前述圆柱螺旋线的一个螺距，任意沿前述螺旋线连续两定子块3的轴向间隔小于前述螺旋线的一个螺距。八个定子块3被分为数量相等的两组，分别在中心轴I的两侧，且用隔层5隔开。每个定子块3有三个励磁绕组、三个极靴，每个极靴上有五个小齿，小齿的大小及齿距和转子上的齿的大小及齿距是一样的，所有定子块3极靴的工作面与所有转子块2的工作面保持与中心轴I同心。
[0046]图6是继续装好所有隔层5后的示意图，图3是本发明实施例的横截面示意图。从本发明实施例的横截面看，转子两边的两个定子块3成中心对称，对称中心为中心轴I在前述同一横截面上圆的圆心，它们称为一对定子块，因此在轴向共有四对定子块。每对定子块上空间相差180度的两磁极称为:一相。所以，每对定子块有三相。每对定子块与转子块2的齿对齐的方法是:其中一相的齿与转子的齿对齐时，另一相上的第一个小齿的中心线与相对转子上齿的中心线相差3度。
[0047]所有的定子块3和隔层5用定子固定销6连接组合。图7是本发明实施例装好定子固定销6后的示意图。各转子块2通过转子固定销7和环氧树脂与中心轴固定。本发明实施例的定子块3、转子块2都用硅钢片叠压而成。
[0048]本发明实施例在轴向上的正投影与相应旋转型三相步进电机横截面是一样的。
[0049]图8是本发明实施例的纵截面示意图，图9是本发明实施例的爆炸示意图。
[0050]2)、本发明实施例的运动控制描述。
[0051]本实施例共有8个定子块分成4对，12相共24个绕组。根据在定子块3上不同位置的相分成三组不同的相。每一相组有4相，它们在定子块3上的位置相同。每次可以从一相组中的一至四个相进行多种组合地通电工作，这给控制带来了方便。实际上这二十四个绕组都可以独立地进行控制。这里我们仅以一个定子块3上的三个绕组进行顺环控制的说明(三相三单拍)。
[0052]单拍执行过程，见图11?图14:
初始状态:绕组A来一个脉冲电后，根据最小磁阻原理(磁路:极靴-气隙-转子-相邻的气隙-相邻的极靴-原极靴)，这时转子不动(见图12)。
[0053]在前相绕组A断电的同时，下一相绕组B来一个脉冲电后，根据最小磁阻原理，转子在圆周上再转过一个步距角:3度，同时在轴向上也推进一百二十分之一前述螺旋线的螺距(120个脉冲使转子转过一周)(见图13)。
[0054]接着，在前相绕组B断电的同时，第三相绕C组来一个脉冲电后，根据最小磁阻原理，转子又在圆周上再转过一个步距角:3度，同时在轴向上又推进一百二十分之一前述螺旋线的螺距(120个脉冲使转子转过一周)(见图14)。
[0055]再接着，在前相绕组C断电的同时，下一相绕组A来一个脉冲电后，根据最小磁阻原理，转子在圆周上又再转过一个步距角:3度，同时在轴向上也推进一百二十分之一前述螺旋线的螺距(120个脉冲使转子转过一周)，回到初始状态(见图12)。
[0056]经过a，b，c这三个相绕组的依次通电工作后就完成一个小循环:转子在圆周上转过一个齿距:9度，同时在轴向上推进四十分之一前述螺旋线的螺距。如此顺环:
a-b-c-a......依次通电，经过120个脉冲后完成一个大顺环:转子旋转一周，同时在轴向推进一个螺距。
[0057]不断进行上述循环，就可使转子在进行圆周运动时，在轴向也不断地推进。如果要反转只要变换一下执行顺序就可以了。方向的控制完全与旋转型步进电机一样，其它节拍的过程类似，不再重复。
[0058]二)、电机控制系统描述。
[0059]本发明根据电机的不同类型，可选用不同的控制方法:开环控制和闭环控制。
[0060]a)开环控制。
[0061]实施例一可以用开环控制。
[0062]图15是开环控制的方框图，闭环控制包括电源44、控制器43、驱动器45和电机本体46，控制器43控制电机的方向、速度、扭矩及推力大小等的运行方式，控制器43输出的信息经驱动器45来驱动电机本体46，电源44为整个系统提供电能。
[0063]b)闭环控制。
[0064]实施例二可以用闭环控制。
[0065]图16是闭环控制的方框图，闭环控制包括电源44、控制器43、驱动器45、信息反馈48、和电机本体46 ;其中控制器43是控制电机的方向、速度、扭矩及推力大小等的运行方式，控制器43输出的信息经驱动器45来驱动电机本体46，电机运行状态48把电机的实时运行状态信息反馈给控制器43进行比较控制，电源44为整个系统提供电能。
【主权项】
1.螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于: 转子包括中心轴和多个转子块，其中转子块是沿圆柱螺旋线为基准线连续或间隔地均匀放置在中心轴圆周上，所述圆柱螺旋线是以中心轴的几何轴线为轴中心； 定子包括多个定子块及隔层和盖板，其中定子块与所述转子块在径向上保持相同距离，所述定子块的工作面轴向宽度与转子块轴向宽度相等且与转子块对齐； 电动机工作时，在定子块、转子块之间产生动态螺旋磁场，在螺旋磁场作用下，所述定子块、转子块间产生无摩擦相对的直线、圆周运动。
2.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:轴向二个定子块之间由隔层间隔，所有定子块和隔层通过定子固定销相连，盖板放置在定子的最外二侧。
3.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:定子块都由多片非平面的单片硅钢片叠压而成，所有定子块在轴向的正投影为中心对称图形，其对称中心是:中心轴横截面所在圆的圆心，且在中心轴同侧相邻两个定子块的轴向距离为所述螺旋线的一个螺距，并用隔层隔开。
4.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:转子块由多块单片硅钢片叠压而成，或由永磁铁制得，或者由硅钢片与永磁铁叠压而成。
5.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:所有转子块放置后的轴向长度较佳是所述螺旋线螺距的整数倍。
6.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:两块盖板4在空间上的成中心对称，且盖板上有一个假极靴，它不绕线圈，仅起到第一个定子块上的第一个极靴和最后一个定子块上的最后一个极靴磁通的通路作用。
7.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:在中心轴两侧的定子块用定子固定销连接定位，定子固定销并起到磁通的通路作用。
8.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:导线从定子固定销的开口进出。
9.根据权利要求1所述的螺旋步进电动机的定子、转子机构，其特征在于:转子是导电的液体或者导电的气体。
10.螺旋步进电动机，其特征在于:包括权利要求1-9所述的任一项的定子、转子机构。
【专利摘要】螺旋步进电动机的定子、转子机构，转子包括中心轴和多个转子块，其中转子块放置在沿以中心轴为轴中心的某条圆柱螺旋线为基准线连续或间隔地均匀地中心轴圆周上；定子包括多个定子块及隔层和盖板，其中定子块与所述转子块在径向上保持相同距离，所述定子块的工作面轴向宽度与转子块轴向宽度相等且与转子块对齐。上述转子、定子的术语采用传统的说法，定子、转子的材料、绕线均与现有电机的定子、转子的结构相同。电动机工作时，在定子块、转子块之间产生动态螺旋磁场，在螺旋磁场作用下，所述定子块、转子块间产生无摩擦相对的直线、圆周运动。螺旋步进电动机能够两个部件能同时进行一个圆周运动另一个直线运动或一个部件同时进行圆周、直线运动。
【IPC分类】H02K37-00
【公开号】CN104795960
【申请号】CN201510214738
【发明人】俞富春
【申请人】俞富春
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月30日