CN205029528U - 一类新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于交流感应伺服电机技术领域，涉及一种恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，主要特征是：由N个独立电机单元组成；每个独立单元结构相同或相似，通过单相交变电流供电；N个单元的供电电压大小相等但相位成等差数列。回转电机独立单元的定子导磁硅钢结构简单；励磁绕组类似螺线管，绕线方式简单；转子绕组通过感应供电，没有滑环易损件；电机可工作在固定供电电压频率下，输出扭矩与供电电压成正比，通过调节电压幅值来控制。这种恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机不采用永磁材料，结构简单，扭矩特性好，控制器设计简单，控制精度高，而且可设计成基于相同原理的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机型式。

Description

一类新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机

技术领域

本实用新型属于感应电机技术领域，涉及到交流感应伺服电机，特别涉及到一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。

背景技术

伺服电机是机电能量转换的电磁机械装置，其主要特征是这种电机的输出扭矩或速度可以被快速精确地控制。根据使用要求和电源的不同，可分为直流伺服电机、交流同步伺服电机和交流感应伺服电机等。

直流伺服电机具有调速性好、启动转矩大和控制系统简单的优点，但结构复杂、制造成本高、维护费用高、可靠性差。

交流同步伺服电机结构型式有两种:一是交流永磁同步伺服电机，转子采用永磁材料产生高密度永磁场，但需要短缺的稀土资源；二是交流绕线转子同步伺服电机，转子通过励磁产生磁场，但需要外加励磁电源，通过滑环引入电流，所以结构复杂，制造成本高、维护费用高。

交流感应伺服电机也被称为交流异步伺服电机，结构简单，制造方便，运行可靠，最大的缺陷是控制器复杂、低速扭矩特性差、控制精度低。

本实用新型公开了一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。其中恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机是回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的变形型式。这一类新型电机不采用一般交流伺服电机的旋转磁场或行波磁场原理，其主要优点是：没有滑环等易损件，维护费用低；定子(初级)绕线和结构简单，转子(次级)不采用永磁材料，因此不需要稀土等高昂短缺资源，制造成本低；采用交流电源供电，电源可工作在固定频率上，仅通过调节电源电压，就能实现电机要求的精确扭矩输出或力输出；控制系统不采用现在交流感应伺服电机的矢量控制原理，且由于电机工作时采用固定频率电源供电，电机控制系统类似于直流伺服电机控制系统，设计简单。

本实用新型公开的回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，至今国内外未见任何相关报道、文献和专利发表。

实用新型内容

为了解决目前伺服电机或结构复杂、维护费用高、可靠性差；或需要稀土等短缺资源、制造成本高；或调速性能差、控制系统复杂等问题，本实用新型公开了一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案如下：

本实用新型公开的一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，它们基于相同的原理。其中恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机是回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的演变形式。下面首先详细阐述新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的技术方案。

本实用新型公开的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，属于回转式电机，其特征是：电机由N个独立的电机单元、轴、轴承、端盖及冷却系统组成。其中每个独立电机单元通过单相交变电流供电，这些单元的供电电压大小相等，但电压相位成等差数列，公差为360度/N或180度/N。理论上实现恒扭矩输出要求N大于等于3，例如令公差为360度/N，则当N＝3时，3个独立电机单元的交流供电电压相位分别为0度、120度和240度，与目前三相交流供电的电压相位一致。然而，当N＝4时，4个独立电机单元交流供电电压相位分别为0度、90度、180度和270度，但其中电压相位为0度和180度的两个独立电机单元输出特性相同，90度和270度的两个独立电机单元输出特性相同，所以输出特性相同的两个独立电机单元供电电源可简单地通过交换接线来实现，这样N＝4时的电机也可退化为采用两个独立电机单元的结构型式。因此，本实用新型公开的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机结构型式上包括两个以上独立电机单元的情况。

每个独立电机单元结构相同，主要包括定子和转子两部分。

其中，定子由定子外壳、定子导磁硅钢、定子励磁绕组线圈组成。定子导磁硅钢由硅钢片叠合而成，形状是开有环槽的圆环柱。定子励磁绕组线圈类似多层螺线管型式，安装在定子导磁硅钢的环槽中。定子外壳和定子导磁硅钢固连，电机工作时保持固定不动。

当定子励磁绕组线圈通过单相交变电流时，在定子导磁硅钢中围绕定子励磁绕组线圈将产生单相交变磁通，单相交变磁通通过定子和转子之间的气隙和转子导磁硅钢闭合。按照定子导磁硅钢和转子导磁硅钢间气隙与转子回转轴的相互位置关系，独立电机单元结构型式可分为轴向布置和径向布置两大类。进一步地，轴向布置和径向布置的独立电机单元又分别可细分为单侧布置和对称布置两种结构型式。

轴向单侧布置型式的定子：沿电机轴方向，相对于转子导磁硅钢，定子导磁硅钢布置在左侧或右侧。当定子导磁硅钢布置在左侧时，定子导磁硅钢上的环槽在右侧；当定子导磁硅钢布置在右侧时，定子导磁硅钢上的环槽在左侧。定子励磁绕组线圈安装在定子导磁硅钢的环槽中。

轴向对称布置型式的定子：是在转子导磁硅钢的两侧分别布置定子导磁硅钢，分别被称为定子左导磁硅钢和定子右导磁硅钢。定子左导磁硅钢上的环槽在右侧，定子右导磁硅钢上的环槽在左侧，是上述两种轴向单侧布置型式定子的结合。这时，定子励磁绕组线圈有两组，分别安装在定子左右导磁硅钢的环槽中。

径向单侧布置型式的定子：相对于转子轴线，定子导磁硅钢布置在转子导磁硅钢的内侧或外侧。当定子导磁硅钢布置在外侧时，定子导磁硅钢上的环槽在内侧；当定子导磁硅钢布置在内侧时，定子导磁硅钢上的环槽在外侧。这种布置，结构上类似于普通交流电机的内、外转子型式，但它们有本质的区别，不同之处表现在，本电机单元的定子导磁硅钢上安装单相绕组，绕线方式是类似于螺线管的简单绕线型式。

径向对称布置型式的定子：相对于转子轴线，是在转子导磁硅钢的内外侧分别布置定子导磁硅钢，分别被称为定子内导磁硅钢和定子外导磁硅钢。定子内导磁硅钢上的环槽在外侧，定子外导磁硅钢上的环槽在内侧，是上述两种径向单侧布置型式定子的结合。这时，定子励磁绕组线圈有两组，分别安装在定子内外导磁硅钢的环槽中。但这种情况下电机转子整体结构应设计成杯型，以便输出运动。

其中，转子由转子轮毂、转子导磁硅钢、转子感应励磁绕组线圈、转子扭矩绕组线圈组成。其中转子导磁硅钢是由M个硅钢件沿圆周均匀布置构成，每个硅钢件形状相同，相邻硅钢件之间有间隙，整体形状类似有多个缝隙的圆环柱。每个硅钢件在圆周方向上都开有槽，以使转子导磁硅钢整体上形成环槽，环槽的位置与定子导磁硅钢上安装定子励磁绕组线圈的环槽相对应。根据独立电机单元结构布置方式不同，每个硅钢件在圆周方向上的槽位置也不同，或开在径向内外的圆柱面上，或开在轴向两侧的端平面上。同时，每个硅钢件在中部还设计有通槽，其方向与环槽垂直且根据电机单元结构布置方式不同，或设计在径向方向或设计在轴向方向，用于安装转子扭矩绕组线圈；转子感应励磁绕组线圈采用类似于螺线管的简单绕线形式，安装在转子导磁硅钢的环槽中。转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上的通槽绕在转子导磁硅钢上。转子导磁硅钢固连在转子轮毂上，电机工作时转子导磁硅钢、转子轮毂和轴一起转动。

轴向单侧布置型式的转子：转子导磁硅钢中的每个硅钢件，几何上可描述为由多层扇形角相同的矩形截面扇环柱沿径向连接而成，相邻两层矩形截面扇环柱中间的连接部分为一处或多处，每个起连接作用的连接体形状为扇环柱或一般柱体，尺寸较小。相对于转子轴线，每个硅钢件内外两侧为矩形截面扇环柱，硅钢件中间为起连接作用的连接体和矩形截面扇环柱交替排列；由于每个中间连接体尺寸较小，其轴向厚度和相对于转子轴线形成的扇形角都较小，会在每个硅钢件上形成多个轴向通槽和沿圆周方向的长槽。M个硅钢件沿圆周均匀布置，多层矩形截面扇环柱形成沿圆周有M个气隙的多层矩形截面圆环柱，在相邻两层圆环柱之间由连接体形成多个轴向通槽，并在左侧或右侧形成环槽。转子感应励磁绕组线圈安装在环槽中。转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子内外多组扭矩绕组线圈。

轴向对称布置型式的转子：转子导磁硅钢相当于是将两个轴向单侧布置的转子导磁硅钢合并、共同安装在一个转子轮毂上，它们相对垂直于转子轴线的转子轮毂对称面成镜像关系，分别被称作转子左导磁硅钢和转子右导磁硅钢。转子左导磁硅钢上安装转子左感应励磁绕组线圈的环槽在左侧，与安装定子左励磁绕组线圈的定子左导磁硅钢上的环槽相对应。转子右导磁硅钢上安装转子右感应励磁绕组线圈的环槽在右侧，与安装定子右励磁绕组线圈的定子右导磁硅钢上的环槽相对应。转子感应励磁绕组线圈有两组，分别安装在转子左右导磁硅钢的环槽中。转子扭矩绕组线圈通过多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子左右导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子内外多组扭矩绕组线圈。这种情况下，转子内外多组扭矩绕组线圈，相当于是两个轴向单侧布置的转子内外多组扭矩绕组线圈分别合并的结果。

径向单侧布置型式的转子：转子导磁硅钢中的每个硅钢件，几何上可描述为多层扇形角相同的矩形截面扇环柱沿轴向连接而成，中间连接部分为一处或多处，每个起连接作用的连接体其形状为扇环柱或一般柱体，尺寸较小。沿转子轴线，每个硅钢件的左右两侧为矩形截面扇环柱，硅钢件中间为起连接作用的连接体和矩形截面扇环柱交替排列；由于每个中间连接体尺寸较小，其径向厚度和相对于转子轴线形成的扇形角都较小，会在组成硅钢件的相邻矩形截面扇环柱之间形成多个径向通槽，并在外侧或内侧沿圆周形成一个或多个长槽。M个硅钢件沿圆周均匀布置在轮毂上后，硅钢件的多层矩形截面扇环柱形成沿圆周有M个气隙的多层矩形截面圆环柱，同时连接体在多层圆环柱之间形成多个径向通槽，并在外侧或内侧形成环槽。转子感应励磁绕组线圈安装在环槽中。转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子左中右扭矩绕组线圈。

径向对称布置型式的转子：采用径向对称布置型式独立电机单元的电机，结构设计上属于内外双定子电机，电机转子整体结构需设计成杯型。转子导磁硅钢，可以看做是将两个径向单侧布置的转子导磁硅钢分别安装在转子杯的内外侧，分别被称作转子内导磁硅钢和转子外导磁硅钢。转子内外导磁硅钢的硅钢件数相同，径向对称面相同。转子外导磁硅钢上安装转子外感应励磁绕组线圈的环槽在外侧，转子内导磁硅钢上安装转子内感应励磁绕组线圈的环槽在内侧。转子内外导磁硅钢上的环槽分别与定子内外导磁硅钢上的环槽对应。转子感应励磁绕组线圈有两组，分别安装在转子内外导磁硅钢的环槽中。转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的径向通槽，分别绕在转子内外导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子左中右扭矩绕组线圈。这种情况下，转子左中右扭矩绕组线圈，相当于是两个径向单侧布置的转子左中右扭矩绕组线圈分别合并的结果。

至此，已阐述了回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机独立电机单元的基本结构型式和组成，包括轴向单侧布置、轴向对称布置、径向单侧布置和径向对称布置等四种。这四种基本结构型式也可以进行组合，包括轴向和轴向组合、径向和径向组合、轴向和径向组合等。例如轴向和轴向组合，为增加扭矩，对于轴向单侧布置或轴向对称布置的独立电机单元，加大转子和定子的直径，并沿转子和定子的径向布置多组定子、转子导磁硅钢和相应的绕组线圈；例如轴向和径向组合，可在轴向单侧布置或轴向对称布置的独立电机单元的转子径向方向上，安装单侧径向转子导磁硅钢和相应的绕组线圈，并在对应的定子位置安装单侧径向定子导磁硅钢和绕组线圈。另外，为了减小轴向尺寸，也可以将多个独立电机单元布置在一个轴截面内，类似盘式电机，这时每个独立电机单元径向尺寸将不同，为了获得恒扭矩输出，应对结构尺寸作相应调整。

在独立电机单元的基本结构型式中，定子励磁绕组线圈和转子感应励磁绕组线圈采用以电机轴线为轴线的多层螺线管型式的大环形线圈。当然，这些线圈也可以采用多组小线圈组合的结构型式来代替，将小线圈制成多组螺线管型式，并沿定子和转子导磁硅钢圆周均匀分布安装。

本新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的另一特征是，在单相交流电源供电下，每个独立电机单元的定子励磁磁场是由多层螺线管式环形绕组线圈产生，电机定子导磁硅钢和转子导磁硅钢围绕励磁绕组线圈的绕组安装，定子导磁硅钢和气隙中的交变磁场，磁力线方向不变，各点的磁场同时变大同时变小，不产生旋转励磁磁场或行波励磁磁场。转子导磁硅钢上缠有两类线圈，一类是转子感应励磁绕组线圈，另一类是转子扭矩绕组线圈。转子感应励磁绕组线圈与定子励磁绕组线圈类似，它通过和定子励磁绕组线圈互感在扭矩绕组线圈内产生扭矩电流。转子扭矩绕组线圈绕线方向空间上与转子感应励磁绕组线圈绕线方向相垂直，转子扭矩绕组线圈产生的磁力线方向是沿以轴线为转子轴线的大圆方向。

独立电机单元产生的扭矩方向与转子感应励磁绕组线圈和转子扭矩绕组线圈的接线有关，交换接线即可改变扭矩方向，因此为了实现电机的正反方向驱动，可采用如下三种方法，(1)电机中采用两组独立电机单元，一组实现正转驱动，另一组实现反转驱动，这相当于两个电机的串联；(2)在独立电机单元中增加电磁开关，以交换转子中绕组线圈的接线方式。这时电机转子中需要增加感应控制装置，以实现对电磁开关的控制；(3)对于对称布置的独立电机单元，将转子中的两组感应励磁绕组线圈串联反向连接，一起为转子中的转子扭矩绕组线圈供电，同时通过调整定子中的励磁绕组线圈施加电压的相对大小，来改变转子扭矩绕组线圈的电流相位，实现电机正反方向驱动。

基于前已述及的回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，下面阐述恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的技术方案。

恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机是上述回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的演变型式。将回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的独立电机单元沿圆周展开，将其定子和转子分别演变为直线伺服电机独立电机单元的初级和次级，便可得到恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的独立电机单元。根据初级和次级的相对位置关系，这种独立电机单元的结构型式包括单侧布置、对称布置和多侧布置等。

恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的每个独立电机单元，主要包括初级和次级两部分。

独立电机单元的初级，由基座、初级导磁硅钢和初级励磁绕组线圈组成。初级导磁硅钢是开有环槽的直线型结构；环槽中安装单相初级励磁绕组线圈，绕线方式采用类似于螺线管的简单绕线形式；初级导磁硅钢固连在基座上，电机工作时保持固定不动。根据单侧布置、对称布置或多侧布置的单元结构类型，独立电机单元包括一个或多个初级导磁硅钢，每个初级导磁硅钢的环槽开在靠近次级的一侧；相应的初级励磁绕组线圈也包括一组或多组，分别安装在初级导磁硅钢的环槽中。

独立电机单元的次级，由移动件、次级导磁硅钢、次级感应励磁绕组线圈、次级输出力绕组线圈和次级端部磁轭组成。次级导磁硅钢是由M个形状相同的硅钢件排列在一条直线上构成的，且相邻硅钢件之间留有间隙，整体上形成具有多个截面缝隙的直线型结构。在直线型结构侧面上，每个硅钢件上设计有槽，以使直线型次级导磁硅钢整体上在侧面形成环槽，在电机装配后，该环槽的位置与初级导磁硅钢上安装励磁绕组线圈的环槽相对应，以便使初级励磁绕组线圈和次级感应励磁绕组线圈相耦合。同时，每个硅钢件上还设计有用于安装输出力绕组线圈的通槽，通槽和侧面环槽相互垂直，其方向或水平或垂直，由初级导磁硅钢和次级导磁硅钢的布置方式决定。次级感应励磁绕组线圈安装在次级导磁硅钢的侧面环槽中，采用类似于螺线管的简单绕线形式。次级输出力绕组线圈通过次级导磁硅钢件上的通槽，缠绕在次级导磁硅钢的每个硅钢件上。次级输出力绕组线圈的缠绕方向和次级感应励磁绕组线圈的绕线方向在空间上相互垂直。次级导磁硅钢固连在移动件上，次级端部磁轭安装在次级导磁硅钢的两端，也固连在移动件上。根据单侧布置、对称布置或多侧布置的单元结构类型，独立电机单元包括一个或多个次级导磁硅钢，每个次级导磁硅钢的环槽开在靠近初级的一侧；相应的次级感应励磁绕组线圈也包括一组或多组，分别安装在次级导磁硅钢的环槽中；当然，输出力绕组线圈也包括一组或多组，通过次级导磁硅钢上的通槽缠绕在构成次级导磁硅钢的M个硅钢件上。

其中，恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机独立电机单元的初级和次级之间留有间隙。初级导磁硅钢、次级导磁硅钢和次级端部磁轭都由硅钢片叠加而成。次级感应励磁绕组线圈与次级输出力绕组线圈连接。由于恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机独立电机单元供电方便，可以将独立电机单元的初级和次级结构对调，并设计成长初级、短次级或短初级、长次级结构。

至此，本实用新型的回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机及其演变的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的技术方案已阐述完毕。

总之，本实用新型提出的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，结构简单，特别表现在定子硅钢和定子绕组结构上，不采用永磁材料，制造成本低；没有滑环易损件，维护费用低；转子绕组虽通过感应供电，但具有恒扭矩特性，类似于直流电机；通过调节供电电压大小或频率都能实现电机输出扭矩控制，但实际设计电机可采用固定频率电源供电的工作方式，以便选择合适或最佳的电机工作频率，降低能量损耗；在定子转子导磁硅钢磁感应强度不饱和及忽略绕线电阻的情况下，电机输出扭矩与定子励磁电压成正比，与转子转速无关，简化了伺服控制器设计，控制精度高，工作可靠；电机的轴向对称布置型式，易实现低速、大扭矩设计。同时，本实用新型的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，也可演变为基于相同原理的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。

附图说明

图1是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)

图2是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)局部放大图

图3是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)A-A剖视图

图4是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)B-B剖面图

图5是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)B-B剖面局部放大图

图6是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)C-C剖视图

图7是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)转子轮毂和转子硅钢

图8是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)转子轮毂和转子硅钢D-D剖视图

图9是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)定子外壳和定子右导磁硅钢

图10是三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)定子外壳和定子右导磁硅钢剖面图

图11是恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机轴向单侧布置独立电机单元

图12是恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机轴向单侧布置独立电机单元局部放大图

图13是恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机径向单侧布置独立电机单元

图14是恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机径向单侧布置独立电机单元局部放大图

图15是三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)

图16是三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)E-E剖视图

图17是三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)次级输出力绕组线圈和移动件剖视图

图18是三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)次级导磁硅钢和移动件剖视图

图中：1转子外扭矩绕组线圈；2转子内扭矩绕组线圈；3转子轮毂；4轴；5轴承；6端盖；7定子外壳；8定子左导磁硅钢；9定子左励磁绕组线圈；10转子左感应励磁绕组线圈；11转子左导磁硅钢；12转子右导磁硅钢；13转子右感应励磁绕组线圈；14定子右励磁绕组线圈；15定子右导磁硅钢；16定子导磁硅钢；17定子励磁绕组线圈；18转子左扭矩绕组线圈；19转子感应励磁绕组线圈；20转子导磁硅钢；21转子右扭矩绕组线圈；22移动件；23初级左导磁硅钢；24次级左导磁硅钢；25次级右导磁硅钢；26初级右导磁硅钢；27初级左励磁绕组线圈；28次级左感应励磁绕组线圈；29次级右感应励磁绕组线圈；30初级右励磁绕组线圈；31次级下输出力绕组线圈；32次级中输出力绕组线圈；33次级上输出力绕组线圈；34基座；35导轨；36次级端部磁轭。

具体实施方式

由于应用的场所和要求不同，本实用新型的回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机及其演变的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的具体型式和结构将有所变化。

下面针对实例，结合技术方案和附图进行详细叙述。

实施例1：三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机如图1所示，由轴4、轴承5、端盖6和三个独立电机单元组成。电机采用固定频率三相交流电供电，每相交流电为一个独立电机单元供电，电压相位分别为0度、120度和240度，工作时供电电压频率不变，通过调节供电电压大小控制电机输出扭矩。

三个独立电机单元结构相同如图1所示，每个独立电机单元都采用轴向对称布置型式，定子和转子结构参见局部放大图2。

独立电机单元的定子由定子外壳7、定子左导磁硅钢8、定子左励磁绕组线圈9、定子右励磁绕组线圈14和定子右导磁硅钢15组成。定子右导磁硅钢15为左侧面中间开有环槽的矩形截面圆环柱，固连在定子外壳7上，如图9、10所示；定子左导磁硅钢8与定子右导磁硅钢15结构基本相同，区别是环槽开在右侧面。定子右励磁绕组线圈14和定子左励磁绕组线圈9分别安装在定子右导磁硅钢15和定子左导磁硅钢8的环槽中，如图6所示，并分别与转子右感应励磁绕组线圈13和转子左感应励磁绕组线圈10相耦合，参见图2。

独立电机单元的转子由转子轮毂3、转子左导磁硅钢11、转子右导磁硅钢12、转子左感应励磁绕组线圈10、转子右感应励磁绕组线圈13、转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2组成，参见图1和图2。其中转子整体通过转子轮毂3安装在电机轴4上。

转子左导磁硅钢11和转子右导磁硅钢12分别由八个硅钢件构成，八个硅钢件沿转子轮毂3圆周均匀分布并固连在转子轮毂3上，相邻硅钢件之间留有间隙，参见图7、8。每个硅钢件几何上可看作是由两个矩形截面扇环柱沿径向连接而成，相对于转子轴线，内外两侧扇环柱之间的连接部分也是一个矩形截面扇环柱，其扇形角和轴向厚度都较小。八个形状相同的硅钢件沿圆周均匀布置后，由于其周向尺寸小于其所在圆周的周长，外侧和内侧扇环柱将组成沿圆周有八个气隙的矩形截面圆环柱，中间的八个扇环柱也均匀布置，将内外的两个矩形截面圆环柱连接起来。由于中间扇环柱扇形角较小，在内外圆环柱之间会形成八个轴向扇形通槽，同时因为其轴向厚度较小，在转子左导磁硅钢11的右侧形成环槽，在转子右导磁硅钢12的左侧形成环槽。

转子左右导磁硅钢的结构特点是，分别在它们的左侧中间和右侧中间有环槽，同时它们以八个间隙为对称线有八个相同的扇环形轴向通槽，在转子左右导磁硅钢整体上形成了八个扇环形轴向通槽和内外两组矩形截面扇环柱，参见图7、8。转子左感应励磁绕组线圈10和转子右感应励磁绕组线圈13分别安装在转子左导磁硅钢11和转子右导磁硅钢12的环槽中，如图2和图3所示。转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2分别包括八组线圈，它们通过转子左右导磁硅钢整体上的八个扇环形轴向通槽，分别缠绕在转子导磁硅钢的外内矩形截面扇环柱上，参见图2、3、4、5。其中，图4、5是转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2的剖面图，表示它们和转子导磁硅钢的外内矩形截面扇环柱的关系，其缠绕方向和转子左右感应励磁绕组线圈10、13的绕线方向在空间上相互垂直，参见图2、3。

独立电机单元的定子和转子之间留有气隙。转子左感应励磁绕组线圈10和转子右感应励磁绕组线圈13串联后，与转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2连接。

实施例2：四单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向单侧布置独立电机单元)

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机与实施例1类似，主要区别是独立电机单元结构和单元个数不同，所以下面重点介绍本实施例采纳的独立电机单元结构。

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，是由轴4、轴承5、端盖6和四个独立电机单元组成。电机采用固定频率四相交流电供电，每相交流电为一个独立电机单元供电，电压相位分别为0度、90度、180度和270度，工作时供电电压频率不变，通过调节供电电压大小控制电机输出扭矩。

四个独立电机单元结构相同，都采用轴向单侧布置型式，如图11所示，图12是它的局部放大图。

独立电机单元的定子由定子外壳7、定子左导磁硅钢8和定子左励磁绕组线圈9组成。定子左导磁硅钢8固定在定子外壳7上，定子左励磁绕组线圈9安装在定子左导磁硅钢8的右侧环槽中，相当于实施例1中独立电机单元的定子去掉右侧部分。

独立电机单元的转子由转子轮毂3、转子左导磁硅钢11、转子左感应励磁绕组线圈10、转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2组成。转子左导磁硅钢11固定在转子轮毂3上，也是由八件硅钢件组成，安装后相邻硅钢件之间有间隙，与实施1相同。但本实施例中的转子与实施1不同的是，转子导磁硅钢仅由转子左导磁硅钢组成，没有转子右导磁硅钢部分。转子左感应励磁绕组线圈10、转子外扭矩绕组线圈1和转子内扭矩绕组线圈2在转子导磁硅钢上的安装方式与实施例1相同。转子通过转子轮毂3与电机轴4相连，输出扭矩。

其它与实施例1同。

实施例3：两单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(轴向对称布置独立电机单元)

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机是实施例1和实施例2的综合和简化。

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，是由轴4、轴承5、端盖6和两个独立电机单元组成。

实施例2中，电机采用固定频率四相交流电分别为四个独立电机单元供电，交流电电压相位分别为0度、90度、180度和270度，工作时供电电压频率不变。但由于0度和180度独立电机单元输出扭矩特性相同，90度和270度的独立电机单元输出扭矩特性相同，因此本实施例简化为采用两个独立电机单元的两单元恒扭矩感应伺服电机，其供电相差为90度。

独立电机单元采用轴向对称布置型式，单元具体结构参见实施例1。

实施例4：三单元恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机(径向单侧布置独立电机单元)

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机与实施例2类似，主要区别是独立电机单元结构和单元数量不同，所以下面重点介绍本实施例采纳的独立电机单元结构。

本恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，是由轴4、轴承5、端盖6和三个独立电机单元组成。电机采用固定频率三相交流电供电，每相交流电为一个独立电机单元供电，电压相位分别为0度、120度和240度，工作时供电电压频率不变，通过调节供电电压大小控制电机输出扭矩。

三个独立电机单元结构相同，都采用径向单侧布置型式，如图13所示，图14是它的局部放大图。

独立电机单元的定子由定子外壳7、定子导磁硅钢16和定子励磁绕组线圈17组成。定子导磁硅钢16固定在定子外壳7上，定子导磁硅钢16为矩形截面圆环柱，其内侧中间有环槽，定子励磁绕组线圈17安装在定子导磁硅钢16的内侧环槽中，如图13、14所示。

独立电机单元的转子由转子轮毂3、转子导磁硅钢20、转子感应励磁绕组线圈19、转子左扭矩绕组线圈18和转子右扭矩绕组线圈21组成。转子导磁硅钢20固定在转子轮毂3上，也是由八件硅钢件组成，安装后相邻硅钢件之间有间隙，与实施例2类似。但本实施例中的转子与实施2不同的是，转子导磁硅钢件安装后形成的转子导磁硅钢20的环槽在径向外侧中间，同时中间的通槽也沿半径方向，为矩形截面的扇形孔，它在转子导磁硅钢20上形成的两组矩形截面扇环柱分别位于转子导磁硅钢20左右两侧，结构型式上近似可以看做是实施例2中转子导磁硅钢轴截面旋转90度的结构。

转子感应励磁绕组线圈19安装在转子导磁硅钢20的中间外侧环槽中，如图13和图14所示。转子左扭矩绕组线圈18和转子右扭矩绕组线圈21分别包括八组线圈，它们通过转子导磁硅钢20上的八个扇形径向通槽，分别缠绕在转子导磁硅钢的左右矩形截面扇环柱上。

其它与实施例2同。

实施例5：三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)

本恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机如图15所示，主要由导轨35和三个独立电机单元组成。电机采用固定频率三相交流电供电，每相交流电为一个独立电机单元供电，电压相位分别为0度、120度和240度，工作时供电电压频率不变，通过调节供电电压大小控制电机输出力大小。

三个独立电机单元结构相同，如图15、16、17和18所示，每个独立电机单元都采用对称布置型式。

独立电机单元的初级，包括基座34、初级左导磁硅钢23、初级右导磁硅钢26、初级左励磁绕组线圈27和初级右励磁绕组线圈30，如图15所示。其中，初级左导磁硅钢23和初级右导磁硅钢26都固连在基座34上。

初级左导磁硅钢23和初级右导磁硅钢26都是矩形截面的长柱，在一侧开有一个矩形截面的环槽，以便安装相应的励磁绕组线圈。初级左导磁硅钢23的环槽开在右侧，初级右导磁硅钢26的环槽开在左侧。初级左励磁绕组线圈27和初级右励磁绕组线圈30分别安装在初级左导磁硅钢23和初级右导磁硅钢26的环槽中，如图15、16所示。

独立电机单元的次级，包括移动件22、次级左导磁硅钢24、次级右导磁硅钢25、次级左感应励磁绕组线圈28、次级右感应励磁绕组线圈29、次级下输出力绕组线圈31、次级中输出力绕组线圈32和次级上输出力绕组线圈33和次级端部磁轭36等，如图15所示。其中，次级左导磁硅钢24和次级右导磁硅钢25固连在移动件22上。

次级左导磁硅钢24和次级右导磁硅钢25结构类似，都是由十个硅钢件构成，主要区别是安装感应励磁绕组线圈的环槽在不同侧，如图15所示。每个硅钢件几何上可看作是由五个长方体垂直叠加而成，其中最外侧的上下两个长方体尺寸相同；中间一个长方体厚度较大，其它尺寸和最外侧的两个长方体相同；其余两个宽度较窄的长方体将最外侧和中间的三个长方体连接起来，类似“王”字型，但由于中间两个起连接作用的长方体长度较小，在硅钢件上形成四个通槽，如图18所示。这四个通槽，用于安装上中下三组输出力绕组线圈。同时，由于每个硅钢件上中间两个起连接作用的长方体宽度较窄，会在硅钢件一侧形成两个槽，当将十个硅钢件排成一条直线，安装在移动件22上时，这些槽便整体上形成了可安装感应励磁绕组线圈的环槽，如图17所示。次级左导磁硅钢24和次级右导磁硅钢25上相邻硅钢件之间留有间隙，如图17、18所示。

次级左感应励磁绕组线圈28和次级右感应励磁绕组线圈29分别安装在次级左导磁硅钢24和次级右导磁硅钢25的环槽中，分别与初级左励磁绕组线圈27和初级右励磁绕组线圈30相耦合，如图15所示。次级上输出力绕组线圈33、次级中输出力绕组线圈32和次级下输出力绕组线圈31分别包括十组线圈，它们通过次级左右导磁硅钢上的通槽，分别缠绕在次级导磁硅钢每个硅钢件上的最外侧和中间的三个矩形截面柱上，参见图15、17和18。其中，图17是次级上输出力绕组线圈33、次级中输出力绕组线圈32、次级下输出力绕组线圈31和移动件22的布置图，图18是次级导磁硅钢24和移动件22以及次级端部磁轭36的布置图。图17和图18表明了次级输出力绕组线圈与次级左导磁硅钢每个硅钢件的五个长方体之间的关系，次级输出力绕组线圈31、32、33的缠绕方向和次级左右感应励磁绕组线圈28、29的绕线方向在空间上相互垂直。

独立电机单元的初级和次级之间留有气隙。次级左感应励磁绕组线圈28和次级右感应励磁绕组线圈29串联后，与次级上输出力绕组线圈33、次级中输出力绕组线圈32和次级下输出力绕组线圈31连接。初级导磁硅钢、次级导磁硅钢和次级端部磁轭都是由硅钢片叠加而成。

实施例6：三单元恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机(对称布置独立电机单元)

将实施例5中的初级、次级互换，且保持长初级、短次级结构。

Claims (9)

1.回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，其特征在于，回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机,结构上由N个独立电机单元组成；每个独立电机单元结构相同，但当N个独立电机单元布置在垂直于电机回转轴的同一个平面上时，其结构尺寸不同；电机采用N相交流电供电，相位差相等,为360度/N或180度/N，接线方式是每个独立电机单元仅连接N相交流电中的一相交流电，每个独立电机单元中定子励磁绕组线圈仅施加一相交流电压；定子导磁硅钢采用以电机回转轴线对称的结构型式，定子励磁绕组线圈在定子导磁硅钢上沿圆周均匀分布，以电机回转轴线呈中心对称，在定子导磁硅钢和转子导磁硅钢之间的气隙中产生沿电机转子圆周的均匀分布磁场；每个独立电机单元中转子导磁硅钢采用沿圆周有均匀分布多个径向轴截面缝隙的结构型式，且转子导磁硅钢上绕有两种类型绕组线圈，它们的绕线方式在空间上正交，分别称作转子感应励磁绕组线圈和转子扭矩绕组线圈；转子扭矩绕组线圈与转子感应励磁绕组线圈直接相连；定子励磁绕组线圈与转子感应励磁绕组线圈安装位置相对应，产生互感为转子扭矩绕组线圈提供扭矩电流；

回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的独立电机单元，主要包括定子和转子两部分；

其中，定子由定子外壳、定子导磁硅钢、定子励磁绕组线圈组成；定子导磁硅钢是有环槽的圆环柱；单相定子励磁绕组线圈安装在环槽中，采用螺线管式的绕线方式；单相定子励磁绕组线圈采用线圈轴线与电机轴线重合的一组，或采用线圈轴线沿圆周均匀分布的多组；定子外壳和定子导磁硅钢固连，电机工作时保持固定不动；

其中，转子由转子轮毂、转子导磁硅钢、转子感应励磁绕组线圈、转子扭矩绕组线圈组成；其中转子导磁硅钢由M个硅钢件沿圆周均匀布置构成，每个硅钢件形状相同，相邻硅钢件之间有间隙，整体形状类似有多个缝隙的圆环柱；每个硅钢件在圆周方向上都有槽，以使转子导磁硅钢整体上形成环槽，环槽的位置与定子导磁硅钢上安装定子励磁绕组线圈的环槽相对应；根据独立电机单元结构布置方式不同，每个硅钢件在圆周方向上槽的位置也不同，开在径向内外的圆柱面上或开在轴向两侧的端平面上；同时，每个硅钢件在中部有通槽，其方向与环槽垂直且根据电机单元结构布置方式不同，在径向方向或在轴向方向，用于安装转子扭矩绕组线圈；转子感应励磁绕组线圈采用类似于螺线管的绕线形式，安装在转子导磁硅钢的环槽中；转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上的通槽绕在转子导磁硅钢上；转子导磁硅钢固连在转子轮毂上，电机工作时转子导磁硅钢、转子轮毂和轴一起转动；

其中，在恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的独立电机单元中：定子和转子之间有均匀气隙，形成磁阻；定子导磁硅钢和转子导磁硅钢都由硅钢片叠合而成；定子励磁绕组线圈安装在定子导磁硅钢上，它们相对电机轴线呈轴对称结构；当定子励磁绕组线圈采用一组螺线管式绕组线圈时，其轴线与定子转子轴线重合；当定子励磁绕组线圈采用多组螺线管式绕组线圈时，其轴线沿定子导磁硅钢圆周均匀分布；转子结构具有对称性，转子导磁硅钢上安装两组线圈，安装时要求转子扭矩绕组线圈和转子感应励磁绕组线圈绕线方向在空间上正交，使它们产生的磁场空间上方向基本正交；转子扭矩绕组线圈与转子感应励磁绕组线圈直接连接，转子感应励磁绕组线圈和定子励磁绕组线圈相对应，产生互感提供扭矩电流；每个独立电机单元工作时，对定子励磁绕组线圈施加单相交流电压，其结构型式决定了定子励磁磁场等价为多层螺线管型环形绕组线圈产生的磁场，在电机定子导磁硅钢和转子导磁硅钢之间的均匀气隙中，产生沿圆周均匀分布的磁场，磁力线方向不变，磁场大小随施加电压变化；定子导磁硅钢和气隙中的交变磁场不形成旋转磁场。

2.根据权利要求1所述的回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，其特征是：其每个独立电机单元的基本结构型式有轴向单侧布置、轴向对称布置、径向单侧布置和径向对称布置四种；每个独立电机单元的结构型式，包括四种基本结构型式及四种基本结构型式的组合，具体如下：

第一种独立电机单元的基本结构型式为轴向单侧布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

沿电机轴方向，定子导磁硅钢布置在转子导磁硅钢的左侧或右侧；当定子导磁硅钢在左侧时，其环槽在右侧；当定子导磁硅钢在右侧时，其环槽在左侧，

转子导磁硅钢中的每个硅钢件，几何上可描述为由多层扇形角相同的矩形截面扇环柱沿径向连接而成，相邻两层矩形截面扇环柱中间的连接部分为一处或多处，每个起连接作用的连接体形状为扇环柱或一般柱体，尺寸较小；相对于转子轴线，每个硅钢件内外两侧为矩形截面扇环柱，硅钢件中间为起连接作用的连接体和矩形截面扇环柱交替排列；由于每个中间连接体尺寸较小，其轴向厚度和相对于转子轴线形成的扇形角都较小，会在每个硅钢件上形成多个轴向通槽和沿圆周方向的长槽；M个硅钢件沿圆周均匀布置，多层矩形截面扇环柱形成沿圆周有M个气隙的多层矩形截面圆环柱，在相邻两层圆环柱之间由连接体形成多个轴向通槽，并在左侧或右侧形成环槽；转子感应励磁绕组线圈安装在环槽中；转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子内外多组扭矩绕组线圈；

第二种独立电机单元的基本结构型式为轴向对称布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

两个定子导磁硅钢分别布置在转子导磁硅钢的左侧和右侧，分别被称为定子左导磁硅钢和定子右导磁硅钢；定子左导磁硅钢上的环槽在右侧，定子右导磁硅钢上的环槽在左侧，是两种轴向单侧布置型式定子的结合；定子励磁绕组线圈有两组，分别安装在定子左右导磁硅钢的环槽中，

转子导磁硅钢相当于是将两个轴向单侧布置的转子导磁硅钢合并、共同安装在一个转子轮毂上，它们相对垂直于转子轴线的转子轮毂对称面成镜像关系，分别被称作转子左导磁硅钢和转子右导磁硅钢；转子左导磁硅钢上安装转子左感应励磁绕组线圈的环槽在左侧，与安装定子左励磁绕组线圈的定子左导磁硅钢上的环槽相对应；转子右导磁硅钢上安装转子右感应励磁绕组线圈的环槽在右侧，与安装定子右励磁绕组线圈的定子右导磁硅钢上的环槽相对应；转子感应励磁绕组线圈有两组，分别安装在转子左右导磁硅钢的环槽中；转子扭矩绕组线圈通过多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子左右导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子内外多组扭矩绕组线圈；这种情况下，转子内外多组扭矩绕组线圈，相当于是两个轴向单侧布置的转子内外多组扭矩绕组线圈分别合并的结果；

第三种独立电机单元的基本结构型式为径向单侧布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

相对于转子轴线，定子导磁硅钢布置在转子导磁硅钢的内侧或外侧；当定子导磁硅钢布置在外侧时，定子导磁硅钢上的环槽在内侧；当定子导磁硅钢布置在内侧时，定子导磁硅钢上的环槽在外侧，

转子导磁硅钢中的每个硅钢件，几何上可描述为多层扇形角相同的矩形截面扇环柱沿轴向连接而成，中间连接部分为一处或多处，每个起连接作用的连接体形状为扇环柱或一般柱体，尺寸较小；沿转子轴线，每个硅钢件的左右两侧为矩形截面扇环柱，硅钢件中间为起连接作用的连接体和矩形截面扇环柱交替排列；由于每个中间连接体尺寸较小，其径向厚度和相对于转子轴线形成的扇形角都较小，会在组成硅钢件的相邻矩形截面扇环柱之间形成多个径向通槽，并在外侧或内侧沿圆周形成一个或多个长槽；M个硅钢件沿圆周均匀布置在轮毂上后，硅钢件的多层矩形截面扇环柱形成沿圆周有M个气隙的多层矩形截面圆环柱，同时连接体在多层圆环柱之间形成多个径向通槽，并在外侧或内侧形成环槽；转子感应励磁绕组线圈安装在环槽中；转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的通槽，分别绕在转子导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子左中右扭矩绕组线圈；

第四种独立电机单元的基本结构型式为径向对称布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

相对于转子轴线，两个定子导磁硅钢分别布置在转子导磁硅钢的内外侧，分别被称为定子内导磁硅钢和定子外导磁硅钢；定子内导磁硅钢上的环槽在外侧，定子外导磁硅钢上的环槽在内侧，是两种径向单侧布置型式定子的结合；定子励磁绕组线圈有两组，分别安装在定子内外导磁硅钢的环槽中，

采用径向对称布置型式独立电机单元的电机，结构设计上属于内外双定子电机，电机转子整体结构需设计成杯型；转子导磁硅钢，是将两个径向单侧布置的转子导磁硅钢分别安装在转子杯的内外侧，分别被称为转子内导磁硅钢和转子外导磁硅钢；转子内外导磁硅钢的硅钢件数相同、径向对称面相同；转子外导磁硅钢上安装转子感应励磁绕组线圈的环槽在外侧，转子内导磁硅钢上安装转子感应励磁绕组线圈的环槽在内侧；转子内外导磁硅钢上的环槽分别与定子内外导磁硅钢上的环槽对应；转子感应励磁绕组线圈有两组，分别安装在转子内外导磁硅钢的环槽中；转子扭矩绕组线圈通过转子导磁硅钢上多层圆环柱之间的径向通槽，分别绕在转子内外导磁硅钢的多层圆环柱上，形成转子左中右扭矩绕组线圈；这种情况下，转子左中右扭矩绕组线圈，相当于是两个径向单侧布置的转子左中右扭矩绕组线圈分别合并的结果；

第五种独立电机单元的结构型式为四种独立电机单元基本结构型式的组合；组合型式的独立电机单元包括：轴向单侧和轴向单侧布置型式的组合、轴向单侧和轴向对称布置型式的组合、轴向单侧和径向单侧布置型式的组合、轴向单侧和径向对称布置型式的组合、轴向对称和轴向对称布置型式的组合、轴向对称和径向单侧布置型式的组合、轴向对称和径向对称布置型式的组合、径向单侧和径向单侧布置型式的组合、径向单侧和径向对称布置型式的组合、径向对称和径向对称布置型式的组合。

3.根据权利要求1或2所述的回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，

其特征是：多个独立电机单元的布置型式包括以下几种，第一种布置结构型式为，将多个独立电机单元沿电机回转轴方向轴向布置，并通过电机回转轴连接起来；第二种布置结构型式为，按半径不同将多个独立电机单元布置在一个轴截面内形成圆盘型电机；第三种布置结构型式为，将多个独立电机单元分组，首先将每组的独立电机单元按半径不同布置在电机一个轴截面内，并通过圆盘连接起来；然后再将多组独立电机单元沿电机回转轴方向布置，并通过电机回转轴连接起来；多个独立电机单元的这种布置型式，是第一种布置结构型式和第二种布置结构型式的组合。

4.如权利要求1或2所述的回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，其特征是：定子励磁绕组线圈和转子感应励磁绕组线圈的结构型式包括三种，第一种结构型式为，将定子导磁硅钢和转子导磁硅钢分别作为整体，采用沿整体绕线方式，形成多层螺线管式的整体环形线圈；第二种结构型式为，将定子导磁硅钢和转子导磁硅钢分别分成若干部分，每一部分采用局部绕线方式，形成沿导磁硅钢分别独立安装的、多组螺线管式的局部环形线圈，以替代整体环形线圈；第三种结构型式为，定子励磁绕组线圈和转子感应励磁绕组线圈采用第一种结构型式和第二种结构型式的组合型式。

5.如权利要求1或2所述的回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，其特征是：定子和转子导磁硅钢的材料采用以下几种材料之一，包括硅钢、硒钢、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金。

6.恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，其特征在于：

恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的结构上由N个独立电机单元组成；每个独立电机单元结构相同；电机采用N相交流电供电，相位差相等为360度/N或180度/N，接线方式是每个独立电机单元仅连接N相交流电中的一相交流电；每个独立电机单元中初级导磁硅钢采用直线结构型式；初级励磁绕组线圈安装在初级导磁硅钢的一侧，与次级导磁硅钢相邻近；初级励磁绕组线圈沿直线型初级导磁硅钢的直线方向均匀分布；电机工作时，对每个独立电机单元中的初级励磁绕组线圈施加一相交流电压，在初级导磁硅钢和次级导磁硅钢之间的均匀气隙中，产生沿初级导磁硅钢直线方向的均匀分布磁场；每个独立电机单元中次级导磁硅钢采用直线结构型式，沿次级导磁硅钢的直线方向均匀分布多个垂直于该直线方向的截面缝隙；次级导磁硅钢上绕有两种类型绕组线圈，它们的绕线方式在空间上正交，分别称作次级感应励磁绕组线圈和次级输出力绕组线圈；次级输出力绕组线圈与次级感应励磁绕组线圈直接相连；初级励磁绕组线圈与次级感应励磁绕组线圈安装位置相对应，产生互感为次级输出力绕组线圈提供输出力电流；上述独立电机单元中的初级次级结构型式可互换；

恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的独立电机单元，主要包括初级和次级两部分；

其中，初级由基座、初级导磁硅钢和初级励磁绕组线圈组成；初级导磁硅钢是有环槽的直线型结构；单相初级励磁绕组线圈安装在环槽中，采用螺线管式的绕线方式；当初级励磁绕组线圈采用一组线圈的结构型式时，励磁绕组线圈沿直线型初级导磁硅钢的全长环绕；当初级励磁绕组线圈采用多组线圈组合的结构型式时，安装时将直线型初级导磁硅钢沿长度方向分成若干部分，每部分环绕一组励磁绕组线圈；初级导磁硅钢固连在基座上，电机工作时保持固定不动；

其中，次级由移动件、次级导磁硅钢、次级感应励磁绕组线圈、次级输出力绕组线圈和次级端部磁轭组成；次级导磁硅钢由M个形状相同的硅钢件沿一条直线排列构成，相邻硅钢件之间有间隙，整体上形成沿这条直线有多个截面间隙的直线型结构；在次级导磁硅钢和初级导磁硅钢相邻的侧面上，每个组成次级导磁硅钢的硅钢件上都有槽，整体上在直线型次级导磁硅钢的一个侧面上形成环槽，在电机装配后，次级导磁硅钢侧面环槽的位置与初级导磁硅钢上安装励磁绕组线圈的环槽相对应；同时，每个组成次级导磁硅钢的硅钢件上还有用于安装输出力绕组线圈的通槽，要求通槽和侧面环槽相互垂直，通槽的方向或水平或垂直，取决于初级导磁硅钢和次级导磁硅钢的安装布置方式；次级感应励磁绕组线圈安装在次级导磁硅钢的侧面环槽中，采用螺线管式的绕线方式；当次级感应励磁绕组线圈采用一组线圈的结构型式时，感应励磁绕组线圈沿直线型次级导磁硅钢的全长环绕；当次级感应励磁绕组线圈采用多组线圈组合的结构型式时，安装时将直线型次级导磁硅钢沿长度方向分成若干部分，按构成次级导磁硅钢的硅钢件划分部分或将多个硅钢件作为一部分，每部分环绕一组感应励磁绕组线圈；次级输出力绕组线圈通过次级导磁硅钢上的通槽，缠绕在次级导磁硅钢的每个硅钢件上；次级导磁硅钢固连在移动件上，次级端部磁轭安装在次级导磁硅钢的两端，也固连在移动件上；

其中，恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机的独立电机单元中：初级和次级之间有均匀气隙，形成磁阻；初级导磁硅钢、次级导磁硅钢和次级端部磁轭都由硅钢片叠加而成；初级励磁绕组线圈安装在初级导磁硅钢上，沿初级导磁硅钢长度方向均匀分布；次级导磁硅钢上安装两组线圈，安装时要求次级输出力绕组线圈的绕线方向和次级感应励磁绕组线圈的绕线方向在空间上相互垂直，使它们产生的磁场空间上方向基本正交；次级输出力绕组线圈与次级感应励磁绕组线圈连接，初级励磁绕组线圈和次级感应励磁绕组线圈相对应，产生互感提供输出力电流；每个独立电机单元工作时，对初级励磁绕组线圈施加单相交流电压，其结构型式决定了初级励磁绕组线圈在电机初级导磁硅钢和次级导磁硅钢之间的均匀气隙中，产生沿直线均匀分布的磁场，磁力线方向不变，磁场大小随施加电压变化；初级导磁硅钢和气隙中的交变磁场不形成行波磁场。

7.根据权利要求6所述的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，其特征是：其每个独立电机单元的基本结构型式有单侧布置和对称布置两种；每个独立电机单元的结构型式，包括两种基本结构型式及两种基本结构型式的组合，具体如下：

第一种独立电机单元的基本结构型式为单侧布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

初级导磁硅钢布置在次级导磁硅钢的一侧，初级导磁硅钢上的环槽在邻近次级导磁硅钢的一侧，

次级导磁硅钢的每个硅钢件，几何上可描述为由多层长方形柱体连接而成，中间连接部分为一处或多处；每个连接体为一般柱体，但尺寸较小，会在相邻两层长方形柱体之间形成多个通槽，并在一侧形成长槽；当将M个硅钢件排成一条直线安装在移动件上时，整体上会在次级导磁硅钢一侧形成长槽，相邻两个长槽可看作环槽，同时垂直于长槽在次级导磁硅钢上有很多通槽；感应励磁绕组线圈安装在次级导磁硅钢的环槽中；输出力绕组线圈通过通槽分别绕在每个硅钢件的长方形柱体上，形成多组输出力绕组线圈；

第二种独立电机单元的基本结构型式为对称布置型式的独立电机单元，其结构特征是：

初级导磁硅钢分别布置在次级导磁硅钢的相对两侧，分别被称为初级左导磁硅钢和初级右导磁硅钢；初级左右导磁硅钢上的环槽分别在邻近次级导磁硅钢的一侧，是两种单侧布置型式初级的结合，

次级导磁硅钢相当于是将两个单侧布置的次级导磁硅钢合并、共同安装在一个移动件上，它们相对两个导磁硅钢的接合面几何上成镜像关系，分别被称作次级左导磁硅钢和次级右导磁硅钢；次级左导磁硅钢上安装次级左感应励磁绕组线圈的环槽在左侧，次级右导磁硅钢上安装次级右感应励磁绕组线圈的环槽在右侧，分别与安装初级左右励磁绕组线圈的环槽相对应；次级感应励磁绕组线圈分别安装在次级左右导磁硅钢的环槽中；次级左右导磁硅钢上的通槽相对应，输出力绕组线圈通过相对应的通槽分别绕在每个硅钢件的长方形柱体上，形成多组输出力绕组线圈；这时的次级多组输出力绕组线圈，相当于是两个单侧布置的次级多组输出力绕组线圈分别合并的结果；

第三种独立电机单元的结构型式为两种基本结构型式的组合，是多侧布置型式的独立电机单元，包括单侧和单侧布置型式组合、单侧和对称布置型式组合、对称和对称布置型式组合；

第四种独立电机单元的结构型式为第一种独立电机单元的基本结构型式、第二种独立电机单元的基本结构型式和第三种独立电机单元的多侧布置结构型式的独立电机单元的结构变型，是将这三种独立电机单元中的初级和次级结构型式互换构成新的结构型式；初级和次级相对结构尺寸，包括采用长初级、短次级或短初级、长次级的结构类型。

8.如权利要求6或7所述的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，其特征是：初级励磁绕组线圈和次级感应励磁绕组线圈的结构型式包括三种，第一种结构型式为，将初级导磁硅钢和次级导磁硅钢分别作为整体，采用沿整体绕线方式，形成多层螺线管式的整体环形线圈；第二种结构型式为，将初级导磁硅钢和次级导磁硅钢分别分成若干部分，每一部分采用局部绕线方式，形成沿导磁硅钢分别独立安装的、多组螺线管式的局部环形线圈，以替代整体环形线圈；第三种结构型式为，初级励磁绕组线圈和次级感应励磁绕组线圈采用第一种结构型式和第二种结构型式的组合型式。

9.如权利要求6或7所述的恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，其特征是：初级和次级导磁硅钢以及端部磁轭的材料采用以下几种材料之一，包括硅钢、硒钢、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金。