CN1031164C - 轴向磁通电磁微型马达 - Google Patents

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Abstract

一种轴向磁通电磁微型马达，具有一个定子、一个相对于定子安装得可绕转动轴线转动的转子，该转子具有至少一对在空气隙内产生基本上平行于转动轴线的磁场的磁极和至少一个基本上是平面的线圈，该线圈以这样的方式位于该空气隙内，使得其交切由磁场产生的磁力线，此微型马达具有一个仅由转子限定的空气隙。该微型马达可用来驱动机械装置。

Description

轴向磁通电磁微型马达
本发明涉及轴向磁通电磁微型马达，尤其涉及一种微型化的步进微马达。
上述类型的微型马达是已经公知的，尤其可从瑞士专利668,160中查知，该类微型马达具有一个定子，与其关相有一个磁公的转子安装得可绕转动轴线转动。此转子具有至少一对在空气隙中产生基本上平行于转子的所述转动轴线的磁场的磁极。此微型马达还包括至少一个基本上是平面的线圈，该线圈位于所述空气隙内、垂直于转动轴线，其安装方式使其能交切由磁场产生的磁力线。根据此说明书，线圈设置在半导体晶片的一个面上并且用传统的集成电路制造技术进行制造。在这种类型马达中，空气隙是由两个高磁导率的平行凸缘盘形成的，其中一个凸缘盘与转子为一体，而另一个则固定地装在定子上。在运行时，分别由磁化的转子和该线圈或若干个线圈产生的磁力线环绕在两个相互地可转动的凸缘盘之间。此设计将产生与会降低微型马达输出的磁吸力有关的摩擦力。
本发明的目的在于通过提供一个高输出的电磁微型马达来克服此缺陷，该马达的结构特别适合于微型化的微型马达制造技术。因此，本发明的目的是提供一个轴向磁通电磁微型马达，该类型马达包括：
一个定子
一个相对于该定子绕转动线转动的磁化转子，此转子具有至少一对在空气隙中产生基本上平行于所述转子的转动轴线的磁场的磁极，和
至少一个基本上是平面的线圈，该线圈位于所述空气隙内，垂直于该转动轴线，以便交切由该磁场产生的磁力线，在此微型马达中，该空气隙只由转子来限定。
由于此特征，该两个凸缘盘可以以相伴的方式转动，由此减少了这两个凸缘盘之间的磁摩擦现象。
根据本发明的较佳特征，此微型马达具有一个第一和一个第二磁导凸缘盘，第一凸缘盘与转子以机械方式结成一体；第二凸缘盘与转子也以机械方式结成一体并与第一凸缘盘一起限定所述空气隙。
根据本发明的另一个实施例，该两个凸缘盘分别由第一和第二套筒的中部致使其与转子结成一体，该两个套筒可自由转动地安装在一个枢轴上。
从以下结合附图对本发明的非限制性的实施例所作的描述中，可以看出本发明的其它特征和优点，其中：
图1示出了根据本发明第一实施例的电磁微型马达的纵向剖视图；
图2是类似于图1的视图，但示出了本发明的第二实施例。
参见图1和2，该两图示出了以总标号1标示的轴向磁通电磁微型马达。
此微型马达1具有一个定子2和一个磁化的转子4，该转子4相对于该定子2安装得可绕转动轴线Xr转动。转子4具有至少一对在一个空气隙E中产生基本平行于转子4的所述转动轴线Xr的磁场H。为此，转子4是由一个圆形的磁化盘6和一个高磁导率的第一凸缘盘8构成的。关于盘6和凸缘盘8的结构细节请参阅上面提及的瑞士专利。该马达还有多个基本上是平面的线圈10。这些线圈以垂直于转动轴线Xr的方式放置在所述空气隙E内，以便交切由磁场H产生的磁力线。线圈10设置在一个基片12上，该基片是由一种电绝缘材料例如由硅制成的半导体材料制成的，在其中心具有一个与轴线Xr同心的排出穿孔13。此处，线圈的结构也与上面提及的专利说明书所描述的线圈结构一样。
根据本发明，该微型马达具有一个高磁导率的、最好是象第一凸缘盘8一样由一种软磁性材料制成的第二凸缘盘14。此第二凸缘盘14位于盘6的自由面的对面，并且与转子4以机械方式结成一体。空气隙E便这样由都与转子为一体的两个凸缘盘8和14所限定，当微型马达工作时，换句话说，当电流流过脱扣线圈10时，该两个凸缘盘8和14能够相对于定子2以相伴方长运动。应该理解到，空气隙E仅仅是由转子4限定的，因为它是由两个形成转子4的整体部分的可动凸缘盘8和14限定的。
根据本发明的另一个特征，两个凸缘盘8和14是分别由可自由转动地装在一个枢轴20上的第一套筒16和第二套筒18的中间部分使其与转子4结成一个整体的。直接安装在枢轴20上的第二套筒18并考虑到本发明的微型马达所处的图1所示位置，在该第二套筒18的较低部分具有一个底座19，该底座19通过平行于轴线Xr的轴向接触支持在与枢轴20为一整体的支座22上。为此，底座19在支座22对面有一个称为内套圈的第一环形套圈21。此内套圈21具有一个直接支持在支座22上的摩擦面。枢轴20垂直于支座22延伸且彼此具有同样的材料。支座22收容在一个机座24内。该机座24最好用铜那样的非磁性材料制成，它具有呈两个台阶状的凹座26和28，其尺寸和形状设计成能够分别至少容纳支座22和第二凸缘盘14。在其内容纳支座22以及至少各容纳底座19及第二凸缘盘14的一部分的凹座26和28由基片12盖住，该基片的外缘在靠近限定凹座28的圆筒壁处支持在机座24的顶面上。
应该注意到，枢轴20相对于机座24是固定的，因为支座22是由焊缝27固定在凹座26的底部。
两个套筒16和18是同轴热后配合的且最好相互套在一起。更准确地说，相对于几何轴线Xr而言处在最外的套筒16直接套在内套筒18上。套筒18具有一个从底座19升起的筒体30。轴承面31设置在该筒体30相对于底座19的远端部分上，其外直径稍大于筒体30的直径，以允许将第一套筒16强制地装在第二套筒18的一段较小的接合长度上。
枢轴20以及套筒16和18经排出穿孔13的中间部分正好穿过半导体基片12。
套筒16和18分别具有凸缘盘8和14分别靠在其上的台肩32和34。在所示实施例中，磁化圆盘6可以有利地以这样的方式套装在第一套筒16上使得第一凸缘盘8夹在台肩32和该磁化圆盘6之间。套筒16、第一凸缘盘8和磁化圆盘6形成一个部件U1，该部件可以预先组装，然后装在已经装在枢轴20上的第二套筒18的筒体30上。
应该注意到，在将第二套筒18装在枢轴20上之前，可以通过至少在预先组装期间使各部分结合在一起的胶接点36将该第二套筒与第二凸缘盘1 4预先组装起来。第二套筒18和第二凸缘盘14也形成一个部分U2。
至于说到第二凸缘盘14，该凸缘盘14以其间具有径向游隙J1的方式装在第二套筒18的筒体30上并直接靠在台肩34上。此外，第二凸缘盘14由第一套筒16的多个自由末端38之一固定在第二套筒18上。这样，应该理解到，第二凸缘盘14是夹在第一套筒16的自由末端38和第二套筒18的台肩34之间。应注意到，台肩34是直接设置在底座19上。抵压在第二凸缘盘14上的第一套筒16的自由末端限定了空气隙E的宽度L。
枢轴20具有两个相对于支座22而言分别处在远端和近端的轴承面40和42，且第二套筒18以自由转动的方式直接装在其上。更准确地说，近端的轴承面42设置在支座22附近，而远端的轴承面40则设置在枢轴20的自由末端附近。
应该注意到，枢轴20贯穿第二套筒18的整个长度，甚至超过该套筒的长度，这样，它就贯穿整个转子4。这种类型的设计能够确保转子4的准确的组装及导引。
此外，底座19在支座22对面有一个第二环形套圈50，若枢轴20发生弯曲时，该套圈50适合于与支座22接触。该第二套圈50与第一套圈21同轴且前者环绕着后者。该两个同轴的套圈21和50相对于转动轴线Xr分别设置在内、外侧。在此周边套圈50和支座22之间的保护间隙G1是这样计算出的，使得枢轴20的弯曲可保持在弹性弯曲强度的范围内，并使凸缘盘14和磁化盘6都不可能擦到基片12。
为了传递由本发明的微型马达1提供的力偶，将一个转动齿轮60套在第一套筒16伸出微型马达1外侧的自由末端附近。应该注意到，此传动齿轮60可以由制成第一套筒16的材料在该第一套筒16上加工的方式直接提供。
根据图1所示的实施例，由两个分别配置有凸缘盘8和14的套筒16和18形成的可动元件以及永久磁铁6的轴向位移受到一个该止动件的限制，该止动件由旋拧入枢轴20的自由末端上的螺纹环62形成。该环62可以套在枢轴20上或可以以常规的方式(未示出)固定住，例如用埋头螺钉或压接连接固定住。应该注意到，内套筒18的筒体30实际上是在枢轴20的自由末端附近从外套筒16内伸出的。因此，内套筒18具有一个自由的伸出末端，该末端形成一个能够与螺纹环62轴向接触的支承座63。
在图2的实施例中，枢轴20的自由末端嵌入板64内，例如嵌入轮系夹板内。应该注意到，枢轴20是相对于板64固定住的，这两个元件没有相对运动。在此例中，轴向止动件由板64自身提供，第二套筒18的支承部分63可以抵靠在板64的一个面上。

Claims (8)

1.一种轴向磁通电磁微型马达，该微型马达包括：
一个定子(2)，
一个相对该定子(2)安装成可绕转动轴线(Xr)转动的磁化转子(4)，此转子(4)至少具有一对位于空气隙(E)中可产生基本上平行于所述转动轴线(Xr)的磁场(H)的磁极；
具有高的磁导率并与所述转动轴线(Xr)相互垂直的第一和第二凸缘盘(8，14)，该凸缘盘与转子(4)以机械方式结成一个整体，该凸缘盘限定一空气隙(E)，
至少一个基本是平面的线圈(10)，该线圈(10)垂直于转动轴线(Xr)地设置在所述空气隙(E)内，从而与由所述磁场产生的磁力线交切，
其特征在于该第一和第二凸缘盘(8，14)分别通过第一和第二套筒(16，18)与该转子(4)结成一个整体，该套筒(16，18)安装成彼此共轴地一个环绕在另一个的周边、且彼此结成一个整体而可自由地绕牢固地固定在该定子(2)上的固定枢轴(20)转动。
2.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述两个套筒(16，18)是同轴地压配合的。
3.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述两个套筒(16，18)相互套在一起。
4.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述套筒(16，18)分别包括将相应的凸缘盘(8，14)支持在其上的台肩(32，34)。
5.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于第二凸缘盘(14)由第一套筒(16)的自由末端保持在第二套(18)筒上。
6.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述第一套筒(16)的自由末端抵压在第二凸缘盘(14)上并限定所述空气隙(E)的宽度。
7.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述枢轴(20)具有两个分别处在近端(40)和远端(42)的轴承面，所述第二套筒(18)可自由转动地安装在所述轴承面上。
8.如权利要求1所述的微型马达，其特征在于所述枢轴(20)贯穿第二套筒(18)的整个长度。
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