CN104362777B - 一种高稳定性永磁力矩器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高稳定性永磁力矩器,该力矩器属于电磁元件领域。该力矩器包括：壳体、永久磁钢、线圈和骨架等。本发明的力矩器以永久磁钢做激磁磁场源，线圈通电后在磁场中转动，该结构特点是：不稳定的因素少，在气隙磁场均匀范围内力矩输出与转子的位置无关，具有很高的线性特性和稳定性；力矩器的灵敏度高；转子通过软导线输出，干扰力矩很小。
Description
技术领域
本发明涉及一种高稳定性永磁力矩器，该力矩器以永久磁钢做激磁磁场源，线圈通电后受力在磁场中运动，该结构特点是：不稳定的因素少，在气隙磁场均匀范围内力矩输出与转子的位置无关，具有很高的线性特性和稳定性；力矩器的灵敏度高；转子通过软导线输出，干扰力矩很小。该力矩器属于电磁元件技术领域。
背景技术
现有的永磁力矩器其力矩系数稳定性较差，随温度变化很大，影响仪表的精度。因此，有必要设计一种新的永磁力矩器，提高力矩器的力矩系数稳定性，减小力矩器的干扰力矩，这样就可大大提高仪表的精度，从而扩展永磁力矩器在高精度惯性仪表中的应用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有力矩器的不足，提供一种高稳定的永磁力矩器，该力矩器可解决在常温高温下可长期连续通电运行、可靠性高、抗振动、冲击能力强。
本发明的技术解决方案是：一种高稳定性永磁力矩器，包括转子(1)、引出线(2)和定子，定子包括隔磁片(3)、衬垫(4)、外磁环(5)、永久磁钢(6)、磁钢座(7)、内磁环(8)、定子座(9)；
磁钢座(7)为中空圆柱体，中空圆柱体的壁上开设有八个长方形通孔，长方形通孔的上沿与磁钢座(7)的上表面齐平，与八个长方形通孔尺寸匹配的八块永久磁钢(6)嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中，永久磁钢(6)数量为八个，八个永久磁钢(6)的内表面和外表面分别与中空圆柱体的内表面和外表面齐平；衬垫(3)为圆环形，隔磁片(3)为中空圆环形片，中空圆环形的靠近外壁有突起，隔磁片(3)的下表面和突起部分的内表面包住与隔磁片(3)尺寸匹配的中空圆环形的衬垫(4)，隔磁片(3)的下表面和突起部分的内表面与衬垫(4)的上表面贴合，衬垫(4)的下表面和突起部分的上表面与磁钢座(7)的上表面和永久磁钢(6)的上表面贴合；外磁环(5)为中空圆柱体，中空圆柱体形状的外磁环(5)的内表面与中空圆柱体形状的磁钢座(7)的外表面和嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中的八个永久磁钢(6)的外表面贴合，隔磁片(3)与中空圆柱体形状的外磁环(5)的上表面齐平，磁钢座(7)的下表面与中空圆柱体形状的外磁环(5)的下表面齐平；
定子座(9)包括同轴的中空内圆柱体和中空外圆柱体，定子座(9)的中空内圆柱体与定子座(9)的中空外圆柱体固定连接，定子座(9)的中空外圆柱体的内表面与外磁环(5)外表面贴合；
转子(1)为中空圆柱体形状，中空圆柱体形状的转子(1)的外表面设有八个长方形凸台，八个线圈分别缠在中空圆柱体形状的转子(1)的外表面设有八个长方形凸台的四个侧表面上，八个线圈的有效边，即八个线圈与转子(1)的中心轴平行的边，分别对准八个磁钢(6)的中心；中空圆柱体形状的转子(1)的上表面有两根引出线(2)，且两根引出线(2)的间隔为中空圆柱体形状的转子(1)的外表面周长的1/4；
转子(1)安装在中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢(6)的磁钢座(7)的内表面与定子座(9)的中空外圆柱体的外表面之间，且中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢(6)的磁钢座(7)的内表面与转子(1)外表面设有的八个线圈设有气隙，转子(1)的内表面与定子座(9)的中空内圆柱体的外表面之间设有气隙。
所述中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢(6)的磁钢座(7)的内表面与转子(1)外表面设有的八个线圈有气隙，气隙宽度为0.2～0.3mm。
所述永久磁钢(6)是一种25～85摄氏度温度范围内的低温度系数永磁材料。
所述两根引出线(2)为软导线。
所述八个线圈的铜线直径是0.09mm～0.12mm，八个线圈的匝数为50～60。
所述转子(1)的材质为可加工陶瓷。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明的高稳定性永磁力矩器，在一定温度范围内，实现了更高的力矩系数稳定性。
(2)与以往的永磁力矩器相比，本发明采用的低温度系数永磁材料，使得力矩系数在一定温度范围内可以达到更高的稳定性。
(3)与以往的永磁力矩器相比，本发明的永磁力矩器转子采用软导线进行连接，该方式使得永磁力矩器的干扰力矩更小。
(4)与以往的永磁力矩器相比，本发明的永磁力矩器转子采用可加工陶瓷作为线圈骨架，该材料线胀系数小，结构稳定，不产生涡流损耗。
附图说明
图1为本发明的一种高稳定性永磁力矩器结构示意图；
图2为本发明的一种高稳定性永磁力矩器转子结构示意图；
图3为本发明的一种高稳定性永磁力矩器定子结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，一种高稳定性永磁力矩器，包括转子1，如图2所示，引出线2和定子，如图3所示，定子包括隔磁片3、衬垫4、外磁环5、永久磁钢6、磁钢座7、内磁环8、定子座9；
磁钢座7为中空圆柱体，中空圆柱体的壁上开设有八个长方形通孔，长方形通孔的上沿与磁钢座7的上表面齐平，与八个长方形通孔尺寸匹配的八块永久磁钢6嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中，永久磁钢6数量为八个，八个永久磁钢6的内表面和外表面分别与中空圆柱体的内表面和外表面齐平；衬垫3为圆环形，隔磁片3为中空圆环形片，中空圆环形的靠近外壁有突起，隔磁片3的下表面和突起部分的内表面包住与隔磁片3尺寸匹配的中空圆环形的衬垫4，隔磁片3的下表面和突起部分的内表面与衬垫4的上表面贴合，衬垫4的下表面和突起部分的上表面与磁钢座7的上表面和永久磁钢6的上表面贴合；外磁环5为中空圆柱体，中空圆柱体形状的外磁环5的内表面与中空圆柱体形状的磁钢座7的外表面和嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中的八个永久磁钢6的外表面贴合，隔磁片3与中空圆柱体形状的外磁环5的上表面齐平，磁钢座7的下表面与中空圆柱体形状的外磁环5的下表面齐平；
定子座9包括同轴的中空内圆柱体和中空外圆柱体，定子座9的中空内圆柱体与定子座9的中空外圆柱体固定连接，定子座9的中空外圆柱体的内表面与外磁环5外表面贴合；
转子1为中空圆柱体形状，中空圆柱体形状的转子1的外表面设有八个长方形凸台，八个线圈分别缠在中空圆柱体形状的转子1的外表面设有八个长方形凸台的四个侧表面上，八个线圈的有效边，即八个线圈与转子1的中心轴平行的边，分别对准八个磁钢6的中心；中空圆柱体形状的转子1的上表面有两根引出线2，且两根引出线2的间隔为中空圆柱体形状的转子1的外表面周长的1/4；
转子1安装在中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢6的磁钢座7的内表面与定子座9的中空外圆柱体的外表面之间，且中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢6的磁钢座7的内表面与转子1外表面设有的八个线圈设有气隙，转子1的内表面与定子座9的中空内圆柱体的外表面之间设有气隙。
本发明一种高稳定性永磁力矩器工作原理为按载流导体在磁场中受力的电磁规律，在引出线2中通入电流，转子1在定子(包括隔磁片3、衬垫4、外磁环5、永久磁钢6、磁钢座7、内磁环8、定子座9)构成的磁场中受力产生转动。
所述永久磁钢6是一种25～85摄氏度温度范围内的低温度系数永磁材料。该材料在25～85摄氏度温度范围内温度系数较低，性能比较稳定，从而保证力矩器的工作磁场性能稳定，实现力矩器高稳定性。
所述八个线圈的铜线直径是0.09mm～0.12mm，八个线圈的匝数为50～60。
所述转子1的材质为可加工陶瓷。该材料线胀系数小，结构稳定，在交变磁场中不会产生涡流损耗。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (6)
1.一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：包括转子(1)、引出线(2)和定子，定子包括隔磁片(3)、衬垫(4)、外磁环(5)、永久磁钢(6)、磁钢座(7)、内磁环(8)、定子座(9)；
磁钢座(7)为中空圆柱体，中空圆柱体的壁上开设有八个长方形通孔，长方形通孔的上沿与磁钢座(7)的上表面齐平，与八个长方形通孔尺寸匹配的八块永久磁钢(6)嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中，永久磁钢(6)数量为八个，八个永久磁钢(6)的内表面和外表面分别与中空圆柱体的内表面和外表面齐平；衬垫(4)为圆环形，隔磁片(3)为中空圆环形片，靠近中空圆环形片的外环处有突起，隔磁片(3)的下表面和突起部分的内表面包住与隔磁片(3)尺寸匹配的中空圆环形的衬垫(4)，隔磁片(3)的下表面和突起部分的内表面与衬垫(4)的上表面贴合，衬垫(4)的下表面和突起部分的上表面共同形成的面与磁钢座(7)的上表面和永久磁钢(6)贴合；外磁环(5)为中空圆柱体，中空圆柱体形状的外磁环(5)的内表面与中空圆柱体形状的磁钢座(7)的外表面和嵌入在磁钢座的壁上的八个长方形通孔中的八个永久磁钢(6)的外表面贴合，隔磁片(3)与中空圆柱体形状的外磁环(5)的上表面齐平，磁钢座(7)的下表面与中空圆柱体形状的外磁环(5)的下表面齐平；
定子座(9)包括同轴的中空内圆柱体和中空外圆柱体，定子座(9)的中空内圆柱体与定子座(9)的中空外圆柱体固定连接，定子座(9)的中空外圆柱体的内表面与外磁环(5)外表面贴合；
转子(1)为中空圆柱体形状，中空圆柱体形状的转子(1)的外表面设有八个长方形凸台，八个线圈分别缠在中空圆柱体形状的转子(1)的外表面设有八个长方形凸台的四个侧表面上，八个线圈的有效边，即八个线圈与转子(1)的中心轴平行的边，分别对准八个磁钢(6)的中心；中空圆柱体形状的转子(1)的上表面有两根引出线(2)，且两根引出线(2)的间隔为中空圆柱体形状的转子(1)的外表面周长的1/4；
转子(1)安装在磁钢座(7)的内表面与定子座(9)的中空内圆柱体的外表面之间，且中空圆柱体形状的嵌入了八个永久磁钢(6)的磁钢座(7)的内表面与转子(1)外表面设有的八个线圈之间设有气隙，转子(1)的内表面与定子座(9)的中空内圆柱体的外表面之间设有气隙。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：所述磁钢座(7)的内表面与转子(1)外表面设有的八个线圈之间有气隙，气隙宽度为0.2～0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：所述永久磁钢(6)是一种25～85摄氏度温度范围内的低温度系数永磁材料。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：所述两根引出线(2)为软导线。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：所述八个线圈的铜线直径是0.09mm～0.12mm，八个线圈的匝数为50～60。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性永磁力矩器，其特征在于：所述转子(1)的材质为可加工陶瓷。
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