉子軸2的光端部21至少部分位於該定位孔61中。

較佳地，所述步進驅動電機還包括：安裝在所述伸縮軸4輸出端上的連接球7；O型圈11，該O型圈11通過套置的方式設置在所述前端蓋9上；後端蓋12，該後端蓋12被壓裝到所述電氣連接頭8上。

較佳地，所述轉子軸2與所述轉子殼體1的連接處的外周上形成有鋸齒狀結構22。

與現有技術相比，本發明由於採用了新的轉子總成和步進驅動電機結構設計，使得在電機整體外部尺寸不變的情況下，伸縮軸(輸出軸)可以提供更長的行程，同時降低了製造成本，保證了直線精度。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明所述轉子總成各零部件的爆炸示意圖；

圖2是圖1所示轉子總成組裝後的剖視圖；

圖3A是圖1中所示伸縮軸的立體示意圖；

圖3B是圖3A所示伸縮軸的正視圖；

圖3C是圖3B的左視圖；

圖3D是圖3B的剖視圖；

圖4是包含圖1所示轉子總成的步進驅動電機的剖視圖；

圖5A是圖4中所示前端蓋的立體示意圖；

圖5B是圖5A所示前端蓋的俯視圖；

圖6是圖4所示步進驅動電機組裝後的立體示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖並通過實施例來描述本發明所述的轉子總成以及包含該轉子總成的步進驅動電機。

實施例1

圖1是本發明所述轉子總成各零部件的爆炸示意圖，圖2是圖1所示轉子總成組裝後的剖視圖，如圖1至圖2所示，該轉子總成具體由如下零部件組成：轉子殼體1；帶有外螺紋的轉子軸2，該轉子軸2安裝在所述轉子殼體1的內部；磁鐵3，該磁鐵3安裝在所述轉子殼體1的外部；伸縮軸4，該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管，並通過其內表面上的內螺紋安裝在所述轉子軸2上的外螺紋上。

優選地，所述轉子殼體1為類似於中空的圓柱形茶杯的結構，其材料可以根據實際需求任意選擇，在本實施例中，為了減輕轉子總成的重量，轉子殼體1的材料優選為塑料；所述轉子軸2通過注塑的方式與所述轉子 殼體1固定安裝在一起，轉子軸2的外螺紋可以全部或者部分位於所述轉子殼體1的內部空心結構中，注塑後轉子軸2的一個光端部21位於轉子殼體1的封閉端一側的外部(轉子軸2插入並穿透所述轉子殼體1的類似於茶杯封閉端的底部)，進一步地，如圖2所示，為了保證注塑後轉子殼體1與轉子軸2之間的連接力，在所述轉子軸2與轉子殼體1的連接處的外周上設計形成有鋸齒狀結構22。

優選地，所述磁鐵3為環形磁鐵，其通過過盈或者注塑的方式固定安裝在所述轉子殼體1的圓柱狀外表面上。

優選地，所述該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管狀塑料結構，並通過其內表面上的內螺紋安裝在所述轉子軸2上的外螺紋上，從而可以將轉子軸2的旋轉運動轉化為伸縮軸4的直線運動。進一步地，通過與轉子軸2的外螺紋的配合，伸縮軸4可以部分或者全部地旋轉進入所述轉子殼體1的內部空心結構中。

優選地，如圖3A至3D所示，所述伸縮軸4的外表面上具有導向槽或導向凸起(附圖未給出導向凸起的示例)，所述導向槽或導向凸起沿著所述伸縮軸4的軸向方向、從所述伸縮軸4的一端開始延伸但不貫穿至所述伸縮軸4的另外一端。所述導向槽或導向凸起的個數不做限定，在本實施例中，所述導向槽或導向凸起的個數為2個(圖中所示結構41和42為導向槽)，並且該兩個導向槽或導向凸起在所述伸縮軸4的外表面上為對稱分布。

優選地，如圖1和圖2所示，為了使得上述轉子總成能夠更好的固定安裝在電機中，所述轉子總成還包括安裝在所述轉子殼體1外周上的軸承5，軸承5可以通過注塑、冷壓或者過盈的方式固定安裝在所述轉子殼體1的外周上。

上述轉子總成結構主要應用於步進驅動電機中，與定子和線圈等其他部件相配合完成對類似汽車轉向大燈系統、進排氣系統的控制。

實施例2

本實施例將描述一種結構緊湊且行程長的步進驅動電機，該步進驅動電機包含實施例1中所述的轉子總成。

圖4是包含圖1和圖2所示轉子總成的步進驅動電機的剖視圖，如圖4所示，本實施例所述的步進驅動電機包括如下結構：外部纏有線圈的定子6；安裝在所述定子6內部的轉子總成；套設在所述定子6的外周上的導磁環10；用於給步進驅動電機上電的電氣連接頭8；其中，所述轉子總成進一步包括：轉子殼體1；帶有外螺紋的轉子軸2，該轉子軸2安裝在所述轉子殼體1的內部；磁鐵3，該磁鐵3安裝在所述轉子殼體1的外部；伸縮軸4，該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管，並通過其內表面上的內螺紋配合安裝在所述轉子軸2的外螺紋上；安裝在所述轉子殼體1外周上的軸承5，軸承5可以通過注塑、冷壓或者過盈的方式固定安裝在所述轉子殼體1的外周上。

優選地，所述磁鐵3為環形磁鐵，其位於所述定子6內部且其外圈與所述定子6間隙配合。

優選地，所述軸承5的外圈被壓裝(例如過盈壓裝)到所述定子6的內部，從而實現對上述轉子總成的支撐。

優選地，所述轉子殼體1為類似於中空的圓柱形茶杯的結構，其材料可以根據實際需求任意選擇，在本實施例中，為了減輕轉子總成的重量，轉子殼體1的材料優選為塑料；所述轉子軸2通過注塑的方式與所述轉子殼體1固定安裝在一起，轉子軸2的外螺紋可以全部或者部分位於所述轉子殼體1的內部空心結構中。

優選地，所述該伸縮軸4為帶有內螺紋的空心管狀塑料結構，並通過其內表面上的內螺紋安裝在所述轉子軸2上的外螺紋上，從而可以將轉子軸2的旋轉運動轉化為伸縮軸4的直線運動。進一步地，通過與轉子軸2的外螺紋的配合，伸縮軸4可以部分或者全部地旋轉進入所述轉子殼體1的內部空心結構中。

13.優選地，如圖3A至3D所示，所述伸縮軸4的外表面上具有導向槽，所述導向槽沿著所述伸縮軸4的軸向方向、從所述伸縮軸4的一端 開始延伸但不貫穿至所述伸縮軸4的另外一端。導向槽的個數不做限定，在本實施例中，所述導向槽的個數優選為2個(圖中所示結構41和42)，並且該兩個導向槽在所述伸縮軸4的外表面上為對稱分布。可替換地，所述伸縮軸4的外表面上如果不形成導向槽，可以由導向凸起(附圖未給出示例)實現導向功能，同樣所述導向凸起沿著所述伸縮軸4的軸向方向、從所述伸縮軸4的一端開始延伸但不貫穿至所述伸縮軸4的另外一端。導向凸起的個數不做限定，優選為2個，並且該兩個導向凸起在所述伸縮軸4的外表面上為對稱分布。

優選地，如圖5A和5B所示，所述步進驅動電機還包括壓裝在所述導磁環10內部且帶有凸起結構的前端蓋9，該凸起結構至少部分位於所述伸縮軸4上的導向槽中，從而防止所述伸縮軸4轉動並且在軸向上對所述伸縮軸4進行導向。在本實施例中，所述前端蓋9的內部包含2個對稱分布的凸起結構(91和92)，它們位於所述導向槽41和42中，對所述伸縮軸4進行軸嚮導向和止位。可替換地，當所述伸縮軸4上的導向結構為導向凸起時，為了配合導向凸起進行導向，所述前端蓋9上形成有凹槽結構(附圖未給出示例)，該凹槽結構至少部分包裹所述伸縮軸4上的導向凸起中，從而防止所述伸縮軸4轉動並且在軸向上對所述伸縮軸4進行導向。同樣地，所述前端蓋9上的凸起結構個數可以為2個，並且在所述前端蓋9的內部對稱分布。

進一步地，所述前端蓋9與所述導磁環10之間為間隙配合，為了有效的對整個電機進行固定鎖死，所述導磁環10上的具有多個爪片結構，這些爪片結構被折彎後壓到所述前端蓋9上。

優選地，如圖4所示，所述轉子殼體1與所述轉子軸2通過注塑的方式安裝在一起，注塑後轉子軸2的一個光端部21位於轉子殼體1的封閉端一側的外部(轉子軸2插入並穿透所述轉子殼體1的類似於茶杯封閉端的底部)，進一步地，為了保證注塑後轉子殼體1與轉子軸2之間的連接力，在所述轉子軸2與轉子殼體1的連接處的外周上設計形成有鋸齒狀結構22。

優選地，如圖4所示，所述定子6上形成有定位孔61，所述轉子軸2 的光端部21至少部分位於該定位孔61中，這樣，該定位孔61可以取代傳統的後軸承對所述轉子軸2進行支撐，並與所述軸承5共同實現對所述轉子軸2在兩端的支撐。另外，為了減小所述光端部21與所述定位孔61之間的摩擦，可以在光端部21或者定位孔61上塗抹油脂。

優選地，如圖4和圖6所示，所述步進驅動電機還包括安裝在所述伸縮軸4輸出端上的連接球7，該連接球7可以通過熱鉚、點膠或者側向插銷釘等方式固定安裝到所述伸縮軸4上。

優選地，如圖6所示，所述步進驅動電機還包括O型圈11，該O型圈11通過套置的方式設置在所述前端蓋9上，當步進驅動電機裝入客戶接口後，所述O型圈11被擠壓變形,從而提供安裝預緊力。

優選地，如圖6所示，所述步進驅動電機還包括後端蓋12，該後端蓋12被壓裝到所述電氣連接頭8上。

上述步進驅動電機的具體工作方式和原理是：當纏有線圈的定子6通過插針連接頭8供電時，所述定子6、導磁環10和環形磁鐵3之間形成磁場迴路產生扭矩，帶動所述轉子殼體1旋轉，進而帶動轉子軸2旋轉，在螺紋的配合工作下，伸縮軸4將旋轉運動轉化為直線運動，帶動連接頭7延所述伸縮軸4的軸向來回移動。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的各種更動與修改，均應納入本發明的保護範圍內，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。