[实用新型]一种机电式单相步进电动机

说明书

本实用新型涉及步进电机领域，具体涉及一种机电式单相步进电动机。

单相步进电动机在仅表及钟表制造工业中被广泛应用。从采用材料来看，单相步进电动机基本分为两种形式，一种采用永磁材料，称为永磁单相步进电机；另外一种不采用永磁材料，称为机电式单相步进电动机。

单相步进电机制造的主要困难在于如何使其具有启动能力，以及保证稳定的单方向转动。普通的单相步进电动机大多采用加入永磁磁极(如石英电子手表用单相永磁步进电动机)来辅助启动；不用永磁材料的单相步进电动机，都必须加入附加的机械装置来保证电动机的启动能力。

普通的机电式单相步进电动机是采用各种措施使转子回到初始位置，例如用一根弹簧将电动机转子拉回到初始位置。此类机电式单相步进电动机的输出是一个摆动角位移，若将摆动信号转换为常用的旋转运动，还需借助棘轮、棘爪、弹簧等附加装置，使得这类机电式单相步进电动机结构复杂，动作速度慢，响应频率低，磨损及动态问题多，可靠性差且有轴向串动。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、输出力矩大、启动快的机电式单相步进电动机。

本实用新型的机电式单相步进电动机包括定子、转子和凸轮、弹簧拨杆机构。定子采用通孔式结构，由定子铁芯、定子绕组、前端盖、后端盖及机壳组成；转子由电机轴、转子铁芯组成；定子铁芯与转子铁芯都为凸极结构；定子铁芯凸极上绕有定子绕组；转子位于定子的通孔内；在电机轴上固定有一个凸轮，凸轮与弹簧拨杆机构的一端滑动相连，弹簧拨杆机构的另一端固定在定子上。本实用新型的定子采用通孔式结构，定子绕组绕在定子铁芯的凸极上构成下线定子；前、后端盖及下线定子都依次装配在机壳内，并与机壳固定成一体；定子内孔为通孔；转子位于定子的通孔内，由转子铁芯套在电机轴上组成；弹簧拨杆机构含有弹簧、拨杆、滚子及滚子轴；采用销钉将弹簧拨杆机构固定在定子上，销钉的尾部带有螺纹盖；电机轴上固定的凸轮与弹簧拨杆机构的滚子端滑动相连；凸轮上有键槽和固定孔。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1本实用新型机电式电动机结构原理图

图2图1所示沿A-A线的剖视图

从图1、图2中可以看出，本实用新型的机电式单相步进电动机包括定子、转子和凸轮、弹簧拨杆机构。其中定子包括定子铁芯3、定子绕组5、前端盖1、后端盖6及机壳2等部件，采用通孔式结构，绕组5绕在定子铁芯3的凸极上构成下线定子；前、后端盖及下线定子都依次装配在机壳2内，并与机壳连成一体；定子内孔为通孔，可以进行磨削、精车等精加工；转子位于定子的通孔内，由转子铁芯4套在电机轴16上组成；凸轮9和电机轴16上分别开有键槽17和8；在电机轴16上固定连接有一个凸轮9，凸轮9与弹簧拨杆机构的滚子端滑动连接，弹簧拨杆机构含有弹簧11、拨杆10、滚子12及滚子轴13；弹簧拨杆机构的另一端由销钉7固定在定子上，销钉7的尾部带有螺纹盖。

在最初装配时，可由键14插入电机轴16上的键槽8和凸轮9上的键槽17组成的沟槽将两者固定在一起。在需要调试时，拔掉键14，便可以转动凸轮9，调整其与电机轴16的相对角度。凸轮9侧面台阶上还开有一个固定孔18，可用于本实用新型调试完成后，将凸轮9固定在电机轴16上。将弹簧拨杆机构固定在定子上的销钉7的尾部带有螺纹盖的目的是使其调试、拆卸、更换方便，也可以采用其它方式的固定形式。

当定子绕组未通电时，由于凸轮弹簧机构的定位作用，使转子齿中心线与定子槽中心线形成一个夹角，从而获得电动机初始启动角。

当定子绕组通电时，定、转子间产生电磁力矩，凸轮弹簧机构也产生弹簧力矩，其方向与电磁力矩方向相反，电动机此时一方面克服负载力矩开始转动，一方面克服弹簧力矩。

当电动机转到弹簧处于凸轮最高点时，弹簧力矩方向开始改变，开始变为正值，帮助电磁力矩推动负载继续向前转动。

当电动机转到定转子齿极对正时，电磁力矩变为零。由于初始启动角的存在，为了保证步距角的精度，设计时需要利用弹簧力矩继续推动电动机转子运行，使其完成所需的步矩角。而此时电磁力矩方向开始变为负，所以要求弹簧力矩这时既要克服负载力矩又要克服电磁力矩，直到达到所需的步矩角位置时，通过设计使弹簧力矩与电磁力矩在此点平衡，等待下一个控制信号到来(脉冲的断电)，至此电动机完成一个步进运动。

当脉冲断电后，前一步矩角位置的机电平衡状态被打破，电动机依靠弹簧储存的能量带动负载转完又一个步矩角，并使电动机定位于下一个起始位置，等待下一个脉冲的到来。