專利名稱：高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用磁場與通電而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的步進電機，特別涉及一種高 功率高轉(zhuǎn)矩步進電機。
背景技術(shù)：
步進電機是利用電場、磁場、動作或力矩的交互作用而運作，而電場 的產(chǎn)生是利用電流通過磁場內(nèi)線圈時產(chǎn)生，電場與步進電機的性能有絕對 關(guān)系，采用改變通過線圈的電流量或調(diào)整外圍的電磁場強度可控制步進電 機轉(zhuǎn)動的速度，但如何在不改變電流量與步進電機原有基本架構(gòu)下，增加 步進電機的性能是已有技術(shù)中的空缺。
步進電機的應(yīng)用范圍廣泛，而步進電機的優(yōu)劣是取決于輸入的功率與 輸出的效率比，目前步進電機均具有一個定子，在該定子內(nèi)設(shè)有一個轉(zhuǎn)子， 其中，定子具有定子外徑，定子外徑內(nèi)設(shè)有磁場空間，磁場空間周緣間隔 設(shè)置有數(shù)個定子磁極，轉(zhuǎn)子在定子磁極的內(nèi)周緣配合轉(zhuǎn)動，定子磁極上繞 設(shè)有線圈，電場是利用線圈通過電流后產(chǎn)生，定子磁極上繞設(shè)線圈的方式 與所產(chǎn)生的電磁場強度有關(guān)，不同的繞設(shè)線圈方式影響步進電機的性能。
目前步進電機上定子磁極所繞設(shè)的線圈方式?jīng)]有特定的原理，繞設(shè)方 式的組合排列方式眾多，現(xiàn)有技術(shù)中步進電機上定子磁極所繞設(shè)線圈的方 式完全是以方便巻繞加工為優(yōu)先考慮，并未將步進電機的最佳效能發(fā)揮出， 因此銅損與鐵損質(zhì)大，影響步進電機的輸出功率。如已有技術(shù)中的一種線圈方式，A相繞線組系以第一定子磁極先正轉(zhuǎn) 圈繞，繞往第三定子磁極改為逆轉(zhuǎn)，再依序往第五、七定子磁極后又以正 轉(zhuǎn)方向圈繞，B相繞線組則系以第二定子磁極正轉(zhuǎn)圈繞，往第四定子磁極 改為逆轉(zhuǎn)，再往第六、八定子磁極后又同時以正轉(zhuǎn)圈繞，該得到的繞組因 子為0. 353，該種線圈方式的步進電機效率低。
已有技術(shù)中的另一種線圈方式，A相繞線組系以正轉(zhuǎn)方式依序圈繞第 一定子磁極、第三定子磁極、第五定子磁極、第七定子磁極，B相繞線組 系以正轉(zhuǎn)方式依序圈繞第二定子磁極、第四定子磁極、第六定子磁極、第 八定子磁極，該得到的繞組因子為0. 5，這種線圈方式的步進電機效率僅略 微增加。
在已有技術(shù)中還有另外一種線圈方式，A相繞線組以第一定子磁極正 轉(zhuǎn)圈繞，繞往第三定子磁極改為逆轉(zhuǎn)，再依序往第五定子磁極、第八定子 磁極以正轉(zhuǎn)圈繞，B相繞線組則以第二定子磁極正轉(zhuǎn)圈繞，繞往第四定子 磁極改為逆轉(zhuǎn)，再依序往第六定子磁極、第七定子磁極改以正轉(zhuǎn)圈繞，這 種線圈方式得到的繞組因子為0. 559，該種線圈方式的步進電機效率僅略微 增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，能夠 在不改變電流量與步進電機原有基本架構(gòu)下，增加步進電機的性能，特別 是將線圈以最佳效能方式配線巻繞使其改變繞組因子及輸出反應(yīng)電動勢， 而達到最佳步進電機輸出效能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機的技術(shù)方案是， 所述的步進電機包含有定子及設(shè)在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中，定子內(nèi)部周緣 間隔設(shè)有八個定子磁極，這些定子磁極上有一個A相繞線組及一B個相繞 線組巻繞，A相繞線組是依序巻繞在第一定子磁極、第三定子磁極、第五 定子磁極及第七定子磁極上，并且所述的A相繞線組巻繞在第一定子磁極 以一方向巻繞，A相繞線組在第三定子磁極上以與A相繞線組在第一定子 磁極上相反的方向巻繞，A相繞線組在第五定子磁極上以與A相繞線組在 第一定子磁極上相同的方向巻繞，最后A相繞線組在第七定子磁極上以與 A相繞線組在第一定子磁極上相反方向巻繞，B相繞線組是依序巻繞在第 二定子磁極、第四定子磁極、第六定子磁極及第八定子磁極上，且B相繞 線組巻繞在第二定子磁極是以一方向巻繞，B相繞線組在第四定子磁極上 以與B相繞線組在第二定子磁極上相反的方向巻繞，B相繞線組在第六定 子磁極上以與B相繞組線在第二定子磁極上以同一方向巻繞，最后B相繞 線組在第八定子磁極上以與B相繞線組在第二定子磁極上相反方向巻繞， 且步進電機纏繞A相繞線組與B相繞線組后的繞組因子為0. 6至0. 8之間。
本發(fā)明的高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，將步進電機定子的八個定子磁極以 A相繞線組及B相繞線組通過特定的順序與方法巻繞，增加繞組因子使磁
場空間內(nèi)的電磁場強度提升，并改變反應(yīng)電動勢大小。因此，本發(fā)明能通 過相同的輸入功率，得到更高的輸出功率，大大提升步進電機的工作效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為本發(fā)明步進電機定子磁極的配線與巻繞方法示意圖2為本發(fā)明步進電機的定子磁極以A相繞線組配線與巻繞方法示意
圖3為本發(fā)明步進電機的定子磁極以B相繞線組配線與巻繞方法示意圖。
圖中附圖標(biāo)記中，定子為10;磁場空間為ll;轉(zhuǎn)子為20;第一定子磁 極為121;第二定子磁極為122;第三定子磁極為123;第四定子磁極為124; 第五定子磁極為125;第六定子磁極為126;第七定子磁極為127;第八定
子磁極為128; A相繞線組為30; B相繞線組為40。
具體實施例方式
如圖1所示，步進電機的定子IO，該定子IO內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子20配合產(chǎn)生 轉(zhuǎn)動，其中，該定子10內(nèi)部設(shè)有磁場空間11,該磁場空間ll周緣并間隔 設(shè)置有八個定子磁極121、 122、 123、 124、 125、 126、 127及128,這八個 定子磁極分別為第一定子磁極121、第二定子磁極122、第三定子磁極123、 第四定子磁極124、第五定子磁極125、第六定子磁極126、第七定子磁極 127及第八定子磁極128,該些定子磁極121、 122、 123、 124、 125、 126、 127及128配合巻繞有A相繞線組30及B相繞線組40。
A相繞線組30是依序巻繞在第一定子磁極121、第三定子磁極123、 第五定子磁極125及第七定子磁極127上，如圖2所示，當(dāng)A相繞線組30 巻繞過第一定子磁極121時是以逆時針方向巻繞的，而A相繞線組30延伸 到第三定子磁極123則是以順時針方向巻繞，當(dāng)A相繞線組30延伸到第五定子磁極125是以逆時針方向巻繞，最后當(dāng)A相繞線組30延伸到第七定子 磁極127是以順時針方向巻繞，而B相繞線組40是依序巻繞在第二定子磁 極122、第四定子磁極124、第六定子磁極126及第八定子磁極128上，如 圖3所示，當(dāng)B相繞線組40巻繞過第二定子磁極122時是以逆時針方向巻 繞，而B相繞線組40延伸到第四定子磁極124是以順時針方向巻繞，B相 繞線組40延伸到第六定子磁極126是以逆時針方向巻繞，最后B相繞線組 40延伸到第八定子磁極128是以順時針方向巻繞。
步進電機的該定子10的八個定子磁極121、 122、 123、 124、 125、 126、 127及128以A相繞線組30及B相繞線組40通過前述順序與方法巻繞，有 利于增加磁場空間ll內(nèi)的電磁場強度，能得到高效率與高轉(zhuǎn)矩，以提升步 進電機之效能，且步進電機纏繞A相繞線組30與B相繞線組40后的繞組 因子為0.6至0.8之間，其中繞組因子使用以0.707為最佳，該繞組因子 為步進電機的分布因子乘以節(jié)距因子而得。
A相繞線組30是依序巻繞第一定子磁極121、第三定子磁極123、第 五定子磁極125及第七定子磁極127， B相繞線組40是依序巻繞第二定子 磁極122、第四定子磁極124、第六定子磁極126及第八定子磁極128;第 一定子磁極121、第二定子磁極122、第五定子磁極125及第六定子磁極126 為逆時針方向巻繞，該第三定子磁極123、第四定子磁極124、第七定子磁 極127及第八定子磁極128為順時針方向巻繞。
其中，第一定子磁極121、第二定子磁極122、第五定子磁極125及第 六定子磁極126亦能為順時針方向巻繞，相對第三定子磁極123、第四定子磁極124、第七定子磁極127及第八定子磁極128則以相反的逆時針方向巻 繞，這樣可以同樣起到增大步進電機工作效率的作用。
本發(fā)明步進電機的定子10的八個定子磁極121、 122、 123、 124、 125、 126、 127及128，以A相繞線組30依序巻繞第一定子磁極121、第三定子 磁極123、第五定子磁極125及第七定子磁極127，及以B相繞線組40依 序巻繞第二定子磁極122、第四定子磁極124、第六定子磁極126及第八定 子磁極128;第一定子磁極121、第二定子磁極122、第五定子磁極125及 第六定子磁極126為同一方向巻繞，第三定子磁極123、第四定子磁極124、 第七定子磁極127及第八定子磁極128為相逆方向巻繞，通過上述的繞線 順序和繞線的方式，本發(fā)明能夠增加繞組因子使磁場空間11內(nèi)的電磁場強 度提升，并改變反應(yīng)電動勢大小，以得到高效率與高轉(zhuǎn)矩的步進電機效能， 且不需要改變輸入電流量與步進電機原有的基本架構(gòu)，兼具幵發(fā)成本低與 制程容易的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，所述的步進電機包含有定子及設(shè)在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中，定子內(nèi)部周緣間隔設(shè)有八個定子磁極，這些定子磁極上有一個A相繞線組及一B個相繞線組卷繞，其特征在于A相繞線組是依序卷繞在第一定子磁極、第三定子磁極、第五定子磁極及第七定子磁極上，并且所述的A相繞線組卷繞在第一定子磁極以一方向卷繞，A相繞線組在第三定子磁極上以與A相繞線組在第一定子磁極上相反的方向卷繞，A相繞線組在第五定子磁極上以與A相繞線組在第一定子磁極上相同的方向卷繞，最后A相繞線組在第七定子磁極上以與A相繞線組在第一定子磁極上相反方向卷繞，B相繞線組是依序卷繞在第二定子磁極、第四定子磁極、第六定子磁極及第八定子磁極上，且B相繞線組卷繞在第二定子磁極是以一方向卷繞，B相繞線組在第四定子磁極上以與B相繞線組在第二定子磁極上相反的方向卷繞，B相繞線組在第六定子磁極上以與B相繞組線在第二定子磁極上以同一方向卷繞，最后B相繞線組在第八定子磁極上以與B相繞線組在第二定子磁極上相反方向卷繞，且步進電機纏繞A相繞線組與B相繞線組后的繞組因子為0.6至0.8之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，其特征在于，A相 繞線組巻繞在第一定子磁極與第五定子磁極為順時針方向，A相繞線組巻 繞在第三定子磁極與第七定子磁極為逆時針方向，B相繞線組巻繞在第二 定子磁極與第六定子磁極為順時針方向，B相繞線組巻繞在第四定子磁極 與第八定子磁極為逆時針方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，其特征在于，A相繞線組巻繞在第一定子磁極與第五定子磁極為逆時針方向，A相繞線組巻 繞在第三定子磁極與第七定子磁極為順時針方向，B相繞線組巻繞在第二 定子磁極與第六定子磁極為逆時針方向，該B相繞線組巻繞在第四定子磁 極與該八定子磁極為順時針方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，其特征在于，繞組 因子為0. 707。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高功率高轉(zhuǎn)矩步進電機，將步進電機的定子上的第一定子磁極、第二定子磁極、第三定子磁極、第四定子磁極、第五定子磁極、第六定子磁極、第七定子磁極及第八定子磁極，以A相繞線組依序卷繞第一定子磁極、第三定子磁極、第五定子磁極及第七定子磁極，再以B相繞線組依序卷繞第二定子磁極、第四定子磁極、第六定子磁極及第八定子磁極，且第一定子磁極、第二定子磁極、第五定子磁極及第六定子磁極為相同方向卷繞，第三定子磁極、第四定子磁極、第七定子磁極及第八定子磁極為相逆方向卷繞。本發(fā)明能夠在不改變電流量與步進電機原有基本架構(gòu)下，增加步進電機的性能。
文檔編號H02K3/28GK101685992SQ200810166320
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者張家銘, 江新安 申請人:大銀微系統(tǒng)股份有限公司