一种闭环步进电机

技术领域

本发明涉及电机产品技术领域，尤其涉及一种闭环步进电机。

背景技术

电机作为一种动力元件，被广泛的应用于各行各业。步进电机作为一种智能元件，尤其是闭环步进电机，被广泛应用于各个领域。市面上现有的闭环步进电机，通常者是通过安装光栅编码器或磁性编码器来检测电机的位置。光栅编码器的缺点是容易受到外界振动、油污、粉尘等的影响，对于使用环境具有较高的要求，适应范围较窄，可靠性较低；磁编码器的缺点是分辨率较小，精度较低，难以满足高精度的应用环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种实现结构简单、既能保证较高的检测精度，又能适用于各种作业环境的闭环步进电机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种闭环步进电机，包括有壳体、定子组件、转子组件和转子轴，转子轴与转子组件装配固定，转子组件装设在定子组件中，其特征在于：还包括有转子检测组件和定子检测组件，转子检测组件包括有转子铁芯和转子检测磁极并绕设有转子检测线圈，定子检测组件包括有定子铁芯和定子检测磁极并绕设有定子检测线圈；转子检测组件与转子轴装配固定形成与转子组件同步旋转的结构，定子检测组件与壳体装配固定形成固定不动的结构，转子检测组件设置在定子检测组件内部，转子检测磁极与定子检测磁极内外相对形成可相对运动的电磁感应结构；转子检测线圈和定子检测线圈分别连接有信号电缆线，通过输入激励信号，经过转子检测线圈的转化后，反馈至定子检测组件的定子检测线圈时，激励信号转化为两组具有相位差值的连续波形信号，通过波形解码器得到一组用于确认电机实时位置的二进制数组。

进一步地，在转子检测组件的转子铁心尾段设置有转子检测绕线槽，前段设置有若干个围绕成圆周的转子检测磁极，并且各转子检测磁极与圆周的轴向形成非平行的倾斜角度设置，即在圆周上倾斜。

进一步地，转子检测组件上的转子检测线圈包括有两组绕线线圈，两组绕线线圈同时通过转子检测绕线槽与转子检测磁极，并沿相同的位置绕设，但沿转子检测磁极的绕线方向则相反。

进一步地，壳体包括有前端盖和后端盖，转子组件通过转子轴装在前端盖上，前端盖和后端盖分别盖在定子组件的外壳前后端，并且通过螺钉将三者连接固定，电机电缆线从后端盖的侧面接出。

进一步地，转子检测组件固定在转子轴的后端而形成与转子组件同步运转的结构；在转子轴上设置有定位法兰轴承，定位法兰轴承位于转子检测组件前方，通过定位法兰轴承形成对转子检测组件与定子检测组件对心高度的调整结构，即调整转子检测组件与定子检测组件的对齐程度。

进一步地，定子检测组件的尾段设有定子检测绕线槽，定子铁心的前段内部设有若干定子检测磁极，定子检测磁极与转子检测磁极相对，转子检测磁极在定子检测磁极的磁场中做切割磁感线的运动；且定子检测磁极沿定子铁芯内圆周面的轴向均匀布置，在定子检测绕线槽与定子检测磁极之间设置有隔磁环进行隔离。

进一步地，在定子检测组件的定子检测线圈包括有三组绕线线圈，一组为信号输入线圈，绕在定子检测绕线槽内；另外两组为信号输出线圈，绕线在定子检测磁极上，两组信号输出线圈每间隔一个磁极绕线，且绕向方向相同。

进一步地，信号电缆线包括有三组，一组为激励信号输入线，其连接定子检测绕线槽内的信号输入线圈；另外两组为输出信号线，分别连接定子检测磁极上的两组信号输出线圈。

进一步地，定子检测组件固定在一机壳内，机壳通过螺丝固定在后端盖的后端面上。

优选地，所述激励信号为一组单个周期内幅值与相位一一对应的连续波形信号。

本发明利用电磁感应原理，将电机的位置信号转化为两组具有一定相位差的波形信号，再通过解码波形信号得到一组二进制数组，用于确认电机的实时位置，具有信号稳定、检测精度高、抗干扰能力强、可靠性好等优点，不受外界振动、油污、粉尘等恶劣环境的影响，从而可提高使用寿命和实用性。

附图说明

图1为本发明整体外观结构图；

图2为本发明分解结构图；

图3为本发明剖面结构图；

图4为转子检测组件的外观结构图；

图5为定子检测组件的外观结构图。

图中，1为螺钉，2为前端盖，3为转子组件，4为定子组件，5为后端盖，6为定位法兰轴承，7为转子检测组件，8为定子检测组件，9为机壳，10为螺丝，11为信号电缆线，12为电机电缆线，13为转子检测磁极，14为转子检测绕线槽，15为定子检测磁极，16为隔磁环，17为定子检测绕线槽，18为转子轴。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步说明：

本实施例中，参照图1-图5，所述闭环步进电机，包括有壳体、定子组件3、转子组件4和转子轴18，转子轴18与转子组件3装配固定，转子组件3装设在定子组件4中；还包括有转子检测组件7和定子检测组件8，转子检测组件7包括有转子铁芯和转子检测磁极13并绕设有转子检测线圈，定子检测组件8包括有定子铁芯和定子检测磁极15并绕设有定子检测线圈；转子检测组件7与转子轴18装配固定形成与转子组件3同步旋转的结构，定子检测组件8与壳体装配固定形成固定不动的结构，转子检测组件7设置在定子检测组件8内部，转子检测磁极13与定子检测磁极15内外相对形成可相对运动的电磁感应结构。

在转子检测组件7的转子铁心尾段设置有转子检测绕线槽14，前段设置有若干个围绕成圆周的转子检测磁极13，并且各转子检测磁极13与圆周的轴向形成非平行的倾斜角度(比如10度)设置，即在圆周上倾斜。

转子检测组件7上的转子检测线圈包括有两组绕线线圈，两组绕线线圈同时通过转子检测绕线槽14与转子检测磁极13，并沿相同的位置绕设，但沿转子检测磁极13的绕线方向则相反。

壳体包括有前端盖2和后端盖5，转子组件3通过转子轴18装在前端盖2上，前端盖2和后端盖5分别盖在定子组件3的外壳前后端，并且通过螺钉1将三者连接固定，电机电缆线12从后端盖5的侧面接出。

转子检测组件7固定在转子轴18的后端而形成与转子组件3同步运转的结构；在转子轴18上设置有定位法兰轴承6，定位法兰轴承6位于转子检测组件7前方，通过定位法兰轴承6形成对转子检测组件7与定子检测组件8对心高度的调整结构，即调整转子检测组件7与定子检测组件8的对齐程度。

定子检测组件8的尾段设有定子检测绕线槽17，定子铁心的前段内部设有若干定子检测磁极15，定子检测磁极15与转子检测磁极13相对，转子检测磁极13在定子检测磁极15的磁场中做切割磁感线的运动；且定子检测磁极15沿定子铁芯内圆周面的轴向均匀布置，在定子检测绕线槽17与定子检测磁极15之间设置有隔磁环16进行隔离。

在定子检测组件8的定子检测线圈包括有三组绕线线圈，一组为信号输入线圈，绕在定子检测绕线槽17内；另外两组为信号输出线圈，绕线在定子检测磁极15上，两组信号输出线圈每间隔一个磁极绕线，且绕向方向相同。

信号电缆线11包括有三组，一组为激励信号输入线，其连接定子检测绕线槽17内的信号输入线圈；另外两组为输出信号线，分别连接定子检测磁极15上的两组信号输出线圈。

定子检测组件8固定在一机壳9内，机壳9通过螺丝10固定在后端盖5的后端面上。

所述激励信号为一组单个周期内幅值与相位一一对应的连续波形信号。

将定子组件4与后端盖5安装固定，再把转子组件3放置于定子组件4的中心孔内，然后卡紧前端盖2，再打紧螺钉1紧固前端盖2、定子组件4与后端盖5。将定位法兰轴承6套在转子轴18的后部，再将转子检测组件7压入转子轴18的后端，使之与定位法兰轴承6无缝接触。将定子检测组件8卡入机壳9內，然后用螺丝10固定在后端盖5上。

电机运转时，电机电缆线12接到驱动器对应的端子接头上，信号电缆线11中两条输入线连接激励波形信号，其余各输出线连接信号解码器，转化为数字信号，反馈给系统。输入激励信号，经过转子检测线圈的转化后，反馈至定子检测组件8的定子检测线圈时，激励信号转化为两组具有一定相位差值的连续波形信号，通过波形解码器得到一组二进制数组，用于确认电机的实时位置。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本申请实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。