[实用新型]扁平式步进电机

说明书

（一）技术领域

本实用新型涉及步进电机，特别是一种扁平式步进电机。

（二）背景技术

步进电机是一种感应电机，是将电脉冲信号转变的角位移的开环控制步进电机元件。在非超载情况下，步进电机的转速、停止的只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。因此步进电机广泛地用作将电脉冲转化为角位移的执行机构。目前步进电机主要分为三种：激磁式、反应式和混合式。激磁式步进电机一般为两相，转矩和体积办小，步进角为7.5度或15度。反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动很大，已被逐步淘汰。混合式步进电机是混合了激磁式和反应式的优点，具有效率高、加载能力强等优点，分为两相和五相，混合式步进电机目前的应用最为广泛。

其缺点在于轴向尺寸较大，常见的步进电机的机座壳和电机转子的外形都是长圆柱体，即轴向尺度大于直径，只能用于空间比较宽敞的地方。例如汽车电动车窗驱动、计算机硬盘驱动等紧凑的机构中，步进电机难以使用。随着各类电子设备的小型化，对步进电机的厚度、体积、惯性和成本的降低均提出了进一步的要求。

（三）实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种扁平式步进电机，其转子圆周上均匀分布多个磁钢，前、后端盖内侧圆面上则安装电磁座、电磁线圈和磁凸极，形成多个电磁极组，各电磁极组的电磁线圈依次通电，产生电磁场，拉动转子转动。电机轴向尺寸减小，外形体积缩小。

本实用新型设计的扁平式步进电机，包括转子、输出轴和前、后端盖，转子中心固定安装输出轴，前、后端盖在转子前后及侧面封闭转子，输出轴的前、后分别可转动地安装于前、后端盖。

本实用新型的转子包括转盘和磁钢,转盘为圆盘形，在转盘的圆盘面上以中心为对称均匀固定嵌装N个形状大小相同的磁钢，N为4～180的整数。磁钢为梯形或扇形。各磁钢的磁场方向都与输出轴轴线平行，并且极性一致，即所有的磁钢的相同磁极都朝向同一个方向。转盘同一面上的各磁钢表面均处于与转盘盘面相平或高于转盘盘面的一个平面上。转盘的中心固装与其盘面垂直的输出轴。转盘厚度为1～25mm，磁钢高于转盘盘面0～1mm。磁钢内缘和转盘中心的距离为转盘半径的1/3至1/2。

前端盖包括导磁的前端盖壳、电磁座、电磁线圈和磁凸极，前端盖壳为与转子相配合的有环形边沿的圆盘，前端盖壳内侧以其中心为对称均匀固定n个相同的导磁的电磁座，n=3～12。电磁座为扇形盘，相邻的电磁座侧边之间的夹角为8°～12°。电磁线圈内缘与电磁座外缘相配合，电磁线圈套装并固定于电磁座外缘，电磁线圈的中心线与输出轴平行。每个电磁座内固定m个导磁的磁凸极。磁钢的个数N≥mn+1。磁凸极与转子的磁钢形状大小相同，磁凸极内缘与前端盖壳中心的距离与磁钢内缘与转盘中心的距离相等；且m≥2时同一个电磁座上的磁凸极的间距也与磁钢的间距相同。电磁线圈的顶部低于或相平于磁凸极的表面。前端盖壳上的磁凸极表面处于同一平面。相邻的顺时针的下一个电磁座中的m个磁凸极的中心线与电磁座的中心线间的顺时针偏移的角度为360°/nN。

后端盖的结构与前端盖的结构大小相同，后端盖壳上也有相同的电磁座、电磁线圈和磁凸极。

较佳的方案中，转子的磁钢个数N为20～50，前、后端盖的电磁座个数n为4～7，每个电磁座内的磁凸极个数m为3～10。

输出轴可转动地安装于前端盖壳、后端盖壳的中心。前端盖壳和/或后端盖壳有中心孔，输出轴从前端盖壳和/或后端盖壳中心孔伸出。

所述转盘的中心位置设有轴套，轴套的中心孔套在输出轴上，轴套和输出轴之间为紧配合；在转子的前方和后方、输出轴上套有轴承；前端盖壳和后端盖壳的内侧中心为轴承座，输出轴前、后的2个轴承分别安装于前端盖壳和后端盖壳的轴承座内。

前端盖壳和后端盖壳内侧相对、转子处于二者之间的空腔内，前端盖和后端盖内侧的磁凸极一一相对，转子夹在二者之间，转子磁钢表面和前、后端盖的磁凸极表面之间保持间隙，该间隙为0.1～1mm，前端盖和后端盖上相对的两个电磁线圈并接或串接，相对的2个电磁座、2个电磁线圈及其内的2m个磁凸极构成独立工作的一个电磁极组，即本电机形成n个电磁极组。前、后端盖壳边沿扣合、封闭转子所处空间。前端盖壳和后端盖壳各有相互配合的均匀分布的至少3个安装孔，螺钉通过安装孔固定连接前端盖壳和后端盖壳。n个电磁极组的电磁线圈的接线端分别与电机控制器的n对输出极相接，各电磁线圈产生的电磁场与转子磁钢磁场方向相同。