节气门、步进电机及转子组件的制作方法

本实用新型总体上属于电机领域，具体涉及一种步进电机、步进电机的转子组件以及具有步进电机的节气门。

背景技术：

步进电机是电子控制系统的重要元件，主要用于将电脉冲信号转变为角位移或线位移。步进电机的转子通常包括细长的转轴，转轴上固定有由永磁材料制成的磁圈。

在现有技术中，步进电机的转轴通常由金属材料制成，磁圈则通过注塑工艺直接形成于转轴上。这样的金属转轴具有较好的尺寸稳定性，在注塑工艺中不易变形，在使用时也不易磨损，但是成本较高，并且驱动性能较弱。为此，有人提出采用自润滑塑料来代替金属材料制作转轴，以望能减少转轴的成本和重量。

但是，已发现，如果将磁圈注塑至自润滑塑料转轴上，转轴在注塑工艺中容易因为高温而变形；另一方面，如果将转轴注塑至磁圈上，磁圈因为机械强度低而容易开裂，并且在注塑过程中留下在转轴上的胶口也严重影响性能。

此外，如果将已成形的磁圈以过盈配合的方式套装至已成形的转轴上，极大的可能性是在套装的过程中磁圈因为转轴表面的作用力而开裂受损。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种改进的步进电机转子组件，该转子组件包括转轴和由永磁材料制成的磁圈，其中，所述转轴包括：前部段，该前部段适于联接被驱动部件；和后部段，该后部段适于套装所述磁圈；其中，所述后部段的周面上设置有沿轴向延伸的多个第一转轴突条，其中，相邻的两个第一转轴突条之间的间隙适于容纳所述磁圈的内表面上的对应的磁圈突条，并且每个所述第一转轴突条与邻接的磁圈突条过盈配合以防止磁圈和转轴相互转动。

本实用新型通过在转轴的外表面和磁圈的内壁面设置对应的配合结构，将已成形的磁圈以过盈配合的方式套装至已成形的转轴上，无需使用额外的粘合剂，从而避免了现有制作工艺存在的在转子外表面上留下胶口而影响性能的缺陷，并且避免了在套装的过程中磁圈因为转轴表面作用力而开裂。

优选地，所述第一转轴突条的远离所述前部段的端部尺寸沿所述转轴方向逐渐缩小，使得相邻的两个第一转轴突条之间的间隙的端口尺寸相应地逐渐扩大。

所述第一转轴突条的尖端形状以及第一转轴突条间隙的扩口形状构成导向特征，极大方便了在将磁圈从转轴的端部套入时，磁圈内表面上的突条对准并插入两个第一转轴突条之间。为此，还可以将磁圈内表面上的突条的端部也同样地设置为渐缩形状。

优选地，所述前部段的周面上还设置有沿轴向延伸的第二转轴突条，其中，所述第二转轴突条的周向尺寸小于所述第一转轴突条的周向尺寸，并且所述第二转轴突条的外周面与磁圈的内表面过盈配合。

通过第二转轴突条与磁圈内表面的过盈配合，磁圈得以与转轴固定连接。并且，通过将第二转轴突条设置为具有细小的轴向尺寸，减小了对磁圈的径向作用力，避免了磁圈开裂。同时，由于第二转轴在周向上具有较大尺寸，保证了转轴与磁圈之间在轴向上的摩擦力和固定效果。

优选地，所述第二转轴突条设置于相邻的第一转轴突条之间。

优选地，所述第二转轴突条的周向尺寸沿径向逐渐缩小。

优选地，所述第二转轴突条的远离所述前部段的端部的径向尺寸逐渐缩小。

优选地，所述后部段在邻近所述前部段的位置包括止挡法兰，所述磁圈的相应端面抵靠该止挡法兰。

优选地，所述后部段在远离所述前部段的位置具有沿周向分布的多个凸起，所述凸起与所述磁圈的内表面上的相应的凸缘过盈配合并且抵靠该凸缘的外端面以阻止磁圈朝远离所述止挡法兰的方向移动。

所述止挡法兰和凸起的设置，进一步保证了磁圈与转轴具有更好的轴向定位效果。基于止挡法兰和凸起所承担的轴向定位作用力，可以将第二轴向突条设计为承担更小的轴向定位作用力，进而减小了磁圈因为第二轴向突条的作用力而破裂的缝线。

优选地，所述转轴由塑料制成，尤其是由自润滑塑料制成。

本实用新型还涉及一种步进电机，所述步进电机包括如上所述的转子组件。

本实用新型进一步包括一种节气门，所述节气门包括阀芯和如上所述的步进电机，其中，所述步进电机的前部段的包括螺纹部段，所述阀芯以螺纹联接的方式套装至所述螺纹部段上，从而所述转轴在转动时驱动所述阀芯移动以改变节气门的旁通道的进气流量。

附图说明

以下将参照附图对本实用新型的具体内容做进一步描述，其中：

图1示出了根据本实用新型的一种例示性转子组件的立体示意图，其中包括转轴和固定套装在转轴上的磁圈；

图2为图1中的转子组件的转轴的立体示意图；

图3为图1中的转子组件的磁圈的立体示意图；

图4为图3中的磁圈的剖视图；

图5为图1的轴向剖视图；

图6为图1的径向剖视图。

上述附图所示出的内容仅为举例和示意，而并不严格按照比例予以绘制，也并未完整地绘制出具体使用环境下相关的全部部件或细节。本领域技术人员在明了本实用新型的原理和构思之后，将能想到在特定的使用环境下为具体实施本实用新型而需要加入的本领域公知的相关技术内容。

具体实施方式

在以下描述中可能使用的术语“第一”、“第二”并不意欲限制任何序位，其目的仅仅在于区分各个独立的部件、零件、结构、元件等，并且这些独立的部件、零件、结构、元件可以相同、类似或者不同。同时，在以下描述中可能使用的关于方位的说明，比如“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“径向”、“轴向”等，除非具有明确说明，仅为方便描述，而无欲对实用新型技术方案形成任何限定。

参见图1，其中示出了根据本实用新型的一种具体的用于步进电机的转子组件，该转子组件包括由自润滑塑料制成的转轴10和由永磁材料制成的磁圈50。该转子组件用于安装在步进电机的壳体(图中未示出)内，并且通过位于磁圈两侧的轴颈11而得以转动支承。在电机壳体中，磁圈位于线圈内，从而在线圈接收到电脉冲信号时，磁圈在线圈的感应磁场的作用下转动相应角度。

上述步进电机可以使用于节气门，以控制节气门的进气流量。具体而言，可以在转子组件的转轴上设置螺纹，并且将节气门的阀芯螺纹套装在转轴的螺纹部段。其中，阀芯布置于阀体内，其在直线移动时可以改变节气门流道的流量。从而，通过对步进电机的线圈发送预定的电脉冲信号，转轴转动预定的角度，套装在转轴上的阀芯沿转轴长度方向移动预定的长度，从而使得节气门流道形成预定的开度，最终控制节气门具有预定的流量。

现进一步参见图2和图3，其中，图2为图1中的转子组件的转轴的立体示意图，而图3为图1中的转子组件的磁圈的立体示意图。在图2中，转轴包括前部段(图中的左端)和后部段(图中的右端)，其中，前部段设置有螺纹部段21，用于与节气门的阀芯螺纹连接，而后部段上固定套装磁圈50。该步进电机的前部段也可以不设置螺纹部段，而是以其他方式与被驱动部件固定连接，从而直接输出角速度。

所述磁圈以过盈配合的方式直接固定安装至转轴的后部段上。也就是说，在将已成形的磁圈以过盈配合的方式套装至已成形的转轴上的过程中，没有使用额外的粘合剂或其他的独立构件，以避免在转子表面留下胶口或接口等而影响性能。相反地，本实用新型在转轴的外表面和磁圈的内壁面设置相应的配合结构，可以有效地将磁圈固定安装至转轴上，并且避免在套装的过程中磁圈因为转轴表面作用力而开裂。

如图2和图3所示，所述后部段的周面上设置有沿轴向延伸的多个第一转轴突条31，其中，相邻的两个第一转轴突条31之间的间隙尺寸适于容纳所述磁圈50的内表面上的对应的磁圈突条51(见图4)，并且每个所述第一转轴突条31的周向长度32使得其与对应的磁圈突条51过盈配合以防止磁圈50和转轴10相互转动。

进一步地，所述第一转轴突条31的远离所述前部段的端部尺寸32沿所述转轴长度方向逐渐缩小，使得相邻的两个第一转轴突条之间的间隙的端口尺寸33相应地逐渐扩大。第一转轴突条的尖端形状以及第一转轴突条间隙的扩口形状构成导向特征，极大方便了将磁圈从转轴的端部套入时，磁圈内表面上的突条对准并插入第一转轴突条的间隙中。为此，可以将磁圈内表面上的突条的端部也同样地设置为渐缩形状。

进一步地，所述前部段的周面上还设置有沿轴向延伸的第二转轴突条35，其中，所述第二转轴突条35设置于相邻的第一转轴突条31之间，所述第二转轴突条35的周向尺寸小于所述第一转轴突条的周向尺寸，并且所述第二转轴突条35的外周面与磁圈50的内表面过盈配合。通过第二转轴突条与磁圈内表面的过盈配合，磁圈50得以与转轴10固定连接。与现有技术不同的是，通过将第二转轴突条设置为具有细小的轴向尺寸，减小了对磁圈的径向作用力，避免了磁圈开裂。同时，由于第二转轴突条在轴向上具有较大尺寸，保证了转轴与磁圈之间在轴向上的摩擦力和固定效果。优选的是，所述第二转轴突条35的周向尺寸被设置为沿径向逐渐缩小，从而大致为尖顶构型，进一步防止了第二转轴突条在径向上发生断裂。进一步优选的是，所述第二转轴突条35的远离所述前部段的端部的径向尺寸逐渐缩小，从而形成导向结构。

结合附图5和6可以看到，为了保证磁圈在转轴上具有更好的轴向定位效果，所述后部段在邻近所述前部段的位置设置有止挡法兰36，所述磁圈50的相应端面抵靠该止挡法兰36。进一步地，所述后部段在远离所述前部段的位置具有沿周向分布的多个凸起37，所述凸起37与所述磁圈50的内表面上设置的相应的凸缘52过盈配合并且抵靠该凸缘52的外端面53以阻止磁圈50朝远离所述止挡法兰36的方向移动。

从附图6中还可以看到，在转轴的外表面上，只有周向尺寸相对较小的第二转轴突条35与磁圈50的内表面过盈配合，而周向尺寸相对较大的第一转轴突条31与磁圈50的内表面并不接触，从而保证转轴只有较小的径向作用力施加至磁圈内表面，避免了磁圈发生开裂。

需要特别说明的是，虽然图6中的第一转轴突条31与磁圈突条在周向上并没有示出为过盈配合，而是相互存在间隙，但是该图示内容仅为方便理解，不意味着两者实际为间隙配合。

上文描述的仅仅是有关本实用新型的精神和原理的示例性实施方式。本领域技术人员可以明白，在不背离所述精神和原理的前提下，可以对所描述的示例做出各种变化，这些变化及其各种等同方式均被本发明人所预想到，并落入由本实用新型的权利要求所限定的范围内。