步进电机及使用该步进电机的监控设备的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种步进电机及使用该步进电机的监控设备。

背景技术：

现有监控设备，为增大监控角度，随时可定点监控，常采用步进电机上同步轮带动同步带转动。在监控摄像头长时间运转后，会存在监控上下转动时监视区域出现盲区的情况，此处主要原因为：步进电机输出轴歪斜；因为步进电机输出轴与轴承为间隙配合。当输出轴长时间受到单方向径向力时，输出轴会偏向轴承端，输出轴根部歪斜受力。

现有步进电机输出轴采用金属材质加工，步进电机支架采用塑件注塑加工工艺。输出轴根部轴头尺寸较小导致与电机支架接触面积小，当长时间受力转动时，电机支架因长时间磨损而发生永久变形，导致电机在受外力情况下输出轴仍歪斜，监控区域出现盲区，或监控无法使用。

此外，监控、电子眼在空间与运转精度保持方面要求较高，当输出轴轴向窜动较大时，电机所带动同步带轮上下移动，在空间上，客户需此处让位，导致监控、电子眼体积较大。当输出轴轴向窜动时较大时，两同步轮未在一平面，同步带歪斜导致运转时阻力较大，或运转不到位。输出轴向上窜动时，输出轴轴头与电机支架接触面积减少，所受外力变大，加快电机支架磨损，导致输出轴歪斜。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的是提供一种步进电机，以解决减缓步进电机的电机支架的磨损速度以降低输出轴歪斜概率的技术问题。

本实用新型的第二目的是提供一种监控设备，以解决减缓步进电机的电机支架的磨损速度以降低输出轴歪斜概率的技术问题。

本实用新型的步进电机是这样实现的：

一种步进电机，包括：动力组件、与所述动力组件相连的电机支架，以及通过所述电机支架与所述动力组件传动连接的输出轴组件；其中

所述输出轴组件包括输出轴以及固设于所述输出轴上的输出齿轮；

在所述电机支架上设有用于与所述输出轴配合的定位柱，以及在所述输出轴朝向电机支架的端部设有用于与所述定位柱间隙配合的定位孔；所述输出齿轮与所述输出轴设有定位孔的一端固连；

在所述输出轴远离所述定位孔的一端固连有一同步轮。

在本实用新型较佳的实施例中，所述输出齿轮与所述输出轴之间注塑相连；以及

在所述输出轴与输出齿轮相连的部分的侧壁上铣扁有至少一条凹槽；

沿平行于所述输出轴的轴线的方向在所述凹槽的顶部和底部分别形成有相对于所述凹槽凸起的阻挡部。

在本实用新型较佳的实施例中，所述动力组件和电机支架均容纳于一电机外壳中，所述电机外壳包括具有容纳腔且一端为开口结构的壳体，以及适于与所述壳体的开口结构配接的盖板；

所述输出轴的一端容纳于所述容纳腔中且其另一端穿过所述盖板后伸出在容纳腔外；

在所述容纳腔中具有一适于分隔所述动力组件和电机支架的隔挡架；

所述动力组件包括转子总成；所述转子总成的转轴的一端适于穿过所述隔挡架后伸向所述电机支架，且在转轴伸向电机支架的端部固定有一转动齿轮。

在本实用新型较佳的实施例中，所述盖板朝向壳体的一端朝向背离所述壳体的方向翻边形成有一翻边孔，所述翻边孔内设有轴承；所述输出轴在穿过所述轴承后贯穿所述翻边孔；以及

所述轴承与所述翻边孔之间过盈配合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述输出轴与所述同步轮相连的部分位圆柱体状结构；以及

所述输出轴与所述同步轮相连的部分设有滚花部，所述同步轮压接固定在滚花部以使同步轮与输出轴间隙配合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述动力组件与所述电机支架之间还设有减速齿轮组件；

所述减速齿轮组件包括适于与所述隔挡架固定的支承架，以及在所述支承架上设有的一对对称设置的第一减速齿轮组和一对对称设置的第二减速齿轮组；其中

一对所述第一减速齿轮组均包括同轴相连的第一大齿轮和第一小齿轮；一对所述第二减速齿轮组均包括同轴相连的第二大齿轮和第二小齿轮；

所述第一小齿轮与第二大齿轮啮合；

在所述支承架上位于一对所述第一减速齿轮组之间贯穿有一适于转动齿轮插入的穿孔；所述转动齿轮插入该穿孔后适于同时与一对所述第一减速齿轮组分别包括的第一大齿轮啮合相连。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电机支架包括用于与所述支承架背离所述隔挡架的端面相连的基体，以及在所述基体上设有的用于支承所述定位柱的定位台，在所述电机支架与输出轴配接时，所述定位台形成与所述输出齿轮的配合面；

所述定位台背离所述定位柱的端面还凹设有适于容纳所述转轴凸起于转动齿轮的部分的容纳孔；

在所述基体上围绕所述定位台还设有适于让位一对所述第一减速齿轮组分别包括的第一小齿轮的让位凹槽。

在本实用新型可选的实施例中，所述定位孔的深度大于所述定位柱的高度；

在所述定位台上围绕所述定位柱的根部还设有倒角结构。

在本实用新型较佳的实施例中，在所述定位台背离定位柱的端面还设有加强筋结构。

在本实用新型可选的实施例中，在所述输出轴对应穿过所述轴承的部分沿着该输出轴的径向外周侧凹设有环形凹陷槽，所述环形凹陷槽内嵌配有一卡簧；

所述卡簧适于限位于所述轴承背离所述电机支架的侧端面和所述翻边孔朝向电机支架的侧端面之间。

本实用新型的监控设备是这样实现的：

一种监控设备，包括：所述步进电机。

采用了上述技术方案，本实用新型具有一下的有益效果：本实用新型的步进电机及使用该步进电机的监控设备，通过输出轴的定位孔与电机支架的定位柱的间隙配合，可以增大输出轴的定位孔与电机支架的定位柱接触面积，从而减少电机支架的定位柱的单位面积受到应力，这样即可减缓步进电机的电机支架的磨损速度，降低电机支架的磨损使得输出轴产生歪斜的概率。

附图说明

图1为本实用新型的步进电机的立体图结构示意图；

图2为本实用新型的步进电机的盖板与轴承的配合剖视结构图；

图3为本实用新型的步进电机的盖板的配合剖视结构图；

图4为本实用新型的步进电机的一种实施方式下的爆炸结构示意图；

图5为本实用新型的步进电机的一种实施方式下的剖视结构示意图；

图6为本实用新型的步进电机的减速齿轮组件的第一视角的结构示意图；

图7为本实用新型的步进电机的电机支架的立体结构示意图；

图8为本实用新型的步进电机的电机支架的截面结构示意图；

图9为本实用新型的步进电机的输出轴的立体结构示意图；

图10为本实用新型的步进电机的输出轴的剖视结构示意图；

图11为本实用新型的步进电机的输出轴与输出齿轮配合下的结构示意图；

图12为本实用新型的步进电机的减速齿轮组件的第二视角的结构示意图。

图中：输出轴1、输出齿轮2、定位柱3、定位孔4、同步轮5、凹槽5、阻挡部6、电机外壳8、盖板9、隔挡架10、转动齿轮11、翻边孔13、轴承15、滚花部18、支承架19、第一大齿轮21、第一小齿轮22、第二大齿轮23、第二小齿轮25、基体26、定位台27、容纳孔28、让位凹槽29、转轴30、倒角结构31、加强筋结构32、环形凹陷槽33、穿孔35、卡簧36。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1至图12所示，本实施例提供了一种步进电机，包括：动力组件、与动力组件相连的电机支架，以及通过电机支架与动力组件传动连接的输出轴1组件；其中输出轴1组件包括输出轴1以及固设于输出轴1上的输出齿轮2；在电机支架上设有用于与输出轴1配合的定位柱3，以及在输出轴1朝向电机支架的端部设有用于与定位柱3间隙配合的定位孔4；输出齿轮2与输出轴1设有定位孔4的一端固连；在输出轴1远离定位孔4的一端固连有一同步轮5。也就是说输出轴1是在动力组件的传动作用下实现其转动效果的，同步轮5在输出轴1的作用下实现与输出轴1的同步转动。

就本实施例来说，输出齿轮2与输出轴1之间注塑相连；具体来说，通过注塑工艺将金属材质的输出轴1与制成输出齿轮2的塑料轮片嵌件注塑，这样的嵌件注塑加工方式来说，成本较低，且注塑后的输出齿轮2的精度较高，输出齿轮2的塑料齿与塑料齿捏合磨损较小，如此，使得整体的步进电机的使用寿命较长，且传动平稳噪音小。其次，在输出轴1与输出齿轮2相连的部分的侧壁上铣扁有至少一条凹槽5，结合本实施例的附图来说，在输出轴1上凹槽5设置为两条，即形成“双扁”结构，通过“双扁”结构配合注塑工艺可防止输出齿轮2注塑后，发生输出齿轮2与输出轴1之间的相对转动的问题产生，从而有效保证步进电机的正常运转。

另外，还可选的情况下，沿平行于输出轴1的轴线的方向在凹槽5的顶部和底部分别形成有相对于凹槽5凸起的阻挡部6。此处阻挡部6设计的意义在于可以形成对于注塑在凹槽5内的输出齿轮2的部分的限位作用，从而使得一体化注塑形成的整体的输出齿轮2来说，在输出齿轮2受到沿着平行于输出轴1的轴线方向的作用力时，可以防止输出齿轮2相对于输出轴1的轴向移位甚至是脱落的现象的发生。

详细来说，动力组件和电机支架均容纳于一电机外壳8中，电机外壳8包括具有容纳腔且一端为开口结构的壳体，以及适于与壳体的开口结构配接的盖板9。输出轴1的一端容纳于容纳腔中且其另一端穿过盖板9后伸出在容纳腔外；在容纳腔中具有一适于分隔动力组件和电机支架的隔挡架10。其中，输出轴1可以相对于盖板9实现其自身的旋转，而本实施例的同步轮5恰好是位于输出轴1穿过盖板9后伸出在容纳腔外的部分上。

对于本实施例的动力组件来说可以理解为是常规技术手段中的步进马达主体，也就是说动力组件包括有定子结构和转子总成；其中，转子总成的转轴30的一端适于穿过隔挡架10后伸向电机支架，且在转轴30伸向电机支架的端部固定有一转动齿轮11，此处的转动齿轮11可以随着转轴30的旋转而同步转动。为了提高转动齿轮11与转轴30之间转动时的同步度，可选的情况下，转动齿轮11与动力组件的转子为一体注塑成形在转轴30上的结构。

对于输出轴1相对于盖板9的旋转来说，本实施例在盖板9朝向壳体的一端朝向背离壳体的方向翻边形成有一翻边孔13，翻边孔13内设有轴承15；输出轴1在穿过轴承15后贯穿翻边孔13；其中，轴承15与翻边孔13之间过盈配合。对于本实施例的轴承15来说，以深沟球轴承15为例，深沟球轴承15在外力作用下压入翻边孔13的内孔中，具体的，翻遍孔采用级进模冲压工艺，翻边孔13的内孔的内径尺寸精度较高，且翻边孔13的内孔的内径比深沟球轴承15的外径小，从而保证深沟球轴承15与翻边孔13之间压接后不易脱落。当深沟球轴承15受力时，盖板9通过其一体设有的翻边孔13实现与深沟球轴承15为一体结构，这样的结构可有效分散深沟球轴承15所受外力，从而提高深沟球轴承15的使用寿命。此外，翻边孔13的深度略大于深沟球轴承15的轴向长度，这样可有效保证深沟球轴承15压接深度，输出轴1压接深度稳定，易于后续输出轴1轴向间隙的管控。综上，通过深沟球轴承15与翻边孔13的稳定且有效的配合，可以减少穿过该深沟球轴承15的输出轴1的歪斜。

对于本实施例的盖板9，需要说明的是，盖板9选用级进模制作，零件尺寸精度较高，成本较低。首先，盖板9材质可选用例如但不限于钢secc或secd。优先选用刚secc-n5，该材质具有优越的耐腐蚀性，环保，冷轧性和易加工成型性，尺寸保稳定性较好。其次，盖板9可选用0.6mm-1.2mm厚的板材，优先选用1mm厚的板材，如此，对于翻边孔13冲出后，板材厚度较厚，可承受较大应力。对于在盖板9上一体形成的翻边孔13与深沟球轴承15过盈压接时，盖板9板材较厚可有效保证压接后盖板9的翻边孔13不发生形变。

为了便于实现输出轴1与同步轮5的装配，由于同步轮5的内圈结构为圆形，输出轴1与同步轮5相连的部分位圆柱体状结构，这样，圆与圆相配合无需确认方向，只要通过将输出轴1与同步轮5之间直接压接即可。此次需要说明的是，对于制成输出轴1的材质使用易切削钢并做镀镍处理，输出轴1采用含碳量小于等于30％的低碳易切屑钢，优选y15pb钢，易切削钢加工性能好，化学成分稳定、加工稳定，电镀性能好，与不锈钢等材料相比成本较低，保证输出轴1制造精度和表面质量。

此外，输出轴1与同步轮5相连的部分设有滚花部18，同步轮5压接固定在滚花部18以使同步轮5与输出轴1间隙配合。同步轮5与输出轴1之间压接时，滚花部18变形，使得输出轴1与同步轮5变成过盈配合，保证在运转过程中，同步轮5不脱落。

还需要说明的是，对于本实施例的步进电机来说，动力组件与电机支架之间还设有减速齿轮组件。具体的，减速齿轮组件包括适于与隔挡架10固定相接的支承架19，以及在支承架19上设有的一对对称设置的第一减速齿轮组和一对对称设置的第二减速齿轮组；其中一对第一减速齿轮组均包括同轴相连的第一大齿轮21和第一小齿轮22；一对第二减速齿轮组均包括同轴相连的第二大齿轮23和第二小齿轮25；第一小齿轮22与第二大齿轮23啮合；在支承架19上位于一对第一减速齿轮组之间贯穿有一适于转动齿轮11插入的穿孔35；转动齿轮11插入该穿孔35后适于同时与一对第一减速齿轮组分别包括的第一大齿轮21啮合相连。

也就是说，第一大齿轮21与第一小齿轮22的同轴结构，使得第一小齿轮22可以实现相对于第一大齿轮21的同步旋转，同理，第二大齿轮23与第二小齿轮25的同轴结构，使得第二小齿轮25可以实现相对于第二大齿轮23的同步旋转。在转动齿轮11通过穿孔后置于一对第一减速齿轮组分包括的第一大齿轮21形成的区间内，并由于转动齿轮11与一对第一减速齿轮组分别包括的第一大齿轮21的啮合相连关系，使得一对第一减速齿轮组分别包括的第一大齿轮21在转动齿轮11的作用下实现转动，此时，一对第一减速齿轮组分别包括的第一小齿轮22也可以实现转动。在第一小齿轮22与第二大齿轮23的啮合作用下，使得第一小齿轮22的转动可以带动第二大齿轮23的转动，如此，第二小齿轮25与第二大齿轮23的同轴结构下也就实现了相应的转动效果。这样，由于输出轴1上的输出齿轮2与一对第二减速齿轮组分别包括的第二小齿轮25的啮合相连关系，也就使得第二小齿轮25的转动形成对于输出齿轮2转动的驱动作用，而输出轴1与输出齿轮2的一体化注塑结构，使得输出轴1可以随着输出齿轮2的转动而旋转。

再详细来说，电机支架包括用于与支承架19背离隔挡架10的端面相连的基体26，以及在基体26上设有的用于支承定位柱3的定位台27，在电机支架与输出轴1配接时，定位台27形成与输出齿轮2的配合面；定位台27背离定位柱3的端面还凹设有适于容纳转轴30凸起于转动齿轮11的部分的容纳孔28，该容纳孔28的内径大于转轴30的外径。此外，在基体26上围绕定位台27还设有适于让位一对第一减速齿轮组分别包括的第一小齿轮22的让位凹槽29。也就是说，电机支架的定位柱3实现了对输出轴1的轴向的支承作用，从而使得在减速齿轮组件的过渡作用下，由动力组件传动实现输出轴1的转动。

需要说明的是，定位孔4的深度大于定位柱3的高度，从而保证输出轴1与电机支架装配后存在间隙，电机支架通过定位柱3与输出轴1的定位孔4相配合，可使力臂变短，减少定位柱3受到的应力。此次，通过增大定位柱3的外径，同时增加定位柱3的高度，可以有效增大输出轴1的定位孔4与定位柱3的接触面积，减少定位柱3单位面积受到应力。

此外，可选的实施情况下，在定位台27上围绕定位柱3的根部还设有倒角结构31，倒角结构31一方面可增加定位柱3的强度，防止定位柱3根部应力集中而出现根部断裂的现象。另一方面，此处倒角结构31形成让位，这样输出轴1对应该倒角结构31的位置就无需倒角，也可增大接触面积。

可选的实施方式下，电机支架在对转轴30的转动无干涉情况下，在定位台27背离定位柱3的端面还设有加强筋结构32，加强筋结构32采用例如但不限于八字形结构，此处增加加强筋结构32可有效保证输出轴1受到轴向力时，定位台27不易发生形变，提高其结构的稳定性。当输出轴1受到轴向外力时，输出轴1压住电机支架的定位台27，定位台27增加加强筋结构32可有效保证输出轴1受较大轴向外力时，定位台27不易断裂。

还需要说明的是，可选的实施方式下，考虑到进一步减少输出轴1的轴向窜动，增加输出轴1承受的径向力，进而降低输出轴1的歪斜概率，在输出轴1与电机支架配接时，对于输出齿轮2与定位台27之间形成的轴向配合间隙控制在小于0.1mm，此处输出轴1的轴向间隙为输出轴1沿轴方向的上下位移之和。

为了有效保证输出齿轮2与定位台27之间形成的轴向配合间隙小于0.1mm，在输出轴1对应穿过轴承15的部分沿着该输出轴1的径向外周侧凹设有环形凹陷槽33，环形凹陷槽33内嵌配有一卡簧36；卡簧36适于限位于轴承15背离电机支架的侧端面和翻边孔13朝向电机支架的侧端面之间。凹槽5的宽度比卡簧36厚度要大0.1mm以内，保证卡簧36装配进输出轴1的凹槽5中时，卡簧36背离同步轮5的下表面与深沟球轴承15朝向同步轮5的上表面接触，深沟球轴承15背离同步轮5的下表面与输出齿轮2朝向同步轮5的上表面间隙在0.1mm以内。在卡簧36装入环形凹陷槽33后，在输出轴1向远离电机支架的外侧方向外拉时，深沟球轴承15朝向同步轮5的上表面与卡簧36的下表面贴死，输出轴1下方向位移为0，输出轴1上方向位移为深沟球轴承15与输出齿轮2之间间隙，因此，此处只需要控制深沟球轴承15与输出齿轮2之间间隙保证在0.1mm以内，即可实现输出齿轮2与定位台27之间形成的轴向配合间隙小于0.1mm。

实施例2：

在实施例1的步进电机的基础上，本实施例提供了一种监控设备，包括：实施例1的步进电机。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。