專利名稱：一種直線步進(jìn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種直線步進(jìn)電機(jī)特別是涉及ー種提高了定子鐵芯和壓板之間的受カ性能和補(bǔ)償吸引力的直線步進(jìn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電機(jī)已在業(yè)界廣泛使用多年。優(yōu)勢之一由于其設(shè)計(jì)簡單，無需大量稀土磁鐵，因此制造成本低。另ー個優(yōu)點(diǎn)是其控制簡単。步進(jìn)電機(jī)控制為開環(huán)，無需復(fù)雜的閉環(huán)、伺服控制電子器件和軟件。雖然步進(jìn)電機(jī)具有上述優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的使用很大程度上局限于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電 機(jī)，即使是直線運(yùn)動也不例外。通常使用傳動裝置，如皮帶、滾珠螺桿或絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。美國專利6603229 bL介紹了這種電機(jī)運(yùn)用旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的例子。該設(shè)計(jì)使用錨定絲杠和旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。該電機(jī)機(jī)械部件容易磨損。此外，由于這種電機(jī)的控制使用開環(huán)控制，運(yùn)動接觸部件產(chǎn)生的摩擦亦有不利影響。任何不均勻摩擦都會影響定位精度。雖然過去設(shè)計(jì)出ー些直接驅(qū)動的直線步進(jìn)電機(jī)，但近年來對直接驅(qū)動直線步進(jìn)電機(jī)的研究和新開發(fā)較少。其中ー個原因是，直線電機(jī)通常用作沖頭和壓板，要求用戶將其他部件設(shè)計(jì)并集成到一個完整的集成系統(tǒng)中。換句話說，直線電機(jī)不易使用，需進(jìn)行ー些工程計(jì)劃才能將其納入機(jī)械設(shè)計(jì)之中。此外，步進(jìn)電機(jī)要求的氣隙非常小，通常在O. 05X0. 05毫米至O. 10X0. 10毫米范圍內(nèi)，才能有效利用磁通，產(chǎn)生作用力。由于沖頭線圈和壓板嚙齒之間得氣隙很小，與電機(jī)生成的力相比，沖頭和壓板之間的引力變得極大。因此，支撐部件、引導(dǎo)這些部件相對運(yùn)動和防止兩個部件同時倒塌所需的軸承必須夠大夠硬。從力學(xué)和控制的角度來看，這種引力都是不利的。因此，伴隨此類電機(jī)系統(tǒng)而來的是巨大的靜摩擦力，這會影響電機(jī)啟動和止動操作中的電機(jī)響應(yīng)。沖頭運(yùn)動還需要電機(jī)電源線一起移動，因此產(chǎn)生了不良的拖曳力。此外，由于沖頭移動質(zhì)量較大，限制其可達(dá)到的加速度，即使沒有任何負(fù)荷，也限制了沖頭可以達(dá)到的加速度。雖然可以移動壓板和固定沖頭，壓板總質(zhì)量也非常大。這是因?yàn)閴喊逋ǔＳ蓪訅汗桎摶虼配撝瞥桑詫?shí)現(xiàn)高磁導(dǎo)率。壓板也須夠厚，以便讓磁通流過，不至飽和。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中直線步進(jìn)電機(jī)所存在的諸多缺陷，提供一種提高了定子鐵芯和壓板之間的受力性能和補(bǔ)償吸引力的直線步進(jìn)電機(jī)來解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種直線步進(jìn)電機(jī)，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設(shè)置于壓板的側(cè)邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側(cè)上設(shè)置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特征在于，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設(shè)置于壓板的兩側(cè)，并且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。[0009]上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯上設(shè)置有四個磁齒，每個磁齒上纏繞有線圈。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板由薄片層壓鋼材堆疊而成，所述壓板的頂面和底面設(shè)置有復(fù)數(shù)個嚙齒。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，并且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過永磁體連接。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為一整塊，壓板的頂面和底面分別設(shè)置有兩條平行的沿壓板延伸方向設(shè)置的嚙齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于兩塊壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。
上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，并且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過連接塊連接。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒，兩塊壓板之間通過永磁體連接，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于兩塊壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)包括兩個以上的壓板，所述每組定子鐵芯包括與壓板數(shù)量相等的定子鐵芯。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，還包括外殼，所述壓板上連接有引導(dǎo)裝置，所述引導(dǎo)裝置包括連接在壓板兩側(cè)的兩個軸套和設(shè)置于兩個軸套內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)軸，所述兩根轉(zhuǎn)軸的兩端分別連接在外殼的兩端壁上。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，在所述壓板一側(cè)的軸套上設(shè)置有限位開關(guān)，在限位開關(guān)相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有限制傳感器，在所述壓板另ー側(cè)的軸套上設(shè)置有光柵尺，在光柵尺相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有線形編碼器讀頭。上述一種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述引導(dǎo)裝置還可以為以下各項(xiàng)的其中之一直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。本實(shí)用新型的有益效果在本實(shí)用新型中，沖頭和壓板的吸引力得到平衡或補(bǔ)償，因此在活動壓板上不存在凈吸引力。設(shè)計(jì)中無需大型軸承，直線步進(jìn)電機(jī)性能大大提高。因此，本實(shí)用新型直線步進(jìn)電機(jī)可以打包集成，其中可使用簡單軸承，如兩個襯套和兩個轉(zhuǎn)軸，以引導(dǎo)沖頭的活動結(jié)構(gòu)，并且可以額外添加限制傳感器和線性編碼器。這給用戶提供了一個簡單、廉價的解決實(shí)施方式。

圖I為本實(shí)用新型的剖視圖圖；圖2為圖I的A-A向剖視圖；圖3為圖I的B-B向剖視圖；圖4為疊加薄片層壓鋼片形成壓板的示意圖；圖5為本實(shí)用新型的應(yīng)用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用三塊壓板的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖7為本實(shí)用新型另ー種實(shí)施例的示意圖；圖8為本實(shí)用新型再一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)ー步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下參看圖1，一種直線步進(jìn)電機(jī)，包括定子鐵芯100和壓板200，定子鐵芯100設(shè)置于 壓板200的側(cè)邊，定子鐵芯100面朝壓板200的一側(cè)上設(shè)置有磁齒110，磁齒110上纏繞有線圈120，定子鐵芯100包括兩組，兩組定子鐵芯100分別設(shè)置于壓板200的兩側(cè)，并且兩組定子鐵芯100距離壓板200的距離相同。并且定子鐵芯100上設(shè)置有四個磁齒110，每個磁齒110上均纏繞有線圈120。壓板200由薄片層壓鋼材堆疊而成，壓板200的頂面和底面設(shè)置有復(fù)數(shù)個嚙齒210。參看圖2，甸組定子鐵芯100包括兩塊定子鐵芯100，并且兩塊定子鐵芯100之間平行放置，兩塊定子鐵芯100之間通過永磁體300連接。參看圖3，壓板200的頂面和底面分別設(shè)置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設(shè)置的嚙齒210，兩組的四塊定子鐵芯100分別設(shè)置于壓板200兩側(cè)的嚙齒210外側(cè)，在此實(shí)施例中，壓板200為一整塊壓板，壓板200的頂面和底面分別設(shè)置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設(shè)置的嚙齒210。在其他優(yōu)選實(shí)施例中，壓板200也可以為兩塊，每塊壓板200的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒210，兩塊壓板200之間通過永磁體連接，兩組的四塊定子鐵芯100分別設(shè)置于兩塊壓板200兩側(cè)的嚙齒210外側(cè)。參看圖4，壓板200無需很厚，因?yàn)椴恍枰褂靡酝O(shè)計(jì)中用于磁通回流的護(hù)鐵。此外，由于壓板200通常由薄鉄片疊層制成，以減少渦流，因此磁通在同一方向流經(jīng)這些疊片會提聞電機(jī)效率。參看圖1，在這個位置上，當(dāng)線圈120以勵磁電流通電且兩組定子鐵芯100保持固定時，壓板200向ー個方法運(yùn)動，；顛倒勵磁電流方向，壓板200便會向相反方向運(yùn)動。參看圖5，壓板200上連接有引導(dǎo)裝置400，引導(dǎo)裝置400包括連接在壓板200兩側(cè)的兩個軸套410和設(shè)置于兩個軸套410內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)軸420，兩根轉(zhuǎn)軸420的兩端分別連接在外殼430的兩端壁上，從而將壓板200支撐起來并且引導(dǎo)壓板的運(yùn)動軌跡。壓板200 —側(cè)的軸套410上設(shè)置有限位開關(guān)510,在限位開關(guān)510相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有限制傳感器520，限位開關(guān)5 10和限制傳感器520配合使用來對壓板200進(jìn)行限位；在壓板另ー側(cè)的軸套410上設(shè)置有光柵尺610，在光柵尺610相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有線形編碼器讀頭620，通過光柵尺610和線形編碼器讀頭620的配合來讀取壓板200的運(yùn)動位置。并且在本實(shí)用新型中，引導(dǎo)裝置400還可以為以下各項(xiàng)的其中之一直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。參看圖6，本實(shí)用新型的一種直線步進(jìn)電機(jī)還可以包括兩個以上的壓板200，每組定子鐵芯100包括與壓板200數(shù)量相等的定子鐵芯100。具體的其中ー個實(shí)施例為，包括三塊壓板200，每組定子鐵芯100包括三塊平行設(shè)置的定子鐵芯100，三塊定子鐵芯之間通過永磁體300連接。這樣的設(shè)計(jì)可以使得內(nèi)部經(jīng)過的磁通量是原來的兩倍。[0041]參看圖7,圖7為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的不意圖，一種直線步進(jìn)電機(jī)，壓板200為一整塊壓板，壓板200的頂面和底面分別設(shè)置有兩條平行的沿壓板200延伸方向設(shè)置的嚙齒210，壓板200兩側(cè)設(shè)置有兩組定子鐵芯100，每組定子鐵芯100包括兩塊定子鐵芯100，每組的兩塊定子鐵芯100之間通過永磁體300連接。參看圖8，圖8為本實(shí)用新型再一種實(shí)施例的示意圖，在本實(shí)施例中包括兩塊壓板200，每塊壓板200的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒210，兩塊壓板200之間通過永磁體連接，在兩塊壓板200的兩側(cè)設(shè)置有兩組定子鐵芯100，每組定子鐵芯100包括兩塊定子鉄，100，并且兩塊定子鐵芯100之間平行放置，兩塊定子鐵芯100之間通過連接塊310連接，兩塊定子鐵芯100與連接它們的連接塊310為 ー個整體，兩組的四塊定子鐵芯100分別設(shè)置于兩塊壓板200兩側(cè)的嚙齒210外側(cè)。綜上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直線步進(jìn)電機(jī)，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設(shè)置于壓板的側(cè)邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側(cè)上設(shè)置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特征在于，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設(shè)置于壓板的兩側(cè)，并且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯上設(shè)置有四個磁齒，每個磁齒上纏繞有線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板由薄片層壓鋼材堆疊而成，所述壓板的頂面和底面設(shè)置有復(fù)數(shù)個嚙齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，并且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過永磁體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為一整塊，壓板的頂面和底面分別設(shè)置有兩條平行的沿壓板延伸方向設(shè)置的嚙齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于兩塊壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述每組定子鐵芯包括兩塊定子鐵芯，并且兩塊定子鐵芯之間平行放置，兩塊定子鐵芯之間通過連接塊連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述壓板為兩塊，所述每塊壓板的頂面和頂面均設(shè)置有一條嚙齒，兩塊壓板之間通過永磁體連接，所述兩組的四塊定子鐵芯分別設(shè)置于兩塊壓板兩側(cè)的嚙齒外側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)包括兩個以上的壓板，所述每組定子鐵芯包括與壓板數(shù)量相等的定子鐵芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，還包括外殼，所述壓板上連接有引導(dǎo)裝置，所述引導(dǎo)裝置包括連接在壓板兩側(cè)的兩個軸套和設(shè)置于兩個軸套內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)軸，所述兩根轉(zhuǎn)軸的兩端分別連接在外殼的兩端壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，在所述壓板ー側(cè)的軸套上設(shè)置有限位開關(guān)，在限位開關(guān)相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有限制傳感器，在所述壓板另ー側(cè)的軸套上設(shè)置有光柵尺，在光柵尺相對應(yīng)的外側(cè)設(shè)置有線形編碼器讀頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述ー種直線步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，所述引導(dǎo)裝置還可以為以下各項(xiàng)的其中之一直線軸承、樹脂軸承、空氣軸承。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直線步進(jìn)電機(jī)，包括定子鐵芯和壓板，所述定子鐵芯設(shè)置于壓板的側(cè)邊，所述定子鐵芯面朝壓板的一側(cè)上設(shè)置有磁齒，磁齒上纏繞有線圈，其特征在于，所述定子鐵芯包括兩組，兩組定子鐵芯分別設(shè)置于壓板的兩側(cè)，并且兩組定子鐵芯距離壓板的距離相同。本實(shí)用新型的有益效果在本實(shí)用新型中，沖頭和壓板的吸引力得到平衡或補(bǔ)償，因此在活動壓板上不存在凈吸引力。設(shè)計(jì)中無需大型軸承，直線步進(jìn)電機(jī)性能大大提高。因此，本實(shí)用新型直線步進(jìn)電機(jī)可以打包集成，其中可使用簡單軸承，如兩個襯套和兩個轉(zhuǎn)軸，以引導(dǎo)沖頭的活動結(jié)構(gòu)，并且可以額外添加限制傳感器和線性編碼器。這給用戶提供了一個簡單、廉價的解決實(shí)施方式。
文檔編號H02K41/03GK202405990SQ201120573939
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者曾振武, 林浩元 申請人:雅科貝思精密機(jī)電(上海)有限公司