本發(fā)明涉及一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中不可缺少的一大要素，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)中扮演著重要的角色。電機(jī)在控制領(lǐng)域和動(dòng)力應(yīng)用方面越來越廣泛，隨著控制電機(jī)重要性的增加，控制電機(jī)的使用量也與日俱增。步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)中的重要一員是一種實(shí)時(shí)控制電機(jī)，其在無反饋的條件下能進(jìn)行精確的定位和速度控制，有良好的開環(huán)控制性能，在控制電機(jī)中有很大的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用也越來越廣泛。

在上世紀(jì)七十年代，我國(guó)就已經(jīng)開始研發(fā)的是磁阻式步進(jìn)電機(jī)。磁阻式步進(jìn)電機(jī)具有堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉并且驅(qū)動(dòng)技術(shù)成熟，但由于當(dāng)時(shí)磁阻類電機(jī)自身性能的限制使得磁阻式步進(jìn)電機(jī)存在效率低、振動(dòng)大等缺陷。隨著電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的發(fā)展，磁阻式步進(jìn)電機(jī)再次受到關(guān)注。

在目前公開的技術(shù)中，已有的相關(guān)發(fā)明主要有專利號(hào)為: 200510055101.X的授權(quán)發(fā)明專利：步進(jìn)電機(jī)、透鏡單元及步進(jìn)電機(jī)的制造方法，該發(fā)明能夠提供一種旋轉(zhuǎn)軸在永磁鐵的軸向兩側(cè)由軸承支承、在形成A相的第1定子組和形成B相的第2定子組相對(duì)于轉(zhuǎn)子在圓周方向配置的步進(jìn)電機(jī)中，能在不受零件精度影響的情況下確保軸承之間的同心度的步進(jìn)電機(jī)。申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201110195786.3的發(fā)明專利申請(qǐng)：一種混合型步進(jìn)電機(jī)，該發(fā)明的混合型步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)和噪聲較小，電機(jī)的性能得到了提高。

另外，磁阻式步進(jìn)電機(jī)的發(fā)明專利主要有專利號(hào)為：201210199916.5的發(fā)明專利：直線旋轉(zhuǎn)磁阻步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該發(fā)明是一種新型的圓筒型直線旋轉(zhuǎn)磁阻步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)子適用于直線旋轉(zhuǎn)磁阻步進(jìn)電機(jī)，可以提高直線旋轉(zhuǎn)磁阻步進(jìn)電機(jī)的直線推力和旋轉(zhuǎn)力矩，電機(jī)動(dòng)態(tài)性能等。

本申請(qǐng)的技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的不同主要體現(xiàn)在電機(jī)結(jié)構(gòu)方面。本申請(qǐng)的技術(shù)具有新型的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和超出已公開常理技術(shù)的特殊定轉(zhuǎn)子匹配參數(shù)，其極弧系數(shù)和偏角的組合也與傳統(tǒng)電機(jī)有著本質(zhì)的區(qū)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題：提供一種設(shè)計(jì)合理、便于實(shí)施的一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)，包括定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)磁繞組、電樞繞組、定子隔離塊和軸，其特征在于：

固定在軸上的轉(zhuǎn)子鐵心上有8個(gè)均布的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極的極弧機(jī)械角為22.5度；

定子鐵心由兩個(gè)扇形的子鐵心組成，每個(gè)子鐵心的扇形邊緣有兩個(gè)電樞定子極，所述電樞定子極的極弧機(jī)械角為22.5度；

每個(gè)子鐵心的圓弧中心線處有一個(gè)勵(lì)磁定子極，勵(lì)磁定子極的極弧機(jī)械角為45度，所述勵(lì)磁定子極上繞有勵(lì)磁繞組，兩個(gè)子鐵心的勵(lì)磁繞組繞向相反；

每個(gè)電樞定子極上繞有電樞繞組，所有的四個(gè)電樞繞組的繞向相同；

兩個(gè)子鐵心固定在所述步進(jìn)電機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)，并利用定子隔離塊定位；定子隔離塊不導(dǎo)磁，所述電機(jī)外殼也不導(dǎo)磁；

子鐵心上勵(lì)磁定子極和電樞定子極之間有繞組槽，所述繞組槽的槽口機(jī)械角為22.5度；

所述步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角為22.5度。

如上所述一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)，其特征在于：沿圓周方向上的電樞繞組依次分為A相、B相、B相和A相，共兩相電樞繞組。

本發(fā)明的有益效果是：

1電機(jī)采用特定的極弧系數(shù)和偏角與電機(jī)定轉(zhuǎn)子極數(shù)配合使電機(jī)繞組在特性上互補(bǔ)，并且高效、穩(wěn)定工作；

2定子上有集中繞組，容易冷卻，效率高，調(diào)速性能好；

3轉(zhuǎn)子無勵(lì)磁繞組，工作可靠；

4總的磁鏈較短，定子鐵心磁阻小，鐵耗少；

5繞組皆為集中式繞組，內(nèi)阻小，效率高；

6根據(jù)勵(lì)磁繞組的工作模式不同，電機(jī)具有電勵(lì)磁雙凸極和開關(guān)磁阻兩種工作模式。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、定子隔離塊，2、定子鐵心，3、A相電樞繞組，4、勵(lì)磁繞組，5、軸，6、轉(zhuǎn)子鐵心，7、B相電樞繞組。

圖2是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)互補(bǔ)原理示意圖。其中，E_N代表第1個(gè)A相繞組磁鏈變化率，E_S代表第2個(gè)A相繞組磁鏈變化率。

圖3是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)極弧示意圖。

圖4是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)繞組嵌線圖。其中，A、B和F分別代表A相電樞繞組、B相電樞繞組和勵(lì)磁繞組。

圖5是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)繞組A相兩個(gè)繞組磁鏈圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)，為使本發(fā)明的技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖，該電機(jī)由定子鐵心(2)、轉(zhuǎn)子鐵心(6)、勵(lì)磁繞組(4)、電樞繞組(3)、定子隔離塊(1)和軸(5)組成。固定在軸(5)上的轉(zhuǎn)子鐵心(6)上有8個(gè)均布的轉(zhuǎn)子極。定子鐵心(2)由兩個(gè)扇形的子鐵心組成，兩個(gè)子鐵心固定在步進(jìn)電機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)，并利用定子隔離塊(1)定位，定子隔離塊(1)和外殼都不導(dǎo)磁。每個(gè)子鐵心的扇形邊緣有兩個(gè)電樞定子極；每個(gè)子鐵心的圓弧中心線處有一個(gè)勵(lì)磁定子極。勵(lì)磁定子極上繞有勵(lì)磁繞組(4)，兩個(gè)子鐵心的勵(lì)磁繞組(4)繞向相反；每個(gè)電樞定子極上繞有電樞繞組(3)，所有的四個(gè)電樞繞組(3)的繞向相同。

如圖2所示一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)是以A相繞組為例來解釋本發(fā)明電機(jī)的互補(bǔ)原理。由于兩個(gè)A相定子極對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置錯(cuò)開了一定的角度，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子極剛剛靠近第1個(gè)A相繞組所在的定子極時(shí)，其磁鏈變化率E_N大；而此時(shí)另一個(gè)轉(zhuǎn)子極與第2個(gè)A相繞組所在的定子極時(shí)幾乎完全嚙合，其磁鏈變化率E_S小。由于兩個(gè)A相定子極上的繞組為同一相繞組，該相繞組總的磁鏈變化率E_合等于第1個(gè)A相繞組磁鏈變化率與第2個(gè)A相繞組磁鏈變化率之差，因此總的磁鏈變化率基本不變。也就是兩個(gè)A相繞組在特性上是互補(bǔ)的。

圖3是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)的極弧示意圖。如圖所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心上有8個(gè)均布的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極的極弧機(jī)械角為22.5度。定子鐵心由兩個(gè)扇形的子鐵心組成，每個(gè)子鐵心的扇形邊緣有兩個(gè)電樞定子極，電樞定子極的極弧機(jī)械角為22.5度；每個(gè)子鐵心的圓弧中心線處有一個(gè)勵(lì)磁定子極，勵(lì)磁定子極的極弧機(jī)械角為45度。在子鐵心上勵(lì)磁定子極和電樞定子極之間有繞組槽，所述繞組槽的槽口機(jī)械角為22.5度。

圖4是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)繞組嵌線圖。如圖所示，步進(jìn)電機(jī)共有六個(gè)定子極，每個(gè)定子極上都繞有繞組，依次為A相電樞繞組、勵(lì)磁繞組、B相電樞繞組、B相電樞繞組、勵(lì)磁繞組和A相電樞繞組。其中位于四個(gè)電樞定子極上的A相電樞繞組和B相電樞繞組繞向都相同，位于兩個(gè)勵(lì)磁定子極上的勵(lì)磁繞組繞向則相反。

圖5是本發(fā)明一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)繞組A相兩個(gè)繞組磁鏈圖。A相第一個(gè)繞組磁鏈增加時(shí)，A相第二個(gè)繞組磁鏈減小。給磁鏈增加的A相第一個(gè)繞組通以正向電流則可以輸出正的轉(zhuǎn)矩； A相第二個(gè)繞組與A相第一個(gè)繞組反向串聯(lián)，此時(shí)給A相第一個(gè)繞組通以負(fù)向電流，也可以輸出正的轉(zhuǎn)矩。

下面對(duì)本發(fā)明提出的一種兩相電勵(lì)磁步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行工作原理的說明。

勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生勵(lì)磁磁鏈，在一個(gè)電周期內(nèi)，兩相繞組自感磁鏈和兩相繞組與勵(lì)磁繞組間互感磁鏈，總是處在一相上升，一相下降；當(dāng)相繞組自感與勵(lì)磁繞組間互感磁鏈增大時(shí)繞組中通入正電流，互感磁鏈減小時(shí)繞組中通入負(fù)電流，在整個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)子上均產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩。

若以圖1中所示位置為起點(diǎn)，給A相繞組通正向電流，B相繞組通反向電流，那么電機(jī)轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。