定子跟進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定子跟進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)裝置，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單、高效節(jié)能、低碳環(huán)保的步進(jìn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的市售步進(jìn)電機(jī)由于步進(jìn)推動(dòng)原理問題，一直以來存在著體積大、重量重、耗能高、發(fā)熱、小功率、工藝復(fù)雜等問題不利于產(chǎn)品優(yōu)化升級和低碳節(jié)能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了克服目前步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱、體積大、能源利用率低等諸多問題，本發(fā)明提供一種定子跟進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)裝置，該裝置采用定子與轉(zhuǎn)子邁步式步進(jìn)推動(dòng)原理，由定子推動(dòng)轉(zhuǎn)子邁進(jìn)一步，然后定子再緊隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向跟進(jìn)一步，依次循環(huán)不斷，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。
[0004]本發(fā)明主要由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、限止齒、單向頂、單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、定子鎖定器組成。定子鎖定器設(shè)在殼體上，對停止工作狀態(tài)的定子進(jìn)行鎖定，或者殼體上也可以不設(shè)定子鎖定器。定子通過單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置與殼體聯(lián)接或定子通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與殼體聯(lián)接。單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置由限止齒和單向頂組成。限止齒與殼體聯(lián)接，單向頂與定子聯(lián)接或單向頂與殼體聯(lián)接，限止齒與定子聯(lián)接。單向頂可在定子或殼體上作開合動(dòng)作，控制定子只作單向運(yùn)動(dòng)。單向頂設(shè)置數(shù)量不限，沿周可以等距排列或不等距排列，單向頂可以全部進(jìn)入或分批按順序進(jìn)入限止齒齒內(nèi)。限止齒齒形的幾何形狀不限。定子受單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置或單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置限制，只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，不能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置和單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)朝向可以轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子與定子聯(lián)接或轉(zhuǎn)子通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與殼體聯(lián)接，轉(zhuǎn)子受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置限制只作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。定子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。轉(zhuǎn)子磁極位于定子兩磁極之間。轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極可以采用咬合組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)到定子相鄰兩磁極之間內(nèi)，或者轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極也可以采用內(nèi)外組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極設(shè)置在定子磁極內(nèi)徑內(nèi)，或者轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極也可以采用半包組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極有二面或三面與定子磁極相對應(yīng)或定子磁極有二面或三面與轉(zhuǎn)子磁極相對應(yīng)，或者轉(zhuǎn)子與定子也可以采用面面組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子設(shè)置在左邊，定子設(shè)置在右邊或轉(zhuǎn)子設(shè)置在右邊，定子設(shè)置在左邊。轉(zhuǎn)子磁極極性不變，定子磁極極性交替變化或轉(zhuǎn)子磁極極性交替變化，定子磁極極性不變。
[0005]采用轉(zhuǎn)子磁極極性不變，定子磁極極性交替變化設(shè)計(jì)的，當(dāng)開始工作時(shí)，定子鎖定器首先對定子快速解鎖，定子進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)定子磁極極性與相鄰轉(zhuǎn)子磁極極性相同時(shí)，磁性排斥力將同時(shí)作用于定子和轉(zhuǎn)子上。由于定子轉(zhuǎn)向受單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置或單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置限制，只能進(jìn)不能退，故磁性排斥力只能作用于轉(zhuǎn)子上，推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)到定子下一個(gè)不同極性的磁極位置時(shí)停止。至此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)了一步。隨后，定子磁極極性改變，定子和轉(zhuǎn)子同時(shí)受到相反磁性力的作用，由于轉(zhuǎn)子受運(yùn)動(dòng)慣性和帶負(fù)載的制約，對相反力矩的反應(yīng)慢或受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置限制，轉(zhuǎn)子不能反向運(yùn)動(dòng)。而定子卻不存在轉(zhuǎn)子這些制約因素，對力矩反應(yīng)速度快，會迅速朝轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向跟進(jìn)一步，使定子又回到與轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的起初位置。同時(shí)，定子也帶動(dòng)單向頂或限止齒在限止齒或單向頂上移動(dòng)一定的距離。單向頂和限止齒不僅可以限制定子只進(jìn)不能退的作用，還可以對定子每次的運(yùn)動(dòng)步距誤差自動(dòng)作調(diào)節(jié)。如此反復(fù)循環(huán)，轉(zhuǎn)子便在磁性力推動(dòng)下，步步向前運(yùn)動(dòng)，定子同樣在磁性力推動(dòng)下步步向前跟進(jìn)。當(dāng)停止工作時(shí)，定子鎖定器會快速將定子鎖定，制止定子的慣性運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子和定子都能對外輸出動(dòng)力。轉(zhuǎn)子和定子的運(yùn)動(dòng)步數(shù)與定子磁極極性交替變化次數(shù)相關(guān)。如果采用轉(zhuǎn)子磁極極性交替變化，定子磁極極性不變設(shè)計(jì)，其工作原理與上述相同。
[0006]本發(fā)明的有益效果是，采用定子跟進(jìn)式推動(dòng)轉(zhuǎn)子步進(jìn)的電機(jī)，由于定轉(zhuǎn)子之間的磁性作用力基本轉(zhuǎn)化在作功上，所以，不僅能源利用率高，起動(dòng)力距大，發(fā)熱少和可制造大功率步進(jìn)電機(jī)，而且，電機(jī)耗材少，體積小，重量輕和可作低速電機(jī)使用等。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0008]圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例橫剖面構(gòu)造圖
[0009]圖2是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例縱剖面構(gòu)造圖
[0010]圖3是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例縱剖面構(gòu)造圖
[0011]圖4是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例橫剖面構(gòu)造圖
[0012]圖5是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例橫剖面構(gòu)造圖
[0013]圖6是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例縱剖面構(gòu)造圖
[0014]圖中:1、殼體2、定子3、轉(zhuǎn)子4、限止齒5、單向頂6、單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置7定子鎖定器
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1中，本發(fā)明主要由殼體1、定子2、轉(zhuǎn)子3、限止齒4、單向頂5、單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6、定子鎖定器7組成。定子鎖定器7設(shè)在殼體I上，對停止工作狀態(tài)的定子2進(jìn)行鎖定，或者殼體I上也可以不設(shè)定子鎖定器7。定子2通過單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置與殼體I聯(lián)接或定子2通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接。單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置由限止齒4和單向頂5組成。限止齒4與殼體I聯(lián)接，單向頂5與定子2聯(lián)接或單向頂5與殼體I聯(lián)接，限止齒4與定子2聯(lián)接。單向頂5可在定子2或殼體I上作開合動(dòng)作，控制定子2只作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。單向頂5設(shè)置數(shù)量不限，沿周可以等距排列或不等距排列，單向頂5可以全部進(jìn)入或分批按順序進(jìn)入限止齒4齒內(nèi)。限止齒4齒形的幾何形狀不限。定子2轉(zhuǎn)向受單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置或單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制，只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，不能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置和單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6的轉(zhuǎn)動(dòng)朝向可以轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子3與定子2聯(lián)接或轉(zhuǎn)子3通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接，轉(zhuǎn)子3受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制只作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。定子2轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。轉(zhuǎn)子3磁極位于定子2兩磁極之間。轉(zhuǎn)子3磁極與定子2磁極采用咬合組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極進(jìn)到定子2相鄰兩磁極之間內(nèi)。轉(zhuǎn)子3磁極極性不變，定子2磁極極性交替變化或轉(zhuǎn)子3磁極極性交替變化，定子2磁極極性不變設(shè)計(jì)。
[0016]在圖2中，本發(fā)明定子2也可以通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接，定子2受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制,只能作單向轉(zhuǎn)動(dòng),不能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]在圖3中，本發(fā)明轉(zhuǎn)子3也可以通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接，轉(zhuǎn)子3受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制,只能作單向轉(zhuǎn)動(dòng),不能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]在圖4中，本發(fā)明轉(zhuǎn)子3磁極與定子2磁極也可以采用內(nèi)外組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極設(shè)置在定子2磁極內(nèi)徑內(nèi)。
[0019]在圖5中，本發(fā)明轉(zhuǎn)子3磁極與定子2磁極也可以采用半包組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極有二面或三面與定子2磁極相對應(yīng)或定子2磁極有二面或三面與轉(zhuǎn)子3磁極相對應(yīng)。
[0020]在圖6中，本發(fā)明轉(zhuǎn)子3與定子2也可以采用面面組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3設(shè)置在左邊，定子2設(shè)置在右邊或轉(zhuǎn)子3設(shè)置在右邊，定子2設(shè)置在左邊。
[0021]采用轉(zhuǎn)子磁極極性不變，定子磁極極性交替變化設(shè)計(jì)的，當(dāng)開始工作時(shí)，定子鎖定器7首先對定子2快速解鎖，定子2進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)定子2磁極極性與相鄰轉(zhuǎn)子3磁極極性相同時(shí)，磁性排斥力作用于定子2和轉(zhuǎn)子3上，由于定子2轉(zhuǎn)向受單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置或單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制，定子3不能反向運(yùn)動(dòng)，磁性作用力只能作用于轉(zhuǎn)子3上，推動(dòng)轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)到定子2下一個(gè)異性磁極位置時(shí)停止。隨后，定子2磁極極性改變，定子2和轉(zhuǎn)子3受到相反磁性力作用，由于轉(zhuǎn)子3受運(yùn)動(dòng)慣性和帶負(fù)載影響，轉(zhuǎn)子3對反向力距的反應(yīng)速度慢或受單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制，轉(zhuǎn)子3不能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。而定子2卻沒有轉(zhuǎn)子3上的這些制約因素，對力矩反應(yīng)速度快，定子2會迅速向轉(zhuǎn)子3運(yùn)動(dòng)方向跟進(jìn)，使定子2又回到與轉(zhuǎn)子3相對應(yīng)的起初位置。同時(shí)，定子2帶動(dòng)單向頂5或限止齒4在限止齒4或單向頂5上走過一定的距離。限止齒4和單向頂5不僅可以限制定子2只進(jìn)不能退的作用，還可以對定子2每次的運(yùn)動(dòng)步距誤差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。如此反復(fù)循環(huán)，轉(zhuǎn)子3便在磁性力作用下一步步向前步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子2同樣在磁性力推動(dòng)下步步向前跟進(jìn)。當(dāng)停止工作時(shí)，定子鎖定器7會快速將定子2鎖定，制止定子2的慣性運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子3和定子2都能對外輸出動(dòng)力。轉(zhuǎn)子3和定子2的運(yùn)動(dòng)步數(shù)與定子2磁極極性交替變化次數(shù)相關(guān)。如果采用轉(zhuǎn)子3磁極極性交替變化，定子2磁極極性不變設(shè)計(jì)，其工作原理與上述相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.定子跟進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)，它主要由殼體1、定子2、轉(zhuǎn)子3、限止齒4、單向頂5、單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6、定子鎖定器7組成，其特征在于定子鎖定器7設(shè)在殼體I上，對停止工作狀態(tài)的定子2進(jìn)行鎖定或殼體I上也可以不設(shè)定子鎖定器7，定子2通過單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置與殼體I聯(lián)接或定子2通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接，單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置由限止齒4和單向頂5組成，限止齒4與殼體I聯(lián)接，單向頂5與定子2聯(lián)接或單向頂5與殼體I聯(lián)接，限止齒4與定子2聯(lián)接，單向頂5可在定子2或殼體I上作開合動(dòng)作，控制定子2只作單向轉(zhuǎn)動(dòng)，定子2轉(zhuǎn)向受單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置或單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6限制，只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子3與定子2聯(lián)接或轉(zhuǎn)子3通過單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6與殼體I聯(lián)接，轉(zhuǎn)子3磁極位于定子2兩磁極之間，轉(zhuǎn)子3磁極極性不變，定子2磁極極性交替變化或轉(zhuǎn)子3磁極極性交替變化，定子2磁極極性不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向頂5，其特征在于單向頂5設(shè)置數(shù)量不限，沿周可以等距排列或不等距排列，可以全部進(jìn)入或分批按順序進(jìn)入限止齒4齒內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子2，其特征在于定子2轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置和單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6，其特征在于單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置和單向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6的轉(zhuǎn)動(dòng)朝向可以轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子3磁極和定子2磁極，其特征在于轉(zhuǎn)子3磁極與定子2磁極可以采用咬合組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極進(jìn)到定子2相鄰兩磁極之間內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子3磁極和定子2磁極，其特征在于轉(zhuǎn)子3磁極與定子2磁極也可以采用內(nèi)外組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極設(shè)置在定子2磁極內(nèi)徑內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子3磁極和定子2磁極，其特征在于轉(zhuǎn)子3磁極和定子2磁極也可以采用半包組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3磁極有二面或三面與定子2磁極相對應(yīng)或定子2磁極有二面或三面與轉(zhuǎn)子3磁極相對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子3和定子2，其特征在于轉(zhuǎn)子3與定子2也可以采用面面組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子3設(shè)置在左邊，定子2設(shè)置在右邊或轉(zhuǎn)子3設(shè)置在右邊，定子2設(shè)置在左邊。
【專利摘要】定子跟進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、單向運(yùn)動(dòng)步幅裝置等組成，本發(fā)明采用定子與轉(zhuǎn)子邁步式步進(jìn)推動(dòng)原理，由定子推動(dòng)轉(zhuǎn)子邁進(jìn)一步，隨后定子再跟進(jìn)一步，依次循環(huán)不斷，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子步進(jìn)次數(shù)與定子極性交替變化次數(shù)相關(guān)，步幅精確。它具有能源利用率高，起動(dòng)力矩大，發(fā)熱少，體積小，重量輕，大功率，制造工藝簡單，低碳環(huán)保和可作低速電機(jī)使用等特點(diǎn)。
【IPC分類】H02K37-00
【公開號】CN104702082
【申請?zhí)枴緾N201310687764
【發(fā)明人】周宗元
【申請人】周宗元
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日