专利名称：迷你型步进电机的制作方法
技术领域：
迷你型步进电机技术领域[0001]本实用新型涉及一种迷你型步进电机，尤其涉及一款用于带动仪表指针转动的 小尺寸步进电机。
背景技术：
[0002]公知的用于仪表指针驱动的步进电机是一种数字化的基础运动器件，利用电机 输出转动轴带动仪表指针，其主要特点是，无须位置信号反馈达到位置控制的目的，可 实现数字信号直接转换成位移量或速度量，允许以开环控制方式构成随动系统，步进电 机可迅速地加速、减速及停止，其动作无漂移、无积累误差，其控制特性不受负载扰动 的影响，与动磁式或动圈式电机相比，完全摒弃了电磁转矩驱动指针的工作原理，从根 本上克服了传统模拟电磁式仪表精度低、故障率高、使用寿命短等缺点，是传统电磁式 指针驱动机构进行数字化改造的最佳更新换代产品，因此在汽车数字仪表、高可靠性的 工业测量仪表领域得到广泛的应用。发明内容[0003]技术问题[0004]目前，驱动仪表指针的步进电机主要存在如下的问题[0005]一、公知的驱动仪表指针的步进电机，基本尺寸均较大，一般直径大于31mm， 厚达Ilmm以上，从而限制了其应用，特别不能应用于对安装尺寸和安装位置有一定要 求的指针式仪表。[0006]二、公知的驱动仪表指针的步进电机的典型工作电压是5V，因此不适合于应用 于小于5V供电的低功耗仪表或掌上型指针式仪表。[0007]三、公知的驱动仪表指针的步进电机的最大转角范围是315°，因此不适合输出 转动轴要求360°转动的应用场合。[0008]四、公知的步进电机没有定位检测装置，如果电机的输出转动轴随机停留在任 意位置时，为了确保电机的输出转动轴能返回起始位置处，开机复位时，电机的输出转 动轴必须强制转动315°，结果可能会造成电机的输出转动轴已经返回到起始位置处 后，由于机械限制而形成的电机堵转现象发生。[0009]技术方案[0010]本实用新型的目的是提出一种小尺寸、低电压供电的步进电机，尤其涉及一款 用于仪表指针驱动的迷你型步进电机，其技术方案如下[0011]一种迷你型步进电机，包括上盖、下盖、电机输出转动轴、铁芯体、线圈骨架 m、线圈骨架η、转子体齿轮、转子轴、齿轮a、齿轮b、齿轮C、导光筒、PCB板、收发 一体化红外光电管、电机驱动专用芯片，齿轮a(15)与齿轮b(16)连为一体，电机输出转 动轴(3)与齿轮c(17)连为一体，齿轮组按照如下的啮合传动关系相连转子体齿轮(13) 带动齿轮a(15)，齿轮转动时带动齿轮b(16)，齿轮b(16)转动时带动齿轮c(17)转动，齿轮c(17)带动电机输出转动轴(3)转动，其铁芯体由两个铁芯臂组成“L”形状， 其中伸出的一个铁芯臂上套接一个线圈骨架m，另一个铁芯臂上套接一个线圈骨架n，再 与一个弧形的辅助铁芯体相连，所述的转子轴一端固定在下盖上，另一端伸出后与转子 体齿轮的中心相连，齿轮c上开有一个透光圆孔，PCB板上有一个不透光的圆形导光筒， 在导光筒的底部的PCB板上安装有一个收发一体化的红外光电管，铁芯体和电机驱动专 用芯片均固定在PCB板上。[0012]所述的迷你型步进电机，其上盖和下盖的直径均为16mm，上盖和下盖装配合盖 后的总厚度为10mm。[0013]所述的迷你型步进电机，其转子轴为不锈钢材质，转子体齿轮的一端嵌入在铁 芯体中。[0014]所述的迷你型步进电机，其电机输出转动轴为不锈钢材质，与齿轮C连为一体， 且位于齿轮C的中心。[0015]所述的迷你型步进电机，其铁芯体是由三片铁芯片叠合而成，所述的辅助铁芯 体也是由三片铁芯片叠合而成，铁芯体的一个铁芯臂上套接一个线圈骨架m，另一个铁 芯臂上套接一个线圈骨架η后，两端再嵌入三片铁芯组成的辅助铁芯体中，然后再通过 铆钉将铁芯体与辅助铁芯体的嵌入部分相铆连接。[0016]所述的迷你型步进电机，其铁芯体通过一个螺钉穿过铁芯体安装孔与PCB板相 连，线圈骨架m的两个引脚和线圈骨架η的两个引脚分别焊接在PCB板上，且分别与电 机驱动专用芯片的I/O端口直接相连。[0017]所述的迷你型步进电机，其电机引出脚共五个，包括一个电源VCC引脚、一个 地GND引脚、另外三个引脚分别来自驱动专用芯片的I/O端，电机的引出脚接出方式如 下五个引出脚均将其一端铆接在PCB板上，与电机驱动专用芯片相连，五个引出脚的 另外一端则分别通过下盖向外伸出。[0018]技术效果[0019]相对于公知的自来水表，本实用新型具有如下有益的技术效果[0020]一、本实用新型所述的迷你型步进电机是一种小尺寸的步进电机，基本尺寸 为，直径为16mm，厚度为10mm，只有公知的驱动指针用步进电机尺寸的一半，特别适 合应用于对安装位置和安装尺寸有限制要求的仪表。[0021]二、所述的迷你型步进电机的输出轴可360°转动，而公知的仪表用步进电机的 最大转角范围是315°。[0022]三、公知的步进电机没有定位检测装置，如果电机的输出转动轴随机停留在任 意位置时，为了确保电机的输出转动轴能返回起始位置处，开机复位时，电机的输出转 动轴必须强制转动315°，结果可能会造成电机的输出转动轴已经返回到起始位置处后， 由于机械限制而形成的堵转现象发生，而本实用新型新增了步进电机的反射式红外光电 定位定位方法，消除了堵转。[0023]四、公知步进电机的典型工作电压是5V，本实用新型所述的步进电机的典型工 作电压是3.6V，因此特别适合低功耗仪表或掌上型指针式仪表。[0024]五、本实用新型步进电机内置专用驱动芯片，使用时可直接与低功耗单片机的I/O端接口。[0025]六、本实用新型的上盖和下盖采用扣式结构，安装及装配简单。
[0026]图1是迷你型步进电机的外观图；[0027]图2是迷你型步进电机可视下盖细节的外观图；[0028]图3是迷你型步进电机装配在下盖中的立体视图；[0029]图4是迷你型步进电机去掉上盖后的正视图；[0030]图5是迷你型步进电机去掉上盖和下盖后的正视图；[0031]图6是迷你型步进电机去掉上盖和下盖后的一侧外形视图；[0032]图7是迷你型步进电机去掉上盖和下盖后的另一侧外形视图；[0033]图8是迷你型步进电机去掉上盖和下盖后的正侧视图；[0034]图9是迷你型步进电机的爆炸图；[0035]图10是迷你型步进电机内部电原理框图。[0036]标号说明[0037]1上盖2下盖[0038]3电机输出转动轴 4电机输出轴保护台阶[0039]5锁扣柱6锁扣挂钩[0040]7铁芯体8线圈骨架m[0041]9线圈骨架η10铆钉[0042]11铆钉12铁芯体安装孔[0043]13转子体齿轮14转子轴[0044]15齿轮a16齿轮b[0045]17齿轮C18透光圆孔[0046]19导光筒20 PCB 板[0047]21辅助铁芯体22电机引出脚[0048]23收发一体化红外光电管24电机驱动专用芯片[0049]25电机安装定位桩具体实施方式
[0050]
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。[0051]本实用新型包括步进电机的上盖1、下盖2、电机输出转动轴3、铁芯体7、线圈 骨架m8、线圈骨架η 9、转子体齿轮13、转子轴14、齿轮a 15、齿轮bl6、齿轮c 17、 导光筒19、PCB板20、收发一体化红外光电管23、电机驱动专用芯片M，其中，电机 输出转动轴3通过上盖1的电机输出轴保护台阶4的中心伸出。装配方面，上盖1和下 盖2采用扣式结构，上盖1上分别有三个锁扣挂钩6，下盖2上则分别有三个锁扣柱5， 上盖1与下盖2盖合时，上盖1上的三个锁扣挂钩6分别挂住下盖2上的三个锁扣柱5， 安装及装配简单。下盖2上的还有三个安装定位桩25，步进电机的安装定位可将三个安 装定位桩25直接插入待安装板的工艺安装定位孔中。[0052]所述的迷你型步进电机的基本尺寸如下其上盖1和下盖2的直径均为16mm，上盖1和下盖2装配合盖后的总厚度为10mm。[0053]转子轴14是由不锈钢材质构成，一端固定在电机的下盖2上，另一端伸出后与 转子体齿轮13的中心相连，转子体齿轮13的一端嵌入在铁芯体7中。[0054]所述的铁芯体7由两个铁芯臂组成“L”形状，其中伸出的一个铁芯臂上套接 一个线圈骨架m 8，另一个铁芯臂上套接一个线圈骨架η 9，再与一个弧形的辅助铁芯体 21相连，其中，所述的铁芯体7是由三片铁芯片叠合而成，所述的辅助铁芯体21也是由 三片铁芯片叠合而成，铁芯体7的一个铁芯臂上套接一个线圈骨架m 8，另一个铁芯臂上 套接一个线圈骨架n9后，两端再嵌入三片铁芯组成的辅助铁芯体21中，然后通过铆钉 10、11将铁芯体7与辅助铁芯体21的嵌入部分相铆连接。[0055]所述的齿轮组存在如下的关系齿轮a 15与齿轮b 16连为一体，电机输出转动 轴3与齿轮c 17连为一体，齿轮组按照如下的啮合传动关系相连转子体齿轮13带动齿 轮a 15，齿轮a 15转动时带动齿轮b 16，齿轮b 16转动时带动齿轮c 17转动，齿轮c 17 带动电机输出转动轴3。，[0056]铁芯体7通过一个螺钉穿过铁芯体安装孔12与PCB板20相连，线圈骨架m 8的 两个引脚和线圈骨架η 9的两个引脚分别焊接在PCB板20上，且分别与电机驱动专用芯 片对的1/0端口直接相连。[0057]所述的步进电机输出转动轴3为不锈钢材质，与齿轮c 17连为一体，且位于齿轮 c 17的中心，在齿轮c 17上开有一个透光圆孔18，PCB板20上连接有一个不透光的圆形 导光筒19，在导光筒19底部中央的PCB板20上安装有一个收发一体化红外光电管23， 步进电机工作时，当齿轮cl7上的透光圆孔18转动到导光筒19的正上方时，红外光电管 23发出的红外光恰恰可通过导光筒19后再穿过透光圆孔18，而被上盖1上内表面的吸收 材料涂层所吸收；而当齿轮c 17上的透光圆孔18离开导光筒19后，收发一体化红外光 电管23发出的红外光通过导光筒19后被齿轮c 17的表面反射后，再次被收发一体化的反 射式红外光电管23接收，从而可以确定步进电机输出转动轴当前所处的位置。[0058]图10是迷你型步进电机内部电原理框图，其所述的一体化的反射式红外光电管 23由电机驱动专用芯片M控制，电机驱动专用芯片M的内部同时集成了一个红外线调 制解调器和一个步进电机微步细分驱动电路。步进电机的引出脚22共有五个，包括一个 电源VCC引脚、一个地GND引脚，另外三个引脚分别来自电机驱动专用芯片M的I/O 端，电机的引出脚接出方式如下五个引出脚均将其一端铆接在PCB板20上，再与电机 驱动专用芯片M的I/O端相连，五个引出脚的另外一端则分别通过下盖2向外伸出。三 个引脚来自驱动专用芯片M的I/O端，其引脚定义如下一个决定电机的转动方向，一 个决定电机的转动角度，一个检测电机的红外定位信号。[0059]本实用新型所述的迷你型步进电机直径为16mm，厚度为10mm，只有公知的驱 动指针用步进电机尺寸的一半，特别适合应用于对安装位置和安装尺寸有限制要求的仪 表。此外，本实用新型所述的迷你型步进电机的输出轴没有机械限制装置，因此可360° 转动，且可实现光电定位，由于内置专用驱动芯片，因此可直接与低功耗单片机接口， 其典型工作电压为3.6V，特别适合低功耗仪表或掌上型指针式仪表，是传统电磁式指针 驱动机构进行数字化改造的最佳更新换代产品，因此在汽车数字仪表、高可靠性的工业 测量仪表领域得到广泛的应用。
权利要求1.一种迷你型步进电机，包括上盖(1)、下盖O)、电机输出转动轴(3)、铁芯体 (7)、线圈骨架m(8)、线圈骨架n(9)、转子体齿轮(13)、转子轴(14)、齿轮a(15)、齿 轮b(16)、齿轮c(17)、导光筒(19)、？€3板00)、收发一体化红外光电管03)、电机 驱动专用芯片04)，其特征在于，所述的齿轮a(15)与齿轮b(16)连为一体，电机输出转 动轴(3)与齿轮c(17)连为一体，齿轮组按照如下的啮合传动关系相连转子体齿轮(13) 带动齿轮a(15)，齿轮转动时带动齿轮b(16)，齿轮b(16)转动时带动齿轮c(17) 转动，齿轮c(17)带动电机输出转动轴(3)转动，铁芯体(7)由两个铁芯臂组成“L” 形状，其中伸出的一个铁芯臂上套接一个线圈骨架m(8)，另一个铁芯臂上套接一个线圈 骨架n(9)，再与一个弧形的辅助铁芯体相连，所述的转子轴(14) 一端固定在下盖 (2)上，另一端伸出后与转子体齿轮(1 的中心相连，齿轮c(17)上开有一个透光圆孔 (18)，PCB板OO)上有一个不透光的圆形导光筒(19)，在导光筒(19)的底部的PCB板 (20)上安装有一个收发一体化的红外光电管03)，铁芯体(7)和电机驱动专用芯片04) 均固定在PCB板OO)上。
2.根据权利要求1所述的迷你型步进电机，其特征在于，上盖(1)和下盖( 的直径 均为16mm，上盖(1)和下盖(2)装配合盖后的总厚度为10mm。
3.根据权利要求1所述的迷你型步进电机，其特征在于，所述的转子轴(14)为不锈 钢材质，转子体齿轮(13)的一端嵌入在铁芯体(7)中。
4.根据权利要求1所述的迷你型步进电机，其特征在于，所述的电机输出转动轴(3) 为不锈钢材质，与齿轮c(17)连为一体，且位于齿轮c(17)的中心。
5.根据权利要求1所述的迷你型步进电机，其特征在于，所述的铁芯体(7)是由三片 铁芯片叠合而成，所述的辅助铁芯体也是由三片铁芯片叠合而成，铁芯体(7)的一 个铁芯臂上套接一个线圈骨架m(8)，另一个铁芯臂上套接一个线圈骨架n(9)后，两端再 嵌入三片铁芯组成的辅助铁芯体中，然后通过铆钉(10) (11)将铁芯体(7)与辅助铁 芯体的嵌入部分相铆连接。
6.根据权利要求1或5所述的迷你型步进电机，其特征在于，铁芯体(7)通过一个螺 钉穿过铁芯体安装孔(12)与PCB板OO)相连，线圈骨架m(8)的两个引脚和线圈骨架 η(9)的两个引脚分别焊接在PCB板OO)上，且分别与电机驱动专用芯片04)的I/O端 口直接相连。
7.根据权利要求1所述的迷你型步进电机，其特征在于，电机引出脚0幻共五个， 包括一个电源VCC引脚、一个地GND引脚、另外三个引脚分别来自驱动专用芯片04) 的I/O端，电机的引出脚接出方式如下五个引出脚均将其一端铆接在PCB板OO)上， 与电机驱动专用芯片04)I/O端相连，五个引出脚的另外一端则分别通过下盖⑵向外伸出ο
专利摘要本实用新型公开了一种迷你型步进电机，其直径为16mm，厚度为10mm，包括上盖、下盖、电机输出转动轴、铁芯体、线圈骨架m、线圈骨架n、转子体齿轮、转子轴、齿轮a、齿轮b、齿轮c、导光筒、PCB板、红外光电管、电机驱动专用芯片，其要点是，齿轮a(15)与齿轮b(16)连为一体，电机输出转动轴(3)与齿轮c(17)连为一体，齿轮组按照如下的啮合传动关系相连转子体齿轮(13)带动齿轮a(15)，齿轮a(15)转动时带动齿轮b(16)，齿轮b(16)转动时带动齿轮c(17)转动，齿轮c(17)带动电机输出转动轴(3)转动，PCB板上有一个圆形导光筒，在导光筒的底部安装有一个收发一体化红外光电管，铁芯体和电机驱动专用芯片均固定在PCB板上。
文档编号H02K7/116GK201813300SQ201020136898
公开日2011年4月27日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者卢文波, 彭希南, 管于球, 荀庆来, 谢稳 申请人:彭希南, 管于球