一种定子镶永磁体混合式步进电机的制作方法

本发明涉及电机，具体为一种定子镶永磁体混合式步进电机。

背景技术：

1、混合式步进电机兼具永磁式步进电机的高转矩密度与反应式步进电机的小步距、高精度优点，被广泛应用于数控机床、自动化设备、精密传动装置等领域。

2、现有常规混合式步进电机中，转子主永磁体产生的磁通容易从转子铁芯轴向端部向外泄漏，磁通从永磁体传递至转子齿部的路径磁阻偏高，且转子齿耦合区域的磁通从齿间侧向溢出形成侧向漏磁，两部分漏磁共同造成电机有效磁通利用率偏低，输出转矩受限，若单纯增大绕组电流来提升转矩，又会带来绕组发热加剧、能耗上升以及温升恶化的问题。

3、现有专利文献cn202311057435.5公开了一种转子磁通导流结构，仅能够解决转子轴向端部漏磁问题，无法抑制定子齿-转子齿之间产生的侧向漏磁；而单一定子镶磁条的改进方案，仅可优化侧向漏磁，转子轴向磁通损耗问题依旧存在。因此亟须一种能够同时抑制轴向、径向双向漏磁，实现定-转子磁路协同增效的新型步进电机。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种定子镶永磁体混合式步进电机，以解决现有技术中转子轴向漏磁、定转子齿间侧向漏磁双重损耗，磁通利用率低、输出转矩不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种定子镶永磁体混合式步进电机，包括定子组件、转子组件以及定子绕组，所述定子组件包括定子铁芯，所述定子铁芯圆周方向均匀布置有若干个大极，每一所述大极靠近转子组件的一侧均匀分布有若干小齿，相邻所述小齿之间形成齿槽，每一个所述齿槽内嵌装有永磁磁条，所述永磁磁条面向转子组件的一侧的磁场极性与转子组件在该对应位置处的磁场极性相同；所述转子组件包括同轴装配的转轴和永磁条，所述永磁条沿轴向充磁并套装固定于转轴中部，所述永磁条两侧的轴向端面上均贴合有导磁体，所述导磁体的轴向外侧设置有转子铁芯；其中，所述导磁体与同侧的转子铁芯为相互独立的分体件，且二者在径向上形成轴向投影重叠的搭接区，构成轴向磁通由永磁条经导磁体流向转子铁芯齿部的软磁低阻旁路。

4、优选的，所述齿槽的永磁磁条采用全域同极性排布，同一大极及相邻大极的永磁磁条极性一致，在定子铁芯内侧形成连续同性磁屏障。

5、优选的，所述齿槽槽口成型有内缩式隔磁台阶，所述隔磁台阶由齿槽两侧槽壁顶端向内凸出延伸形成，所述隔磁台阶平面平行于定子铁芯径向方向，且满足槽口宽度小于齿槽内部宽度，在齿槽与转子铁芯气隙之间形成一圈连续的铁磁屏蔽壁。

6、优选的，所述永磁磁条为轴向分段不等厚结构，其沿轴向的中间段厚度大于两端厚度，所述永磁磁条与齿槽的槽底之间预留有非导磁隔磁间隙。

7、优选的，还包括滑动安装在齿槽内的非导磁垫片，所述非导磁垫片为长条状薄板并沿定子铁芯轴向布置，所述非导磁垫片靠近齿槽槽口的一面一体成型有卡接槽，所述永磁磁条对应设置有卡接端；其中，所述非导磁垫片上开设有若干个沿定子铁芯轴向延伸的条形通孔，各条形通孔沿非导磁垫片宽度方向均匀分布，所述条形通孔的孔壁设置有导热层。

8、优选的，所述电机的机壳内壁与定子铁芯外圆周之间设置有非导磁屏蔽套筒，所述非导磁屏蔽套筒对应条形通孔轴向两端出口的位置开设有导流孔，所述导流孔与外部冷却流路连通。

9、优选的，所述非导磁垫片内部为空心结构，其内部转动安装有弹性悬臂卡，所述非导磁垫片上开设有与内部贯通的开口，所述开口内滑动安装有卡块，所述卡块上固定安装有推杆，所述弹性悬臂卡与推杆端部铰接；其中，所述卡块与非导磁垫片的开口侧壁之间固定安装有球形气垫。

10、优选的，所述齿槽的槽内侧壁上对应设置有凸台，所述非导磁垫片对应设置有凹槽，所述弹性悬臂卡穿出凹槽嵌入凸台上对应的插孔内。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、通过在定子侧齿槽内嵌装永磁磁条，使磁条面向转子的一侧与转子对应位置磁场极性相同，利用同性相斥原理在每一个齿槽内形成局部磁屏障，将转子侧向溢出的磁通强制收拢至定转子齿顶气隙耦合区；同时，转子采用导磁体与转子铁芯为独立分体件且在径向上形成轴向投影重叠的搭接区，构成轴向磁通由永磁体经导磁体流向转子铁芯齿部的软磁低阻旁路，将轴向漏磁收拢至转子齿部，定子侧的侧向漏磁约束与转子侧的轴向磁通低阻导流二者协同配合，在不提升励磁电流的前提下，显著增加了定转子齿间的有效耦合磁通量，从而大幅提升电机输出转矩，同时降低铁损与温升。

13、2、通过在齿槽内增设非导磁垫片，垫片厚度即为磁条与槽底之间隔磁间隙的唯一确定值，提升隔磁间隙精度的一致性；垫片径向内侧一体成型卡接槽，与磁条卡接端配合使磁条与垫片构成可整体抽装的模块单元，更换时无需单独操作磁条，简化了维护流程；垫片内部开设沿轴向延伸的条形通孔并在孔壁设置导热层，在齿槽内部形成多条平行轴向散热流道，将磁条工作热量传导至孔壁后由流经通孔的冷却气流带走，有效消除局部热点，提升磁条抗退磁裕度。

14、3、电机的机壳内壁与铁芯外圆周之间设置非导磁屏蔽套筒，屏蔽套筒上对应条形通孔轴向两端出口开设导流孔并与外部冷却流路连通，将齿槽内部的散热流道与机壳外部冷却系统直接贯通，构成从定子齿槽内部直达外部冷却流路的散热闭环，大幅缩短散热路径；同时屏蔽套筒由非导磁材料制成，隔离机壳涡流损耗，避免机壳中产生附加涡流损耗。

1.一种定子镶永磁体混合式步进电机，包括定子组件（10）、转子组件（20）以及定子绕组（30），其特征在于：所述定子组件（10）包括定子铁芯（11），所述定子铁芯（11）圆周方向均匀布置有若干个大极（13），每一所述大极（13）靠近转子组件（20）的一侧均匀分布有若干小齿（131），相邻所述小齿（131）之间形成齿槽（132），每一个所述齿槽（132）内嵌装有永磁磁条（14），所述永磁磁条（14）面向转子组件（20）的一侧的磁场极性与转子组件（20）在该对应位置处的磁场极性相同；

2.根据权利要求1所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：所述齿槽（132）的永磁磁条（14）采用全域同极性排布，同一大极（13）及相邻大极（13）的永磁磁条（14）极性一致，在定子铁芯（11）内侧形成连续同性磁屏障。

3.根据权利要求2所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：所述齿槽（132）槽口成型有内缩式隔磁台阶（133），所述隔磁台阶（133）由齿槽（132）两侧槽壁顶端向内凸出延伸形成，所述隔磁台阶（133）平面平行于定子铁芯（11）径向方向，且满足槽口宽度小于齿槽（132）内部宽度，在齿槽（132）与转子铁芯（24）气隙之间形成一圈连续的铁磁屏蔽壁。

4.根据权利要求1所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：所述永磁磁条（14）为轴向分段不等厚结构，其沿轴向的中间段厚度大于两端厚度，所述永磁磁条（14）与齿槽（132）的槽底之间预留有非导磁隔磁间隙（134）。

5.根据权利要求1所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：还包括滑动安装在齿槽（132）内的非导磁垫片（15），所述非导磁垫片（15）为长条状薄板并沿定子铁芯（11）轴向布置，所述非导磁垫片（15）靠近齿槽（132）槽口的一面一体成型有卡接槽（151），所述永磁磁条（14）对应设置有卡接端（141）；

6.根据权利要求5所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：电机的机壳内壁与定子铁芯（11）外圆周之间设置有非导磁屏蔽套筒（16），所述非导磁屏蔽套筒（16）对应条形通孔（152）轴向两端出口的位置开设有导流孔（161），所述导流孔（161）与外部冷却流路连通。

7.根据权利要求5所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：所述非导磁垫片（15）内部为空心结构，其内部转动安装有弹性悬臂卡（154），所述非导磁垫片（15）上开设有与内部贯通的开口（155），所述开口（155）内滑动安装有卡块（156），所述卡块（156）上固定安装有推杆（157），所述弹性悬臂卡（154）与推杆（157）端部铰接；

8.根据权利要求7所述的一种定子镶永磁体混合式步进电机，其特征在于：所述齿槽（132）的槽内侧壁上对应设置有凸台（135），所述非导磁垫片（15）对应设置有凹槽（159），所述弹性悬臂卡（154）穿出凹槽（159）嵌入凸台（135）上对应的插孔内。