CN1164142A - 具有多极永久磁铁的机电换能器 - Google Patents

Abstract

一种机电换能器，其定子4由三个部分6、8和18构成，各部分呈城齿或齿52、54和60的形状叠置在转子30的多极磁铁34上。三个定子磁极10、12和20处在同一个定子平面上，和两个各个装有线圈26和28的分支部分22和24一起形成换能器的两个主磁路。这种换能器特别适用于步进工作方式，特别是要求每转一圈步进的次数较多时。

Description

具有多极永久磁铁的机电换能器

本发明涉及一种机电换能器，机电换能器的转子，其多极磁铁的偶数对磁极(或磁极对)沿转子转动轴线的方向交替取向。更具体地说，本发明涉及一种双向双相换能器，换能器的定子形成基本上处在同一个定子平面的多个磁极。

从文献W085100704我们知道有一种基于上述同一原理的机电换能器，换能器的定子由四个不同的定子部分组成，各部分形成定子的磁极。定子的两个各个装有一个线圈的分支部分，其两端分别接上述四个定子部分的不同部分。这四个定子部分有两个分别呈第一和第二环形城垛的形式，各城垛的城齿叠置在转子的多极磁铁上。第一和第二城垛的两个毗邻城齿，彼此以等于多极磁铁的磁极对所形成圆心角两倍的角度偏转，第一环形城垛的任何城齿相对于第二圆形城垛的任何城齿偏转多极磁铁双磁极中心角(N+1/2)倍的角度，其中N为正整数。

上述换能器的其中一个主要不便之处在于，要将其精确可靠地装配起来非常困难。的确是这样，四个成对叠盖的分立定子构件必须在彼此稳定的位置精确配置。

此外，这份文件并没有教导技术行家如何正确可靠地制取上述提到的那种转子磁极对数多达例如24或30对的换能器。确是如此，技术行家都找不到任何有关这两个编号为3的定子部分当多极磁铁的磁极对数增加时的结构令人满意的教导。特别是将该两个部分3的齿分别连接到两分支部分7两端B和C的臂部变得非常狭窄，因而不结实。

本发明的目的是提供上述的那一种机电换能器，但结构可靠，装配起来也不太棘手。为达到此目的，本发明主题的机电换能器包括：

一个定子，形成基本上处在同一个定子平面的多个定子磁极；

一个转子，在一个转动轴上形成，由一个多极磁铁组成，磁铁的磁极对为偶数，彼此交替地沿转子转动轴取向，且各个形成第一中心角，该多极磁铁则形成一平行于所述定子平面的转子平面；

两个线圈，与电源连接配置；

所述定子由第一分支部分和第二分支部分组成，各分支部分装有上述两线圈中的一个线圈，第一和第二所述定子磁极各自的第一和第二环形城垛，其城齿起码一部分叠置在所述多极磁铁上，所述第一或第二环形城垛的两个毗邻城齿以所述第一圆心角两倍的角度彼此偏离，所述第一环形城垛的任何城齿相对于所述第二圆形城垛的任何城齿偏转所述第一圆心角(N+1/2)倍的角度，其中N为正整数，所述第一和第二分支部分各自的第一端分别与所述第一和第二磁极连接，其特征在于，所述定子磁极的第三最终磁极围绕所述转动轴线配置，其边缘的各齿搭接在所述第一和第二环形城垛上，且起码一部分叠置在所述多极磁铁上，所述第一和第二分支部分各自的第二端与所述第三定子磁极连接。

本发明由于具有这些特点，因而给机电换能器的装配带来方便，而且多极磁铁磁极数目的增加不会象上述现有技术那样使换能器的结构易损坏。

下面参看附图以并非对本发明加以限制的实例进行说明，从而更详细地说明本发明的其它特点和优点，附图中：

图1是本发明换能器第一实施例的原理顶视图；

图2是沿图1中的II-II线截取的剖视图；

图3是图1换能器转子永久磁铁的示意图；

图4是图2所示转子的磁环的底视图；

图5是本发明换能器第二实施例的原理顶视图；

图6是沿图5中的VI-VI线截取的剖视图；

图7是图5定子的一个磁环的底视图。

下面参看图1至图4说明本发明机电换能器的第一实施例。

换能器的定子4包括第一定子部分6和第二定子部分8，该两部分分别形成第一磁极10和第二磁极12。第一磁极10和第二磁极12分别由第一环形城垛14和第二环形城垛16组成。定子4还包括第三定子部分18形成第三磁极20，且具有两个分支部分22和24，各分支部分分别装有线圈26和28。该两线圈配置得使其可以接电源(图中未示出)以便在定子4的两个主磁路中产生磁力线。

换能器还包括在转动轴32上形成的转子30，其扇形的多极磁铁34与磁凸缘连接。该磁铁的各对磁极(或磁极对)为偶数，交替地在转动轴32的方向上取向。各个磁极对形成圆心角α。

三个定子部分6、8和18处在同一个定子平面36。按照另一种方案，只有磁极10、12和20处在同一平面36上，而周边的各定子部分配置的方式则根据机电换能器的结构要求和机电换能器在其拟坐落的设备中的配置方式确定。

转子30的多极磁铁34位于平行于定子平面36的转子平面38，与定子平面36相隔一定距离，从而使磁极10、12和20起码一部分叠置在多极磁铁34上。

转子30还有一个磁极40位于多极磁铁34不面对定子平面36的一面。磁板40呈环形，多极磁铁34即叠置在磁环40上。此环形板40有多个孔限42，各孔眼形成两个地峡44和45构成高磁阻区。这些孔眼42使圆心角等于2(即等于多极磁铁34磁偶极子圆心角2倍的角度)的各扇区48彼此磁绝缘。应该指出的是，按照另一个实施例，各扇区的圆心角等于3，但也可以取其它值。最好各孔眼42与多极磁铁34的中间区50对齐。

至于定子磁极10、12和20的配置，分别属于磁极10和12的第一环形城垛14和第二环形城垛16分别由多个城齿52和多个城齿54构成。这些城齿52和54起码一部分叠置在转子30的多极磁铁34上。第一和第二环形城垛14或16的两个毗邻城齿52或54彼此偏转2的角度，即圆心角α两倍的值。此外，第一环形城垛14和任何城齿52相对于第二环形城垛16的任何城齿54偏转β角，β角的值最好等于圆心角α的(N+1/2)倍，其中N为正整数。但按照另一个实施例，β也可以取等于(N+1/3)α或(N+2/3)α的值。

第一和第二分支部分22和24各自的第一端56和57分别与第一和第二磁极10和12连接，第二端58和59则都直接与第三磁极20连接。

第三磁极20形成定子4的最终磁极，配置在转子30的转轴32周围，其周边有齿60与第一和第二环形城垛14和16搭接。齿60起码一部分叠置在多极磁铁34上。在第一环形城垛14的城齿52与第二环形城垛16的城齿54之间，一边配备有中间齿62，另一边配备有长臂64从磁极20的中心部分延伸，将装有线圈26和28的分支部分22和24的第二端58和59连起来。

这里还应该指出的是，中间齿62的存在对本发明换能器的作用来说完全是不必要的，但它和叠置在多极磁铁34上的长臂64的部分一样起收集线圈26和28所产生的磁力线的作用，并将其耦合到多极磁铁34通过位于环形城垛14和16各端城齿的磁力线，从而使环形板40中孔眼42的存在成了这里所述换能器使用的磁路的封闭板。此外，这个中间齿62还确定了使永久磁铁保持静止的定位扭矩的大小和相位。

还应该指出的是，环形板40是为使本发明的换能器具有校正功能而必需配备的，因为板，40可以提高本发明换能器的效率，从而最大限度地减小完成某些工作所需用的耗电量。设在板40上的孔眼42界定着彼此磁级缘的各扇区48，使定子的磁极10和12彼此磁绝缘，从而防止线圈的磁力线大量漏失。这一点对本发明的换能器特别有利，因为换能器两个主磁路的磁极20是公用的。

本发明换能器的一个实施例(这个实施例无论如何绝对不是对本发明的限制)的要点在于，线圈26和28是用交流供电的，其极性交替变化从而使转子以步进的方式转动。采用这样的电源应该指出的是，若多极磁铁34上配备了30个磁极对，则转子30每转一圈可以步进60次，这在种表上的应用是有利的。

下面借助图5至图7说明本发明机换能器的第二实施例。

上面已经谈过的这里不再详细说明。应该指出的是，为避免画面拥挤，图5中没有将转子画出来。

本发明的第二实施例与上述第一实施例的不同点有两方面。

首先，分别形成定子磁极10、12和20的三个定子部分6′、8′和18′实际上连接在一起形成一个单件。定子部分6′、8′和18′通过形成高磁阻区的地峡70、71和72连接在一起，从而将磁极10、12和20彼此磁绝缘起来。环形城垛14和16以及磁极20各齿60的配置与第一实施例类似。

其次，第二实施例与第一实施例的不同点在于，转子30′的多极磁铁34不面对定子平面36的一面配备了一个环形板74。此环74代替了第一实施例的环40。环74也是由磁性材料制成，起码一部分叠置在多极磁铁34上，且相对于定子4′固定配置的。环形板74有两个孔眼76和78将环74的两部分80和82磁绝缘起来。环74相对于定子4′配置得使环形扇区80和82分别叠置到环形城垛14和16上。因此，孔眼76和78对磁极10和12起磁绝缘的作用。

应该指出的是，环74不仅提高了本发明机电换能器的效率，而且还减小了磁极10、12和20作用到多极磁铁74的吸力。

第二实施例机电换能器的作用与上述第一实施例的类似。

Claims (7)

1.一种机电换能器，包括：

定子(4，4′)，形成基本上位于同一定子平面(36)的三个定子磁极(10，12，20)；

转子(30，30′)，在转子的转动轴(32)上形成，由磁极对数为偶数的多极磁铁(34)组成，各磁极对沿所述转动轴交替取向且各个形成第一圆心角(α)，此多极磁铁(34)形成平行于所述定子平面的转子平面(38)；

两个线圈(26，28)，连接电源配置；

所述定子(4，4′)包括第一分支部分(22)和第二分支部分(24)，各分支部分装有所述两线圈中之一，所述第一定子磁极(10)和第二定子磁极(12)分别具有第一环形城垛(14)和第二环形城垛(16)，两环形城垛各自的城齿(52，54)起码一部分叠置在所述多极磁铁(34)上，所述第一或第二环形城垛的两个毗邻城齿彼此以等于所述第一圆心角(α)两倍的角度偏转，所述第一环形城垛的任何城齿以所述第一圆形角(α)(N+1/2)倍的角度相对于所述第二环形城垛的任何城齿偏转，其中N为正整数，所述第一分支部分(22)和所述第二分支部分(24)各自的第一端(56，57)分别与所述第一磁极(10)和第二磁极(12)连接，其特征在于，所述定子磁极的第三最终磁极(20)配置在所述转动轴32周围，且其周边有多个齿(60)搭接到所述第一环形城垛(14)和第二环形城垛(16)上，且起码一部分叠置在所述我极磁极(34)上，所述第一和第二分支部分各自的第二端(58，59)与所述第三磁极(20)连接。

2.如权利要求1所述的换能器，其特征在于，它还包括磁板(40)，位于所述多极磁铁(34)不面对所述定子平面(36)的一面上，所述磁板起码一部分叠置在所述多极磁铁上，且可转动地固定在所述转子(30)上。

3.如权利要求2所述的换能器，其特征在于，所述磁板(40)是个环形板，上面开有多个孔眼(42)配置得使其将各扇区(48)彼此磁绝缘，扇区(48)的圆心角等于或大于所述第一圆心角(α)的两倍。

4.如权利要求1所述的换能器，其特征在于，它还包括磁板(74)，磁板(74)位于所述多极磁铁(34)不面对所述定子平面(36)的一面上，起码一部分叠置在所述多极磁铁上，且固定配置在所述定子(41′)上。

5.如权利要求4所述的换能器，其特征在于，所述磁板(74)呈环形，具有两个孔眼将两个起码一部分分别叠置在所述第一和所述第二环形城垛(14，16)的环形部分(80，82)彼此磁绝缘起来。

6.如以上任一权利要求所述的换能器，其特征在于，所述第一、第二和第三定子磁极(10，12，20)制成同一个单件，形成三个高磁阻地峡(70，71，72)将所述定子磁极(10，12，20)磁绝缘起来。

7.如以上任一权利要求所述的换能器，其特征在于，所述多极磁铁(34)的磁极对数为30，所述电源配置得通过给两个线圈供应交流电使所述转子(30，30′)以每转动一步进60次的方式转动。

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