[發(fā)明專利]一種大行程永磁力矩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811181508.0
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109194085B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮麗爽;周震;高山;張宇;劉迪;李爍鎧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發(fā)明公開了一種大行程永磁力矩器，屬于電磁元件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括磁鋼底座、外壓環(huán)、外扇環(huán)形永磁鋼、內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼、內(nèi)壓環(huán)、中心支撐柱、線圈骨架和線圈；內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼和外扇環(huán)形永磁鋼分別構(gòu)成環(huán)形，與環(huán)形結(jié)構(gòu)磁鋼底座共軸，并嵌入磁鋼底座上環(huán)形凸臺的兩側(cè)；內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼內(nèi)部由中心支撐柱支撐，上部由內(nèi)壓環(huán)固定；外扇環(huán)形永磁鋼外部由外壓環(huán)固定；線圈纏繞在線圈骨架上構(gòu)成線圈結(jié)構(gòu)懸掛于中心支撐柱之上，且嵌入氣隙之中。本發(fā)明采用組合扇環(huán)形磁鐵設(shè)計，氣隙有效區(qū)域長且磁感應(yīng)強度分布線性度好，極大增大了磁力矩器的有效行程，降低了磁力矩器的功耗，減小了氣隙工作區(qū)域的溫度漂移。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁元件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低功耗大行程永磁力矩器。該力矩器以永久磁鋼做激磁磁場源，線圈通電后受力在磁場中運動，該結(jié)構(gòu)的特點是：采用組合扇環(huán)形磁鐵結(jié)構(gòu)，磁路結(jié)構(gòu)能在較長區(qū)域產(chǎn)生強而均勻的磁感應(yīng)強度分布，極大增加了磁力矩器的有效行程。。

背景技術(shù)

在一些高精密慣性儀表中，如撓性加速度計，需要力矩器作為系統(tǒng)的反饋執(zhí)行器。現(xiàn)有的磁力矩器通常為單永久磁鐵結(jié)構(gòu)，有效行程較短，磁感應(yīng)強度分布線性度較差，使閉環(huán)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，穩(wěn)態(tài)誤差較大。因此，有必要設(shè)計一種新的永磁力矩器，增大磁力矩器的有效行程，提高氣隙磁感應(yīng)強度分布的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：設(shè)計一種大行程永磁力矩器，克服現(xiàn)有磁力矩器有效行程短，氣隙磁感應(yīng)強度分布線性度差的問題。

本發(fā)明的具體方案如下：

一種大行程永磁力矩器，包括磁鋼底座(1)、外壓環(huán)(2)、外扇環(huán)形永磁鋼(3)、內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)、內(nèi)壓環(huán)(5)、中心支撐柱(6)、線圈骨架(7)和線圈(8)；

n₁塊內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)構(gòu)成環(huán)形，與環(huán)形結(jié)構(gòu)磁鋼底座(1)共軸，內(nèi)部由中心支撐柱(6)支撐，上部由內(nèi)壓環(huán)(5)固定，下部嵌入磁鋼底座(1)上的凸臺內(nèi)部，其中內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)和中心支撐柱(6)的底部齊平，扇環(huán)形永磁鋼(4)、內(nèi)壓環(huán)(5)和中心支撐柱(6)的頂部齊平；n₂塊外扇環(huán)形永磁鋼(3)構(gòu)成環(huán)形，環(huán)形結(jié)構(gòu)磁鋼底座(1)共軸，外部由外壓環(huán)(2)固定，下部嵌入磁鋼底座(1)上的凸臺外部，其中外扇環(huán)形永磁鋼(3)和外壓環(huán)(2)的頂部底部均齊平。

外扇環(huán)形永磁鋼(3)中每個扇環(huán)形的夾角為360/n₂度，n₂的取值為4至16的整數(shù)；內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)中每個扇環(huán)形的夾角為360/n₁度，n₁的取值為4至16的整數(shù)。

線圈(8)纏繞在線圈骨架(7)上構(gòu)成線圈結(jié)構(gòu)，線圈結(jié)構(gòu)與中心支撐柱(6)共軸，且懸掛于中心支撐柱(6)之上，且纏繞線圈(8)的中空圓柱體結(jié)構(gòu)部分嵌入外扇環(huán)形永磁鋼(3)和內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)之間的氣隙之中；

外扇環(huán)形永磁鋼(3)和內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)是一種25～85℃溫度范圍內(nèi)的低溫度系數(shù)永磁材料；外扇環(huán)形永磁鋼(3)和內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)的剩余磁感應(yīng)強度方向均沿著徑向且方向相同，如果約定外扇環(huán)形永磁鋼(3)的外側(cè)為N極，則內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)的外側(cè)為N極，外扇環(huán)形永磁鋼(3)和內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)的內(nèi)側(cè)均為S極；

外扇環(huán)形永磁鋼(3)和內(nèi)扇環(huán)形永磁鋼(4)間氣隙間距為0.6mm～1.2mm；

磁鋼底座(1)、外壓環(huán)(2)和中心支撐柱(6)可根據(jù)需要做成一體式結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的大行程永磁力矩器，采用新型的組合扇環(huán)形磁鐵設(shè)計，一方面氣隙有效區(qū)域長且磁感應(yīng)強度分布線性度好，極大增大了磁力矩器的有效行程，并且降低了磁路節(jié)結(jié)構(gòu)和線圈結(jié)構(gòu)對裝配精度的要求；一方面氣隙的磁感應(yīng)強度大，降低了磁力矩器的功耗，減小了氣隙工作區(qū)域的溫度漂移。

附圖說明