[實用新型]超強型新結構混合式步進電動機

有效

• 申請號: 201320326293.3
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN203313031U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王宗培;陳敏祥;阮國賢
• 申請（專利權）人: 王宗培
• 主分類號: H02K37/12
• 分類號: H02K37/12
• 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超強型新結構混合式步進電動機。

背景技術

步進電動機應用于工業生產始于20世紀60年代，是最早適應計算機控制的運控電機，由于它具有轉矩剛度大、定位穩定可靠、跟蹤精度高、開環無累計誤差、經濟、簡單方便等一系列優點，70年代迅速發展，應用領域從計算機外設和辦公自動化推廣到很多工業設備和裝置中，包括數控車床。80年代達到高峰成為數控系統中運控電動機的主體。但在80年代以后，無刷直流電動機及數字化交流伺服電動機系統的發展和成熟，并在快速性能方面表現出優勢，使步進電動機的發展受到限制和壓縮。因此步進電動機需要在快速性方面有所突破，這就是本實用新型要解決的問題。

發明內容

電動機動態響應的快速性取決于最大電磁轉矩與轉子轉動慣量的比值，要提高步進電動機的快速性就是要提高它的最大比轉矩系數(C_tm)，即最大電磁轉矩(T_em)與轉子體積(D²l)的比值，電動機的電磁轉矩與每極有效磁通(φ₁)成正比，有效磁通是指產生電磁感應作用，即產生EMF的交變分量。步進電動機的特點是極對數很多，典型的是50對極，由于極距過小無法做成標準的永磁電動機結構，主流步進電動機產品是永磁感應子式結構，通常稱為混合式結構，這種結構電動機的轉子永磁體是軸向充磁的，它使得轉子一半鐵心段呈N極性，另一半鐵心段呈S極性，靠定轉子齒槽對氣隙磁導的調制作用，使N極性鐵心段產生進入定子一個極即一個線圈的磁通，從齒對齒時的正最大值(+φ_1max)變化到齒對槽時的正最小值(+φ_1min)。由于S極性鐵心段與N極性鐵心段沿圓周錯位半個齒距角，所以S極性鐵心段產生進入同一定子極即同一線圈的磁通從負最小值(-φ_1min)變化到負最大值(-φ_1max)。可見轉子鐵心N極性段與定子磁極齒正對齒時，轉子N極性段和S極性段一起產生進入該定子磁極的磁通量為二者之和，即(+φ_1max)+(-φ_1min)；轉過齒距角，轉子鐵心N極性段與該定子磁極齒對槽，S極性鐵心段與該定子磁極齒正對齒，轉子二個極性鐵心段一起產生進入該定子磁極的磁通量為(-φ_1max)+(+φ_1min)。表明從一個定子磁極或定子線圈來看，轉子旋轉時產生的互磁通也是交變的，交變的幅值為(φ_1max-φ_1min)。可以看出二點：(1)混合式電動機主磁通交變分量的幅值對應在一半轉子鐵心段，與永磁式電動機對應在整個轉子磁極軸向長度不同，有效磁通量最大不會超過永磁體結構的50％；(2)提高混合式結構電動機有效磁通量的直觀途徑，應為提高齒對齒時的磁通量φ_1max和減小齒對槽時的磁通量φ_1min，沒有新的齒層結構設計，不可能有明顯的改善。

基于上述分析，本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種超強型新結構混合式步進電動機，其包括：

定子磁系統，其包括多個定子磁極，所述每一定子磁極包括一向所述定子鐵芯的圓心方向突出的極靴，每一極靴上均間隔設有多個定子小槽和定子小齒；

轉子磁系統，其包括轉子軸、套設于所述轉子軸上的至少一個沿軸向排列的重復轉子單元，每一轉子單元包括軸向充磁的永磁體環片及夾在該永磁體環片兩端的磁極相反的分別由多層硅鋼片沖片疊合而成的二硅鋼片迭片段，每一硅鋼片沖片的圓周上均間隔設有多個轉子小齒和轉子小槽；

電樞繞組，其為繞于所述多個定子磁極上的線圈組合而成的對稱多相電樞繞組；

其特征在于：每一所述定子小槽和／或轉子小槽內均填滿永磁體小條。

作為本實用新型優選的技術方案，所述每一轉子單元的二硅鋼片迭片段沿圓周相互錯位半個轉子齒距。

作為本實用新型優選的技術方案，所述轉子小槽內的永磁體小條的充磁方向是徑向，且與軸向充磁的永磁體環片產生磁通的走向相反。

作為本實用新型優選的技術方案，所述定子磁極的數目為所述電樞繞組的相數的整數倍，所述電樞繞組均勻分布在整個定子鐵心的圓周上。

作為本實用新型優選的技術方案，所述定子小槽內填充的永磁體小條的充磁方向為徑向，極性取決所對應轉子鐵心段的極性，與轉子永磁體環片產生的磁通走向相反。