[實用新型]一種徑向磁通混合式步進電機

有效

• 申請號: 201520053883.2
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN204425168U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 李鵬;王磊;鄭文鵬;程遠;魯華
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十一研究所
• 主分類號: H02K37/00
• 分類號: H02K37/00;H02K1/17;H02K1/22
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 羅習群

技術領域

本實用新型涉及一種步進電機，尤其是一種混合式步進電機。

背景技術

目前，步進電機分為磁阻式步進電機、永磁式步進電機和混合式步進電機。其中，磁阻式步進電機雖然精度較高、制造成本低，但功耗大，輸出轉矩和功率小；永磁式步進電機雖然功耗小，但是步距角偏大，運行精度偏低。相比之下，混合式步進電機結合了磁阻式步進電機和永磁式步進電機的優點：功耗小，輸出轉矩大，控制精度高，且能提供一定的自定位力矩。

但傳統的混合式步進電機在結構方面依然存在一定缺陷：

1.由于轉子鐵芯分段，相互之間錯開半個轉子齒距，兩端轉子鐵芯中間放置了環形永磁鋼，因此結構復雜，加工難度大。

2.永磁體沿軸向充磁，而定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，硅鋼片之間存在著不導磁的絕緣層，降低了定轉子鐵芯軸向的磁導率，從而降低了永磁體利用率。

3.在永磁體軸向范圍內不產生有效的機電能量轉換，從而降低了電機的轉矩密度和功率密度，同時也增大了定子繞組的電阻和電感，增大了電機的功耗。

4.氣隙磁密度軸向分布并不均勻，靠近兩端磁密降低，電機的材料有效利用率偏低。

5.電機內磁密分布復雜，存在徑向和軸向的磁路，只能通過三維的有限元軟件對電機進行分析，增大了分析難度和計算周期，對于一些齒部尺寸較小的電機，三維有限元軟件甚至無法對其進行剖分，導致該類電機設計和分析難度大。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種徑向磁通混合式步進電機，包括定子部分、轉子、機殼、前、后端蓋，定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、定子內靜止鐵芯、永磁體和磁調制環，轉子為杯狀的旋轉鐵芯，旋轉鐵芯外周均勻分布有小齒，定子鐵芯安裝于機殼內周，在定子鐵芯內周分布有磁極(定子大齒)，每個磁極極身上放置定子繞組，在磁極極靴均勻分布小齒，齒距與旋轉鐵芯上小齒齒距相同，旋轉鐵芯內是內靜止鐵芯，定子內靜止鐵芯一端與前端蓋連接，定子內靜止鐵芯上安裝有永磁體，永磁體外安裝有磁調制環，永磁體為徑向充磁或平行充磁，旋轉鐵芯在定子鐵芯與定子內靜止鐵芯間旋轉。

所述永磁體為多對極，磁調制裝置上設有多對缺口相對應。

所述定子內靜止鐵芯與前端蓋能制成一體。

所述定子內靜止鐵芯的另一端通過軸承與旋轉鐵芯活動連接。

所述旋轉鐵芯一端伸出后端蓋，旋轉鐵芯與端蓋通過軸承活動連接。

所述定子內靜止鐵芯與磁調制環能制一體，內靜止鐵芯上設有凹槽，所述永磁體為柱狀嵌入凹槽內。

本實用新型的優點在于：

1.簡化電機轉子的結構，降低了加工制造難度。

2.永磁體放置在定子內靜止鐵芯上，永磁體放置空間足夠大，且不影響定子鐵芯的機械強度。

3.永磁體磁路和電機勵磁均位于圓周方向，避免了傳統混合式步進電機磁路穿過疊片鐵芯的弊端，提高了永磁體利用率。

4.永磁體不占用電機的有效空間，提高了電機的功率密度、轉矩密度和運行效率。

5.電機氣隙磁密軸向上分布均勻，有助于提高定轉子鐵芯的利用率。

6.方便通過二維有限元分析軟件對電機進行分析設計和優化，大大降低了電機的設計和分析難度。

7.可以通過增加永磁體用量，有效提高電機的自定位力矩和保持力矩。

8.轉子轉動慣量小，電機運行效率高。

附圖說明

圖1?徑向磁通混合式步進電機主要零件分解圖

圖2?徑向磁通混合式步進電機剖視圖

圖3小尺寸徑向磁通混合式步進電動機內靜止鐵芯結構示意圖

圖4?定子沖片示意圖

圖5?定子鐵芯、旋轉鐵芯、永磁體和磁調制環位置關系示意圖

圖6?多極電機永磁體和磁調制環分布示意圖

附圖標記說明：

1-前端蓋；2-內靜止鐵芯；3-機殼；4-帶繞組定子鐵芯；41-定子鐵芯；42-定子繞組；5-永磁體；6-磁調制環；7-旋轉鐵芯；8-后端蓋；9-軸承。

具體實施例

????下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。