[发明专利]电机结构

说明书

本发明涉及电机结构，更具体来说，涉及爪极式同步电机，特别是爪极式步进电机的结构。

爪极式同步电机包括永磁式两相步进电机因其制造价格低廉而得到广泛应用。牛津大学1986年(再版)的“步进电机及其微处理机控制机构”第40-43页公开了一种典型的普通爪极式步进电机。

作为一种爪极式同步电机的两相步进电机具有两个定子组件，包括A相定子组件和B相定子组件，每个定子组件具有相同结构，背对背共轴布置且在圆周方向等间距形成的爪极。

为了减小普通电机中的振动，爪极在背对背布置的A相和B相定子组件上分度，使两定子组件的相邻爪极的中心线之间的分隔角(即A相和B相的爪极之间的夹角)尽可能精确地等于360°/n的机械角(n为级数)。

尽管对分隔角进行这种严格的控制，电机每移动一步仍会产生振动。另外，因为反电动势(BEMFs)波形的平方和是非线性的，波动大等因素，使振动的减小受到限制。这种限制借助减频设施而不是电机而得到某种程度的补偿。

在光学技术的最新进展过程中，已研制出进行高密度记录的记录设备。虽然普通爪极式步进电机具有制造成本低廉的极好特点，但是仍无法应用于上述高效记录设备，这是由于必须极严格地防止电机中出现振动的缘故。

本发明的目的是提供一种电机结构，它通过使两相的相邻的定子组件的爪极中心线之间的电分隔角(机械分隔角)比理论相位角(理论步进角)小一个预定角度范围内的角度的方式，使电机结构转动平稳，振动极小。

为了实现本发明的目的，按照本发明的电机结构包括一个具有多极磁化的永久磁铁的转子，多个相邻布置且与转子轴线共轴的定子组件，而对转子形成、在每个定子组件上与转子轴线平行布置且在圆周方向上等间距分布的爪极，以及在相邻定子组件的相应爪极的中心线之间以下述方式形成(θ_E/2＋α_E)的电分隔角，即，使得在电角中θ_E/2为90°，而α_E在-10°＜α_E＜0°的电角范围内。

由于电机具有按照本发明的上述结构，在每相的线圈中激励的反电动势的平方和的波形呈线性，波动小，因此，减小了振动，使电机转动平稳。这是因为每相的反电动势的平方和与波形为正弦时在任意位置作用在转子(磁铁)上的转矩大小成正比，而且波形越呈线性，所产生的转矩越均匀一致。

以下是附图的简要说明：

图1是按照本发明第一实施例的爪极式步进电机的局部剖开的立体图；

图2是图1中电机的纵剖图；

图3是表示图1中电机的视图，其上半部为电机本身的平面图，而下半部是除去凸缘后的平面图；

图4是图1的纵剖图；

图5是图1中电机的A相定子组件和B相定子组件的爪极的杆的局部包络图；

图6表示图1中电机和普通电机的反电动势的平方和的波形；

图7表示与相应相的相邻定子组件的爪极之间电调节有关的振荡水平特征；

图8是按照本发明第二实施例的爪极式步进电机的视图，上半部表示电机本身的平面图，而下半部表示沿图9中Z-Z线的剖视图；

图9是按照本发明的爪极式步进电机的纵剖图。

现参阅附图描述本发明的推荐实施例。即，作为一种爪极式同步电机的两相爪极式步进电机。

首先参阅图1至5描述本发明的第一实施例。

如图1至4所示，按照本发明的第一实施例的爪极式步进电机是内转子式的，具有一对相互间隔开来的凸缘1和15，和一根可转动地通过轴承2和16设置在凸缘中部的轴3。一个圆筒形转子4具有多极磁化的永久磁铁，通过套筒17固定地装在轴3上。

两个定子组件5和6共轴地绕轴4背对背布置。定子组件5构成A相定子组件，定子组件6构成B相定子组件。绕在U形架18上的线圈8设置在每个定子组件中。寻出线7从线圈8拉出。

如图2所示，每个定子组件5和6具有两个相互平行布置的定子9和10。一个定子9在圆筒形壁11的外缘形成。在定子9的圆形内缘和定子10的圆形内缘都形成在圆周方向等间隔布置的基本呈等边三角形的爪极13和113。

爪极13和113的底分别在相应定子9和10的内缘12和112上形成，并从那里伸向另一定子9和10的内缘112和12。

如图2和4所示，一个定子9的爪极13和另一定子10的爪极13交错围绕转子4布置。