[實用新型]一種直流步進電機

有效

• 申請號: 201320054126.8
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN203086316U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 陳敏祥;阮國賢;王宗培
• 申請（專利權）人: 珠海運控電機有限公司
• 主分類號: H02K37/00
• 分類號: H02K37/00;H02K37/10;H02K11/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本實用新型涉及一種同步電動機，尤其是一種直流步進電機。

背景技術

步進電機屬于同步電動機，是最早適應計算機控制的運控電機，交流步進電機以其轉矩剛度大、定位穩定可靠、易于控制動態軌跡跟蹤精度及經濟、簡單、方便的優勢，早期便在計算機外設和辦公自動化設備中廣泛應用，并迅速推廣到包括數控機床等很多工業設備及裝置中。但在要求運行轉速高、輸出功率大以及動態響應快的場合，被逐步發展完善的無刷直流電機和數字化交流伺服電機所取代。因此，急需解決交流步進電機的種種不足，實施一種既保持步進電機現有的優勢又能實現運行轉速高、輸出功率大以及動態響應快的步進電機。

實用新型內容

為解決現有交流步進電機的缺陷與不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種在已有步進電機基礎上又運行轉速高、輸出功率大以及動態響應快的直流步進電機。

為了解決現有技術存在的問題，本實用新型采用的技術方案是：一種直流步進電機，其包括定子、繞于所述定子磁極的電樞繞組、套裝于所述定子中腔的轉子、與所述電樞繞組及直流電源電性連接的電子換向器、以及與所述電子換向器電性連接的電子換向控制器；所述定子由硅鋼片迭加而成，其定子磁極沿定子內圓周均勻分布；所述轉子由硅鋼片迭加且相間套夾永磁體環片構成，所述轉子的外圓周上均布有多個轉齒。

作為本實用新型直流步進電機技術方案的改進，所述轉子包括至少一個單元，所述單元包含沿圓周相互錯開半個轉齒距的兩段硅鋼片以及夾在所述兩段硅鋼片之間且軸向充磁的永磁體環片，在所述永磁體環片的作用下，所述單元其中一段硅鋼片的所有轉齒呈N極，另一段硅鋼片的所有轉齒呈S極，從圓周看，S極與N極相互交錯排列，相鄰的一個S極與一個N極形成一對極，以此構成與轉齒數量相同對極的轉子磁場。

作為本實用新型直流步進電機技術方案的改進，所述定子磁極為10個，所述每個磁極的的極靴上相間設有3個極齒，所述3個極齒間嵌有徑向充磁的永磁體條，所述永磁體條的極性與相對位置處轉子的轉齒的極性一致。

作為本實用新型直流步進電機技術方案的進一步改進，相距180°空間角的轉子磁場位置相同的兩個電樞繞組可以串聯或并聯形成一組換向單元，10個電樞繞組形成五組換向單元，所述五組換向單元在所述轉子磁場中相互錯開72°電角度且依次首尾相連形成封閉五邊形連接的電樞繞組，且在首尾相連處引出5個電樞繞組端。

作為本實用新型直流步進電機技術方案的進一步改進，所述電子換向器包括5個半橋電路，每個所述半橋電路包括一個上橋功率開關管和一個下橋功率開關管，其上橋功率開關管的輸出端與下橋功率開關管的輸入端連接，構成橋臂中點，其上橋功率開關管的輸入端與直流電源正極連接，下橋功率開關管的輸出端與直流電源的負極連接；5個電樞繞組端分別電性連接于5個半橋電路的橋臂中點。

作為本實用新型直流步進電機技術方案的進一步改進，所述電子換向控制器為可編程邏輯控制器，向電子換向控制器輸入脈沖和方向信號，則電子換向控制器輸出電子換向器中5個半橋電路所有上功率開關管與下功率開關管按照設定順序和規律的導通或關斷信號。

相對于現有技術，本實用新型一種直流步進電機的優點在于：1.與現有交流步進電機電樞繞組電磁場的E₀有區別，在交流步進電機中E₀與轉子轉速成正比，與負載大小無關；而本實用新型直流步進電機的E₀則與負載有關，理論上講零負載情況下，電機的功角為零，E₀也趨于零，由此電機的理想空載轉速為無限大；2.與現有交流步進電機的牽出特性有區別，本實用新型直流步進電機在牽出轉矩值在超過臨界轉速后，不是向有限值的空載轉速趨近而是向無限值的理論空載轉速趨近，使得電機在轉速大于臨界轉速的范圍內還能保持恒功率輸出，擴展了電機運行的轉速范圍；加之本實用新型采用增強的定子和轉子磁系統，節省了有效電磁材料，減少了電樞繞組電路的等效電阻，使牽出特性的臨界轉速提高；使得本實用新型直流步進電機運行轉速高、輸出功率大以及動態響應快。

附圖說明

圖1為本實用新型直流步進電機的結構示意圖；

圖2為轉子結構示意圖；

圖3為轉子硅鋼片示意圖；

圖4為定子磁狀態示意圖；

圖5為電樞繞組換向單元構成及連接示意圖；

圖6為電樞繞組內部連線示意圖；

圖7為電子換向器電路及二極等效模型；

圖8為本實用新型直流步進電機的電路模型；

圖9為本實用新型牽出特性示意圖。

具體實施方式