定子冲片及具有其的步进电机的制作方法

1.本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体而言，涉及一种定子冲片及具有其的步进电机。


背景技术：

2.电机由定子冲片、定子绕组以及机座三部分组成，在定子冲片上间隔设置有多个磁极。在相关技术中，由于磁极的结构设计不合理，定子冲片的磁极会出现磁饱和现象，导致电机损耗大，激磁电流大，电机工作过程的温升明显增高，影响电机工作时的稳定性，以及电机的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种定子冲片及具有其的步进电机，以解决相关技术中的定子冲片的磁极出现磁饱和现象的问题。
4.根据本实用新型的一个方面，提供了一种定子冲片，定子冲片包括冲片本体，冲片本体具有内孔，多个磁极沿内孔的周向等间距地设置在内孔的孔壁上，每个磁极的中线均沿内孔的径向延伸并通过冲片本体的中心，磁极包括极靴、极身以及极轭，极轭与内孔的孔壁连接，极身的一端与极轭连接，极靴与极身的另一端连接，极靴上设置有多个小齿，相邻两个小齿之间的间隔形成齿槽，齿槽为弧形或三角形，极身的宽度l在5.0mm至5.8mm之间。
5.进一步地，极身的宽度l为5.3mm或5.4mm；小齿的齿根处的宽度d在0.89mm至0.93mm之间；和/或，小齿的高度h在0.6mm至1.4mm之间；和/或，极靴包括两个相对的侧边，两个侧边之间的夹角b在95.6
°
至125.3
°
之间；和/或，相邻两个小齿的同一位置与冲片本体的中心的连线之间的夹角c在4.93
°
至8.92
°
之间。
6.进一步地，小齿的高度h为0.925mm；和/或，极靴包括两个相对的侧边，两个侧边之间的夹角b为107.7
°
；和/或，相邻两个小齿的同一位置与冲片本体的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。
7.进一步地，齿槽的侧壁和底壁包括平直段、波浪段以及弧形段中的至少一种；或者，齿槽为椭圆形；或者，齿槽的两个侧壁均为平直结构，齿槽的两个侧壁通过倒圆角相交。
8.进一步地，在齿槽的两个侧壁均为平直结构，齿槽的两个侧壁通过倒圆角相交的情况下，倒圆角的半径在0.2mm至0.5mm之间。
9.进一步地，冲片本体包括依次设置第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁，第一侧壁和第三侧壁均平行于x轴方向，第二侧壁和第四侧壁均平行于y轴方向，冲片本体的每个边角处均设置有圆弧形凹槽，与y轴正向相邻的磁极的中线与y轴方向的夹角a在5
°
至40
°
之间，或者与y轴正向相邻的磁极的中线与y轴方向相重合。
10.进一步地，定子冲片还包括多个第一铆接孔和多个第二铆接孔，多个第一铆接孔分别均匀分布在多个磁极的中线上，多个第二铆接孔分别均匀分布在冲片本体的侧壁与内孔的孔壁之间，冲片本体的侧壁的中线为冲片中线，冲片中线在顺时针方向上与最近的边
角之间设置有至少一个第二铆接孔，第二铆接孔与冲片本体的中心的连线为铆接连线，冲片中线与铆接连线之间的夹角在0至45
°
之间，多个第一铆接孔和多个第二铆接孔的数量之和小于或等于24。
11.进一步地，定子冲片还包括8个第一铆接孔和4个第二铆接孔，在每一个磁极的中线上分布有一个第一铆接孔，4个第二铆接孔与冲片本体的4个侧壁依次相邻设置，冲片中线与铆接连线之间的夹角为25
°
。
12.进一步地，定子冲片包括8个磁极，8个磁极等间距地设置在内孔的孔壁上。
13.根据本实用新型的另一方面，提供了一种步进电机，步进电机包括上述提供的定子冲片。
14.应用本实用新型的技术方案，定子冲片包括冲片本体，冲片本体的内孔等间距设置有多个磁极，磁极的极靴上设置有多个小齿，相邻两个小齿之间的间隔形成齿槽。通过将磁极的极身的宽度l设置在5.0mm至5.8mm之间，并将齿槽设置为弧形或三角形，能够优化磁极的结构，增大导磁面积，消除磁饱和现象，降低电机的温升及振动噪音，进而能够提升电机工作时的稳定性，提升电机的使用寿命。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1示出了本实用新型实施例提供的定子冲片的结构示意图；
17.图2示出了图1中a处的局部放大图；
18.图3示出了本实用新型实施例提供的定子冲片的结构示意图；
19.图4示出了图3中b处的局部放大图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.10、冲片本体；11、内孔；12、第一侧壁；13、第二侧壁；14、第三侧壁；15、第四侧壁；16、圆弧形凹槽；20、磁极；21、极靴；211、小齿；2111、齿根；212、齿槽；213、倒圆角；214、侧边；22、极身；23、极轭；30、第一铆接孔；40、安装孔；50、第二铆接孔；a、与y轴正向相邻的磁极的中线与y轴方向的夹角；b、两个侧边之间的夹角；c、相邻两个小齿的同一位置与冲片本体的中心的连线之间的夹角；l、极身的宽度；d、小齿的齿根处的宽度；h、小齿的高度；t、冲片中线；u、铆接连线。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种定子冲片，定子冲片包括冲片本体10，冲片本体10具有内孔11，多个磁极20沿内孔11的周向等间距地设置在内孔11的孔壁
上，每个磁极20的中线均沿内孔11的径向延伸并通过冲片本体10的中心。具体地，磁极20包括极靴21、极身22以及极轭23，极轭23与内孔11的孔壁连接，极身22的一端与极轭23连接，极靴21与极身22的另一端连接，极靴21上设置有多个小齿211，相邻两个小齿211之间的间隔形成齿槽212，齿槽212为弧形或三角形，极身22的宽度l在5.0mm至5.8mm之间。在本实施例中，内孔11与冲片本体10同心设置。
24.应用本实施例提供的定子冲片，通过将极身22的宽度l设置在5.0mm至5.8mm之间，并将齿槽212设置为弧形或三角形，能够优化磁极20的结构，增大导磁面积，消除磁饱和现象，降低电机的温升及振动噪音，进而能够提升电机工作时的稳定性，提升电机的使用寿命。
25.需要说明的是，齿槽212为弧形或三角形，指的是，齿槽212的两个侧壁共同围成大体为弧形或三角形的结构。其中，齿槽212为弧形包括，齿槽212为圆弧形或者椭圆形，只要保证齿槽212的两个侧壁共同围成大体为弧形即可。具体地，齿槽212的两个侧壁不必须为平直结构或圆滑弧形结构。
26.在本实施例中，极身22的宽度l为5.3mm或5.4mm，如此能够较好地消除磁饱和现象。在其它实施例中，极身22的宽度l可为5.0mm、5.1mm、5.2mm、5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm，以及5.0mm至5.8mm之间的其它任意数值。
27.其中，小齿211的齿根2111处的宽度d在0.89mm至0.93mm之间，如此能够较好地消除磁饱和现象。
28.其中，小齿211的高度h在0.6mm至1.4mm之间。在本实施例中，小齿211的高度h为0.925mm，如此能够较好地消除磁饱和现象，降低电机的温升及振动噪音。具体地，小齿211还包括齿顶，小齿211的高度h为齿顶到齿根2111的距离。
29.如图1所示，极靴21包括两个相对的侧边214，两个侧边214之间的夹角b在95.6
°
至125.3
°
之间。在本实施例中，两个侧边214之间的夹角b为107.7
°
，如此能够较好地消除磁饱和现象。
30.如图1所示，相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c在4.93
°
至8.92
°
之间。在本实施例中，相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。
31.在本实施例中，极靴21上设置有六个小齿211。在其它实施例中，小齿211可根据使用需求进行调整。
32.其中，齿槽212的侧壁和底壁包括平直段、波浪段以及弧形段中的至少一种。即齿槽212的侧壁和底壁可以均为平直段或波浪段或弧形段，齿槽212的侧壁和底壁还可以为平直段、波浪段以及弧形段中的任意两种的组合，齿槽212的侧壁和底壁还可以为平直段、波浪段以及弧形段三种结构的组合。
33.其中，齿槽212的两个侧壁均为平直结构，齿槽212的两个侧壁通过倒圆角213相交。具体地，倒圆角213的半径在0.2mm至0.5mm之间。或者，可将齿槽212设置为椭圆形。
34.如图1所示，冲片本体10包括依次设置第一侧壁12、第二侧壁13、第三侧壁14以及第四侧壁15，第一侧壁12和第三侧壁14均平行于x轴方向，第二侧壁13和第四侧壁15均平行于y轴方向，冲片本体10的每个边角处均设置有圆弧形凹槽16，与y轴正向相邻的磁极20的中线与y轴方向相重合。
35.如图3和图4所示，还可以使与y轴正向相邻的磁极20的中线与y轴方向的夹角a在5
°
至40
°
之间，能够优化磁极的结构，有效解决电机铁耗偏大的问题，进而能够提升电机工作时的稳定性，提升电机的使用寿命。其中，与y轴方向正向相邻的磁极20的中线与y轴方向的夹角a可以为10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
、35
°
以及5
°
至40
°
之间的其它任意角度。
36.需要说明的是，在本实施例中，x轴方向为水平方向，y轴方向为竖直方向，第一侧壁12和第三侧壁14均水平设置，第二侧壁13和第四侧壁15均竖直设置。
37.如图1所示，在本实施例中，定子冲片还包括多个第一铆接孔30和多个第二铆接孔50，多个第一铆接孔30分别均匀分布在多个磁极20的中线上，多个第二铆接孔50分别均匀分布在冲片本体10的侧壁与内孔11的孔壁之间。利用第一铆接孔30和第二铆接孔50可实现多个定子冲片之间的连接，在第一铆接孔30和第二铆接孔50的共同作用下，能够保证连接稳固性。
38.具体地，冲片本体10的侧壁的中线为冲片中线t，冲片中线t在顺时针方向上与最近的边角之间设置有至少一个第二铆接孔50，第二铆接孔50与冲片本体10的中心的连线为铆接连线u，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角在0至45
°
之间，多个第一铆接孔30和多个第二铆接孔50的数量之和小于或等于24。
39.在本实施例中，定子冲片包括8个磁极20，8个磁极20等间距地设置在内孔11的孔壁上，定子冲片包括8个第一铆接孔30和4个第二铆接孔50，在每一个磁极20的中线上分布有一个第一铆接孔30，4个第二铆接孔50与冲片本体10的4个侧壁依次相邻设置，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角为25
°
。采用上述结构，能够优化第一铆接孔30和第二铆接孔50的布局，进而减少铆接孔的数量，有利于进一步降低定子冲片上的磁饱和现象。
40.如图1所示，在本实施例中，冲片本体10的相邻两条侧壁通过圆弧形凹槽16连接，圆弧形凹槽16位于四边形冲片本体10允许的最大位置，每个圆弧形凹槽16与相邻侧壁形成拐角，为了便于定子冲片进行装配，定子冲片还包括多个安装孔40，每一个拐角处设置有一个安装孔40。具体地，圆弧形凹槽16与冲片本体10的侧壁圆滑过渡。
41.为了便于理解，下面结合四个具体实施例进行说明，具体实施例一：
42.定子冲片包括冲片本体10，沿冲片本体10的内孔11的孔壁上等间距设置有八个磁极20，磁极20包括极靴21、极身22以及极轭23，极轭23与内孔11的孔壁连接，极身22的一端与极轭23连接，极靴21与极身22的另一端连接，极靴21上设置有六个小齿211，相邻两个小齿211之间的间隔形成齿槽212，齿槽212优选为三角形(也可为弧形)，极身22的宽度l为5.3mm。小齿211的齿根2111处的宽度d为0.89mm至0.93mm之间。小齿211的高度h为0.925mm。极靴21包括两个相对的侧边214，两个侧边214之间的夹角b为107.7
°
。相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。齿槽212的两个侧壁均为平直结构，齿槽212的两个侧壁通过倒圆角213相交，倒圆角213的半径为0.3mm。
43.冲片本体10包括依次设置第一侧壁12、第二侧壁13、第三侧壁14以及第四侧壁15，第一侧壁12和第三侧壁14均平行于x轴方向，第二侧壁13和第四侧壁15均平行于y轴方向，每个磁极20的中线均沿内孔11的径向延伸并通过冲片本体10的中心，与y轴正向相邻的磁极20的中线与y轴方向相重合。定子冲片还包括8个第一铆接孔30和4个第二铆接孔50，每一个磁极20的中线上包括有一个第一铆接孔30，4个第二铆接孔50与冲片本体10的4个侧壁一一相邻设置，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角为25
°
。定子冲片包括八个安装孔40，冲片
本体10的相邻两条侧壁通过圆弧形凹槽16连接，圆弧形凹槽16位于四边形冲片本体10允许的最大位置，每个圆弧形凹槽16与相邻侧壁形成拐角，每一个拐角处设置有一个安装孔40。
44.下面结合实验数据进行进一步的解释说明：
[0045][0046][0047]
通过上表实验数据可知，
[0048]
当电机转速为1r/s时，采用极身为5.3mm的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降0.49％；采用齿槽形状为三角形的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降16.75％；采用极身为5.4mm的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降40.89％。
[0049]
当电机转速为10r/s时，采用极身为5.3mm的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降25.83％；采用齿槽形状为三角形的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降3.06％；采用极身为5.4mm的定子冲片的电机，在电机运行稳定时，温升比标准电机下降29.72％。
[0050]
采用具体实施例一提供的定子冲片，使温升得到了有效降低。
[0051]
具体实施例二：
[0052]
定子冲片包括冲片本体10，沿冲片本体10的内孔11的孔壁上等间距设置有八个磁极20，磁极20包括极靴21、极身22以及极轭23，极轭23与内孔11的孔壁连接，极身22的一端与极轭23连接，极靴21与极身22的另一端连接，极靴21上设置有六个小齿211，相邻两个小齿211之间的间隔形成齿槽212，齿槽212优选为三角形(也可为弧形)，极身22的宽度l为5.4mm。小齿211的齿根2111处的宽度d为0.89mm至0.93mm之间。小齿211的高度h为0.925mm。极靴21包括两个相对的侧边214，两个侧边214之间的夹角b为107.7
°
。相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。齿槽212的两个侧壁均为平直结构，齿槽212的两个侧壁通过倒圆角213相交，倒圆角213的半径为0.3mm。
[0053]
冲片本体10包括依次设置第一侧壁12、第二侧壁13、第三侧壁14以及第四侧壁15，第一侧壁12和第三侧壁14均平行于x轴方向，第二侧壁13和第四侧壁15均平行于y轴方向，每个磁极20的中线均沿内孔11的径向延伸并通过冲片本体10的中心，与y轴正向相邻的磁
极20的中线与y轴方向相重合。定子冲片还包括8个第一铆接孔30和4个第二铆接孔50，每一个磁极20的中线上包括有一个第一铆接孔30，4个第二铆接孔50与冲片本体10的4个侧壁一一相邻设置，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角为25
°
。定子冲片包括八个安装孔40，冲片本体10的相邻两条侧壁通过圆弧形凹槽16连接，圆弧形凹槽16位于四边形冲片本体10允许的最大位置，每个圆弧形凹槽16与相邻侧壁形成拐角，每一个拐角处设置有一个安装孔40。
[0054]
采用具体实施例二提供的定子冲片，使温升得到了有效降低。
[0055]
具体实施例三：
[0056]
定子冲片包括冲片本体10，沿冲片本体10的内孔11的孔壁上等间距设置有八个磁极20，磁极20包括极靴21、极身22以及极轭23，极轭23与内孔11的孔壁连接，极身22的一端与极轭23连接，极靴21与极身22的另一端连接，极靴21上设置有六个小齿211，相邻两个小齿211之间的间隔形成齿槽212，齿槽212优选为三角形(也可为弧形)，极身22的宽度l为5.4mm。小齿211的齿根2111处的宽度d为0.89mm至0.93mm之间。小齿211的高度h为0.925mm。极靴21包括两个相对的侧边214，两个侧边214之间的夹角b为107.7
°
。相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。齿槽212的两个侧壁均为平直结构，齿槽212的两个侧壁通过倒圆角213相交，倒圆角213的半径为0.3mm。
[0057]
冲片本体10包括依次设置第一侧壁12、第二侧壁13、第三侧壁14以及第四侧壁15，第一侧壁12和第三侧壁14均平行于x轴方向，第二侧壁13和第四侧壁15均平行于y轴方向，每个磁极20的中线均沿内孔11的径向延伸并通过冲片本体10的中心，与y轴正向相邻的磁极20的中线与y轴方向的夹角a为22.5
°
。定子冲片还包括8个第一铆接孔30和4个第二铆接孔50，每一个磁极20的中线上包括有一个第一铆接孔30，4个第二铆接孔50与冲片本体10的4个侧壁一一相邻设置，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角为25
°
。定子冲片包括八个安装孔40，冲片本体10的相邻两条侧壁通过圆弧形凹槽16连接，圆弧形凹槽16位于四边形冲片本体10允许的最大位置，每个圆弧形凹槽16与相邻侧壁形成拐角，每一个拐角处设置有一个安装孔40。
[0058]
采用具体实施例三提供的定子冲片，使温升得到了有效降低。
[0059]
具体实施例四：
[0060]
定子冲片包括冲片本体10，沿冲片本体10的内孔11的孔壁上等间距设置有八个磁极20，磁极20包括极靴21、极身22以及极轭23，极轭23与内孔11的孔壁连接，极身22的一端与极轭23连接，极靴21与极身22的另一端连接，极靴21上设置有六个小齿211，相邻两个小齿211之间的间隔形成齿槽212，齿槽212优选为三角形(也可为弧形)，极身22的宽度l为5.3mm。小齿211的齿根2111处的宽度d为0.89mm至0.93mm之间。小齿211的高度h为0.925mm。极靴21包括两个相对的侧边214，两个侧边214之间的夹角b为107.7
°
。相邻两个小齿211的同一位置与冲片本体10的中心的连线之间的夹角c为6.9
°
。齿槽212的两个侧壁均为平直结构，齿槽212的两个侧壁通过倒圆角213相交，倒圆角213的半径为0.3mm。
[0061]
冲片本体10包括依次设置第一侧壁12、第二侧壁13、第三侧壁14以及第四侧壁15，第一侧壁12和第三侧壁14均平行于x轴方向，第二侧壁13和第四侧壁15均平行于y轴方向，每个磁极20的中线均沿内孔11的径向延伸并通过冲片本体10的中心，与y轴正向相邻的磁极20的中线与y轴方向的夹角a为22.5
°
。定子冲片还包括8个第一铆接孔30和4个第二铆接孔50，每一个磁极20的中线上包括有一个第一铆接孔30，4个第二铆接孔50与冲片本体10的
4个侧壁一一相邻设置，冲片中线t与铆接连线u之间的夹角为25
°
。定子冲片包括八个安装孔40，冲片本体10的相邻两条侧壁通过圆弧形凹槽16连接，圆弧形凹槽16位于四边形冲片本体10允许的最大位置，每个圆弧形凹槽16与相邻侧壁形成拐角，每一个拐角处设置有一个安装孔40。
[0062]
采用具体实施例四提供的定子冲片，使温升得到了有效降低。
[0063]
本实用新型又一实施例提供了一种步进电机，步进电机包括上述提供的定子冲片。因此，该步进电机同样能够优化结构，消除磁饱和现象，降低电机的温升及振动噪音，进而能够提升电机工作时的稳定性，提升电机的使用寿命。
[0064]
在本实施例中，该步进电机包括57mm机座步进电机。
[0065]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0066]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0067]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0068]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0069]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本
领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。