CN119547313A - 两相步进马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两相步进马达(100)，其包括：中心轴(1)；两个电磁线圈(3)；两个铁磁定子(2A、2B)，其各自容纳一电磁线圈(3)；转子(4)，其旋转地固定在所述中心轴(1)上并且定位在两个定子(2A、2B)之间，所述转子(4)具有两个面，每一面均被磁化；以及间隔件(5)，其布置在定子(2A、2B)之间，用于将这两个定子彼此维持在固定的最小距离。中心轴(1)穿过这两个线圈(3)中的每一者，从而以准许所述中心轴(1)在所述定子(2A、2B)内的旋转。这两个定子(2A、2B)中的每一者均包括围绕线圈中的一个布置的环形部分以及从该环形部分延伸的至少两个齿(250)，每一齿均包括沿中心轴(1)的方向在线圈(3)中的一个与转子(4)之间径向延伸的径向部分(251)。暂时极化的定子的齿全部具有相同极性。

Description

两相步进马达

技术领域

本发明涉及步进马达、特别地一种两相步进马达。

背景技术

步进马达、特别地紧凑型步进马达可应用于需要高精密度的装备。借助于脉冲信号控制这些马达的角旋转，使得其适于各种各样的电气装备。例如，通常在医疗装置(例如配药装置)以及光学装备(诸如显微镜或相机)中发现步进马达。

在本技术中已知不同类型的步进马达，每一类型的步进马达均在速度与扭矩之间寻求不同平衡。

可变磁阻(VR)型步进马达例如包括具有数个相的定子和转子，每一转子均提供磁力集中的齿。转子的角旋转由转子的齿对定子齿上相对磁化的极的吸引力驱动。VR型马达通常并不包含永磁体，并且实现相对良好的速度。然而，其缺点之一是扭矩控制未达最佳标准。

与VR型步进马达相比，永磁体(PM)型步进马达实现相对低速度、但更好扭矩。

先前已经描述具有圆盘形转子的PM步进马达，其中转子的面被交替磁化。

例如，US5982058A描述一种两相步进马达，其轴上旋转地固定有两个转子，这两个转子具有第一永磁体和第二永磁体，每一永磁体均具有多个北极和南极磁体区域。定子松散地围绕该轴安装，并且定位在相对磁体之间。定子具有圆盘形轭和平行于该轴远离该轭朝向转子延伸的结构极。电磁线材线圈缠绕这些结构极，从而以允许形成多个电磁体。

在本技术中还已知具有圆柱形转子的PM步进马达的替代执行方案。圆柱形转子被轴向磁化，使得北极和南极围绕转子的侧向圆柱形表面交替。定子和/或电磁线圈的部分通常围绕圆柱形转子的侧向表面布置，从而以与交替极化的侧向表面相互作用。

例如，EP1482626A1描述一种PM步进马达，其圆柱形转子组件的外圆周被多极磁化。定子组件包括第一定子单元和第二定子单元，每一定子单元均具有带有多个齿的轭，这多个齿沿着一侧形成并且在组装好的马达中朝向另一轭弯折。这两个轭的齿借助插入的间隔件相互连接。这些齿与圆柱形转子组件的经磁化外圆周对准。

US4207483描述一种圆柱形步进马达，其包括与转子构件在公共轴线上对准的定子构件，所述构件中的一者具有两对叉指式极齿。每一对极齿均包括内极齿和外极齿，其中与一对叉指式极齿相关联的线圈以相对极性磁化该对中的内极齿和外极齿。该对叉指式齿从阵列(例如两个共面扁平环)垂直于转子轴线延伸。

本发明旨在寻找一种优选地圆柱形形状的紧凑型PM步进马达，其可以提供高扭矩以及大量角位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑型永磁步进马达，其功率大，并且能够进行精确角定位、而不损害其紧凑大小。

本发明的另一目的是改进紧凑型永磁步进马达的扭矩。

优选地，比起具有相同或类似大小、具有相同或类似步进角的常规PM步进马达，该步进马达应该能够提供更高扭矩。

本发明的另一目的是提供一种具有紧凑大小的大功率步进马达的替代布置。

根据本发明，这些目的中的一个或多个目的通过所附权利要求的对象、并且尤其是通过独立权利要求来实现。在从属权利要求中提供另外的任选实施例。

特别地，这些目的中的一个或多个目的通过一种如下步进马达实现，该步进马达包括：中心轴；两个电磁线圈；两个铁磁定子，其各自容纳一电磁线圈。马达的中心轴穿过这两个线圈中的每一者，从而准许所述轴在定子内的旋转。

这些电磁线圈优选地是由绝缘铜线制成的铜线圈。

该步进马达还包括安装在所述中心轴上的转子，使得转子旋转地固定到该轴。转子定位在这两个定子之间。中心轴线的旋转移动由转子的角位移驱动。

这两个定子中的每一者均包括围绕线圈中的一个布置的环形部分和从该环形部分延伸的至少两个齿。每一齿均包括沿中心轴的方向径向延伸的径向部分。定子齿的径向部分在容纳在定子中的电磁线圈与转子的面之间分层。

为了驱动转子，暂时极化定子。暂时极化的定子的齿全部具有相同极性。

一个暂时极化的定子的齿可以具有一个极性，且另一极化的定子的齿可以具有相对极性。

由定子容纳的电磁线圈可以填充由定子封闭的大致整个内部圆柱形体积，从而最大化定子内部的线圈的体积。

由于定子齿并不凸出到由定子限定的内部圆柱形体积中，因此线圈可以以圆柱体的形式缠绕至匹配圆柱形定子的内径的直径。

线圈可以从其芯部延伸到圆柱形定子壁的内表面。

本发明的定子、定子齿和磁性转子的布置允许优化磁性转子的两侧上缠绕的电磁线材的可用空间。

因此，该布置允许相对于磁体的体积增加线圈中包括的电磁线材(例如铜线)的体积。此增加的比率有助于实现马达的更好扭矩。此外，还相对于铁磁材料的体积增加电磁线材的量，从而进一步有利于高扭矩。

另外，本发明的布置允许增加线圈中的电磁线材的绕组数。

不同于其中多个线圈缠绕在定子的多个齿、凸出部、极或其他结构元件上以提供交替磁极的常规步进马达，本发明中的线圈的绕组数完全独立于齿数、或者提供交替磁极的结构的数量。

优选地，没有齿或径向凸出部延伸到由定子壁定界的空间中。因此，定子允许增加马达中的电磁线圈绕组的封装重量。

磁场强度的量级与电磁线圈的绕组数成正比。步进马达中线圈的更高效封装产生增加的扭矩。增加的扭矩提供更大功率的步进马达，而不必增加电流或增加马达的大小。

定子的齿可以还包括纵向部分，该纵向部分作为定子的环形部分的延续平行于中心轴朝向转子延伸。在此实施例中，齿的径向部分大致垂直于纵向部分。

优选地，由定子的环形部分包围的圆柱形体积的内径与由定子齿的纵向部分限定的内径相同。

定子的内径优选地在定子的长度上是恒定的。此外，定子的内径优选地在侧向表面的径向方向上也是恒定的。这意味着，定子的其他结构特征均不突出到定子的内部圆柱形体积中。

这两个定子优选地本质上完全相同。一个定子的齿优选地相对于另一定子的齿成角度地偏移。

该马达还包括间隔件，该间隔件布置在定子之间，用于将这两个定子彼此维持在固定的最小距离。该间隔件应该被定尺寸成防止定子接触转子的面。该间隔件优选地至少部分由绝缘材料(诸如塑料或复合绝缘材料)制成。

该间隔件优选地包括环形部分。该环形部分围绕转子布置。

该间隔件优选地被布置成维持这两个定子的齿的角偏移，使得定子相对于彼此的角位置固定。该间隔件可以例如具有凸出部，用于接合在相邻定子齿的每一对纵向部分之间。这些凸出部优选地从环形部分的两侧平行于中心轴线突出，使得两侧上的至少一个凸出部与一个定子中的两个相邻齿之间的兼容凹部接合。

定子包括具有圆柱形部分的定子轭。定子可以还包括具有中空圆柱形构件的凸缘，该中空圆柱形构件的直径小于定子轭。圆柱形凸缘构件轴向插入到定子轭中，以便安装线圈。在此实施例中，中心轴轴向穿过该圆柱形凸缘构件。该圆柱形凸缘构件可以插入穿过线圈的中心。线圈还可以缠绕在该圆柱形凸缘构件的外表面上。

定子可以还包括被定尺寸成覆盖定子的与定子齿相对的面的覆盖构件。此面是定子的第二面，其在组装好的步进马达中背离转子。该覆盖构件可以连接到该圆柱形凸缘构件。然而，在没有轴向布置的圆柱形凸缘构件的定子的实施例中，也可以包含覆盖构件。

该覆盖构件提供马达可以被连接到外部结构或元件的表面。该覆盖构件可以例如被布置成用于将马达固定到支撑器件。该覆盖构件还可以被布置成用于将齿轮箱和/或适配器附接到马达。

转子具有两个面，每一面均被磁化。定子齿的径向部分布置在线圈与转子之间，从而以与转子的经磁化面相互作用。

由于包括齿的定子和转子沿转子的轴向方向顺序地布置，因此可以最大化具有所限定厚度的磁性转子的体积，以适合马达的圆柱形形状。此布置提供胜于本技术中已知的PM步进马达的明显优点，其中定子部件(例如线圈)围绕转子的侧向表面布置，由此增加马达的外径。

因此，本发明中齿相对于转子的布置允许针对步进马达的给定直径最大化磁性转子的直径。

此外，由于铁磁定子齿与转子的两个面相互作用，因此不需要沿着转子的侧向表面的纵向磁化来驱动转子的角位移。因此，转子可以是圆盘形的。圆盘形转子还有利于减小整个马达的长度。

在优选实施例中，转子包括两个磁性转子圆盘，每一圆盘均包括偶数个圆盘扇区。这些圆盘被磁化成使得每一磁性南极和磁性北极在转子圆盘的每一面上的圆盘扇区上交替。这些圆盘扇区各自在转子圆盘的深度被轴向磁化成使得一个极(例如南极)位于圆盘扇区的一个表面上，且另一极(例如北极)位于圆盘扇区的相对表面上。

这两个磁性转子圆盘相对于彼此以固定角移位定位。优选地，一个转子盘的每一圆盘扇区完全叠加另一转子圆盘的圆盘扇区。对准的圆盘扇区的表面可以具有相同磁极或相对磁极。这意味着，一个转子圆盘的具有轴向N-S极化的扇区可以与另一转子圆盘的具有轴向N-S极化或轴向S-N极化的扇区对准。

磁性转子圆盘的圆盘扇区可以等于定子齿的径向部分的数量的两倍。定子的铁磁齿的所有径向部分都应该被定位成与转子圆盘的各自提供相同磁极(即，南极或北极)的圆盘扇区相互作用。

在优选实施例中，中心转子圆盘在两个磁性转子圆盘之间分层。该中心圆盘被布置成将磁性转子圆盘固定在其角位置。优选地，该中心圆盘由铁磁材料(如钢或铁)制成。该铁磁中心圆盘参与磁性转子圆盘的磁场。具体地，该铁磁中心圆盘帮助朝向转子的中心轴径向地引导磁体的磁通量。

当电流流动到电磁定子线圈时，每一电磁定子线圈均提供磁相。通过交替定子的相来驱动两相步进马达的旋转移动。在电流的激励下，线圈将定子齿暂时极化为南极或北极。磁力集中在定子齿中，磁力吸引转子圆盘的面上具有相对极化的圆盘扇区。通过这两个定子的交替极化可以驱动转子圆盘的逐步角位移以及转子所固着的中心轴延伸。

可以沿一个预先定义的方向驱动转子的旋转。还可能的是，步进马达被双向驱动。

定子的齿可以不规则地间隔。在此实施例中，定子的齿的所有径向部分都仍将被定位成与转子圆盘的各自具有相同磁极的圆盘扇区相互作用，然而，齿中的至少一个可以与相对极的相邻圆盘扇区稍微重叠。即使没有电流暂时提供到线圈时，齿之间的不规则间距也生成扭矩。这样生成的扭矩根据交流电的提供来平滑转子的突然逐步移动。因此，使得转子的旋转速度更稳定。该步进马达更平滑地运行、而不停滞。

齿的不规则间距还提供如下优点：当没有电流供应到步进马达时，转子可以容易转动或调节其位置。在其中规则间隔的齿与经极化转子圆盘扇区完全对准的实施例中，需要克服阻力才能使转子区段移出其对准位置。当对准不完全时，情况并非如此，即，如果至少一些齿与两个相邻圆盘扇区的不等大小的部分叠加，例如与不规则地间隔的齿的情况一样。不完全对准导致转子的角位置较不稳定，使得当未施加电流时，可以例如通过旋转中心轴来手动平滑地改变此位置。

在优选实施例中，用于向步进马达以及任选地从步进马达传输输入/输出信号的电迹线布置在一个或多个柔性印刷电路板(PCB)中。该迹线可以例如布置在前柔性PCB和后柔性PCB中。

柔性PCB的一个或两个端部部分可以具有环形状，优选地匹配布置其的圆柱形线圈的面。在此实施例中，中心轴穿过柔性PCB的环形端部部分。

柔性PCB的一个或两个端部部分也可以具有弯曲形状，其优选地匹配布置其的圆柱形线圈的面的曲率。

柔性PCB可以具有不同类型的端部，例如环面形端部部分和另一弯曲端部部分。

柔性PCB的部分可以沿着定子的长度容纳到定子的圆柱形表面上的凹部中。

柔性PCB的迹线可以相互电气地连接和/或电气地连接到电磁线圈。

电气连接可以例如通过钎焊提供。

前柔性PCB可以包括第一端部部分和第二端部部分，该第一端部部分与前线圈的第一面电气地连接，该第二端部部分布置在后定子的第二面上。

如本文中所使用，线圈的第一侧是面向转子圆盘的侧面。如本文中所使用，线圈的第二侧是背离转子圆盘的侧面。

前柔性PCB的第二端部部分优选地例如借助合适的粘合剂固着到后定子的第二面上。

后柔性PCB可以被配置成向线圈提供电流。为此目的，后柔性PCB应该电气地连接到后线圈、前柔性PCB和外部电源。

后柔性PCB可以包括第一端部部分，用于将该PCB与容纳在后定子中的一个线圈(后线圈)的第一面电气地连接。

后柔性件的第二端部部分优选地被配置成输入和任选地输出电气信号。

在一个实施例中，后柔性PCB还包括适于电气地连接到前柔性PCB的中间环形部分。该中间部分可以布置在、优选地固定到后定子的第二面上，其中中心轴穿过所述环形部分。

该中间区段可以例如布置在定子轭或覆盖定子的第二面的合适覆盖构件(例如凸缘圆盘)上。

该中间区段应该布置在后定子的第二面或其合适盖上或者附接到其，而不与定子建立电气连接。

前柔性PCB的第二端部优选地电气地连接到(例如钎焊到)后柔性PCT的中间区段。

在此实施例中，后柔性PCB优选地包括第一纵向部分，该第一纵向部分平行于中心轴布置，并且沿着后定子的外表面从第一端部部分延伸到后柔性PCB的中间部分。

此实施例的后柔性PCB可以还包括第二纵向部分，该第二纵向部分朝向前定子在后定子的第二面的边缘上折叠。该第二纵向部分可以沿着组装好的马达纵向延伸超过前定子，使得后柔性PCB的自由端部可用于外部电气连接。

组装好的步进马达可以被外护套包围。该护套优选地具有中空圆柱形形状，用于包入定子、转子、间隔件、以及任选地至少部分电线或柔性PCB。优选地，这两个定子、转子和间隔件完全被外护套覆盖。该外护套应该优选地由保护性耐用材料(诸如不锈钢)制成。为保持步进马达的尺寸紧凑，该外护套的厚度应该为0.05mm至0.5mm，或0.1mm至0.3mm。优选地，该外护套应该是防水的或抗水的。

本发明的步进马达可以还包括角编码器。该角编码器可以例如安装在柔性PCB上。该编码器可以用于确定中心轴、或者转子的角速度、角加速度和/或角位置。

本发明的步进马达可以还包括磁场传感器。该磁场传感器可以安装在柔性PCB上。该传感器的优点在于，可以监测场强度。这样，可以调节施加到线圈的电流，以达到所期望场强度。监测磁场强度的额外优点在于，可以容易检测到线圈中的缺陷。因此，可以修理或更换线圈，以确保马达的持续性能。

本发明的步进马达是紧凑型步进马达。优选地，该步进马达的最大外径为3mm至70mm、优选地4.5mm至22mm。

本发明还涉及一种用于组装本文中描述的步进马达的方法。

附图说明

在说明书中公开并且用附图图示本发明的示例性实施例，在附图中：

图1示意性地图示根据本发明的步进马达的实施例的三维分解视图；

图2A示出转子圆盘和中心轴的三维分解视图；

图2B示出围绕中心轴旋转地固定的转子圆盘的三维视图；

图3A示出前定子和前线圈的三维分解视图；

图3B示出图3A的组装好的前定子的三维视图；

图4A示出后定子和后线圈的三维分解视图；

图4B示出图4A的组装好的后定子的三维视图，其中第一纵向区段朝向定子的第二面沿引导凹部而行；

图4C示出图4A的组装好的后定子的三维视图，其中后柔性PCB的中间部分布置在定子的第二面(不可见)上；

图5A示出从根据本发明的具有外护套的组装好的步进马达的实施例的后端部的三维视图；并且

图5B示出从根据本发明的具有外护套的组装好的步进马达的实施例的前端部的三维视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的步进马达100的可能实施例。该图绘示该马达的示意性分解视图。该实施例包括具有多个圆盘扇区(在所示示例中，十个圆盘扇区)的转子4。这些区域被交替磁化成相对极，即北极和南极。转子旋转地固定到中心轴1。中心轴1沿着步进马达100的整个长度而行。

中心轴1轴向穿过前定子2A和后定子2B，每一定子均包括定子轭20A、20B。该两个定子各自容纳一线圈，分别地前线圈、后线圈。中心轴1穿过每一线圈的芯部，使得其可以在线圈内部轴向旋转。

此处绘示的步进马达包括前柔性PCB6和后柔性PCB7。该步进马达还包括例如轴承等定子支撑构件91。

后定子轭20B和/或前定子轭20A的向外面优选地被覆盖构件24覆盖。该覆盖构件可以充当用以将马达连接到外部结构的表面。覆盖构件24还可以充当与齿轮箱、适配器或其他单元的接口。

覆盖构件优选地是圆盘形的。该覆盖构件可以是支撑凸缘构件，如图1和图4A中所示。

这两个定子之间的距离以及其相互角对准由间隔件5固定。此处所示的间隔件具有中心环面部分和凸出部51，每一凸出部均与两个相邻定子齿之间的区兼容。凸出部51的形状与定子齿250之间的凹部的形状互补，使得间隔件5匹配两个定子的形状。因此，其将定子固定在其角位置中。

然而，间隔件5并不限于此图中所示的特定形状。间隔件的凸出部的数量可以例如小于定子齿之间的凹部的数量。还可以预见间隔件和定子中的交替凸出部和凹部，以固定定子相对于彼此的角位置。

间隔件5应该被定尺寸成使得其在定子2A、2B之间产生距离，该距离大到足以准许转子4在定子之间分层。间隔件5应该被定尺寸和布置成使得没有一个转子面接触定子2A、2B。转子4与定子相2A、2B之间的间隙很重要，以避免经极化定子齿粘着到磁性转子，并且因此防止马达旋转。

在图2A和图2B中更详细地绘示转子。图2A示出转子的分解视图，在此实施例中，该转子包括三个圆盘。两个外部圆盘41各自包括交替极性的经磁化圆盘扇区45。中心圆盘42隔开磁性圆盘41，并且优选地由磁性材料(诸如，如钢或铁等铁磁材料)制成。

这示出在图2B中，图2B绘示固定在中心轴1上的组装好的转子4。以空白区域(white)示出提供一个磁极(例如北极)的圆盘扇区45，而提供另一磁极(例如南极)的圆盘扇区45被示出为条纹区域。

在组装好的马达中，转子圆盘可以借助于转子支撑构件47固定到中心轴。

在后续图中更详细地示出前定子和后定子的可能实施例。

在这些实施例中，定子线圈3通过柔性PCB6、柔性PCB7电气地连接，这是用于向线圈提供电流的优选选项。虽然柔性PCB用于向线圈提供输入信号和电流，但是柔性PCB也可以用于接收来自定位在马达中的电子部件或传感器的信号并通过外部连接输出这些信号。

柔性PCB可以例如包括角编码器或者连接到角编码器。柔性PCB还可以包括传感器或者连接到传感器，例如磁场传感器或温度传感器。

图3A和图3B示出具有前柔性PCB6的前定子2A的可能实施例的三维视图。

图4A、图4B和图4C示出后定子的可能实施例。

前定子2A和后定子2B各自包括定子轭20A、20B。所示实施例的前定子2A和后定子2B还包括带有轴向圆柱形凸缘构件23的定子凸缘，电磁线圈3围绕轴向圆柱形凸缘构件23放置。在所绘示实施例中，这些定子凸缘各自还包括用于支撑所安装线圈的圆盘形支撑构件24。支撑构件24充当定子的覆盖构件。

在替代实施例中，圆柱形凸缘构件23和覆盖构件被设置为单独元件，其可以任选地可逆地相互连接。

定子轭20A、20B的形状大致为圆柱形，沿着其外表面具有凹部22，用于在组装好的马达中引导柔性PCB的一部分。

定子轭20A、20B各自包括环形部分200和多个齿250，环形部分200在组装好的马达中远离转子取向，在所示示例中，每一定子轭20A、20B具有5个齿。

此实施例的齿具有纵向部分252，在组装好的马达中，纵向部分252从环形部分的圆柱形侧向表面朝向转子延伸。定子齿250还包括径向部分251，在组装好的马达中，径向部分251各自从纵向部分252朝向定子的几何中心轴线、或者说是朝向中心轴1垂直延伸。

在图3A和图3B中还绘示前柔性PCB6的可能实施例。前柔性PCB6包括第一环面形端部部分61和第二弯曲端部部分62。这两个端部部分通过中间纵向部分连接。

第一端部部分61电气地连接到电磁线圈的第一面，该面是组装好的马达中面向转子4的面。

一般地，可以通过将柔性PCB钎焊到彼此或钎焊到线圈来建立电气连接。为此目的，这些端部区段可以包括钎焊点99。

图3B绘示组装好的前定子，其中前柔性PCB的第一端部钎焊到线圈的第一面上。前柔性PCB6的中间部分向上折叠。此中间部分沿步进马达的纵向方向、沿组装好的马达中的后定子的方向布置。中间部分应该被定尺寸成使得前柔性PCB的第二端部部分62可以布置在后定子的第二面上，定子的第二面是组装好的马达中背离转子的面。

这些图4A、图4B和图4C中绘示的后定子轭20B与前定子轭20A完全相同。两个定子2A、2B都具有轴向圆柱形凸缘构件23，然而，后定子的圆盘形凸缘构件24的外部面优选地是扁平的。扁平外部面更好地适于布置前柔性PCB和后柔性PCB的固定部分，就像附图、特别地图1中绘示的实施例中的情况那样。后定子轭的支撑构件24还包括侧向凹部，该侧向凹部可以与定子的引导凹部22对准，以引导柔性PCB的纵向部分。

图4A至图4C中所示的后柔性PCB7的可能实施例包括第一环面形端部部分71、环面形中间部分70和用于外部电气连接的第二端部部分72。

第一纵向部分76在第一端部部分71与中间部分70之间延伸。第二纵向部分77在中间部分70与第二端部部分72之间延伸。

如图4A中所示，第一端部部分71布置在容纳在后定子2B中的电磁线圈3的第一面上并且电气地连接到其。

第一纵向部分76在线圈3的第一面的边缘上折叠，并且由引导凹部22沿着后定子轭20B的表面朝向其第二面引导，在组装好的马达中，该第二面远离转子取向。

然后，可以在侧向圆柱形表面的边缘上将中间部分70折叠到后定子的第二面上。

在图4C中示出具有后柔性PCB7的组装好的后定子2B。中间部分70布置在此处所示的定子的下侧上、优选地粘附到其，该下侧是定子2B的第二面。第二纵向部分77和第二端部部分72可自由进行另外的布置和连接。

第二纵向部分77可以提供将PCB连接到外部电源所需的延伸部。任选地，第二纵向部分77可以在后定子的第二面的边缘上折叠，以便沿着组装好的马达的圆柱形表面沿前定子2A的方向纵向布置并超过前定子2A。这样布置的第二纵向部分77可以由包括在定子轭20A、20B的外表面中的引导凹部22引导。

马达可以由外护套8包覆。该护套用于保护马达免受环境影响。该护套可以是防水或抗水的，以保护电磁部件免受湿气的影响。外护套8优选地具有圆柱形形状，从而匹配其中容纳的转子的形状。任选地，护套8可以在其圆柱形形状的任一端部上包括盖95，使得步进马达可以密封在护套内部，仅所需电线、电缆或柔性PCB向外延伸。

图5A和图5B中绘示的实施例示出容纳在具有盖95的护套8中的步进马达。后柔性PCB向外突出穿过护套，以实现马达的电气连接。

本发明的两相步进马达、并且特别地附图中呈现的实施例可以根据下文中阐述的步骤组装。

为组装前定子2A，将前柔性PCB6、优选地其第一端部部分61电气地连接到、优选地钎焊到线圈3的第一面上。然后，将线圈3插入到前定子2A中，使得线圈3的第一面相邻于定子齿的径向部分251。

任选地，可以围绕定子轭20A、20B的其中插入中心轴1的中空圆柱形凸缘构件23安装线圈。

为组装前定子2B，将后柔性PCB7、优选地其第一端部部分71电气地连接到、优选地钎焊到第二线圈3的第一面上。然后，将第二线圈插入到后定子中，使得线圈的第一面相邻于定子齿的径向部分。

然后，将中心轴1穿过容纳在前定子中的线圈的芯部轴向插入定子中。

在后续步骤中，将转子4安装到中心轴1上，使得其旋转地固定到该轴，使得前定子的齿251的径向部分面向转子，并且使得转子4并不接触所述径向部分。

任选地，可以暂时插入间隔件构件，以确保在其组装期间维持转子4与前定子之间的最小距离。

然后，可以将间隔件5布置到前定子2A上并围绕转子4。间隔件5应该被设置成使得前柔性PCB6、特别地其纵向部分在前定子2A与间隔件5之间向外凸出。

将容纳另一线圈3的后定子2B安装到轴上，使得后定子的齿的径向部分面向转子，使得转子并不接触所述径向部分，并且使得后柔性PCB在后定子与间隔件之间向外凸出。

任选地，可以围绕定子2A、2B的其中插入中心轴1的中空圆柱形凸缘构件23安装线圈。凸缘构件23应该包括中心开口，中心轴1可以穿过该中心开口。优选地，后定子的凸缘构件23作为支撑构件24，其具有适于覆盖后定子的开口圆柱形形状的第二面的扁平圆盘形外表面。该扁平圆盘形外表面应该适于附接柔性PCB。

一旦已经将两个定子2A、2B安装在中心轴1上，便朝向后定子2B的第二面折叠前柔性PCB6和后柔性PCB7，后定子2B的第二面是背离转子4的面。将前柔性PCB的第二端部部分62和后柔性PCB的中间部分70布置在后定子的所述第二面上。后定子的第二面可以是支撑构件24的外表面。优选地，可以例如借助于粘合剂将后柔性PCB的中间区段70固定到后定子的第二面上。

然后，将前柔性PCB6、优选地前柔性PCB的第二端部62电气地连接(优选地钎焊)到后柔性PCB7、优选地后柔性PCB的中间部分70上。

后柔性PCB的一部分从后定子2B的第二面延伸，从而以实现与外部装置的电气连接。

任选地，可以在后定子2B的第二面的边缘上折叠后柔性PCB7，使得后柔性PCB7、优选地后柔性PCB77的第二纵向部分沿着组装好的马达纵向延伸超过前定子2A。可以通过引导凹部22沿着大致圆柱形的组装好的马达的侧向表面引导后柔性PCB7。

可以任选地将这样组装好的马达插入到外护套8中。后柔性PCB7的在后定子边缘上向后折叠以沿着组装好的步进马达的长度伸展的部分优选地也容纳在外护套8内部。

附图标记

1 中心轴线

2 定子

2A 前定子

2B 后定子

3 线圈

3A 前线圈

3B 后线圈

4 转子

5 间隔件

51 间隔件凸出部

20A 前定子轭

20B 后定子轭

22 引导凹部

23 圆柱形凸缘构件

24 支撑凸缘构件

200 定子轭的环形部分

250 定子齿

251 定子齿的纵向部分

252 定子齿的径向部分

41 磁性转子圆盘

42 中心转子圆盘

45磁性转子圆盘的圆盘扇区

47转子圆盘的支撑件

6前柔性PCB

61前柔性PCB的第一端部部分

62前柔性PCB的第二端部部分

7后柔性PCB

70后柔性PCB的中间部分

71后柔性PCB的第一端部部分

72后柔性PCB的第二端部部分

76后柔性PCB的第一纵向部分

77后柔性PCB的第二纵向部分

8 外护套

91 轴承

93 后凸缘圆盘

95 马达盖圆盘

99 钎焊点

100 步进马达

Claims (15)

1.一种两相步进马达(100)，其包括

-中心轴(1)，

-两个线圈(3)，

-两个铁磁定子(2A、2B)，其各自容纳所述线圈(3)中的一个，

所述中心轴(1)穿过两个所述线圈(3)中的每一者，从而准许所述中心轴(1)在所述定子(2A、2B)内的旋转，

-转子(4)，其旋转地固定在所述中心轴(1)上并且定位在两个所述定子(2A、2B)之间，所述转子(4)具有两个面，每一面均被磁化，以及

-间隔件(5)，其布置在所述定子(2A、2B)之间，用于将两个所述定子彼此维持在固定的最小距离，

其中，两个所述定子(2A、2B)中的每一者均包括围绕所述线圈中的一个布置的环形部分以及从所述环形部分延伸的至少两个齿(250)，每一齿均包括沿所述中心轴(1)的方向在所述线圈(3)中的一个与所述转子(4)之间径向延伸的径向部分(251)，并且

其中，暂时极化的定子的齿全部具有相同极性。

2.根据权利要求1所述的步进马达，其中，所述齿(250)各自包括纵向部分(252)，所述纵向部分(252)作为所述定子(2A、2B)的环形部分的延续平行于所述中心轴(1)朝向所述转子(4)延伸，并且其中，所述径向部分(251)垂直于所述纵向部分(252)。

3.根据权利要求1至2中的任一权利要求所述的步进马达，两个所述定子(2A、2B)完全相同，其中，一个定子的齿相对于另一定子的齿成角度地偏移。

4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的步进马达，其中，所述间隔件(5)包括由绝缘材料制成的环形部分。

5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的步进马达，其中，所述间隔件(5)被布置成维持两个所述定子(2A、2B)的齿(250)的角偏移，使得所述定子相对于彼此的角位置固定。

6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的步进马达，其中，所述间隔件(5)具有凸出部(51)，所述凸出部(51)接合在每一定子的相邻齿的至少一对纵向部分(252)之间。

7.根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的步进马达，其中，所述转子(4)包括两个磁性圆盘(41)，每一磁性圆盘(41)均包括圆盘扇区(45)，其中，每一圆盘扇区(45)均被极化为第一磁极，例如北极，并且其中，其相邻磁性区域被极化为相对磁极，例如南极，使得磁性南极和磁性北极在所述磁性转子圆盘(41)的圆盘扇区(45)中交替。

8.根据权利要求7所述的步进马达，其中，所述径向磁化的转子圆盘(41)相对于彼此成角度地移位。

9.根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的步进马达，其中，所述定子(2A、2B)的齿(250)不规则地间隔。

10.根据权利要求1至9中的任一权利要求所述的步进马达，其中，两个所述线圈(3)各自连接到布置在一个或多个柔性印刷电路板(PCB)(6、7)中的电线。

11.根据权利要求9所述的步进马达，其包括具有第一端部部分(61)和第二端部部分(62)的前柔性PCB(6)，所述第一端部部分(61)电气地连接与容纳在所述定子中的一个中的线圈的第一面、例如钎焊到其上，所述定子是前定子(2A)，所述线圈或所述定子的第一面是面向所述转子圆盘的面，所述第二端部部分(62)布置在、优选地固定到所述另一定子的第二面上，所述另一定子是后定子(2B)，所述线圈或所述定子的第二面是背离所述转子圆盘(41)的面。

12.根据权利要求10或11所述的步进马达，其还包括被配置成向所述线圈(3)提供电流的后柔性PCB(7)，其中，所述后柔性PCB(7)电气地连接到所述前柔性PCB(6)，其中，所述后柔性PCB的第一端部部分(71)与容纳在所述后定子(2B)中的线圈的第一面电气地连接，并且其中，所述后柔性PCB的第二端部部分(72)被配置成输入和任选地输出电气信号。

13.根据权利要求12所述的步进马达，所述后柔性PCB(7)还包括环面形中间部分(70)，所述环面形中间部分(70)与所述前柔性PCB(6)电气地连接，并且布置在、优选地固定到所述后定子(2B)的第二面上，其中，所述中心轴(1)穿过所述中间部分(70)。

14.根据权利要求13所述的步进马达，所述后柔性PCB(7)还包括第一纵向部分(76)和第二纵向部分(77)，所述第一纵向部分(76)平行于所述中心轴(1)布置并且沿着所述后定子(2B)的外表面从所述第一端部部分(71)延伸到所述后柔性PCB的中间部分(70)，所述第二纵向部分(77)在所述后定子(2B)的第二面的边缘上延伸，使得所述后柔性PCB的自由端部(72)可用于外部电气连接。

15.一种用于组装根据权利要求1至14中的任一权利要求所述的步进马达(100)的方法，其包括如下步骤

(i)将前柔性PCB(6)电气地连接、优选地钎焊到线圈的第一面上，所述线圈是前线圈；

(ii)将所述前线圈插入到一个定子、即前定子(2A)中，使得所述前线圈的第一面相邻于定子齿的径向部分(251)，所述径向部分从所述前定子(2A)的外周界径向向内指向；

(iii)将后柔性PCB(7)电气地连接、优选地钎焊到另一线圈的第一面上，所述另一线圈是后线圈；

(iv)将所述后线圈插入到第二定子中，所述第二定子是所述后定子(2B)，使得所述后线圈的第一面相邻于定子齿的径向部分(251)，所述径向部分从所述后定子(2B)的外周界径向向内指向；

其中，步骤(i)和(ii)也可以在步骤(iii)和(iv)之后实施，(v)围绕中心轴(1)安装带有所述前线圈的前定子(2A)；

(vi)将转子(4)旋转地固定到所述中心轴(1)，使得所述前定子(2A)的齿的径向部分(251)面向所述转子(4)，并且使得所述转子并不接触所述径向部分(251)，

(vii)将间隔件(5)布置到所述前定子(2A)上并且围绕所述转子(4)，使得所述前柔性PCB(6)在所述前定子(2A)与所述间隔件(5)之间向外凸出；

(viii)围绕所述中心轴(1)安装带有后线圈的后定子(2B)，使得所述后定子的齿(251)的径向部分面向所述转子(4)，使得所述转子(4)并不接触所述径向部分(251)，并且使得所述后柔性PCB(7)在所述后定子(2B)与所述间隔件(5)之间向外凸出；

(ix)朝向所述后定子(2B)的第二面折叠所述前柔性PCB(6)和所述后柔性PCB(7)，所述第二面背离所述转子(4)；

(x)将所述前柔性PCB(6)的自由端部部分(62)和所述后柔性PCB(7)的中间部分(70)布置在所述后定子(2B)的所述第二面上；

(xi)将所述前柔性PCB的这样布置的自由端部(62)与所述后柔性PCB的这样布置的中间部分(70)电气地连接。