一种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机的制作方法

本发明属于步进电机技术领域，具体涉及一种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机。

背景技术：

步进电机可以将电脉冲信号转变为角位移，开环控制简单方便，且在低速下有较好的性能，应用广泛。传统步进电机磁钢采用轴向充磁，机壳外部有较多的剩磁，剩磁矩较高，需要实现电机低速直线往复运动，实现推拉力的输出，到位后具有自锁功能。此外，对电磁信号敏感的场合，也对电机提出了低剩磁矩的要求。

技术实现要素：

本发明提供的实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机目的一是克服现有技术中电机不能同时实现低速直线往复运动、推拉力的输出以及到位后具有自锁功能的问题；目的二是克服现有技术中对电磁信号敏感的场合，电机不能满足低剩磁矩的要求问题。

为此，本发明提供了一种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机，包括定子、转子、螺母、丝杠、霍尔板安装座、霍尔板、霍尔元件，所述丝杠、螺母、转子、定子由内向外依次套接，霍尔板安装座连接在定子的右端，霍尔板安装座右连接霍尔板，霍尔板连接霍尔元件。

所述定子包括机壳、绕组、铁心、后端盖，铁心内套连接绕组，绕组和铁心均连接在机壳的内部，机壳的右端连接后端盖。

所述转子包括轴套一、转子铁心一、磁钢一、隔磁环、磁钢二、转子铁心二、轴套二、位置磁钢座、位置磁钢、转轴，所述转轴内面套连丝杠，转轴的左段外面套连轴套一，转轴的中段外面自左向右依次套连磁钢一和磁钢二，转轴的右段外面自左向右依次套连轴套二和位置磁钢座，磁钢一的外面套连转子铁心一、磁钢二的外面套连转子铁心二，转子铁心一和转子铁心二之间连接隔磁环，位置磁钢座内连位置磁钢。

还包括垫柱、螺钉一，霍尔板通过垫柱和螺钉一连接在霍尔板安装座上。

还包括前轴承和后轴承，转轴的中段向外凸起，前轴承套接在轴套一和机壳之间，后轴承套接在轴套二和后端盖之间，所述前轴承和后轴承均采用角接触球轴承。

还包括后盖,后盖通过螺钉二连接机壳右端且后盖位于霍尔板的右侧，后盖包括运动部件安装孔和导向柱安装孔，运动部件安装孔和导向柱安装孔均为螺纹安装孔，运动部件安装孔和导向柱安装孔的数量均为多个。

还包括卡簧，卡簧套连在机壳和螺母之间且卡簧位于前轴承的左面。

所述磁钢一和磁钢二均由4块同方向径向充磁的磁钢组成，由磁钢一的充磁方向为外n、内s，磁钢二的充磁方向为外s、内n，或者磁钢一的充磁方向为外s、内n，磁钢二的充磁方向为外n、内s，位置磁钢由10块径向充磁的磁钢组成且10块径向充磁的磁钢沿圆周方向n、s交替排布，所述位置磁钢座采用非导磁材料。

所述霍尔元件的数量为3个，3个霍尔元件沿圆周方向连接在霍尔板的右面。

所述螺母与丝杠、螺母与转轴均为螺纹连接，所述螺纹连接为三角形螺纹连接。

本发明的有益效果：本发明提供的这种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机，包括定子、转子、螺母、丝杠、霍尔板安装座、霍尔板、霍尔元件，所述丝杠、螺母、转子、定子由内向外依次套接，霍尔板安装座连接在定子的右端，霍尔板安装座右连接霍尔板，霍尔板连接霍尔元件；电机接收运动信号后，进行通电，转轴在磁钢一10、磁钢二12和位置磁钢19电磁力的作用下做旋转运动，通过丝杠和螺母的配合以及导向柱的导向功能，丝杠做直线运动，到位后，霍尔元件检测堵转信号，电机停止运动，丝杠自锁；步进电机转轴与螺母相连，通过螺母与丝杠之间为三角形螺纹连接，三角形螺纹传动可以实现到位自锁功能；步进电机内置霍尔元件，具有霍尔位置检测功能，在直线往复运动至两端到位时，通过检测霍尔反馈信号判断电机堵转，即可实现到位检测；在使用时，后盖上安装运动部件安装孔和导向柱安装孔，可以连接安装运动部件和导向柱，运动部件和导向柱可以根据实际需要进行设计，即可以实现运动部件的直线导向功能；前轴承7和后轴承22选用角接触球轴承，可以很好的承受推拉力；磁钢一、磁钢二采用径向充磁的方式，可以实现较低的剩磁矩。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机内部结构剖面图；

图2是实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机结构右视图；

图3是转子内部结构剖面图；

图4是转子结构e-e示意图；

图5是转子结构f-f示意图；

图6是位置磁钢结构右视图；

图7是位置磁钢结构剖视图；

图8是霍尔板结构右视图。

附图标记说明：1、机壳；2、绕组；3、铁心；4、螺母；5、丝杠；6、卡簧；7、前轴承；8、轴套一；9、转子铁心一；10、磁钢一；11、隔磁环；12、磁钢二；13、转子铁心二；14、轴套二；15、后端盖；16、霍尔板安装座；17、霍尔板；18、位置磁钢座；19、位置磁钢；20、垫柱；21、螺钉一；22、后轴承；23、后盖；24、螺钉二；25、转轴；26、霍尔元件；27、定子；28、转子。

具体实施方式

实施例1：

一种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机，包括定子27、转子28、螺母4、丝杠5、霍尔板安装座16、霍尔板17、霍尔元件26，所述丝杠5、螺母4、转子28、定子27由内向外依次套接，霍尔板安装座16连接在定子27的右端，霍尔板安装座16右连接霍尔板17，霍尔板17连接霍尔元件26。

实施例2：

如图1-3和图8所示，一种实现低速直线往复运动的低剩磁矩步进电机，包括定子27、转子28、螺母4、丝杠5、霍尔板安装座16、霍尔板17、霍尔元件26，所述丝杠5、螺母4、转子28、定子27由内向外依次套接，霍尔板安装座16连接在定子27的右端，霍尔板安装座16右连接霍尔板17，霍尔板17连接霍尔元件26。步进电机内置霍尔元件，具有霍尔位置检测功能，在直线往复运动至两端到位时，通过检测霍尔反馈信号判断电机堵转，即可实现到位检测。

所述定子27包括机壳1、绕组2、铁心3、后端盖15，铁心3内套连接绕组2，绕组2和铁心3均连接在机壳1的内部，机壳1的右端连接后端盖15。绕组2通过人工或机器嵌线的方式嵌入铁心3内，浸漆后与机壳1、后端盖15通过胶粘冷压或热套方式进行固定，形成定子，定子结构简单。

所述转子28包括轴套一8、转子铁心一9、磁钢一10、隔磁环11、磁钢二12、转子铁心二13、轴套二14、位置磁钢座18、位置磁钢19、转轴25，所述转轴25内面套连丝杠5，转轴25的左段外面套连轴套一8，转轴25的中段外面自左向右依次套连磁钢一10和磁钢二12，转轴25的右段外面自左向右依次套连轴套二14和位置磁钢座18，磁钢一10的外面套连转子铁心一9、磁钢二12的外面套连转子铁心二13，转子铁心一9和转子铁心二13之间连接隔磁环11，位置磁钢座18内连位置磁钢19。此种结构的转子可减小在转动过程中产生的离心惯性力，增加转子的强度，提高机械效率。

还包括垫柱20、螺钉一21，霍尔板17通过垫柱20和螺钉一21连接在霍尔板安装座16上。霍尔板安装座16通过圆周方向螺钉装入后端盖15上。此种连接为可拆卸连接，安装、拆卸维修方便，结构简单，可操作性强，圆周方向螺钉可保证结构安装紧固，提高整体稳定性。

还包括前轴承7和后轴承22，转轴25的中段向外凸起，前轴承7套接在轴套一8和机壳1之间，后轴承22套接在轴套二14和后端盖15之间，所述前轴承7和后轴承22均采用角接触球轴承。此种结构及采用角接触球轴承可以很好的承受推拉力。

还包括后盖23,后盖23通过螺钉二24连接机壳1右端且后盖23位于霍尔板17的右侧，后盖23包括运动部件安装孔和导向柱安装孔，运动部件安装孔和导向柱安装孔均为螺纹安装孔，运动部件安装孔和导向柱安装孔的数量均为多个。运动部件安装孔可连接运动部件，导向柱安装孔可连接导向柱，运动部件安装孔和导向柱安装孔的数量可以各为3各，也可以根据实际情况进行调节和分布，结构简单，适用范围广。

还包括卡簧6，卡簧6套连在机壳1和螺母4之间且卡簧6位于前轴承7的左面。卡簧6可阻止转子轴向运动。

如图4-7所示，所述磁钢一10和磁钢二12均由4块同方向径向充磁的磁钢组成，由磁钢一10的充磁方向为外n、内s，磁钢二12的充磁方向为外s、内n，或者磁钢一10的充磁方向为外s、内n，磁钢二12的充磁方向为外n、内s，位置磁钢19由10块径向充磁的磁钢组成且10块径向充磁的磁钢沿圆周方向n、s交替排布，所述位置磁钢座18采用非导磁材料。非导磁材料为铁钴镍及其合金以外的金属及其对应合金，磁钢一10、磁钢二12采用径向充磁的方式，可以实现较低的剩磁矩。

所述霍尔元件26的数量为3个，3个霍尔元件26沿圆周方向连接在霍尔板17的右面。可以很好的实现位置检测功能。

所述螺母4与丝杠5、螺母4与转轴25均为螺纹连接，所述螺纹连接为三角形螺纹连接。三角形螺纹传动可以实现到位自锁功能。

本发明工作原理为：

电机接收运动信号后，进行通电，转轴25在磁钢一10、磁钢二12和位置磁钢19电磁力的作用下做旋转运动，通过丝杠5和螺母4的配合以及导向柱的导向功能，丝杠5做直线运动，到位后，霍尔元件26检测堵转信号，电机停止运动，丝杠5自锁；步进电机转轴25与螺母4相连，螺母4与丝杠5之间为三角形螺纹连接，三角形螺纹传动可以实现到位自锁功能；步进电机内置霍尔元件26，具有霍尔位置检测功能，在直线往复运动至两端到位时，通过检测霍尔反馈信号判断电机堵转，即可实现到位检测；在使用时，后盖上23安装运动部件安装孔和导向柱安装孔，可以连接安装运动部件和导向柱，即可以实现运动部件的直线导向功能；前轴承7和后轴承22选用角接触球轴承，可以很好的承受推拉力；磁钢一10、磁钢二12采用径向充磁的方式，可以实现较低的剩磁矩。

本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“内部”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。