[发明专利]多相多极步进电动机

说明书

本发明涉及一种包括盘形转子和定子磁路的多相多极步进电动机，该盘形转子具有绕中心轴布置并以平行于该轴的方向磁化的N对极，该定子磁路包括几相。

这种类型的多相步进电动机已经提出了。瑞士专利No.653,189描述了一种具有盘形转子的多相多极电动机。该电动机的每相都由相对放置并同相线圈(13′，13″)相联结的两个U形部件(12′，12″)所组成。

这种布置可以适用于大型电动机，对小容量电动机，该布置导致了高度的降低和线圈平均长度上的显著增加。而且，从将要组装的部件数量上看，这种电动机的制造成本较高。

美国专利No.4,634,906描述了一种多极多相电动机，具有盘形磁体和布置在一个单板上的定子磁路组件。定子磁路组件的每相都由两个相互穿插的极片所组成。根据所考虑的相，定子的齿占用了全部极(图2的P1和P4)或极的一部分(图2的P5和P9)。尤其是当电动机具有大量的极时，该设计不可避免地导致了机械强度较弱的极片(在图2的极P5处减小了横截面)。

瑞士专利No.683,810A5描述了一种多极多相电动机，具有一个盘状磁体和一个由两个主极片(4a，5a； 4b，5b)所组成的定子磁路，每个极片同一个线圈芯(1a，1b)的一端和处于同一平面上的一个中间极片(6a；6b)相连，该布置解决了美国专利No.4,634,906的电动机所遇到的薄弱截面的问题，但另一方面，它具有减小了磁体和每相线圈之间的耦合系数的缺点。在该布置中，由定子线圈产生的磁通必须穿过两个相邻的气隙，即第一主极片与中间极片间的气隙和中间极片与第二主极片间的气隙。

上述这三种电动机都有一个主要的缺点是当相线圈没有通电时就不存在保持转矩。对于某一些应用，例如，用于驱动带模拟显示器的测量仪器的指针，该保持转矩的不存在而需要连续给相线圈供电，而导致该仪器的过量功率消耗。

本发明的目的是提供一种小尺寸和简单设计的多极和多相电动机，由于磁体和相线圈间的耦合系数的改善和由于在线圈中没有电流时的保持转矩而具有高的功率效率。

下面将通过参照附图以例子的形式描述本发明的优选实施例。

图1是本发明第一实施例的电动机的磁路的顶视图；

图2是通过图1线I-I的磁路的截面图；

图3是转子磁体的简图；

图3′是由图3的磁体所产生的磁力线图；

图4是本发明第二实施例的电动机的磁路的顶视图；

图5是本发明第三实施例的电动机的顶视图；

图6是本发明第四实施例的电动机的顶视图；

图7是本发明第五实施例的电动机的顶视图；

图7′是类似于图2的截面图。

图1是本发明第一实施例的电动机磁路的顶视图，该电动机具有7对极和两相。每相的磁路由外极片1、1′和内极片2、2′所组成，这两个极片被置于同一平面上，如图2所示平行于转子5的平面。每相的每个极片同支承线圈4、4′的线圈芯3、3′一端相联结。内极片2、2′包括多个齿路为2π/7的齿。外极片1、1′具有两个分开的齿区。处于内侧的第一齿区d1、d1′具有2π/7的齿距，外定子第一齿区的齿同内定子的齿相互穿插。该结构，在相绕组中的电流影响下，产生一个与转子磁体所产生的具有相同周期的定子感应分布，因此同转子磁体一起产生一个相互作用转矩。位于第一区外侧的外定子第二齿区具有2π/14的齿距。该第二齿区，通过同转子的感应相互作用并在磁导率的变化影响下，产生一个保持转矩，该保持转矩的周期为第一区中的电流所产生的转矩的周期的1/2。应当注意，两个区的齿结构相互间具有偏移关系，这用于获得适宜的起动转矩的目的。

图3是具有绕着垂直于图面的中心轴布置的七对极N、S的转子磁体的简图。

在图3′中简要地表示出该磁体的磁力线的分布。

图4是本发明第二实施例中的电动机磁路的简图。在该例子中，电动机的两个内极片形成为一个整体，这样就能加强这些部件的机械强度，另一方面，也便于这些部件的组装。然而，在单个的内极片上，形成齿区d3，有助于总的保持转矩。

为了同样的简化电动机组装的目的，在图5中表示出本发明的第三实施例。在该实施例中，定子的两个外极片由小截面的连接部a联结在一起以在机械上形成为一个整体。该容易由冲压获得的整体部件便于极片的组装。由于它们的小截面，连接部a只起到纯粹的机械部件的作用，不会改变电动机的工作。