一种高线性度有限转角力矩电机制造技术

本发明专利技术属于电机技术领域，公开了一种高线性度有限转角力矩电机，包括圆柱形的转子和圆筒外形的定子，转子设在定子内；其中，定子包括N个线圈和N个恒定磁路通道，N是至少为2的偶数，转子的磁钢部分有N个极性；定子的N个线圈均匀地周向排列在定子的内侧，相邻的两个线圈之间都由恒定磁路通道隔开，所有线圈的骨架端部和恒定磁路通道端部共同形成转子的转动轨道；定子相邻的两个线圈在通电后极性相反，转子相邻的磁钢的极性相反。本发明专利技术采用特殊的定子冲片结构形式，从理论上电机在工作角度范围内消除了定子齿槽转矩，提高了电机输出转矩线性度，相对于传统的有槽有限转角力矩电机，输出转矩波动降低了70％以上。出转矩波动降低了70％以上。出转矩波动降低了70％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种高线性度有限转角力矩电机


[0001]本专利技术属于电机
，涉及一种有限转角力矩电机，具体涉及一种高线性度有限转角力矩电机。

技术介绍

[0002]高线性度(高精度)有限转角力矩电机主要用于驱动红外探测成像摆镜，其输出转矩线性度和动态响应特性直接关系到成像的清晰度和成像范围。
[0003]传统的磁阻式有限转角力矩电机有效工作角度较小、转子外径大，导致红外探测仪成像范围小和成像清晰度差，如CN103683769A、CN205753727U这样的有限转角力矩电机。
[0004]传统的有槽有限转角力矩电机，如CN205846888U、CN207426941U，在工作角度范围内，磁通面积随转子位置变化，具有较大的齿槽转矩，输出力矩线性度差，成像清晰度差；传统的无槽有限转角电机转子外径大、转动惯量大、力矩系数小，导致动态响应差，严重影响红外成像仪的成像清晰度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种特殊冲片结构和磁路结构的有限转角力矩电机，以解决传统磁阻式有限转角力矩电机工作角度小、有槽有限转角力矩电机齿槽转矩大、无槽有限转角力矩电机动态响应差的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种高线性度有限转角力矩电机，包括圆柱形的转子和圆筒外形的定子，转子设在定子内；其中，定子包括筒体和安装在筒体内侧的N个线圈和N个恒定磁路通道，N是至少为2的偶数，转子的磁钢部分有N个极性；定子的N个线圈均匀地周向排列在定子的内侧，相邻的两个线圈之间都由恒定磁路通道隔开，所有线圈的骨架端部和恒定磁路通道端部共同形成转子的转动轨道；定子上，相邻的两个线圈在通电后极性相反，转子上，相邻的磁钢的极性相反；转子的磁钢产生的磁场通过恒定磁路通道和定子筒体形成闭环磁路；定子的接线头连接通电方向切换器。
[0008]进一步的，电机处于机械零位时，转子的磁钢极性中点与恒定磁路通道位置对应，而转子的磁钢相邻的两个不同极性之间的过渡区与定子的线圈位置相对应；定子的线圈通电后产生磁场，所有的线圈产生的磁场方向的交错排列，对转子产生顺时针或逆时针的电磁拉力；转子转动所需角度后切换通电电流方向，对转子产生另一个转动方向的电磁拉力；通过不断切换通电电流方向，使得转子在定子内做有限转角转动输出力矩。
[0009]进一步的，定子为圆筒形结构，定子的线圈骨架与定子的筒体一体化，线圈骨架的末端外扩形成配合转子的弧面。线圈骨架的末端的外扩作用一方面是对线圈进行固定，另一方面是便于收束磁路。
[0010]进一步的，恒定磁路通道与定子的筒体一体化，恒定磁路通道的高度与线圈骨架相同，恒定磁路通道的末端为配合转子的弧面。
[0011]进一步的，恒定磁路通道、线圈骨架和筒体为一体式定子冲片结构，定子冲片结构的材料是1J22。
[0012]进一步的，转子的芯体是圆柱结构，转子的芯体外设有圆筒状的轴套。这样设计的转子，其转动力矩精度最高。
[0013]进一步的，转子的芯体为方柱结构，转子芯体的极性位于方边所在面上，转子的芯体外设有圆柱状的轴套，轴套内具有配合转子芯体的方形空腔。这样设计的转子，其转子结构易于加工，转子与轴套的固定方式稳定可靠。
[0014]进一步的，转子的芯体为类方柱结构，转子芯体的极性位于方边所在面上，其方柱的四个直角处倒圆，转子的芯体外设有圆柱状的轴套，轴套内具有配合转子芯体外形的空腔。这样设计的转子，兼顾了转动力矩高精度，并且也兼顾了稳定可靠的固定。
[0015]本专利技术的优点是：
[0016]1、本专利技术为有槽有限转角力矩电机，采用特殊的定子冲片结构形式，本专利技术的理论最大转动角度是线圈骨架的宽度，一般为10
°
到12
°
，由于转动不会超出锯齿的范围，磁通量不会因为转子的转动发生较大变化，因此从理论上电机在工作角度范围内消除了定子齿槽转矩，提高了电机输出转矩线性度，相对于传统的有槽有限转角力矩电机，输出转矩波动降低了70％以上。
[0017]2、本专利技术的原理可同时适用于旋转电机与直线电机，适用性强，且结构稳定。
[0018]3、本专利技术提供了旋转电机的多种转子结构形式，有利于兼顾转动力矩的高精度和转子的结构稳定性。
[0019]4、相对于传统的磁阻式有限转角电机，电机有效工作角度增大了30％左右，能够有效提高红外成像仪的成像范围。
[0020]5、相对于传统的无槽有限转角电机，该种结构可以有效提高电机的气隙磁密，进而提高其转矩密度，能够有效提高电机的动态响应特性，提高红外成像仪的成像精度，且在相同的输出转矩条件下，能有有效降低电机的体积。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的有限转角电机的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术的有限转角电机的线圈通电后转动一定角度示意图；
[0023]图3是本专利技术的有限转角电机的线圈通电后转动另一侧角度示意图；
[0024]图4是本专利技术的有限转角电机的机械零位磁场示意图；
[0025]图5是本专利技术的有限转角电机的线圈通电后磁场示意图；
[0026]图6是本专利技术的另外两种转子结构形式；
[0027]图7是本专利技术的旋转电机形式的总体结构示意图；
[0028]图8是传统的有限转角电机的最大工作范围示意图；
[0029]图9为本专利技术的电流1A输出转矩示意图；
[0030]图10为传统有槽有限转角电机电流1A输出转矩示意图；
[0031]图11为磁阻式有限转角电机电流1A时的输出转矩示意图；
[0032]其中，1—转子，2—定子，3—轴套，4—转子磁轭，5—机壳，21—恒定磁路通道，22—线圈。
具体实施方式
[0033]本部分是本专利技术的实施例，用于解释和说明本专利技术的技术方案。在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以互相组合。
[0034]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或与案件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。
[0035]本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高线性度有限转角力矩电机，其特征在于，包括圆柱形的转子(1)和圆筒外形的定子(2)，转子(1)设在定子(2)内；其中，定子(2)包括筒体和安装在筒体内侧的N个线圈和N个恒定磁路通道，N为偶数，转子(1)的磁钢部分有N个极性；定子(2)的N个线圈均匀地周向排列在定子(2)的内侧，相邻的两个线圈之间都由恒定磁路通道隔开，所有线圈的骨架端部和恒定磁路通道端部共同形成转子(1)的转动轨道；定子(2)上，相邻的两个线圈在通电后极性相反，转子(1)上，相邻的磁钢的极性相反；转子(1)的磁钢产生的磁场通过恒定磁路通道和定子(2)筒体形成闭环磁路；定子(2)的接线头连接通电方向切换器。2.根据权利要求1所述的一种高线性度有限转角力矩电机，其特征在于，电机处于机械零位时，转子(1)的磁钢极性中点与恒定磁路通道位置对应，而转子(1)的磁钢相邻的两个不同极性之间的过渡区与定子(2)的线圈位置相对应；定子(2)的线圈通电后产生磁场，所有的线圈产生的磁场方向的交错排列，对转子(1)产生顺时针或逆时针的电磁拉力；转子(1)转动所需角度后切换通电电流方向，对转子(1)产生另一个转动方向的电磁拉力；通过不断切换通电电流方向，使得转子(1)在定子(2)内做有限转角转动输出力矩。3.根据权利要求2所述的一种高线性度有限转角力矩电机，其特征在于，定子(2)为圆筒形结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，杨立，赵磊，
申请(专利权)人：贵州凯敏博机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：