CN108039807A - 一种定子双励磁有限转角力矩电动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于有限转角领域，具体公开了一种定子双励磁有限转角力矩电动机，包括定子铁心、转子、磁体和绕组；定子铁心包括对称设置的第一分体定子铁心和第二分体定子铁心，第一分体定子铁心和第二分体定子铁心之间设置有两个磁体，两个磁体设置在穿过转子轴线的中心面上，并关于转子对称；定子铁心上有四个极靴，每个极靴上对称的套有两个完全相同的电枢绕组。本发明电动机的第一分体定子铁心和第二分体定子铁心之间设置有两个磁体，两个磁体使得转子有一个稳定位置；当定子铁心上的绕组通电后，在绕组的作用下转子的稳定位置相对于两个磁体给转子的稳定位置变化一定角度，从而实现有限转角的调节；精确控制角度位置。

Description

一种定子双励磁有限转角力矩电动机

技术领域

本发明属于有限转角领域，具体为一种定子双励磁有限转角力矩电动机。

背景技术

现有压力调节/关断阀门、光机扫描、光学跟踪等角度伺服系统大多是采用传统的利用旋转电机经过附加的机械转换装置如特殊设计的偏心轮、凸轮、限位机构或者通过专门控制电路等来实现有限转角的运动。其存在结构复杂，惯量大和重复精度低的问题，并且控制复杂、造价高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种定子双励磁有限转角力矩电动机。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，包括定子铁心、转子、磁体和绕组；定子铁心包括对称设置的第一分体定子铁心和第二分体定子铁心，第一分体定子铁心和第二分体定子铁心之间设置有两个磁体，两个磁体设置在穿过转子轴线的中心面上，并关于转子对称；定子铁心上有四个极靴，每个极靴上对称的套有两个完全相同的电枢绕组。

所述磁体为永磁体。

所述转子包括转子铁心和转轴，转子铁心套设在转轴上。

所述定子铁心外圆周面上设置有用于固定定子铁心的定子壳体。

所述定子铁心与定子壳体之间焊接。

所述定子壳体开设有连接槽，定子铁心上设置有与连接槽配合的连接凸台。

所述连接槽与连接凸台的数量均设置为四个，两个磁体每一侧的定子铁心上均设置有两个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明电动机的第一分体定子铁心和第二分体定子铁心之间设置有两个磁体，两个磁体设置在穿过转子轴线的中心面上，两个磁体关于转子对称设置，两个磁体使得转子有一个稳定位置；当定子铁心上的绕组通电后，在绕组的作用下转子的稳定位置相对于两个磁体给转子的稳定位置变化一定角度，从而实现有限转角的调节。本发明电动机直接驱动转子实现往复偏转，可以精确控制角度位置，具有结构及控制简单、重复精度高、转动惯量小等特点。

进一步地，本发明的磁体为永磁体，永磁体磁性稳定。

进一步地，本发明的转子包括转子铁心和转轴，转子铁心套设在转轴上；安装更方便。

进一步地，本发明的定子铁心外圆周面上设置有用于固定定子铁心的定子壳体；使得定子铁心固定得更稳固。

进一步地，本发明的定子铁心与定子壳体之间焊接。焊接连接稳定。

进一步地，本发明的定子壳体开设有连接槽，定子铁心上设置有与连接槽配合的连接凸台；使得定子铁心与定子壳体连接得更方便。

进一步地，本发明的连接槽与连接凸台的数量均设置为四个，两个磁体每一侧的定子铁心上均设置有两个。这样设置使得连接更准确。

附图说明

图1为本发明电机绕组不通电时径向剖面图；

图2为本发明电机绕组通电时径向剖面图。

图中：1为定子壳体；2为第一定子铁心；3为磁体；4为转子铁心；5为转轴；6为第一定子铁心；7为绕组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1-2；一种定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，包括定子铁心、转子、磁体3和绕组7；定子铁心包括对称设置的第一分体定子铁心6和第二分体定子铁心2，第一分体定子铁心6和第二分体定子铁心2之间设置有两个磁体3，两个磁体3设置在穿过转子轴线的中心面上，并关于转子对称；定子铁心上有四个极靴，每个极靴上对称的套有两个完全相同的电枢绕组。

所述磁体3为永磁体。

所述转子包括转子铁心4和转轴5，转子铁心4套设在转轴5上。

所述定子铁心外圆周面上设置有用于固定定子铁心的定子壳体1。

所述定子铁心与定子壳体1之间焊接。

所述定子壳体1开设有连接槽，定子铁心上设置有与连接槽配合的连接凸台。

所述连接槽与连接凸台的数量均设置为四个，两个磁体3每一侧的定子铁心上均设置有两个。

电机为一对极结构，定子与交流伺服电机或步进电机相比，轭部镶有两块永磁体，永磁体充磁方向为同向充磁，每个磁极上套有一个电枢绕组。转子与交流伺服电机或步进电机不同的是没有绕组和永磁体，转子铁心提供闭合磁路。当电枢绕组通以电流后，由绕组线圈和永磁体双励磁，产生合成磁场，原来的磁场发生畸变，使转子产生偏转。

该种电机较为独特之处在于巧妙利用了两块切向充磁的高性能稀土永磁体形成永磁励磁磁路。定子铁心分成左右两半，与定子壳体组装后在铁心两半之间对称地镶嵌有两块磁钢。定子上有四个极靴，每个极上对称的套有两个完全相同的电枢绕组。转子由凸极转子铁心及转轴组成，没有永磁体和绕组。

因该结构有两个定子铁心，安装后未形成整圆，为保证电机定位精度，要求两块铁心左右对称，同时还要与定子壳体可靠固定，因此在壳体径向开四个槽，定子铁心相应设计四个凸台，与壳体相嵌，然后将两件通过焊接成一体。

当电枢绕组未通电流时，如附图1所示，仅由永磁体励磁，定子两个极靴(1、4)呈N极，另两个极靴(2、3)呈S极。转子在永磁体励磁产生磁场作用下，停留磁阻最小即中轴稳定平衡位置上，此时定子上半部分的磁路方向为，从永磁体N极出发，穿过定子铁心极靴1，再穿过定转子极靴重合面(S2)的气隙到转子极靴6、极靴5，穿过S1面的气隙，穿过定子铁心极靴2，回到永磁体S极而形成一条闭合的磁路，同理定子下半部分的永磁体及定子极靴(3、4)及转子极靴(7、8)也组成另一条闭合磁路，此时定转子极靴重合面S1＝S2。

当电枢绕组通以电流后，如附图2所示，由绕组线圈和永磁体双励磁，产生合成磁场，电枢绕组所产生的磁通与永磁体产生的磁通在定子铁心2极靴下(2、3)增磁，在另一对定子极靴(1、4)下去磁，使得原先磁场发生畸变，由于两对极下的磁通不等，在切向磁拉力作用下，转子趋向新的平衡位置，也即新的磁阻最小位置。若绕组采用交变信号控制，则两对定子极靴的磁通增加和减少将依次轮流出现，转子可按周期围绕零位来回摆动。永磁体励磁方向与绕组电流励磁方向共同决定转子偏转方向，即转动方向是朝着磁通增加的那对磁极，此时定转子极靴重合面S1和S2不再相等。当S1或S2某个为0时，就是转子最大偏转角度位置，因此实现了无需限位机构的有限转角运动。

另外，由于交流伺服电机及步进电机需要电子电路去检测转子位置实现对角度的控制，不但结构复杂、成本也比较高。而该种电机控制简单，转子转角直接由电枢绕组电流的大小决定，即给定电枢绕组一个电流，转子会准确转动到指定位置，此时在电流源与永磁体共同作用下转子停留到该位置。

本发明电动机采用该结构在某压力调节/关断阀门角度伺服系统中得到了成功应用。因转子上没有绕组及永磁体，转动惯量比较低，机电时间常数小于6ms，电机快速响应能力比较高。电机升电流、降电流过程中，所对应相同电流下转角重复精度在0.15°以内。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，包括定子铁心、转子、磁体(3)和绕组(7)；定子铁心包括对称设置的第一分体定子铁心(6)和第二分体定子铁心(2)，第一分体定子铁心(6)和第二分体定子铁心(2)之间设置有两个磁体(3)，两个磁体(3)设置在穿过转子轴线的中心面上，并关于转子对称；定子铁心上有四个极靴，每个极靴上对称的套有两个完全相同的电枢绕组。

2.根据权利要求1所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述磁体(3)为永磁体。

3.根据权利要求1所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述转子包括转子铁心(4)和转轴(5)，转子铁心(4)套设在转轴(5)上。

4.根据权利要求1所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述定子铁心外圆周面上设置有用于固定定子铁心的定子壳体(1)。

5.根据权利要求4所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述定子铁心与定子壳体(1)之间焊接。

6.根据权利要求4所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述定子壳体(1)开设有连接槽，定子铁心上设置有与连接槽配合的连接凸台。

7.根据权利要求6所述的定子双励磁有限转角力矩电动机，其特征在于，所述连接槽与连接凸台的数量均设置为四个，两个磁体(3)每一侧的定子铁心上均设置有两个。