永磁型三相步进电机制造技术

在永磁型三相步进电机中，定子（１）有３Ｌ个定子磁极，转子（２）有永磁体（４、９），该永磁体磁化形成多个（Ｎｒ）Ｎ和Ｓ磁极对，其中，满足条件０．３≤｛（Ｎｒ／π）（Ｗｓ＋Ｗｒ）／（Ｄｓ＋Ｄｒ）｝≤０．５，其中Ｌ是不小于１的整数，Ｎｒ是Ｌ（３ｎ±１），ｎ是不小于１的整数，Ｄｓ是定子的内径，Ｄｒ是转子的外径，Ｗｓ是定子极齿的宽度，而Ｗｒ是转子齿的宽度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁型三相步进电机，尤其是涉及在用于办公室自动化等的装置中所采用的永磁型三相步进电机。
技术介绍
在永磁型三相步进电机中所产生的振动小于在永磁型两相步进电机中所产生的振动。三相步进电机的驱动电路所需的晶体管的数目是6个，而两相步进电机的驱动电路所需的晶体管的数目是8个。因此，三相步进电机的价格性能比很好。而且，当转子的磁极对数目增加时，可以提高转子的精确定位和低速转动时的波动。不过，即使在三相步进电机中也将产生振动和噪音，因为在多个极齿的影响下，在由永磁体形成的磁通中产生很多谐波。考虑到在三相步进电机中的定子主磁极的数目是3的倍数，例如3、6、9、12……。有三个定子主磁极的电机结构最简单。而且，应当知道，定子主磁极的数目越少将产生越大的扭矩，因为每个定子主磁极的互连磁通将变大。日本专利No.3140814和相应的美国专利U.S.P.5289064是已知的现有技术。当这样有三个定子主磁极的普通步进电机通过两相励磁方式驱动时，在径向上产生不平衡的电磁力，且由于大量的小转子齿而产生谐波，因此，变动扭矩增大。而且，由于径向的不平衡电磁力，转子和定子之间的气隙中心偏移，因此，振动和变动扭矩也增大。在有12个定子主磁极的步进电机中，冲压硅钢板可以在角度位置改变90度的情况下进行堆积，以便形成定子芯，这样，硅钢板由于其滚转方向而引起的特性差异将彼此抵消，从而提高磁平衡，谐波也能减少，因为气隙中的磁通密度基本成正弦波的形式，而定子芯的厚度波动小，气隙均匀。不过，当定子主磁极的数目是6或9时，冲压硅钢板不能在角度位置改变90度的情况下进行堆积，因此变动扭矩大于在定子主磁极的数目为12时的变动扭矩，因为当绕组进行低阶励磁时，例如为三阶或四阶谐波时，振动扭矩将加在根据Fleming左手定律所产生的扭矩上，该Fleming左手定律也就是IBL定律(其中I是电流，B是磁通，而L是堆积的板的厚度)。而且，在普通结构的步进电机中，当小转子齿的数目Nr变大时，转子的N极和S极的齿之间的齿相位(机械角度)为180/Nr，将变小。因此，即使当机械角度的误差(error)较小时，电角度的误差也较大。而且，当定子主磁极的数目是3或6时，冲压硅钢板不能在角度位置改变90度的情况下进行堆积，因此，由于磁路中的磁阻不平衡或由于气隙不均匀而产生的较低阶的谐波并不在相间消除。因此，制成的步进电机在变动扭矩、振动或噪音上彼此不同。专利技术简介为了解决普通步进电机中的前述问题，本专利技术的一个目的是提供一种永磁型三相步进电机，该永磁型三相步进电机包括定子和布置成与定子同心的转子，在该定子和转子之间有气隙，所述定子有三个定子磁极，各三相定子绕组环绕各定子磁极，各所述定子磁极有m个定子极齿，所述转子有两个分开的转子元件，永磁体保持在该转子元件之间，并磁化形成沿其轴向的N和S极，在各所述转子元件的外周表面上等节距形成有多个(Nr)小转子齿，所述两个分开的转子元件的小转子齿彼此在周向上错开1/2节距，或者所述转子是柱形永磁体，该柱形永磁体磁化成在其周向上等节距交替形成多个(Nr)N和S磁极对，其中定子极齿的节距小于小转子齿或转子磁极的节距，m是整数，并为(Nr±2k)/3，Nr为3n±1，n为不小于1的整数，而k为不小于1且不大于4的整数。本专利技术的另一目的是提供一种永磁型三相步进电机，该永磁型三相步进电机包括定子和布置成与该定子同心的转子，在该定子和转子之间有气隙，所述定子有三个定子磁极，各三相定子绕组环绕各定子磁极，各所述定子磁极有m个定子极齿，所述转子有两个分开的转子元件，永磁体保持在该转子元件之间，并磁化形成沿其轴向的N和S极，在各所述转子元件的外周表面上等节距形成有多个(Nr)小转子齿，所述两个分开的转子元件的小转子齿彼此在周向上错开1/2节距，或者所述转子具有柱形永磁体，该柱形永磁体磁化成在其周向上等节距形成多个(Nr)N和S磁极对，其中定子极齿的节距的电角度为2π±α，α是小转子齿或转子磁极的节距和定子极齿的节距在电角度上的偏移，m是不小于4的偶数，各α1和α2是电角度，α2≤α≤α1，且α1和α2由公式1和公式2获得。Σk=1m/2cos2(k-1/2)α1=0······(1)]]>Σk=1m/2cos7(k-1/2)α2=0······(2)]]>本专利技术的另一目的是提供一种永磁型三相步进电机，该永磁型三相步进电机包括定子和布置成与该定子同心的转子，在该定子和转子之间有气隙，所述定子有三个定子磁极，各三相定子绕组环绕各定子磁极，各所述定子磁极有m个定子极齿，所述转子有两个分开的转子元件，永磁体保持在该转子元件之间，并磁化形成沿其轴向的N和S极，在各所述转子元件的外周表面上等节距形成有多个(Nr)小转子齿，所述两个分开的转子元件的小转子齿彼此在周向上错开1/2节距，或者所述转子具有柱形永磁体，该柱形永磁体磁化成在其周向上等节距形成多个(Nr)N和S磁极对，其中定子极齿的节距的电角度为2π±α，α是小转子齿或转子磁极的节距和定子极齿的节距在电角度上的偏移，m是不小于3的奇数，各α1和α2是电角度，α2≤α≤α1，且α1和α2由公式3和公式4获得。1+Σk=1(m-1)/2cos2kα1=0······(3)]]>1+Σk=1(m-1)/2cos7kα2=0······(4)]]>本专利技术的还一目的是提供一种永磁型三相步进电机，该永磁型三相步进电机包括定子和布置成与该定子同心的转子，在该定子和转子之间有气隙，所述定子有3L个定子磁极，各三相定子绕组环绕各定子磁极，各所述定子磁极有多个定子极齿，所述转子有两个分开的转子元件和保持在该转子元件之间的永磁体，该永磁体磁化形成沿其轴向的N和S极，在各所述转子元件的外周表面上等节距形成有多个(Nr)小转子齿，所述两个分开的转子元件的小转子齿彼此在周向上错开1/2节距，或者所述转子为柱形永磁体，该柱形永磁体磁化成在其周向上等节距交替形成多个(Nr)N和S磁极对，其中满足条件0.3≤{(Nr/π)(Ws+Wr)/(Ds+Dr)}≤0.5，其中L是不小于1的整数，Nr是L(3n±1)，n是不小于1的整数，Ds是定子的内径，Dr是转子的外径，Ws是定子极齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁型三相步进电机，包括定子（１）和布置成与定子同心的转子（２），在该定子和转子之间有气隙，所述定子（１）有三个定子磁极，各三相定子绕组（３）环绕各定子磁极，各所述定子磁极有ｍ个定子极齿，所述转子（２）有两个分开的转子元件，永磁体（５）保持在该转子元件之间，并磁化形成沿其轴向的Ｎ和Ｓ极，在各所述转子元件的外周表面上等节距形成有多个（Ｎｒ）小转子齿，所述两个分开的转子元件的小转子齿彼此在周向上错开１／２节距，其中，定子极齿的节距小于小转子齿的节距，ｍ是整数，并为（Ｎｒ± ２↑［ｋ］）／３，Ｎｒ为３ｎ±１，ｎ为不小于１的整数，而ｋ为不小于１且不大于４的整数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坂本正文，
申请(专利权)人：日本伺服株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]