CN109672273A - 应用一阵列环的微型电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一微型电机，包括一定子，所述定子具有一转子容纳腔，其中所述定子具有多个绕线轴，所述绕线轴之间形成一定子槽；以及一转子，所述转子被可转动地设置在所述转子容纳腔中，其中所述定子包围所述转子，其中所述转子包括一转环和一转轴，其中所述转轴和所述转环是固定地连接，其中所述转轴向外延伸以形成一驱动轴，其中所述转环包括一磁轭和一体化阵列环，所述磁轭连接所述磁环和所述转轴，其中所述磁环为一一体化阵列环。

Description

应用一阵列环的微型电机

技术领域

本发明涉及电机设备领域，尤其是涉及应用一阵列环的微型电机。

背景技术

现在的电机的应用于很多领域，例如：家用电器、汽车、家居、工业生产、移动设备等，其设计趋向于小型化、轻型化，但是同时有对转矩有很高的追求。因此，电机设备的小型化也是一个趋势。

因此，一些家用电器例如冰箱、空调等，因为其体积的要求需要电机做小型一点，而作为其结构的一部分，电机也越来越偏向于小型化和轻量化，以便于更好地携带和使用。对于电机来说，需要解决的问题在于，如何在轻量化的同时保持其高扭矩和高效率。

目前大多数市场上的微型永磁电机转子往往采用辐射磁环，或者采用烧结瓦片状钕铁硼拼接的方式。采用辐射环多采用粘接钕铁硼等较弱磁性磁环，较弱的磁性使得同体积下获得的电机扭矩较小。也有采用烧结辐射环材料的转子，其磁性始终不够达到电机的需求。采用烧结瓦片状拼接虽然转子磁场有所提高，但装配不便，而且往往需要在磁瓦外面套上护套防止磁瓦甩出，这样既增加了气隙的宽度同样又减少磁场利用率。而且在较小的转子上采用四对极或者以上极数拼接，需要控制一致性就对工艺提出了很高的要求。所以大量的微型电机还是采用两对极或者三对极等结构，但是此设计因为齿槽转矩不达要求，而不适合在伺服电机中应用。

一般地，传统的永磁电机中，磁体通常采用径向充磁或者平行充磁的方式。但是这种内转子的气隙磁场中正弦性不高，谐波含量很多，从根本上不能提高电机的性能。永磁电机的固有现象之一就是磁体与齿槽之间的相互作用，也就是齿槽扭矩的来源，进而产生振动和噪声。在高精度的电机及其系统中，齿槽扭矩是需要考虑到的问题。齿槽扭矩和电机结构参数之间也是存在关系的，例如能量法，其中包括电机的槽数、极对数、电枢铁芯的长度、极弧系数、气隙磁密等参数。尤其是永磁体的极弧系数或者偏心距都是可以直观的改变的。

电机制造行业，到目前为止，已经成为一个社会基础行业，不论是生活家具、工业设备等，都有着很广泛的应用。一个好的电机，其优秀的转子是必不可少的。

现有技术中，所述烧结钕铁硼辐射环因为制备工艺局限，以下是几点局限性：第一、辐射环性能做不高(其最大磁能积一般不超过40Mgoe)；第二、辐射环饱和充磁形成的波形往往是矩形波或者梯形波，如果需要形成正弦波形需要削弱磁极中心点两边的充磁取向度，这样就是在使得很大一部分体积的磁石失效，大量浪费浪费稀土材料；第三、因为取向及烧结工艺限制，辐射环往往高度限制大，一般不超过25mm，很多电机需要多块拼接，增加了装配的难度；第四、因为取向工艺限制，辐射环的取向度往往两端高于中间，这样在高度中间的磁场强度会比两端差，降低电机效率及其一致性。

在电机应用中，辐射环的体积很难做小，这里的问题在于，辐射环的相对的体积所对应的扭矩要小，也就是说，要达到扭矩一定的情况下，辐射环的体积不能被大大缩小。

还有，当所述辐射环的功率达不到要求的时候，如果需要相应的扭矩，其电流需要增大，并且对应地，其电机的定子的匝数需要增加，其电流通过定子的匝数的铜损会增加，也就是说，所述辐射环的发热量会因此增加，造成电机的整体温度会升高，而高温会有一定的几率引发磁环退磁。

并且如图1-2所示，图1为辐射环的理论磁场波形图，图2为辐射环的实际磁场波形图。由此可见，所述辐射环如果全部充磁过后，所展现在磁场波形图大致为方形波，实际使用过程中，磁场波形图为正弦波是较为优选的。很多企业采用将所述辐射环充磁后形成的正弦波，因此其中所述辐射环的内部有一些位置没有被充磁以具有磁性。而且正是因为上述的原因，所述辐射环的综合利用率不高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的转子的磁环的磁性材料的利用率高，提高磁体的使用效率。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的体积相比于所述电机产生的扭矩的比值较小，也就是说同等磁环体积的情况下，所述电机可以提供更大的扭矩，所述电机能够在提供同等的扭矩的情况下，使得所述电机的体积能够减少。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环的外表面磁场的分布是平缓的，使得该外表面磁场沿高度一致性强。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述磁环采用阵列式取向，使得磁能积较高。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述磁环被饱和地充磁后，其外表面磁场分布表现为平滑的正弦波形式，而且所述磁环内壁磁场抵消降低外壁磁场挤压增强，大大增加了磁性材料的利用率并减少转子磁轭磁损。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述微型电机的所述磁环利用浮动压制等工艺，所述磁环可以达到45mm以上的高度，降低拼装难度。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环对其外表面气隙磁场强度的贡献率高，对所述磁环内表面的磁场强度作用小。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机在同匝数的情况下，达到同扭矩时，所需电流减少，造成的铜损较少，其中所述电机的发热量减少，避免了电机的温度升高而导致的退磁。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的转子采用一体成型的阵列环，所述转子的优势在于提供同扭矩的情况下减少转子直径从而减弱转子惯量，以使所述电机加速和减速具有优秀的性能。

本发明的另一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环为一以阵列形式取向的磁环，即一阵列环，利用所述阵列环的所述电机的齿槽扭矩被减弱，以提升所述电机的效率。

本发明的一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环的极数是在取向之前预先确定的，取向之后不能被更改。

本发明的一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环是一体化地被制备。

本发明的一个目的在于提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机的磁环是一体化阵列式地被取向地被制备的，提高了轴向方向上外表面磁场分布的一致性。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述电机包括一转子和一定子，其中所述定子形成一转子容纳腔，所述转子被设置在所述转子容纳腔中，其中所述转子在所述转子容纳腔中配合所述定子产生的磁场而转动。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一应用一阵列环的微型电机，所述转子包括一转环和一转轴，其中所述转环和所述转轴固定地连接，其中所述转轴被设置在所述转环中心，并向轴向方向延伸。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一应用一阵列环的微型电机，所述转环包括一磁轭和一磁环，所述磁环和所述磁轭相互连接，并且所述磁轭位于所述磁环与所述转轴之间。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述磁环为一一体化磁环。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一应用一阵列环的微型电机，其中所述磁环为一阵列环。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一阵列环以及所述阵列环的制备方法，其中所述制备方法包括；

a、制造一预备磁粉；

b、取向所述预备磁粉；

c、压制成型，将步骤b中的所述预备磁粉压制为一磁环；以及

d、充磁。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一微型电机系统，其特征在于，包括：一电机主体；以及一控制组件，其中所述控制组件可控制地和可通信地连接所述电机主体，以使所述电机主体被所述控制组件驱动并控制。

附图说明

图1为现有技术中辐射环的理论充磁也就是全取向后所产生的表面磁场的变化波形。

图2为现有技术中辐射环的实际充磁后也就是正弦波取向所产生的表面磁场的变化波形。

图3为本发明的阵列环经过充磁后的表面磁场的变化波形，进一步地与图1和图2做对比。

图4为本发明的微型电机的结构示意图。

图5A为本发明的微型电机的剖面示意图。

图5B为本发明的微型电机的截面示意图。

图6为本发明的微型电机的的分解示意图。

图7A-D为本发明的磁环在制备过程。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图4、图6所示，本发明的微型电机的结构示意图和分解示意图，被阐明，所述微型电机10包括一转子12和一定子11，其中所述定子11具有一转子容纳腔110，以容纳所述转子12，其中所述转子12在所述定子11中的所述转子容纳腔110中转动。所述转子12包括一转轴122和一转环121，其中所述转轴122被设置在所述转环121之间，所述转轴122和所述转环121固定地连接。

进一步地，所述转环121包括一磁轭12111和一磁环12121，其中所述磁轭12111位于所述磁环12121与所述转轴122之间，其中所述磁轭12111连接了所述磁环12121和所述转轴122。

如图5A、5B所示，本发明的微型电机的剖面图被阐明，具体地，所述定子11包括一外围环111和向内凸起的多个绕线轴112，其中所述绕线轴112向内辐射状地设置在所述外围环111，其中所述绕线轴112之间形成一凹槽113，所述绕线轴112的顶端具有一阻止端，其中一组绕线以所述绕线轴112为中心缠绕，所述绕线在所述绕线轴112上。

进一步地，所述外围环111的直径尺寸定义为所述定子11的外径尺寸，所述绕线轴112额的顶端所形成的一圆形的直径尺寸定义为所述定子11的内径尺寸。进一步地，所述定子11在所述绕线轴112上开始绕线，以使所述绕线轴121形成一电磁铁线圈。

所述定子11优选地采用链式绕线的方式进行绕线，并且电枢绕线全部采用铜制，使得所述微型电机10的效率提升。因为本优选实施例中的所述微型电机10的体型比较小，不适合手工绕线，所以通过采用直线式链式绕线，最后围绕焊接成环。这样，所述定子11制造难度降低，并且精度较高，而且适用于大规模的生产。所述定子11包括多组绕线圈，其中所述定子11与所述转子12的所述磁环12121相对应，以使一组绕线圈所对的磁场在转动的过程中是变化的。

另外，所述电机应用中，所述转轴122适于连接一外部设备，以使所述转子12在所述转子容纳腔110中转动的同时带动所述外部设备转动。

本发明中所述磁环12121为一体化的磁环12121，所述磁环12121一次成型地被设置在所述磁轭12111，其一体化磁环12121在优势在于，一方面便于制造和装配，另一方面，提高其整体强度提高所述磁环12121的使用寿命。

本发明的一体化的磁环12121定义为一阵列环12122，其中所述阵列环12122相比于现有技术的辐射环，其表面磁场的分布为正弦波。虽然在现有技术的所述辐射环的表面磁场分布的也为正弦波，然而所述阵列环12122的正弦波的包围面积大于所述辐射环。

具体地，所述阵列环12122，其内径尺寸范围在0mm-76mm，其外径尺寸范围在8mm-80mm，所述阵列环12122在同样的所述电机的输出扭矩之下，其尺寸相比于现有技术的辐射环小。

进一步地，所述电机的可选尺寸在16mm-160mm，所述定子11与所述转子12之间设置有一气隙13，所述气隙13的范围在0.3mm-2mm，其中所述气隙13的减少使得所述微型电机10的同轴度很高，以使其在转动时能保持稳定。当然，所述定子11和所述转子12的尺寸并不限制于φ15mm和φ80mm，另外可行的模式中所述定子11的内径和所述转子12的外径可以被设置从而保持气隙13为1mm及以下，使得气隙13磁场均匀、稳定。

具体地，本发明中的所述磁环12121的尺寸被预设一定的范围，其中所述定子11的内径范围在8mm-80mm之间，其中所述定子11的外径范围在16mm-160mm之间，其中所述转子12的内径范围在0mm-76mm，其中所述转子12的外径范围在8mm-80mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在0mm-16mm、外径范围在8mm-20mm，所述定子的外径范围在16mm-40mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在16mm-26mm、外径范围在20mm-30mm，所述定子的内径、外径范围在40mm-60mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在26mm-36mm、外径范围在30mm-40mm，所述定子的内径、外径范围在60mm-80mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在36mm-46mm、外径范围在40mm-50mm，所述定子的内径、外径范围在80mm-100mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在46mm-56mm、外径范围在50mm-60mm，所述定子的内径、外径范围在100mm-120mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在56mm-66mm、外径范围在60mm-70mm，所述定子的内径、外径范围在120mm-140mm。

进一步地，在一个实施例中，所述转子12的内径范围在66mm-76mm、外径范围在70mm-80mm，所述定子的内径、外径范围在140mm-160mm。

需要注意的是，其中所述定子11可根据预定的槽数，选择对应的极数。其中所述定子也可根据预设的极数选定对应的槽数。所述极数与槽数的关系如表1所示。

槽数	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30	33	36	39	42	45	48
																	极数	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
			6	8	10	6	8	8	6	8	8	6	8	8	6	8
																				8	10		8	14	10	8	10	10	8	10	10	8	10
			12	18		12	16	16	10	20	14	10	14	14	10	14
																							14		20	12	22	20	12	16	16	12	16
						16			18	26	22	14	26	26	14	20
																										20		26	16	28	28	16	32
									22		28	22	32	32	20	34
																										24			24	34	34	28	38
												26			30	40
																													28			32
												30			34
																													32			38

表1

必然地，所述电机具有一输出扭矩，所述扭矩会影响所述电机的效率。所述阵列环12122的正弦波磁场分布使得通过所述电机的转子12转子12容纳腔110中磁通量大，进一步地提高了所述扭矩，所述扭矩越高，其电机的效率也可以得到提升。

值得一提的是，所述转子12的所述阵列环12122使得磁场阵列排列，使得阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减弱，得到在所述阵列环12122表面得到正弦分布的磁场，使用最少的磁体且获得最强的磁场。进一步地，被设置好所述阵列环12122的所述转子12表面磁场呈均匀的正弦形分布。

结合上述的所述阵列环12122所组装的电机，相比于辐射环，同等体积下，所述阵列环12122所组装的电机，其输出的扭矩较大，并且由于扭矩和功率的关系是正比，也就是说，所述阵列环12122所组装的电机的输出功率大于所述辐射环。

换句话说，本发明的所述微型电机10的达到一定的功率，扭矩不需要很高，带来的有益效果是电流减少，进而在所述定子11的所述绕线轴112上绕线的线圈的匝数减少。

所述线圈的减少，通过所述线圈所产生的线圈的电流所产生的铜损减少，所述铜损与所述微型电机10的发热量成正比，也就是说，所述微型电机的发热量减少，相比于现有技术中的所述辐射环，所述绕线轴112的绕线的匝数减少，所述铜损减少，带来了发热量的减少，一方面避免了所述阵列环12122高温退磁的可能性，另一方面，对于微型电机的散热环境。

进一步地，本发明定义了一扭矩尺寸比，所述扭矩尺寸比为所述阵列环12122的内径比所述扭矩的值，其中体积为所述阵列环12122的内外径，其中所述扭矩在所述电机组装后应用时的输出扭矩。所述扭矩尺寸比扭矩尺寸比可以被扭矩尺寸比测量和比较，

本发明所定义的所述扭矩尺寸比的另一实施方式，其中所述扭矩尺寸比为所述阵列环12122的外径比上所述扭矩，其中所述外径在所述阵列环12122被安装之前被测量，其中所述扭矩在所述电机组装完成后被测量，所述扭矩尺寸比可被应用到现有技术中的辐射环，以使得出的所述扭矩尺寸比，两者可以做比较，本发明的所述阵列环12122与现有技术中的辐射环在外观和形态上是很难被分辨的，也就是说，通过所述扭矩尺寸比的测量和比较，使用者可以辨别是否是属于本发明的所述阵列环12122。

本发明所定义的所述扭矩尺寸比的另一实施方式，其中所述扭矩尺寸比为所述定子11的内径比上所述扭矩，其中所述内径在所述阵列环12122被安装之前被测量，其中所述扭矩在所述电机组装完成后被测量，所述扭矩尺寸比可被应用到现有技术中的辐射环，以使得出的所述扭矩尺寸比，两者可以做比较，本发明的所述阵列环12122与现有技术中的辐射环在外观和形态上是很难被分辨的，也就是说，通过所述扭矩尺寸比的测量和比较，使用者可以辨别是否是属于本发明的所述阵列环12122。

本发明所定义的所述扭矩尺寸比的另一实施方式，其中所述扭矩尺寸比为所述定子11的外径比上所述扭矩，其中所述外径在所述阵列环12122被安装之前被测量，其中所述扭矩在所述电机组装完成后被测量，所述扭矩尺寸比可被应用到现有技术中的辐射环，以使得出的所述扭矩尺寸比，两者可以做比较，本发明的所述阵列环12122与现有技术中的辐射环在外观和形态上是很难被分辨的，也就是说，通过所述扭矩尺寸比的测量和比较，使用者可以辨别是否是属于本发明的所述阵列环12122。

本发明所定义的所述扭矩尺寸比的另一实施方式，其中所述扭矩体积体为所述定子11与所述转子12尺寸的比值比上所述扭矩，其中所述定子11与其适配的所述转子12的内径在被安装之前可被测量，其中所述扭矩在所述电机组装完成后被测量，所述扭矩尺寸比可被应用到现有技术中的辐射环，以使得出的所述扭矩尺寸比，两者可以做比较，本发明的所述阵列环12122与现有技术中的辐射环在外观和形态上是很难被分辨的，也就是说，通过所述扭矩尺寸比的测量和比较，使用者可以辨别是否是属于本发明的所述阵列环12122。

具体地，所述定子11与所述转子12的尺寸分别为其内径尺寸。

在另一组数据中，所述定子11与所述转子12的尺寸分别为其外径尺寸。

举例地，在本发明的一个实施例中，所述微型电机10的定子11内径为21.5mm，定子11外径为47mm，所述微型电机10的转子12内径为8mm，转子12外径为20mm，所述定子和所述转子所组装形成的所述微型电机10的尺寸在的50-100mm之间，进一步地测定可知，测定条件是24V，3000RPM，80W，测得其扭矩为0.25N*M换算成N*mm，所述扭矩为250N*mm，(确认扭矩尺寸比的范围)

进一步地，通过上述扭矩尺寸比，其中所述定子内径为21.5mm，所述扭矩尺寸比为11.63,其中所述扭矩尺寸比的扭矩单元的计算来源是N*mm和mm之比。

进一步地，通过上述扭矩尺寸比，其中所述定子外径为47mm，所述扭矩尺寸比为5.32,其中所述扭矩尺寸比的扭矩单元的计算来源是N*mm和mm之比。

进一步地，通过上述扭矩尺寸比，其中所述转子内径为8mm，所述扭矩尺寸比为31.25,其中所述扭矩尺寸比的扭矩单元的计算来源是N*mm和mm之比。

进一步地，通过上述扭矩尺寸比，其中所述转子外径为20mm，所述扭矩尺寸比为12.5,其中所述扭矩尺寸比的扭矩单元的计算来源是N*mm和mm之比。

使用同样的尺寸和同样的测定条件，应用所述辐射环的技术组装成的所述电机所测定的扭矩为的160N*mm。

根据上述数据，本发明中的扭矩尺寸比相较现有技术中的扭矩尺寸比大，也就是说，相比与现有技术的磁环12121，所述阵列环12122在提供相同的扭矩的同时，需要的所述阵列环12122尺寸远远小于所述辐射环。所述阵列环12122使用同样尺寸，所述电机可以得到更大的扭矩输出。因此，所述阵列环12122的的体积可以变小。

基于本发明的所述阵列环12122的上述特性，以使所述阵列环12122在所述微型电机10中的应用，以使所述微型电机10的尺寸随之做得较小。

根据所述阵列环12122的表面磁场的分布图，本发明进一步地定义了一贡献率，所述贡献率为所述阵列环12122与所述磁环12121使用相同能量而辐射充磁情况下的表面磁场的波形图之比。

本领域的技术人员可以理解的是，表面磁场的表现波形是正弦波的益处远远大于方波。因此，很多企业或个人在给所述辐射环充磁的时候，采用辐射充磁方式，也就是说，在所述辐射环的某一些部分没有进行充磁。体现在分布图上，类似于将所述方波进行切割，以使其近似于所述正弦波。

如图3所示，所述阵列环12122在被制备好后，所述阵列环12122表面磁场如其中所述阵列环12122的表面磁场的波形表现为正弦波形。此时，所述阵列环12122相比于使用相同能量而充磁得到的所述辐射环，一方面所述阵列环12122中所有的部分都能被利用，并且充磁后其磁场变化为正弦波形，所述阵列环12122正弦波形的最大波形大于所述辐射环。另一方面相比于所述辐射环的表面磁场的波形图，很明显地，所述辐射环在全部充磁后，其表面磁场分布表现为一方形波形。也就是说，对于已经制备好的不做任何改变的所述辐射环，其内外的磁场分布基本就是一方形波形。为了将所述辐射环的表面磁场倾向于正弦波，其中部分磁体是没有被充磁的，由此带来的结果是，所述辐射环中必然有一部分其实是没有被利用到贡献磁场。而且所述辐射环更多地是采用的制造方法的是分块拼接，其整体的材料利用率不高。

并且，辐射环在全取向与削弱后的正弦波取向也有一定差别，一般地，正弦波取向约被削弱15％，也就是说，以辐射环为例，全取向为100％的波形所占面积，正弦波取向所占的面积比值在85％。

相对地，本发明中的所述阵列环12122由于在磁粉阶段已经取向完成，其整体所述阵列环12122的表面磁场经过充磁过后就是正弦波。其中一个优势在于，其通过所述阵列环12122的磁通量在指定范围是大于所述辐射环。

值得一提的是，所述阵列环12122的内部磁场呈现均匀的扇形变化，在所述阵列环12122的其中一极中，其中两边磁场方向均匀地朝向中轴线。

具体地，所述阵列环12122的所述表面磁场所形成的正弦波形的面积为Z，完全充磁上的所述辐射环的所述表面磁场所形成的方波形的面积为LF，实际上的所述辐射环的所述表面磁场所形成正弦波的面积为SF，所述波形的面积大小代表了在所述波形的情况下通过其中的磁通量，面积越大，磁通量越多。

因此，本发明中的所述贡献率的一种表现方式，其贡献率的比值为所述阵列环12122的正弦波的面积比上所述辐射环的方波所产生的比值。

本发明中的所述贡献率的另一种表现方式，其中所述贡献率的比值为所述的阵列环12122的正弦波的面积比上所述辐射环的实际正弦波所产生的比值。

本发明中的所述贡献率的另一种表现方式，其中所述贡献率的比值的为所述辐射环的理论正弦波的面积比上所述辐射环的实际正弦波的比值。

根据所述贡献率，很明显，所述阵列环12122对于表面磁场的贡献较大，也就是说，如果是相同的面积，所述阵列环12122所通过的磁通量是大于所述辐射环，同理地，所述磁通量的大小也意味者是所述阵列环12122所组装成的电机的效率高。

举例地，如下表所示的不同磁环12121的贡献率。

根据同等尺寸同等材料的磁粉制备的阵列环和辐射环，以10级磁环为例，所述阵列环12122的单个波峰所围成的的面积为12000(mT*Deg)，所述辐射环的单个波峰所围成的面积为10000(mT*Deg)，其中所述贡献率以所述阵列环的为100％的基准，所述辐射环的贡献率为所述阵列环12122单个波峰所围成的面积比上所述辐射环的单个波峰的面积。

进一步地，所述辐射环的贡献率分为全取向和正弦取向两种，其中

	阵列环12122	辐射环全取向	辐射环正弦取向
				贡献率	100％	83.3％	70％以下

由上述表格可知，所述阵列环12122的贡献率大于所述辐射环全取向和正弦取向。

在实际生产过程中，现有技术的磁环12121在制备的时候，其取向是在成型之后，并且其磁环12121为拼装完成，其拼装处的磁场的变化难以预测。而本发明的所述阵列环12122的磁场是可预测的，并且是平缓地变化。

本发明进一步地提供所述磁环12121的制备方法，所述一体化磁环12121的制备方法，以及提供所述阵列环12122的制备方法，其步骤包括：

a、制备一预备磁粉；

b、取向所述预备磁粉；

c、一体成型，通过所述预备磁粉压制而成一磁环12121；以及

d、充磁所述磁环12121。

在步骤a中，进一步地包括：

a1、通过成分配制，配制用于制造磁粉的原料的成分；

a2、熔炼，对完成配制的原料进行熔炼以使其均匀混合；以及

a3、对熔炼后的原料进行破碎，以制成用于制造磁环12121的磁粉。

在步骤b中，进一步地包括：

b1、对该磁粉通过取向和压制，以制成磁坯；

b2、以确定的极数和取向对该磁坯进行取向。

在步骤c中，进一步地包括烧结和粘结两种方式，其中一种是烧结，对该磁坯进行烧结回火，以制成一体化的成型磁体；另一种是粘结，在所述磁坯之中加入一粘结剂，进而使得所述磁坯固化成磁环12121。

值得一提的是，压制环节中，烧结磁环12121无需在外侧缠绕绑扎带或不锈钢套来防止离心力的破坏，可以使得所述定子11和所述转子12的所述气隙13很小，进而大大提高了电机的功率。

在步骤d中，其中通过对所述磁环12121进行取向时所确定的极数和取向一致的极数和取向进行充磁进而形成一阵列环12122。

在上述取向步骤中，所述取向按照所述阵列环12122的磁场方向取向。

根据上述制备方法的所述阵列环12122，所述阵列环12122采用钕铁硼稀土材料烧结制成。其制备过程中，如图7A-D所示。其中图7A表示所述制备方法的步骤a，图7B表示所述制备方法的步骤b，图7C表示所述制备方法的步骤c，图7D表示所述制备方法的步骤d。

而在本发明中，在磁粉过程中取向，磁粉在先取向的过程中，形成一定的分布，然后压制烧结，其能够制备完美磁场阵列变化的所述阵列环12122。

使用一次成型的所述阵列环12122，在所述电机的齿槽扭矩的削弱上有非常的大的优势。也就是说，在本发明的所述微型电机10中，主要由所述阵列环12122的一体化性能而减弱齿槽扭矩，而采用所述阵列环12122，使得齿槽扭矩明显的下降，进而提供整体的输出功率。

又因为所述阵列环12122被一体成型地制备，没有胶水等结合剂。因此，所以阵列环12122在高温下也不会脱离，或者有性能的降低。这样，所述阵列环12122可以将磁粉的高温性能表现出来。也就是说，所述阵列环12122可辅助提高所述微型电机10的高温性能。

本实施例中，所述阵列环12122采用钕铁硼磁环。所述阵列环12122的厚度比传统的稀土磁环较厚，在高温环境下，所述阵列环12122也不会有性能上的大波动，那么所述阵列环12122的稳定性和高温性能都有提升。

而本领域技术人员可以理解的是，本发明的所述阵列环12122的体积小，提供相同的扭矩的基础上，所述扭矩尺寸比大，也就是说体积可以减少，换句话说，其应用的范围更广。

熟悉本领域技术人员能够想到的是，通过选择合理的极槽配合，可以削弱齿槽扭矩。本发明中的其中一个实施例中，所述转子12的所述阵列环12122为10极的设置，其相应的所述定子11为12槽。另外，所述定子11和所述转子12的极槽比还有可能6极9槽，8极9槽，8极12槽，10极12槽，4极15槽；16极18槽，8极18槽，12极18槽，20极24槽，32极36槽等，具体其他极槽比参照上表1。

需要注意的是，所述阵列环12122为一体成型的，图中的极数划分并不代表所述阵列环12122在形状上被分开。而且，所述阵列环12122的磁极分布是阵列分布的，也就是说，所述阵列环12122的表面磁场是成正弦分布的，表面磁场具有10个磁极。本领域的技术人员应理解，相互错开6°的磁极为优选取向，这样才能保证所述微型电机10功能完整的同时，减少齿槽扭矩，抑制扭矩波动。

根据所述阵列环12122所组装的电机，本发明进一步地提供一种微型电机10及其微型电机系统，所述微型电机10及其微型电机系统包括一微型电机10和一控制组件，其中所述微型电机10与所述控制组件可通信地相互连接，所述微型电机10被所述控制器驱动并控制。所述控制组件进一步包括一位置传感器以及一电子换向装置。所述电机本体进一步包括所述定子11和所述转子12，其中所述位置传感器被置于所述电机本体用于检测所述转子12相对于所述定子11的旋转位置，所述电子换向电路被连接于所述定子11，所述电子换向电路和所述位置传感器相互配合使得所述转子12与所述电子连续地、有效地转动。根据所述微型电机10及其控制系统，其可以应用到很多适合的领域，包括纺织工业、汽车工业、家电设备等领域，其体积小的特点，使得这些领域中使用所述电机的设备，其体积随之减少。根据所述的微型电机系统，其中所述电机主体的尺寸范围在20-160mm。

根据本发明中所述转子和所述定子的尺寸范围，所述微型电机尺寸范围有一下多种实施例。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在20-30mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在30-40mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在40-50mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在50-60mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在60-70mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在70-80mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在80-90mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在90-100mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在100-110mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在110-120mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在120-130mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在130-140mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在140-150mm。

根据本发明的另一个实施例，本发明的所述微型电机的尺寸范围在150-160mm。

所述阵列环12122的其中一个优势在于其转子惯量小，也就是说，其加速和减速的能力，举例地，所述阵列环11122在0-4000转的变化，只需要8ms，也就是所述阵列环12122能够在极短的时间内完成加速和减速的过程。也就是说，当所述阵列环12122被应用在一些需要电机往复运动的领域，其优秀的性能将会被应用到各个设备。

根据所述微型电机10及其微型电机系统，其可以应用到很多适合的领域，包括纺织工业、汽车工业、家电设备等领域，其体积小的特点，使得这些领域中使用所述电机的设备，其体积随之减少。

根据所述微型电机及其微型电机系统，其适用于伺服电机系统，以提高了电机应用的效率和范围，并且可控制地程度高。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一微型电机，其特征在于，包括：

一定子，所述定子具有一转子容纳腔，其中所述定子具有多个绕线轴，所述绕线轴之间形成一定子槽；以及

一转子，所述转子被可转动地设置在所述转子容纳腔中，其中所述定子包围所述转子，其中所述转子包括一转环和一转轴，其中所述转轴和所述转环是固定地连接，其中所述转轴向外延伸以形成一驱动轴，其中所述转环包括一磁轭和一磁环，所述磁轭连接所述磁环和所述转轴，其中所述磁环为一一体化磁环。

2.根据权利要求1所述的微型电机，其特征在于，其中所述磁环为一阵列环，所述阵列环具有一表面磁场所述表面磁场具有一正弦波形。

3.根据权利要求1所述的微型电机，其特征在于，其中所述极数和所述槽数之比为6极9槽，8极9槽，8极12槽，10极12槽，4极15槽；16极18槽，8极18槽，12极18槽，20极24槽，32极36槽。

4.根据权利要求3所述的微型电机，其中所述转子的内径尺寸范围在0mm-76mm，其中所述转子的外径尺寸范围在8mm-80mm。

5.根据权利要求4所述的微型电机，其特征在于，其中所述电机提供一转矩体积比，其中所述微型电机的转矩比上所述阵列环的内径或者外径尺寸任一尺寸得出所述转矩体积比。

6.根据权利要求5所述的微型电机，其中所述定子的内径尺寸范围在8mm-80mm，其中所述定子的外径尺寸范围在16mm-160mm。

7.根据权利要求1所述的微型电机，其中所述微型电机的尺寸范围在16mm-160mm。

8.根据权利要求1所述的微型电机，其中所述微型电机提供一贡献率，所述贡献率为所述阵列环的所述表面磁场的所述波形所围成的面积。

9.一微型电机系统，其特征在于，包括：

一电机主体；以及

一控制组件，其中所述控制组件可控制地和可通信地连接所述电机主体，以使所述电机主体被所述控制组件驱动并控制。

10.根据权利要求9所述的微型电机系统，其中所述电机主体其中所述电机主体包括一定子和一转子，所述定子与所述转子连接，使得所述转子相对于所述定子转动，其中，所述转子采用一体化阵列磁环。