专利名称：一种两相永磁式爪型步进电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种两相步进电机。
背景技术：
业界内现有的永磁式爪型步进电机，其定子、外壳、安装板的组 装方式一般存在如下两种
1，分装式即电机本体由安装板、前轴承、在前的A相定子组件、 后盖、后轴承、在后的B相定子组件等几部分组成。A相定子组件、B 相定子组件的内轭在结构上分为两种内轭。其中第一种内轭b与外壳 成一体，同时冲压出来。另一种是单体内轭a。组装A相定子组件和B 相定子组件时，先在内轭b上安装带有线圈的骨架；然后将内轭a安 装在该骨架上。内轭a与骨架通过设置于接触面上的凸点和孔来嵌合 定位。内轭a和复杂的内轭b则通过内轭b端口处的台阶与内轭a边 缘的槽口相嵌合起来。前轴承和安装板，后轴承和后盖均采用铆接的 方法组装起来。在将安装板和A相定子组件的外壳，后盖和B相定子 组件的外壳均采用点熔接组装起来；最后将转子与位于前后的A相定 子组件、B相定子组件两部分组装起来。其中，安装板及前轴承的铆 接完成后要和A相定子组件的外壳通过点熔接固定在一起，需要复杂 的定位熔接夹具。由于轴承中心孔和外壳要保证很高的同轴度，否则 电机的转动性能将降低；这样夹具与外壳须保持很小的间隙，影响了 作业的便利性，而且夹具极易磨损，经常发生同轴度降低的不良现象。另外，实现这些零部件的安装需要至少同时使用两台点熔接机。点熔 接机不但是昂贵的设备，而且熔接时，容易产生火花球， 一旦这些火 花球移动到转子和定子之间，就会造成致命的电机卡死不转现象。另 外，点熔接强度也不容易保证，经常出现安装板脱落的市场投诉，这 也是其致命缺点。
2,注塑成形式这种结构将定子组件中对称的内轭按位置关系通 过模具定位好，通过在该模具中注塑成型骨架的形状尺寸，使骨架与 内轭完整地封装起来。然后在这个注塑完成品的骨架上绕线成线圈。 这种方式对模具的要求非常高，而且效率也比较低。
以上两种方式中，内轭上都要设置定位用的孔或凸点，内轭结构 复杂且精度不容易保证。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、定位可靠及组装简单的两相永磁 式爪型步进电机。
本发明的技术方案是 一种两相永磁式爪型步进电机，包括安装 在外壳及安装板之间的内部空间中的A相定子组件、B相定子组件和 转子；A相定子组件和B相定子组件各有两个相对设置的内轭和一个 带有线圈的骨架，每个内轭具有圆环状底面板和由底面板内孔向一侧 伸出的若干极齿，每个骨架的一个槽壁外周设有沿径向对称的端子台； 每个内轭相邻的极齿根部之间设有定位切口 ；各骨架的内孔两侧的端 面分别设有定位凸台；各骨架的定位凸台与对应内轭的定位切口相卡接；外壳为杯状体，其侧壁沿轴向开出大切口；各内轭的外周缘与外 壳的内径部相嵌合；各骨架的端子台卡接于外壳的大切口。利用各骨 架上的定位凸台卡接对应内轭的定位切口，实现对应相定子组件两个 相对的内轭和骨架的精确定位。各内轭通过外周缘与外壳内径的匹配 嵌合实现内轭内孔与轴承孔的轴向定位，保证电机的整体同心度。利 用外壳的大切口卡接各骨架的端子台实现对两相定子组件径向的精确 定位。所以结构简单，组装简单。
在优化的实施结构中所述每个内轭相邻的极齿根部之间的定位 切口呈圆弧形，各骨架的内孔两侧的定位凸台也呈圆弧形。这样的内 轭和骨架，模具易于加工；配合精度也易于保证。
进而所述外壳侧壁的端口多个圆弧形定位凸台；安装板的中央 设轴孔，安装板的边沿上环绕该轴孔等半径地各开设多个圆弧形定位 槽，各定位槽分别对应外壳上相应的定位凸台。使整个电机的转子与 定子能够精确地做到同轴。
在推荐的实施例中所述的B相骨架有端子台的一侧从端子台中 线起逆时针方向的第一个凸台的中线与该端子台中线的夹角al的角 度值为180°除以B相定子组件总极齿数所得到的角度值;B相骨架背 面一侧从端子台中线起逆时针方向的第一个凸台的中线与该端子台中 线所成的夹角6 1的角度值为夹角a 1角度值的3倍值；A相骨架有端 子台的一侧端子台中线起逆时针第一个凸台的中线与该端子台中线所 成夹角a 2的角度值为夹角ct 1角度值的3倍；A相骨架背面一侧从端 子台中线起逆时针方向的第一个凸台中线与该端子台中线的夹角P 2的角度值为夹角a 1的角度值。按上述规定设计和制造骨架，可简化 模具的设计过程，并使制造和检验骨架的工作标准化。
特别是所述的B相骨架的端子台上设置一段圆弧形让位台阶， 该让位台阶的圆弧半径大于外壳的外周缘半径；外壳侧壁的大切口沿 轴向贯穿侧壁。利用让位台阶的设计使B相骨架明显区别于A相骨架, 使得装配的过程中不会因混淆而导致错装。
由上述对本发明两相永磁式爪型步进电机的描述可知，与现有技 术相比，本发明将外壳形状设计成带侧壁大切口的杯状体，内轭则设 计成与外壳配合的最简单的圆形底面板和多个极齿排列的一体零件。 内轭在向内孔冲压极齿时形成的定位切口，内轭和带有线圈的骨架通 过内轭的定位切口与骨架对应的定位凸台相嵌合，实现两个相对的内 轭与骨架在径向上角度的精确配合。骨架的端子台与外壳大切口匹配， 又有效地将电机两相定子组件的极齿在径向角度上精确定位，保证了 整个电机定子的同轴度和精确的步进角。利用外壳侧壁端口的多个圆 弧形定位凸台与安装板的边沿上的定位槽配合，使安装板的轴孔能精 确地与外壳上的轴孔同心，保证了整个电机转子与定子的同轴度。本 发明中的内轭上不需要设置任何定位点或外缘部的定位部位，只需要 利用冲压模具上切齿后形成的切口来定位就可以，这种结构极大地降 低了内轭的模具制造难度，使本来在电机中最复杂的零件 内轭变 得最容易制造，也使得内轭外周缘的真圆度，及外周缘与内轭内孔的 同轴度更有保证。本发明两相永磁式爪型步进电机用纯手工就能实现 组装，组装简单、可靠，而且不需要造价昂贵的其它设备，可大大地降低生产成本。
图1为本发明两相永磁式爪型步进电机一个实施例的展开结构 示意图。
图2为图1实施例中外壳的立体结构示意图。 图3为图1实施例中安装板的立体结构示意图。 图4-1为图1实施例中内轭的立体结构示意图。 图4-2为图l实施例中内轭的结构示意图。 图5-1为图1实施例B相骨架正面的立体结构示意图。 图5-2为图1实施例B相骨架正面的结构示意图。 图5-3为图1实施例B相骨架背面的立体结构示意图。 图54为图1实施例B相骨架背面的结构示意图。 图6-1为图1实施例A相骨架正面的立体结构示意图。 图6-2为图1实施例A相骨架正面的结构示意图。 图6-3为图1实施例A相骨架背面的立体结构示意图。 图6-4为图1实施例A相骨架背面的结构示意图。 图7-1为图1实施例B相定子组件的立体结构示意图。 图7-2为图1实施例A相定子组件的立体结构示意图。 图8为图1实施例B相定子组件和A相定子组件装入外壳后的立 体结构示意图。
图9-1为图1实施例整机的立体结构示意图。
图9-2为图1实施例整机另一侧面的立体结构示意图。
具体实施例方式
本发明两相永磁式爪型步进电机一个实施例的展开结构，如图1
所示。该步进电机包括安装在外壳1及其底部的后轴承51、由两个相 对设置的内轭2-l、2-2和一个带有线圈的骨架3-1构成的B相定子组 件、由两个相对设置的内轭2-3、 2-4和一个带有线圈的骨架3-2构成 的A相定子组件、安装板4及其中心孔处安装的前轴承52、转子6。
外壳1的结构，请参看图2:外壳1为杯状体，其底部的中央设 有轴孔11，并在该轴孔11处安装后轴承52。外壳1的侧壁12的端口 设有4个圆弧形定位凸台13，当然定位凸台13可以是3个或多于4 个。外壳l的侧壁12沿轴向开出贯穿侧壁12的大切口 14。
图3示出安装板4的结构。安装板4成菱形，其中央设轴孔41。 安装板4的四个边沿上环绕轴孔41等半径地各开设一个定位槽42。 各定位槽42分别与外壳1上的定位凸台13相对应。安装板4的两端 部各设一个安装孔43。
四个内轭2-l、 2-2、 2-3、 2-4的结构尺寸完全相同，如图4-1中 的内轭2所示。内轭2具有圆环状底面板21和由底面板21的内孔211 向一侧伸出的若干个极齿22,内轭2相邻的极齿22根部之间设有圆 弧形定位切口 23。定位切口 23的数量与内轭2上极齿23的数量一致， 例如各是5个。
B相骨架3-l的结构，如图5-l、 5-2、 5-3、 5-4所示。请看图5-1 和图5-3:B相骨架3-1的线槽两侧分别有后槽壁31-1和前槽壁32-1。 后槽壁31-1外周设有沿径向对称的端子台33-1 。B相骨架3-1的内孔34- 1两侧的端面分别设有定位凸台35-1和定位凸台36-1。 B相骨架 3-1的内孔34-l两侧的定位凸台35-1、 36-1与内轭2的定位切口 23 对应，也呈圆弧形。B相骨架3-1后侧定位凸台35-1及前侧定位凸台 36-1的数量可以比内轭2的定位切口 23数量少，例如是3个；但不 超过内轭2上定位切口 23的数量。B相骨架3-1的端子台33-1上设 置一段圆弧形让位台阶37-1，该让位台阶37-1的圆弧半径大于外壳l 的外周缘半径。
请看图5-2和图5-4: B相骨架3-1后侧(即正面)从端子台33-1 中线起逆时针方向的第一个凸台35-1的中线与该端子台33-1中线的 夹角a 1的角度值为180°除以B相定子组件总极齿数所得到的角度 值；即本实施例中的内轭2-1上5个极齿23，内轭2-2上5个极齿23， B相定子组件总极齿数为10;夹角a 1的角度值为18° 。 B相骨架3-1 前侧(即背面)从端子台33-1中线起逆时针方向的第一个凸台36-1 的中线与该端子台33-1中线所成的夹角P 1的角度值为夹角a 1角度 值的3倍值，即54° 。
请参看图6-1和图6-3: A相骨架3-2的线槽两侧分别有后槽壁 3卜2和前槽壁32-2。后槽壁31-2外周设有沿径向对称的端子台33-2。 A相骨架3-2的内孔34-2两侧的端面分别设有定位凸台35-2和定位 凸台36-2。 A相骨架3-2的内孔34-2两侧的定位凸台35-2、 36-2与 内轭2的定位切口23对应，也呈圆弧形。A相骨架3-2前侧定位凸台
- 2及后侧定位凸台36-2的数量可以比内轭2的定位切口 23数量少， 例如是3个；但不超过内轭2上定位切口23的数量。请看图5-2和图5-4: A相骨架3-2后侧从端子台33-2中线起逆 时针第一个凸台35-2的中线与该端子台33-2中线所成夹角a 2的角 度值为夹角a 1角度值的3倍；即54° 。 A相骨架3-2前侧(即背面) 从端子台33-2的中线起逆时针方向的第一个凸台36-2的中线与该端 子台33-2的中线的夹角P2的角度值为夹角al的角度值，即18° 。
本实施例的组装步骤有
1) 先将后轴承51铆接到外壳1底部的轴孔11处。
2) 往B相骨架3-1内孔34-l的后侧装入内轭2-l，使该内轭2-l 的各极齿22伸入内孔34-1。内轭2-1各极齿22之间的定位切口 23 分别与B相骨架3-1后侧对应的定位凸台35-1相卡接。再往B相骨架 3-1的前侧装入内轭2-2。同样，使内轭2-2各定位切口23与B相骨 架3-1的前侧定位凸台36-1相卡接。B相骨架3-1前后两侧的定位凸 台35-l、 36-l分别卡接对应内轭2-1、 2-2的定位切口23，实现了 B 相相定子组件两个相对的内轭2-1、 2-2和骨架3-1的精确定位。装配 好的B相定子组件，如图7-l所示。嵌合后，内轭2-l的各极齿22与 内轭2-2的各极齿22在B相骨架3-1的内孔34-1圆周上均匀分布地 交错排列，每两个相邻的极齿22之间有相同的间隙24。
3) 往A相骨架3-2内孔34-2的后侧装入内轭2-3,使该内轭2-3 的各极齿22伸入内孔34-2。内轭2-3各极齿22之间的定位切口 23 分别与A相骨架3-2后侧对应的定位凸台35-2相卡接。再往A相骨架 3-2的前侧装入内轭2-4。同样，使内轭2-4各定位切口23与A相骨 架3-2的前侧定位凸台36-2相卡接。A相骨架3-2前后两侧的定位凸台35-2、 36-2分别卡接对应内轭2-3、 2-4的定位切口 23，实现了 A 相相定子组件两个相对的内轭2-3、 2-4和骨架3-2的精确定位。装配 好的A相定子组件，如图7-2所示。嵌合后，内轭2-3的各极齿22与 内轭2-4的各极齿22在A相骨架3- 2的内孔34- 2圆周上均匀分布 地交错排列，每两个相邻的极齿22之间有相同的间隙25。
4) 使B相骨架3-1的端子台33-1朝向外壳l的底部，将端子台 33-1卡接于外壳1的大切口 14，内轭2-1、 2-2的外周缘与外壳1的 内径部相嵌合。将步骤2组装好的B相定子组件装入外壳1内，并压 到底。B相骨架3-1的端子台33-1上的圆弧形让位台阶37-1顶靠在 外壳1底部的外周缘。外壳1的大切口 14卡接骨架3-1的端子台33-1 ， 实现对B相定子组件与外壳1径向的精确定位。
5) 使A相骨架3-2的端子台33-2朝向外壳l的底部，并使A相 骨架3-2的端子台33-2卡接于外壳1的大切口 14,内轭2-3、 2-4的 外周缘与外壳l的内径部相嵌合。将步骤3组装好的A相定子组件装 入外壳1内，压紧到位。用外壳1的大切口 14卡接A骨架3-2的端子 台33-2实现对A相定子组件径向的精确定位。此时，B相定子组件和 A相定子组件装入外壳l后的结构，如图8所示。各内轭2-1、 2-2、 2-3、 2-4通过外周缘与外壳l内径的匹配嵌合实现各内轭2-1、 2-2、 2-3、 2-4内孔与外壳1底部后轴承51的轴向定位，保证电机定子的 整体同心度。由于两骨架3-1、 3-2各定位凸台35-1、 36-1、 35-2、 36-2在圆周方向上所设定的角度位置，使A、 B两相定子组件中各内 轭2-1、 2-2、 2-3、 2-4各极齿22均匀分布，保证了电机具有精确一致的步进角。
6) 将转子6后端的转轴的插入外壳1的轴孔11及后轴承51内。
7) 将前轴承52铆接到安装板4的轴孔41处。
8) 将转子6前端的转轴对准安装板4的轴孔41及前轴承52孔， 并扣入其中。推动安装板4，使安装板4四边的圆弧形定位槽42分别 与外壳1侧壁12端面对应的定位凸台13相扣合。
9) 在安装板4的外缘部位与外壳1侧壁12端面的各定位凸台13 的接缝处焊上至少两个焊点，并且至少有两个焊点分别位于外壳1的 两侧，电机主体组装完毕。此时，整个电机的结构，如图9-l和图9-2 所示。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范 围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应 属于本发明涵盖的范围。
权利要求
1.一种两相永磁式爪型步进电机，包括安装在外壳及安装板之间的内部空间中的A相定子组件、B相定子组件和转子；A相定子组件和B相定子组件各有两个相对设置的内轭和一个带有线圈的骨架，每个内轭具有圆环状底面板和由底面板内孔向一侧伸出的若干极齿，每个骨架的一个槽壁外周设有沿径向对称的端子台；其特征在于每个内轭相邻的极齿根部之间设有定位切口；各骨架的内孔两侧的端面分别设有定位凸台；各骨架的定位凸台与对应内轭的定位切口相卡接；外壳为杯状体，其侧壁沿轴向开出大切口；各内轭的外周缘与外壳的内径部相嵌合；各骨架的端子台卡接于外壳的大切口。
2. 根据权利要求1所述的一种两相永磁式爪型步进电机，其特征在于所述每个内轭相邻的极齿根部之间的定位切口呈圆弧形，各骨架的内孔两侧的定位凸台也呈圆弧形。
3. 根据权利要求1或2所述的一种两相永磁式爪型步进电机，其特征在于所述外壳侧壁的端口多个圆弧形定位凸台；安装板的中央设轴孔，安装板的边沿上环绕该轴孔等半径地各开设多个圆弧形定位槽，各定位槽分别对应外壳上相应的定位凸台。
4. 根据权利要求3所述的一种两相永磁式爪型步进电机，其特征在于所述的B相骨架有端子台的一侧从端子台中线起逆时针方向的第一个凸台的中线与该端子台中线的夹角al的角度值为180°除以B相定子组件总极齿数所得到的角度值；B相骨架背面一侧从端子台中线起逆时针方向的第一个凸台的中线与该端子台中线所成的夹角P 1的角度值为夹角a 1角度值的3倍值；A相骨架有端子台的一侧端子台中线起逆时针第一个凸台的中线与该端子台中线所成夹角a2的角度值为夹角a 1角度值的3倍;A相骨架背面一侧从端子台中线起逆时针方向的第一个凸台中线与该端子台中线的夹角P2的角度值为夹角a 1的角度值。
5.根据权利要求4所述的一种两相永磁式爪型步进电机，其特征在于所述的B相骨架的端子台上设置一段圆弧形让位台阶，该让位台阶的圆弧半径大于外壳的外周缘半径；外壳侧壁的大切口沿轴向贯穿侧壁。
全文摘要
本发明一种两相永磁式爪型步进电机，涉及一种步进电机。本发明的步进电机包括安装在外壳及安装板之间的内部空间中的A相定子组件、B相定子组件和转子；两相定子组件各有两个相对设置的内轭和一个带有线圈的骨架，每个内轭具有圆环状底面板和由底面板内孔向一侧伸出的若干极齿，每个骨架的一个槽壁外周设有沿径向对称的端子台。每个内轭相邻的极齿根部之间设有定位切口；各骨架的内孔两侧的端面分别设有定位凸台；各骨架的定位凸台与对应内轭的定位切口相卡接；外壳为杯状体，其侧壁沿轴向开出大切口；各内轭的外周缘与外壳的内径部相嵌合；各骨架的端子台卡接于外壳的大切口。解决定子组件结构复杂且组装难度大的问题。
文档编号H02K37/12GK101645642SQ200810071558
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者林明钟 申请人:厦门达真电机有限公司;林明钟