一種二相步進馬達結構的製作方法
2023-11-02 08:42:12 3
一種二相步進馬達結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二相步進馬達結構，包括轉子、定子、線圈、馬達軸、磁極、鐵芯、主磁軛、副磁軛、中性區、磁場區；所述轉子為中心設置馬達軸，其徑向環列有偶數個磁極，每個磁極N均與其異性的磁級S相鄰；相鄰磁極之間設有中性區；所述定子由鐵芯及兩組線圈所組成，所述鐵芯內側設置磁軛，所述磁軛包括主磁軛和副磁軛，所述鐵芯內側一體式設置有六個凸起端、且中心徑向相隔有60度角的磁軛；所述主磁軛上纏繞有二組線圈，所述線圈之間相隔120度夾角；本新型優化結構，採用環形多組等角度分布鐵芯磁軛，使轉子磁極所產生的磁場能有效地流經定子發揮轉矩起作用，有效降低在運轉過程中漏磁現象，從而提升了步進馬達運轉的效率。
【專利說明】一種二相步進馬達結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種步進電機技術設備領域，特別涉及一種二相步進馬達結構。
【背景技術】
[0002]步進馬達或步進電機在當今社會中所扮演的角色日趨重要，特別是在計算機相關的裝置和汽車工業領域，其貢獻更是不可或缺，如磁碟驅動器、列表機、繪圖機、或汽車儀表等；又如CNC工具機，機械人，順序控制系統等各種信息工業產品中，無不以步進馬達作為其傳動的重心。步進馬達必須加驅動電路才能轉動，驅動電路的信號輸出端，必須輸入脈波信號，若無脈波輸入時，則轉子保持一定的位置，維持靜止狀態；反之，若加入適當的脈波信號時，則轉子是以一定的角度(稱為步進角)轉動，故加入連續脈波時，則轉子旋轉的角度與脈波頻率成正比。
[0003]由於被廣泛又大量的使用，所以業內技術人員無不絞盡腦汁研發運轉效率高、又能控制在預定生產成本的步進馬達，以滿足市場的需求而又具有競爭力。例如中國專利200620130640，提供了一種期待能夠降低生產成本，易於組裝的步進馬達產品；該項先前技術為一種二相步進電機(馬達)結構，是由一具有三個相隔120度角磁軛的定子對應一永磁式轉子，且定義該轉子的磁極數為大於2且不被3整除的偶數；雖然其所揭露的實施例確實利於組裝，如附圖6所示，該馬達的設計仍存在有相當的缺陷；1、所述步進馬達其整步進角度的調整與轉子的磁極數量相關聯；2、在所述步進馬達的運行過程中，即線圈被激磁後，磁軛間局部無鐵芯，存在不完整的磁迴路，造成磁場產生漏磁現象，如漏磁區17所示，並直接影響步進馬達的運轉效率。
實用新型內容
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種二相步進馬達結構，針對現有技術中的不足，優化步進馬達結構，採用環形多組等角度分布鐵芯磁軛，使轉子磁極所產生的磁場，都能有效地流經定子，並對轉矩起作用，有效降低在運轉過程當中漏磁的產生，從而提升了步進馬達運轉的效率。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種二相步進馬達結構，包括轉子、定子、線圈A、線圈B、馬達軸、磁極S、磁極N、鐵芯、主磁軛A、主磁軛B、副磁軛C、副磁軛D、副磁軛E、副磁軛F、中性區、磁場區，其特徵在於:
[0006]所述轉子為中心設置馬達軸的永久磁鐵圓柱體，其徑向圓環陣列有偶數個磁極，所述磁極包括磁極S和磁極N，每個磁極N均與其異性的磁級S相鄰；所述相鄰磁極的相異兩極之間設置有中性區；所述定子由鐵芯及兩組線圈所組成，所述鐵芯環繞於所述轉子外周，所述鐵芯外形為中心左右對稱式六邊形結構，所述鐵芯內側一體式設置有六個凸起端、且中心徑向相隔有60度角的磁軛，所述磁軛前端環狀配置，並分別與所述轉子外周等距對應，所述磁軛包括主磁軛A、主磁軛B、副磁軛C、副磁軛D、副磁軛E和副磁軛F，所述主磁軛為長凸起端，所述副磁軛為短凸起端；所述線圈包括線圈A和線圈B ;所述主磁軛A和主磁軛B上分別纏繞有所述線圈A和線圈B ;所述線圈A與線圈B之間相隔120度夾角，並分別與主磁軛A和主磁軛B套接固定；所述定子外側設置有步進馬達殼體，所述線圈A和線圈B與驅動電路電氣連接，通過驅動電路分別對線圈A或/和線圈B進行激磁，依序形成四個步序，所述四個步序對應於四種磁路分布，形成不同的磁場區，所述磁場區作用於轉子磁極，並驅動所述轉子旋轉。
[0007]所述轉子的磁極S與磁極N數量相同，所述磁極S和N數目合計為8個或10個。
[0008]所述定子內側的六個凸出的磁軛，其依順時針方向排列的順序為主磁軛A、副磁軛C、主磁軛B、副磁軛D、副磁軛E、副磁軛F ;所述主磁軛A與所述主磁軛B對稱設置，所述副磁軛C和副磁軛E位於中間位置，所述副磁軛D與副磁軛F對稱設置；所述馬達軸為驅動軸，帶動連接對象旋轉。
[0009]所述鐵芯由鐵磁性材料一體或堆棧方式構成。
[0010]本實用新型的工作原理為:所述步序一，分別套接有線圈A、線圈B上的主磁軛A與主磁軛B分別對應於所述轉子磁極的中性區偏向S極一側位置，當兩組線圈A、線圈B經驅動電路通電被激磁後，所述主磁軛A和主磁軛B被磁化為N極，此時異極相吸使得所述轉子維持不動。
[0011 ] 所述步序二，所述驅動電路停止對主磁軛A上的線圈A激磁，使得主磁軛A的極性消失，所述轉子磁極受到主磁軛B的N極吸引，朝逆時針方向產生轉矩，並作用於所述轉子逆時針旋轉。
[0012]所述步序三，通過驅動電路停止對主磁軛B上的線圈B激磁，並同時對主磁軛A上的線圈激磁，使得主磁軛B的極性消失，同時主磁軛A被磁化為S極，並吸引所述轉子磁極朝逆時針方向產生轉矩。
[0013]所述步序四，所述驅動電路同時對主磁軛A和主磁軛B上的線圈A、線圈B進行激磁，使得主磁軛A及主磁軛B同時被磁化為S極，並對應轉子I朝逆時針方向產生轉矩。
[0014]所述轉子在完成上述每個步序將使得所述轉子旋轉一個確定的步進角，通過驅動電路載入連續的脈波，則所述轉子旋轉的角度將與脈波頻率成正比；假設步進角為12度角，所述轉子要旋轉一周(360度角)則需要30個步進數才可以完成；另外，若要改變馬達旋轉的方向，則只要改變線圈A、線圈B被激磁的順序即可。
[0015]從以上所述的轉子的旋轉步序及磁路分布的狀況中可以清楚發現:本新型的二相步進馬達結構設計，所述轉子磁極所產生的磁場均能有效地流經所述定子，並對轉子產生轉矩作用，而明顯改善了先前技術容易發生漏磁的問題，使馬達運轉的效率得到提升。
[0016]通過上述技術方案，本實用新型技術方案的有益效果是:優化步進馬達結構，採用環形多組等角度分布鐵芯磁軛，使轉子磁極所產生的磁場，都能有效地流經定子，並對轉矩起作用，有效降低在運轉過程當中漏磁的產生，從而提升了步進馬達運轉的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1為本實用新型實施例所公開的一種二相步進馬達結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例所公開的一種二相步進馬達結構步序一磁路分布示意圖；
[0020]圖3為本實用新型實施例所公開的一種二相步進馬達結構步序二磁路分布示意圖；
[0021]圖4為本實用新型實施例所公開的一種二相步進馬達結構步序三磁路分布示意圖；
[0022]圖5為本實用新型實施例所公開的一種二相步進馬達結構步序四磁路分布示意圖；
[0023]圖6為現有技術二相步進馬達結構示意圖。
[0024]圖中數字和字母所表示的相應部件名稱:
[0025]1.轉子2.定子3.線圈A4.線圈B
[0026]5.馬達軸 6.磁極S7.磁極N8.鐵芯
[0027]9.主磁軛A 10.主磁軛B 11.副磁軛C 12.副磁軛D
[0028]13.副磁軛E 14.副磁軛F 15.中性區 16.磁場區
[0029]17.漏磁區
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0031]根據圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實用新型提供了一種二相步進馬達結構，包括轉子1、定子2、線圈A3、線圈B4、馬達軸5、磁極S6、磁極N7、鐵芯8、主磁軛A9、主磁軛B10、副磁軛C11、副磁軛D12、副磁軛E13、副磁軛F14、中性區15、磁場區16。
[0032]所述轉子I為中心設置馬達軸5的永久磁鐵圓柱體，其徑向圓環陣列有偶數個磁極，所述磁極包括磁極S6和磁極N7，每個磁極N7均與其異性的磁級S6相鄰；所述相鄰磁極的相異兩極之間設置有中性區15 ;所述定子2由鐵芯8及兩組線圈所組成，所述鐵芯8環繞於所述轉子I外周，所述鐵芯8外形為中心左右對稱式六邊形結構，所述鐵芯8內側一體式設置有六個凸起端、且中心徑向相隔有60度角的磁軛，所述磁軛前端環狀配置，並分別與所述轉子I外周等距對應，所述磁軛包括主磁軛A9、主磁軛B10、副磁軛C11、副磁軛D12、副磁軛E13和副磁軛F14，所述主磁軛為長凸起端，所述副磁軛為短凸起端；所述線圈包括線圈A3和線圈B4 ;所述主磁軛A9和主磁軛BlO上分別纏繞有所述線圈A3和線圈B4 ;所述線圈A3與線圈B4之間相隔120度夾角，並分別與主磁軛A9和主磁軛BlO套接固定；所述定子2外側設置有步進馬達殼體，所述線圈A3和線圈B4與驅動電路電氣連接，通過驅動電路分別對線圈A3或/和線圈B4進行激磁，依序形成四個步序，所述四個步序對應於四種磁路分布，形成不同的磁場區16，所述磁場區16作用於轉子I磁極，並驅動所述轉子I旋轉。
[0033]所述轉子I的磁極S6與磁極N7數量相同，所述磁極數目為10個。
[0034]所述定子2內側的六個凸出的磁軛，其依順時針方向排列的順序為主磁軛A9、副磁軛Cl 1、主磁軛B10、副磁軛D12、副磁軛E13、副磁軛F14 ;所述主磁軛A9與所述主磁軛BlO對稱設置，所述副磁軛Cl I和副磁軛E13位於中間位置，所述副磁軛D12與副磁軛F14對稱設置。
[0035]所述鐵芯8由鐵磁性材料一體方式構成。
[0036]本實用新型具體操作步驟為:
[0037]如圖1所示，本新型所述二相步進馬達結構，主要包括有一轉子I及一定子2，所述轉子I為一種永久磁鐵，其徑向環列有偶數個磁極，優選的實施例中，該磁極數目定義為5對，亦即有10個磁極，其中5個磁極N7和5個磁極S6 ;每個磁極N7均與其異性的磁級S6相鄰，且相異的兩磁極之間具有一中性區15 ;所述轉子I的中心具有一馬達軸5，用以驅動所連接的對象旋轉。
[0038]所述定子2由一鐵芯8及兩組線圈A3、線圈B4所組成，所述鐵芯8由鐵磁性材料，例如矽鋼片一體或堆棧所構成，其環繞於轉子I外側，並環形相對；所述鐵芯8內側具有六個凸起端出、且相隔有60度角的磁軛；如圖1所示，依順針方向定義為主磁軛A9、副磁軛C11、主磁軛B1、副磁軛D12、副磁軛E13及副磁軛F14，兩組線圈A3、B4則以間隔120度夾角分別套接於主磁軛A9與主磁軛BlO上。
[0039]以圖1所示轉子上10個磁極數為例，驅動電路依序對套接在鐵芯8上的兩組線圈A3、B4激磁，所產生每個步進角的步序則如圖2至圖5所示。
[0040]如圖2所示，為馬達產生步進旋轉的步序一，其中，分別套接有線圈A3、B4的兩個主磁軛A9和主磁軛B10，分別對應於該狀態的轉子I磁極的中性區15偏向S極一側，當兩組線圈A3、B4通電被激磁後，該王磁輒A9及王磁輒BlO被磁化為N極，此時轉子I維持不動。
[0041]如圖3所示，為馬達產生步進旋轉的步序二，驅動電路停止對主磁軛A9上的線圈A3激磁，使主磁軛A9的極性消失，所述轉子I磁極受主磁軛BlO的N極吸引，朝逆時針方向產生轉矩。
[0042]如圖4所示，為馬達產生步進旋轉的步序三，驅動電路停止對主磁軛BlO上的線圈B4激磁，並同時對主磁軛A9上的線圈A3激磁，使該主磁軛BlO的極性消失，且主磁軛A9被磁化為S極，並吸引轉子I磁極朝逆時針方向產生轉矩。
[0043]如圖5所示，為馬達產生步進旋轉的步序四，驅動電路同時對主磁軛A9及主磁軛BlO上的線圈A3、B4激磁，使該主磁軛A9及主磁軛BlO被磁化為S極，並對應轉子I朝逆時針方向產生轉矩。
[0044]所述轉子I在完成上述每個步進角的旋轉後，驅動電路加入連續的脈波，則轉子I旋轉的角度將與脈波頻率成正比；本實施例步進角為12度角，所述轉子I要旋轉一周(360度角)則需要30個步進數才可以完成；另外，若要改變馬達旋轉的方向，則只要改變線圈A3、B4被激磁的順序即可。
[0045]通過上述具體實施例，本實用新型的有益效果是:優化步進馬達結構，採用環形多組等角度分布鐵芯磁軛，使轉子磁極所產生的磁場，都能有效地流經定子，並對轉矩起作用，有效降低在運轉過程當中漏磁的產生，從而提升了步進馬達運轉的效率。
[0046]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種二相步進馬達結構，其特徵在於，包括轉子、定子、線圈A、線圈B、馬達軸、磁極S、磁極N、鐵芯、主磁軛A、主磁軛B、副磁軛C、副磁軛D、副磁軛E、副磁軛F、中性區、磁場區；所述轉子為中心設置馬達軸的永久磁鐵圓柱體，其徑向圓環陣列有偶數個磁極，所述磁極包括磁極S和磁極N，每個磁極N均與其異性的磁級S相鄰；所述相鄰磁極的相異兩極之間設置有中性區；所述定子由鐵芯及兩組線圈所組成，所述鐵芯環繞於所述轉子外周，所述鐵芯外形為中心左右對稱式六邊形結構，所述鐵芯內側一體式設置有六個凸起端、且中心徑向相隔有60度角的磁軛，所述磁軛前端環狀配置，並分別與所述轉子外周等距對應，所述磁軛包括主磁軛A、主磁軛B、副磁軛C、副磁軛D、副磁軛E和副磁軛F，所述主磁軛為長凸起端，所述副磁軛為短凸起端；所述線圈包括線圈A和線圈B ;所述主磁軛A和主磁軛B上分別纏繞有所述線圈A和線圈B ;所述線圈A與線圈B之間相隔120度夾角，並分別與主磁軛A和主磁軛B套接固定；所述定子外側設置有步進馬達殼體，所述線圈A和線圈B與驅動電路電氣連接，通過驅動電路分別對線圈A或/和線圈B進行激磁，依序形成四個步序，所述四個步序對應於四種磁路分布，形成不同的磁場區，所述磁場區作用於轉子磁極，並驅動所述轉子旋轉。
2.根據權利要求1所述的一種二相步進馬達結構，其特徵在於，所述轉子的磁極S與磁極N數量相同，所述磁極S與N數目合計為8個或10個。
3.根據權利要求1所述的一種二相步進馬達結構，其特徵在於，所述定子內側的六個凸出的磁軛，其依順時針方向排列的順序為主磁軛A、副磁軛C、主磁軛B、副磁軛D、副磁軛E、副磁軛F ;所述主磁軛A與所述主磁軛B對稱設置，所述副磁軛C和副磁軛E位於中間位置，所述副磁軛D與副磁軛F對稱設置。
4.根據權利要求1所述的一種二相步進馬達結構，其特徵在於，所述鐵芯由鐵磁性材料一體或堆棧方式構成。
【文檔編號】H02K37/00GK204231167SQ201420712184
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】李東諺 申請人:蘇州勁穎精密模具有限公司