[發明專利]無導磁軛結構永磁式有限轉角電機有效

申請號：	201310720843.4	申請日：	2013-12-24
公開（公告）號：	CN103683769A	公開（公告）日：	2014-03-26
發明（設計）人：	鄒繼斌;禹國棟;徐永向;李勇;尚靜;胡建輝;劉承軍;趙猛;江善林;趙博;王騫	申請（專利權）人：	哈爾濱工業大學
主分類號：	H02K16/02	分類號：	H02K16/02;H02K1/27;H02K1/28;H02K3/47
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摘要：
搜索關鍵詞：	無導磁軛結構永磁有限轉角電機
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種有限轉角電機，屬于電機領域。

背景技術

對于有限轉角電機的研究始于上世紀70年代，最初由于其控制方式簡單，節約成本，在許多只要求電機在有限轉角內擺動的自動控制系統中應用廣泛。最初的有限轉角電機多為雙邊勵磁結構，隨著永磁材料的發展，永磁式的有限轉角電機也應運而生。現在多數成型的有限轉角電機產品多為定子為繞線式結構，即將線圈均勻的繞制在環形的導磁環上，轉子為永磁式結構，這種結構大大的增加了電機的氣隙，從而很難得到較高的功率密度，在要求高功率密度的場合并不適用。對于有槽結構的有限轉角電機來說，氣隙磁密較大，但由于齒槽的存在，定位力矩對于電機性能的影響很大，在高精度位置伺服系統中也不適用。為了實現較高的位置精度，無鐵心結構，即線圈纏繞在非導磁材料的支架上被提了出來，但現有的結構一般為動圈式與動鐵式，動圈式結構有限轉角電機的響應速度較快，但動鐵式的有限轉角直流力矩電機氣隙磁密低，功率密度較小，且由于導磁軛與永磁體的存在一般轉動慣量較大，對于伺服系統的位置信號響應速度較慢。

發明內容

本發明的目的是提供一種無導磁軛結構永磁式有限轉角電機，以解決現有動鐵式有限轉角直流力矩電機氣隙磁密低，功率密度較小、轉動慣量大、響應速度慢的問題。?

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：無導磁軛結構永磁式有限轉角電機，所述的無導磁軛結構永磁式有限轉角電機包括內轉子、外轉子、內永磁磁鋼、外永磁磁鋼、電機軸和軸承座；內轉子與外轉子固定在一起，電機軸通過軸承安裝在軸承座內，外轉子的中部設有中心孔，軸承座裝在外轉子的中心孔內，且與外轉子固定連接，電機軸與內轉子和外轉子同軸設置，所述的無導磁軛結構永磁式有限轉角電機還包括無鐵心式定子，所述的無鐵心式定子包括骨架、支架及多組繞組線圈，內永磁磁鋼和外永磁磁鋼均包括多個大扇形永磁磁鋼片和多個小扇形永磁磁鋼片；

支架的中部與電機軸的一端固定連接，且電機軸的軸線與支架的中心線重合設置，內轉子和外轉子均由非導磁材料制成，內轉子的外圓周側面上固定有外永磁磁鋼，且外永磁磁鋼的多個大扇形永磁磁鋼片和多個小扇形永磁磁鋼片沿內轉子的外圓周側面上依次交替排布，外轉子的內圓周側面上固定有內永磁磁鋼，且內永磁磁鋼的多個大扇形永磁磁鋼片和多個小扇形永磁磁鋼片沿外轉子的內圓周側面上依次交替排布，內永磁磁鋼和外永磁磁鋼所構成的每一對極為多段式結構，并形成閉式磁路結構，內永磁磁鋼和外永磁磁鋼之間設置有骨架，多組繞組線圈沿外永磁磁鋼的圓周方向均布固定纏繞在骨架上，骨架與內永磁磁鋼之間以及骨架與外永磁磁鋼之間分別設有氣隙，繞組線圈的組數與繞組線圈的磁極極數相同，每兩個相鄰的繞組線圈繞向相反，且串聯連接，骨架的外端與支架固定連接。

優選的是，所述的外永磁磁鋼利用環氧樹脂膠粘接固定在內轉子的外圓周側面上，內永磁磁鋼同樣利用環氧樹脂膠粘接固定在外轉子的內圓周側面上。

進一步的是，所述的內轉子和外轉子均由鋁、塑料或碳纖維材料制成。

本發明相對于現有技術具有如下有益效果：

1.內、外轉子上的永磁磁鋼為新型環形閉式磁路結構，能夠有效的提高動鐵式有限轉角電機的氣隙磁密，進而提高其力矩密度。在同等的技術要求下，可以減小電機的尺寸，應用場合廣泛。

2.內、外轉子的無導磁軛結構設計，即內、外轉子的軛部（即內、外轉子）均使用非導磁材料，避免了由于導磁材料所產生的鐵心損耗，同時由于軛部重量的減輕，從而減小了電機的轉動慣量，?電機的轉動慣量減少了30%至50%左右，從而提高了電機的響應速度，響應速度提高了約四分之一。

3.電機定子采用無鐵心結構，消除了定位力矩對此類電機性能的影響，適用于高精度的位置伺服系統中。

附圖說明

圖1是本發明的高效率、低推力脈動圓筒型直線運動機構的主剖視圖；

圖2是圖1中的A-A剖面圖，軸承座未畫出；

圖3是圖2中的B-B剖視圖；

圖4是內永磁磁鋼和外永磁磁鋼充磁示意圖，箭頭所指示的方向為充磁方向；

圖5是繞組線圈在骨架上的分布及某一時刻繞組線圈上的電流通電方向示意圖。