專利名稱：步進馬達的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種步進馬達(stepping motor or stepper motor)，特別是有關于一種纏繞電磁線圈于轉子的突極，或是在轉軸的軸向上分別纏繞電磁線圈至轉子的突極的步進馬達。
請參考
圖1，其為公知的一種步進馬達的橫向剖面示意圖。步進馬達100主要由轉子(rotor)110及定子(stator)120所構成。公知的轉子110是由一轉軸112及多個突極114所構成，其中突極114例如為一永久磁鐵的N極或S極，而突極114依次環繞轉軸112并分別突出于轉軸112的外表面。此外，定子120是由多個電樞鐵心122及多個電樞線圈124所構成，其中兩相鄰電樞鐵心122之間保留一空間，使得一組電樞線圈124得以纏繞于一個電樞鐵心122上，而多個電樞鐵心122及其對應的電樞線圈124則依次環繞于轉子110的外側，且電樞鐵心122的外端均相互連接。當輸入電流至定子120的電樞線圈124，使得電樞線圈124產生磁場時，轉子110的突極114將受到電樞線圈124的磁場的影響，使得轉子110在轉軸112的軸向上旋轉，因而產生轉動力矩，并經由轉軸112輸出至外界。
公知的步進馬達多半采用定磁轉子(即以永久磁鐵作為突極的轉子)及變磁定子(即以輸入電流至電樞線圈而感應產生磁場的定子)，由于定磁轉子的永久磁鐵在沖磁完畢后，即固定其磁通量的大小，因此，公知的步進馬達在長期使用后或在溫度過高的情況下，將可能破壞定磁轉子的原有的磁性分布，在變磁定子的磁場作用下，容易使得定磁轉子的轉速及轉矩受到影響，因而降低步進馬達的整體工作效能。
基于本發明的上述目的，本發明提出一種步進馬達，至少包括一轉子及一定子。轉子是由一轉軸、多個突極及多組電磁線圈所構成，其中這些突極依次環繞并突出于轉軸的外表面，而這些電磁線圈分別在轉軸的徑向上纏繞于這些突極之一。此外，定子具有多個電樞鐵心及多組電樞線圈，其中這些電樞鐵心依次環繞于轉子的外側，而這些電樞線圈分別在轉軸的徑向上纏繞于這些電樞鐵心之一。
基于本發明的上述目的，本發明又提供一種步進馬達，至少包括一種步進馬達，至少包括一轉子及一定子。轉子是由一轉軸、多個突極及至少一電磁線圈所構成，其中這些突極依次環繞并突出于轉軸的外表面，電磁線圈在轉軸的軸向上纏繞于轉軸。此外，定子具有多個電樞鐵心及多組電樞線圈，其中這些電樞鐵心依次環繞于轉子的外側，而這些電樞線圈分別在轉軸的徑向上纏繞于這些電樞鐵心之一。
本發明是在步進馬達的轉軸的徑向上，分別纏繞一組電磁線圈于轉子的突極上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈對應產生不同方向的磁場，借以增加或降低電磁線圈所對應的突極的磁場強度。
本發明在步進馬達的轉軸的軸向上，纏繞至少一組電磁線圈于轉軸上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈對應產生不同方向的磁場，借以改變轉子的磁通變化。
100步進馬達110轉子112轉軸114突極120定子122電樞鐵心124電樞線圈200步進馬達210轉子212轉軸214、214a～214d突極216、216a、216b電磁線圈220定子222電樞鐵心224電樞線圈300步進馬達310轉子312轉軸314突極316a、316b電磁線圈318a、318b引線環具體實施方式
第一實施例請參考圖2，其為本發明第一實施例的步進馬達的橫向剖面示意圖。步進馬達200主要由轉子210及定子220所構成。轉子210由一轉軸212、多個突極214及多個電磁線圈216所構成，其中突極214，例如為一永久磁鐵的N極或S極，依次環繞轉軸212并分別突出于轉軸212的徑向。值得注意的是，電磁線圈216分別在轉軸212的徑向上，纏繞于這些突極214之一。定子220由多個電樞鐵心222及多個電樞線圈224所構成，其中兩相鄰電樞鐵心222之間保留一空間，使得每一組電樞線圈224得以纏繞于一個電樞鐵心222上，而每一電樞鐵心222及其上的電樞線圈224，則依次環繞于轉子210的外側，且電樞鐵心222的外端均相互連接。當輸入電流至定子220的電樞線圈224，使得電樞線圈224產生磁場時，轉子210的突極214將受到電樞線圈224的磁場的影響，使得轉子210在轉軸212的軸向上旋轉，因而產生轉動力矩，并經由轉軸212輸出至外界。
請同樣參考圖2，由于轉子210的突極214為一永久磁鐵的N極或S極，因此在長期使用后或溫度過高的情況下，將可能改變突極214的磁性分布及磁通變化，而影響到轉子210原先設定的轉速及轉矩。因此，為了增加或減少轉子210的突極214的磁通量，本發明在每一個突極214的外側，另外增加一組電磁線圈216，其在轉軸212的徑向上，環繞于突極214的外側。當正向輸入電流至電磁線圈216時，若使得電磁線圈216對應產生一正方向的磁場時，當反向輸入電流至電磁線圈216時，則使得電磁線圈216對應產生一反方向的磁場。因此，通過正向或反向輸入電流至電磁線圈216時，將使得電磁線圈216產生不同方向的磁場，借以增加或降低電磁線圈216其所對應的突極214的磁通量。因此，通過電磁線圈216的作用，在長期使用或溫度過高的情況下，轉子210仍可維持相同的磁通變化，或是在需要高轉矩時增加轉子210的磁通變化，或是在需要低轉矩時降低轉子210的磁通變化，使得步進馬達200的特性更加完美。
為了說明電磁線圈216是如何纏繞于突極214上，請同時參考圖2及圖3，其中圖3為圖2的步進馬達，其轉子的突極與電磁線圈的纏繞方式的示意圖。如圖2所示，轉子210的多個突極216可依次展開如為圖3的突極214a～214d，如圖3所示，電磁線圈216a依次纏繞相互間隔的同磁性(S極)的突極214a及突極214b的外圍，而另一電磁線圈216b則依次纏繞相互間隔的同磁性(N極)的突極214c及突極214d的外圍。因此，以電磁線圈216a為例，當依照箭頭方向輸入電流至電磁線圈216a時，電磁線圈216a將對應產生一正方向的磁場，其磁力線方向相反于突極214a及突極214b的磁力線方向，因而減弱突極214a及突極214b的磁場強度，進而降低轉子210的磁通變化。反之，則提高轉子210的磁通變化。因此，可通過正向或反向輸入電流至電磁線圈216，來改變突極214的磁場強度，進而改變轉子的磁通變化。
本發明第一實施例是在步進馬達的轉軸的徑向上，分別纏繞一組電磁線圈于轉子的突極上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈產生不同方向的磁場，借以增加或降低電磁線圈所對應的突極的磁場強度，使得轉子在長期使用或高溫的情況下，仍可維持相同的磁通變化，或是在需要高轉矩時可增加轉子的磁通變化，或是在需要低轉矩時可降低轉子的磁通變化，使得步進馬達的特性更加完美。
第二實施例本發明第二實施例與第一實施例不同之處在于電磁線圈的纏繞的位置及纏繞的方向。請參考圖4，其為本發明第二實施例的一種步進馬達的縱向剖面示意圖。
步進馬達300主要由轉子310及定子320所構成。轉子310由一轉軸312、多個突極314及至少一電磁線圈316a所構成，其中突極314，例如為一永久磁鐵的N極或S極，依次環繞轉軸312并分別突出于轉軸312的徑向。值得注意的是，電磁線圈316a在轉軸312的軸向上，纏繞于轉軸312上。定子320由多個電樞鐵心322及纏繞其上的電樞線圈324所構成，而每一電樞鐵心322及其上的電樞線圈324，則依次環繞于轉子310的外側，且電樞鐵心322的外端均相互連接。當輸入電流至定子320的電樞線圈324，使得電樞線圈324產生磁場時，轉子310的突極314將受到電樞線圈324的磁場的影響，使得轉子310在轉軸312的軸向上旋轉，因而產生轉動力矩，并經由轉軸312輸出至外界。
請同樣參考圖4，當電磁線圈316a經由引線環318a輸入電流時，電磁線圈316a將對應產生一磁場，其與轉子310的突極314及定子320的電樞線圈324的磁場相互作用，將使得轉子310能維持相同的磁通變化，或增加及降低轉子310的磁通變化。此外，更可搭配另一電磁線圈316b，其纏繞方向可相同或相反于原電磁線圈316a的纏繞方向，并通過引線環318b輸入電流，可增加或降低電磁線圈316a及電磁線圈316b所共同產生的磁場強度。
本發明第二實施例是在步進馬達的轉軸的軸向上，纏繞至少一組電磁線圈于轉軸上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈產生不同方向的磁場，借以改變轉子的磁通變化，使得轉子在長期使用或高溫的情況下，仍可維持相同的磁通變化，或是在需要高轉矩時可增加轉子的磁通變化，或是在需要低轉矩時可降低轉子的磁通變化，使得步進馬達的特性更加完美。
綜上所述，本發明在步進馬達的轉軸的徑向上，分別纏繞一組電磁線圈于轉子的突極上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈產生不同方向的磁場，借以增加或降低電磁線圈所對應的突極的磁場強度。或是在步進馬達的轉軸的軸向上，纏繞至少一組電磁線圈于轉軸上，并通過正向或反向輸入電流至電磁線圈，使得電磁線圈產生不同方向的磁場，借以改變轉子的磁通變化。因此，本發明的步進馬達在長期使用或高溫的情況下，其轉子仍可維持相同的磁通變化，或是在需要高轉矩時可增加轉子的磁通變化，或是在需要低轉矩時可降低轉子的磁通變化，使得步進馬達的特性更加完美。
權利要求
1.一種步進馬達，至少包括一轉子，具有一轉軸、多個突極及多個電磁線圈；一定子，具有多個電樞鐵心及多個電樞線圈，其特征是，所述轉子中該些突極依次環繞于該轉軸，并突出于該轉軸的外表面，而該些電磁線圈分別在該轉軸的徑向上纏繞于該些突極之一；所述定子中該些電樞鐵心依次環繞于該轉子的外側，而該些電樞線圈分別在該轉軸的徑向上纏繞于該些電樞鐵心之一。
2.如權利要求1所述的步進馬達，其特征是，每一該些突極分別為一永久磁鐵的N極及S極其中之一。
3.如權利要求1所述的步進馬達，其特征是，相鄰的該些電樞鐵心的外端相互連接。
4.一種步進馬達，至少包括一轉子，具有一轉軸、多個突極及至少一電磁線圈；一定子，具有多個電樞鐵心及多個電樞線圈，其特征是，所述轉子中該些突極依次環繞于該轉軸，并突出于該轉軸的外表面，而該些電磁線圈分別在該轉軸的軸向上纏繞于該轉軸；所述定子中該些電樞鐵心依次環繞于該轉子的外側，而該些電樞線圈分別在該轉軸的徑向上纏繞于該些電樞鐵心之一。
5.如權利要求4所述的步進馬達，其特征是，每一該些突極分別為一永久磁鐵的N極及S極其中之一。
6.如權利要求4所述的步進馬達，其特征是，相鄰的該些電樞鐵心的外端相互連接。
全文摘要
一種步進馬達，具有一轉子及一定子。轉子由一轉軸及多個突極所構成，而突極環繞并突出于轉軸的外表面。此外，定子由多個電樞鐵心及多組電樞線圈所構成，其中電樞鐵心環繞于轉子的外側，而電樞線圈分別在轉軸的徑向上纏繞于電樞鐵心之一。步進馬達的轉子更具有多組電磁線圈，其分別在轉軸的徑向上纏繞于突極之一，并輸入電流至電磁線圈，使其對應產生磁場，用以改變轉子的磁通變化。或更具有至少一組電磁線圈，其在轉軸的軸向上纏繞于轉軸的外表面，并輸入電流至電磁線圈，使其對應產生不同方向的磁場，用以改變轉子的磁通變化。
文檔編號H02K37/10GK1427533SQ0114453
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月19日 優先權日2001年12月19日
發明者郭士文 申請人:力捷電腦股份有限公司