專利名稱：步進電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及步進電機，更具體地說，涉及一種對關鍵參數進行明確定義的步 進電機。
背景技術：
步進電機是以脈沖信號來控制的一種電動機。步進電機會將電脈沖信號通過齒輪 系傳動轉化為角位移或線位移。步進電機以電脈沖信號控制的特點，特別適于數字化控制， 是機電一體化的重要元件，因而步進電機目前被廣泛應用在許多領域的自動化控制系統和 數控模擬顯示中。然而，傳統步進電機的設計中，電機步距角的精度對構成電機的各零件的制造精 度非常敏感，如轉子尺寸、定子尺寸、轉子表磁、線圈電感等等，所以在生產時，對各零件尺 寸精度的要求非常高。當零件精度不足而引起電機步距角精度不足時，容易引起噪音偏大、 輸出輪抖動等問題。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于，針對傳統步進電機的上述不足，提供一種明 確定義關鍵參數之間的關系的步進電機，使其零件容易加工及控制質量以確保電機輸出精 確穩定。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提出一種步進電機，包括定子 和轉子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分別設 有左線圈和右線圈，所述轉子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片圍成的空 間內，所述定子和轉子滿足如下關系式(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300，其中，μ 表示轉子磁石表面與定子片磁極表面之間的間隙；BHmax表示轉子磁石的表磁能量；D表示 轉子磁石的直徑。根據本實用新型的步進電機的實施例中，所述定子的中心定子片、左定子片和右 定子片的磁極表面與所述轉子磁石表面之間的間隙不相同。根據本實用新型的步進電機的實施例中，所述定子的中心定子片、左定子片和右 定子片的磁極表面與所述轉子磁石表面之間的間隙滿足如下關系式0.95*μ2 > μι> 0. 85*μ 2，其中，μ ！表示中心定子片的磁極表面與轉子磁石表面之間的間隙；μ 2表示左定 子片和右定子片的磁極表面與轉子磁石表面之間的間隙。根據本實用新型的步進電機的實施例中，所述定子和轉子還滿足如下關系式 (2/3) α > β > (1/3) α，其中，α為轉子磁極角；β為定子磁極角。一個優選實施例中， 所述定子和轉子滿足β = (α々)士3°，其中，α為轉子磁極角；β為定子磁極角。本實用新型通過對步進電機中電磁系統的關鍵參數之間的關系進行明確定義， 使得電機零部件的加工和質量控制更加容易，減少了耗料，生產更簡易、成本更低，而且采 用本實用新型的設計方案的步進電機將比傳統電機輸出更精確穩定，可廣泛應用于汽車儀表、醫療儀器、步距控制等領域。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是根據本實用新型實施例的步進電機的結構示意圖；圖2是根據本實用新型采用不同定、轉子間隙的步進電機的工作噪音對比圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，根據本實用新型一個實施例的步進電機100的電磁系統主要由定子 10和轉子20構成。定子10包括中心定子片13、左定子片11和右定子片12，并且左定子 片11和右定子片12上分別設有左線圈14和右線圈15。轉子20包括磁石，容置在中心定 子片13、左定子片11和右定子片12圍成的空間內。當轉子10上的左線圈14和右線圈15 接入電脈沖，產生的電磁轉矩驅動轉子10旋轉，輸出電機功率。因本實用新型對步進電機 的改進僅涉及其電磁系統內各參數之間的關系，因而在此不再對該步進電機的具體結構做 詳細描述。本實用新型的步進電機的具體結構和裝配，和現有的傳統步進電機基本相同。為了獲得很好的轉動平穩性以確保電機輸出精確穩定，本實用新型對轉子磁石表 面與定子片磁極表面之間的間隙μ這一參數進行了明確定義。間隙μ過小，會大幅增加 轉子和定子片尺寸控制的精度，增加制造難度和成本；間隙μ過大，則會影響電機電磁能 量向機械動能轉換的穩定性。轉子和定子片之間的間隙μ基本上取決于轉子磁石的表磁 能量BHmax，因而本實用新型定義該間隙μ滿足如下函數關系(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300(1)其中，μ表示轉子磁石表面與定子片磁極表面之間的間隙；BHmax表示轉子磁石的表磁能量；D表示轉子磁石的直徑。進一步，為了獲得更好的轉動平穩性，步進電機100的三個定子片11、12和13與 轉子磁石20的表面間隙μ在滿足上述關系式(1)的情況下可以不相同。具體實施例中， 中心定子片13與轉子磁石20之間的第一間隙P1比左右兩個定子片11、12與轉子磁石20 之間的第二間隙μ 2應更小一些。優選實施例中，第一間隙P1比第二間隙μ 2小約5%至 15%，即第一間隙μ工和第二間隙μ 2滿足如下關系0. 95*μ 2 > μ ！ > 0. 85* μ 2(2)根據本實用新型的具體示例中，若采用磁石直徑D = 6. 500mm的轉子，且磁石表磁 能量BHmax = 130mT，則由以上關系式(1)可以得出(130*6. 50)/2200 < μ < (130*6. 50)/1300即0. 384mm < μ < 0. 650mm按如下表1組裝電機樣品，以測量不同間隙值對電機性能的影響。[0027]
權利要求1.一種步進電機，包括定子和轉子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片， 且左定子片和右定子片上分別設有左線圈和右線圈，所述轉子包括磁石，容置在中心定子 片、左定子片和右定子片圍成的空間內，其特征在于，所述定子和轉子滿足如下關系式(BHmax*D)/2200 < μ < (BHmax*D)/1300其中，μ表示轉子磁石表面與定子片磁極表面之間的間隙；BHmax表示轉子磁石的表 磁能量；D表示轉子磁石的直徑。
2.根據權利要求1所述的步進電機，其特征在于，所述定子的中心定子片、左定子片和 右定子片的磁極表面與所述轉子磁石表面之間的間隙不相同。
3.根據權利要求2所述的步進電機，其特征在于，所述定子的中心定子片、左定子片和 右定子片的磁極表面與所述轉子磁石表面之間的間隙滿足如下關系式0. 95*μ2 > μ ！ > 0. 85* μ 2其中，P1表示中心定子片的磁極表面與轉子磁石表面之間的間隙；μ2表示左定子片 和右定子片的磁極表面與轉子磁石表面之間的間隙。
4.根據權利要求1所述的步進電機，其特征在于，所述定子和轉子還滿足如下關系式(2/3) α > β > (1/3) α其中，α為轉子磁極角；β為定子磁極角。
5.根據權利要求4所述的步進電機，其特征在于，所述定子和轉子滿足β= (α/2) 士 3°，其中，α為轉子磁極角；β為定子磁極角。
專利摘要本實用新型涉及一種步進電機，包括定子和轉子，所述定子包括中心定子片、左定子片和右定子片，且左定子片和右定子片上分別設有左線圈和右線圈，所述轉子包括磁石，容置在中心定子片、左定子片和右定子片圍成的空間內，所述定子和轉子滿足如下關系式(BHmax*D)/2200＜μ＜(BHmax*D)/1300，其中，μ表示轉子磁石表面與定子片磁極表面之間的間隙；BHmax表示轉子磁石的表磁能量；D表示轉子磁石的直徑。本實用新型通過對步進電機中電磁系統的關鍵參數之間的關系進行明確定義，使得電機零部件的加工和質量控制更加容易，減少了耗料，生產更簡易、成本更低，而且采用本實用新型的設計方案的步進電機將比傳統電機輸出更精確穩定。
文檔編號H02K37/14GK201860243SQ20102054575
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者宋洪杰 申請人:深圳市創元微機電有限公司