专利名称：一种直线步进电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直线步进电机，特别是涉及一种提高了定子铁芯和压板之间的受力性能和补偿吸引力的直线步进电机。
背景技术：
步进电机已在业界广泛使用多年。优势之一:由于其设计简单，无需大量稀土磁铁，因此制造成本低。另一个优点是其控制简单。步进电机控制为开环，无需复杂的闭环、伺服控制电子器件和软件。虽然步进电机具有上述优点，步进电机的使用很大程度上局限于传统旋转步进电机，即使是直线运动也不例外。通常使用传动装置，如皮带、滚珠螺杆或丝杠将旋转运动转换成直线运动。美国专利6603229bL介绍了这种电机运用旋转式步进电机将旋转运动转换成直线运动的例子。该设计使用锚定丝杠和旋转步进电机，将旋转运动转换成直线运动。该电机机械部件容易磨损。此外，由于这种电机的控制使用开环控制，运动接触部件产生的摩擦亦有不利影响。任何不均匀摩擦都会影响定位精度。虽然过去设计出一些直接驱动的直线步进电机，但近年来对直接驱动直线步进电机的研究和新开发较少。其中一个原因是，直线电机通常用作冲头和压板，要求用户将其他部件设计并集成到一个完整的集成系统中。换句话说，直线电机不易使用，需进行一些工程计划才能将其纳入机械设计之中。此外，步进电机要求的气隙非常小，通常在0.05X0.05毫米至0.10X0.10毫米范围内，才能有效利用磁通，产生作用力。由于冲头线圈和压板啮齿之间得气隙很小，与电机生成的力相比，冲头和压板之间的引力变得极大。因此，支撑部件、引导这些部件相对运动和防止两个部件同时倒塌所需的轴承必须够大够硬。从力学和控制的角度来看，这种引力都是不利的。因此，伴随此类电机系统而来的是巨大的静摩擦力，这会影响电机启动和止动操作中的电机响应。冲头运动还需要电机电源线一起移动，因此产生了不良的拖曳力。此外，由于冲头移动质量较大，限制其可达到的加速度，即使没有任何负荷，也限制了冲头可以达到的加速度。虽然可以移动压板和固定冲头，压板总质量也非常大。这是因为压板通常由层压硅钢或磁钢制成，以实现高磁导率。压板也须够厚，以便让磁通流过，不至饱和。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中直线步进电机所存在的诸多缺陷，提供一种提高了定子铁芯和压板之间的受力性能和补偿吸引力的直线步进电机来解决上述问题。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种直线步进电机，包括定子铁芯和压板，所述定子铁芯设置于压板的侧边，所述定子铁芯面朝压板的一侧上设置有磁齿，磁齿上缠绕有线圈，其特征在于，所述定子铁芯包括两组，两组定子铁芯分别设置于压板的两侧，并且两组定子铁芯距离压板的距离相同。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述定子铁芯上设置有四个磁齿，每个磁齿上缠绕有线圈。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板由薄片层压钢材堆叠而成，所述压板的顶面和底面设置有复数个啮齿。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述每组定子铁芯包括两块定子铁芯，并且两块定子铁芯之间平行放置，两块定子铁芯之间通过永磁体连接。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为一整块，压板的顶面和底面分别设置有两条平行的沿压板延伸方向设置的啮齿，所述两组的四块定子铁芯分别设置于压板两侧的啮齿外侧。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为两块，所述每块压板的顶面和顶面均设置有一条啮齿，所述两组的四块定子铁芯分别设置于两块压板两侧的啮齿外侧。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述每组定子铁芯包括两块定子铁芯，并且两块定子铁芯之间平行放置，两块定子铁芯之间通过连接块连接。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为两块，所述每块压板的顶面和顶面均设置有一条啮齿，两块压板之间通过永磁体连接，所述两组的四块定子铁芯分别设置于两块压板两侧的啮齿外侧。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述一种直线步进电机包括两个以上的压板，所述每组定子铁芯包括与压板数量相等的定子铁芯。上述一种直线步进电机，其特征在于，还包括外壳，所述压板上连接有引导装置，所述引导装置包括连接在压板两侧的两个轴套和设置于两个轴套内的两个转轴，所述两根转轴的两端分别连接在外壳的两端壁上。上述一种直线步进电机，其特征在于，在所述压板一侧的轴套上设置有限位开关，在限位开关相对应的外侧设置有限制传感器，在所述压板另一侧的轴套上设置有光栅尺，在光栅尺相对应的外侧设置有线形编码器读头。上述一种直线步进电机，其特征在于，所述引导装置还可以为以下各项的其中之一:直线轴承、树脂轴承、空气轴承。本发明的有益效果:在本发明中，冲头和压板的吸引力得到平衡或补偿，因此在活动压板上不存在净吸引力。设计中无需大型轴承，直线步进电机性能大大提高。因此，本发明直线步进电机可以打包集成，其中可使用简单轴承，如两个衬套和两个转轴，以引导冲头的活动结构，并且可以额外添加限制传感器和线性编码器。这给用户提供了一个简单、廉价的解决实施方式。
图1为本发明的剖视；图2为图1的A-A向剖视图；图3为图1的B-B向剖视图；图4为叠加薄片层压钢片形成压板的示意图；图5为本发明的应用状态的结构示意图；图6为采用三块压板的实施例的结构示意图；图7为本发明另一种实施例的示意图8为本发明再一种实施例的示意图。
具体实施例方式为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:参看图1，一种直线步进电机，包括定子铁芯100和压板200，定子铁芯100设置于压板200的侧边，定子铁芯100面朝压板200的一侧上设置有磁齿110，磁齿110上缠绕有线圈120，定子铁芯100包括两组，两组定子铁芯100分别设置于压板200的两侧，并且两组定子铁芯100距离压板200的距离相同。
并且定子铁芯100上设置有四个磁齿110，每个磁齿110上均缠绕有线圈120。压板200由薄片层压钢材堆叠而成，压板200的顶面和底面设置有复数个啮齿210。参看图2，每组定子铁芯100包括两块定子铁芯100，并且两块定子铁芯100之间平行放置，两块定子铁芯100之间通过永磁体300连接。参看图3，压板200的顶面和底面分别设置有两条平行的沿压板200延伸方向设置的啮齿210，两组的四块定子铁芯100分别设置于压板200两侧的啮齿210外侧，在此实施例中，压板200为一整块压板，压板200的顶面和底面分别设置有两条平行的沿压板200延伸方向设置的啮齿210。在其他优选实施例中，压板200也可以为两块，每块压板200的顶面和顶面均设置有一条啮齿210，两块压板200之间通过永磁体连接，两组的四块定子铁芯100分别设置于两块压板200两侧的啮齿210外侧。参看图4，压板200无需很厚，因为不需要使用以往设计中用于磁通回流的护铁。此外，由于压板200通常由薄铁片叠层制成，以减少涡流，因此磁通在同一方向流经这些叠片会提闻电机效率。参看图1，在这个位置上，当线圈120以励磁电流通电且两组定子铁芯100保持固定时，压板200向一个方法运动，；颠倒励磁电流方向，压板200便会向相反方向运动。参看图5，压板200上连接有引导装置400，引导装置400包括连接在压板200两侧的两个轴套410和设置于两个轴套410内的两个转轴420，两根转轴420的两端分别连接在外壳430的两端壁上，从而将压板200支撑起来并且引导压板的运动轨迹。压板200 —侧的轴套410上设置有限位开关510,在限位开关510相对应的外侧设置有限制传感器520，限位开关510和限制传感器520配合使用来对压板200进行限位；在压板另一侧的轴套410上设置有光栅尺610，在光栅尺610相对应的外侧设置有线形编码器读头620，通过光栅尺610和线形编码器读头620的配合来读取压板200的运动位置。并且在本发明中，引导装置400还可以为以下各项的其中之一:直线轴承、树脂轴承、空气轴承。参看图6，本发明的一种直线步进电机还可以包括两个以上的压板200，每组定子铁芯100包括与压板200数量相等的定子铁芯100。具体的其中一个实施例为，包括三块压板200，每组定子铁芯100包括三块平行设置的定子铁芯100，三块定子铁芯之间通过永磁体300连接。这样的设计可以使得内部经过的磁通量是原来的两倍。参看图7,图7为本发明另一种实施例的不意图，一种直线步进电机，压板200为一整块压板，压板200的顶面和底面分别设置有两条平行的沿压板200延伸方向设置的啮齿210，压板200两侧设置有两组定子铁芯100，每组定子铁芯100包括两块定子铁芯100，每组的两块定子铁芯100之间通过永磁体300连接。参看图8，图8为本发明再一种实施例的示意图，在本实施例中包括两块压板200，每块压板200的顶面和顶面均设置有一条啮齿210，两块压板200之间通过永磁体连接，在两块压板200的两侧设置有两组定子铁芯100，每组定子铁芯100包括两块定子铁，100,并且两块定子铁芯100之间平行放置，两块定子铁芯100之间通过连接块310连接，两块定子铁芯100与连接它们的连接块310为一个整体，两组的四块定子铁芯100分别设置于两块压板200两侧的啮齿210外侧。综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种直线步进电机，包括定子铁芯和压板，所述定子铁芯设置于压板的侧边，所述定子铁芯面朝压板的一侧上设置有磁齿，磁齿上缠绕有线圈，其特征在于，所述定子铁芯包括两组，两组定子铁芯分别设置于压板的两侧，并且两组定子铁芯距离压板的距离相同。
2.根据权利要求1所述一种直线步进电机，其特征在于，所述定子铁芯上设置有四个磁齿，每个磁齿上缠绕有线圈。
3.根据权利要求2所述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板由薄片层压钢材堆叠而成，所述压板的顶面和底面设置有复数个啮齿。
4.根据权利要求3所述一种直线步进电机，其特征在于，所述每组定子铁芯包括两块定子铁芯，并且两块定子铁芯之间平行放置，两块定子铁芯之间通过永磁体连接。
5.根据权利要求4所述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为一整块，压板的顶面和底面分别设置有两条平行的沿压板延伸方向设置的啮齿，所述两组的四块定子铁芯分别设置于压板两侧的啮齿外侧。
6.根据权利要求4所述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为两块，所述每块压板的顶面和顶面均设置有一条啮齿，所述两组的四块定子铁芯分别设置于两块压板两侧的啮齿外侧。
7.根据权利要求3所述一种直线步进电机，其特征在于，所述每组定子铁芯包括两块定子铁芯，并且两块定子铁芯之间平行放置，两块定子铁芯之间通过连接块连接。
8.根据权利要求7所述一种直线步进电机，其特征在于，所述压板为两块，所述每块压板的顶面和顶面均设置有一条啮齿，两块压板之间通过永磁体连接，所述两组的四块定子铁芯分别设置于两块压板两侧的啮齿外侧。
9.根据权利要求3所述一种直线步进电机，其特征在于，所述一种直线步进电机包括两个以上的压板，所述每组定子铁芯包括与压板数量相等的定子铁芯。
10.根据权利要求1所述一种直线步进电机，其特征在于，还包括外壳，所述压板上连接有引导装置，所述引导装置包括连接在压板两侧的两个轴套和设置于两个轴套内的两个转轴，所述两根转轴的两端分别连接在外壳的两端壁上。
11.根据权利要求10所述一种直线步进电机，其特征在于，在所述压板一侧的轴套上设置有限位开关，在限位开关相对应的外侧设置有限制传感器，在所述压板另一侧的轴套上设置有光栅尺，在光栅尺相对应的外侧设置有线形编码器读头。
12.根据权利要求10所述一种直线步进电机，其特征在于，所述引导装置还可以为以下各项的其中之一:直线轴承、树脂轴承、空气轴承。
全文摘要
本发明涉及一种直线步进电机，包括定子铁芯和压板，所述定子铁芯设置于压板的侧边，所述定子铁芯面朝压板的一侧上设置有磁齿，磁齿上缠绕有线圈，其特征在于，所述定子铁芯包括两组，两组定子铁芯分别设置于压板的两侧，并且两组定子铁芯距离压板的距离相同。本发明的有益效果在本发明中，冲头和压板的吸引力得到平衡或补偿，因此在活动压板上不存在净吸引力。设计中无需大型轴承，直线步进电机性能大大提高。因此，本发明直线步进电机可以打包集成，其中可使用简单轴承，如两个衬套和两个转轴，以引导冲头的活动结构，并且可以额外添加限制传感器和线性编码器。这给用户提供了一个简单、廉价的解决实施方式。
文档编号H02K41/03GK103187851SQ20111045938
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者林浩元, 曾振武 申请人:雅科贝思精密机电(上海)有限公司