一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动机构，尤其涉及一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构。
[0002]
【背景技术】
[0003]传统的有限转角无刷力矩驱动机构采用整圆环形或者半圆环形结构设计，通过提高气隙磁感应强度和增加绕组有效匝数等方式来提高力矩系数。当体积和重量受限制时，要进一步提高力矩系数非常困难。并且，半圆环形结构由于对转轴存在较大的径向拉力而容易在系统运行时产生有害的振动。
[0004]
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决驱动机构受体积和重量限制无法提高力矩系数的问题，提供一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，能够将驱动机构的两个单元布置在力臂最大的位置，在不增加驱动机构体积和重量的前提下，显著地增加了驱动力矩系数和力矩-重量比；对称配置的两个单元也很好地消除了驱动转子对转轴的径向力，尤其适用于小转角工作的大尺寸平台上要求低速平稳运行的场合。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的:一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，包括驱动轴和两驱动单元，其特征在于:两驱动单元对称分布于驱动轴的两侧；所述驱动单元包括定子和转子，所述定子由断面呈弧形的定子铁芯和嵌于其上的定子绕组构成，所述定子绕组为三相，并按星形方式连接；所述转子由永磁体和断面呈弧形的导磁磁轭构成，所述永磁体固定在导磁磁轭上，其中，永磁体充磁方向沿径向，且N、S极性交替排列；两驱动单元的定子的两端分别通过一定子法兰盘相连，两驱动单元的转子的两端分别通过一转子法兰盘相连，且两驱动单元的转子通过两转子法兰盘与驱动轴相连。
[0007]进一步地，所述转子对应的圆心角角度至少为5*n ;定子对应的圆心角角度至少为 3*n ；
式中:0±n为转动范围，n=6—8°。
[0008]进一步地，定子绕组的三相电势相位差为120°电角度，且定子绕组的反电势波形为正弦波。
[0009]进一步地，每个驱动单元的转子永磁体磁极为5对，每一个N极和相邻的S极之间相距角度为5度；与转子相对应的定子上的定子绕组为三相Y型绕组，且定子绕组分布在中间的三对磁极宽度内。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
1、将驱动机构配置成呈中心对称分布的两个驱动单元可以将驱动机构的两个单元布置在力臂最大的位置，在不增加驱动机构体积和重量的前提下，显著地增加了驱动机构的力矩系数和力矩-重量比；并且对称配置的两个单元也很好地消除了驱动机构转子对转轴的径向力。
[0011]2、本发明通过增加转子力臂的方法，提高了有限转角力矩驱动机构的力矩系数和力矩重量比，尤其适用于小转角工作的大尺寸平台上要求低速平稳运行的场合。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构主视图。
[0014]图2是实施例结构示意图。
[0015]图3是实施例纵向轴剖视图。
[0016]图中:1一定子铁芯，2—定子绕组，3—永磁体，4一导磁磁轭，5—驱动轴。
[0017]
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0019]实施例:参见图1、图2以及图3，一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，包括驱动轴5和两驱动单元，两驱动单元对称分布于驱动轴5的两侧。所述驱动单元包括定子和转子，所述定子由断面呈弧形的定子铁芯I和嵌于其上的定子绕组2构成，所述定子绕组2为三相，并按星形方式连接。定子绕组2的三相电势相位差为120°电角度，且定子绕组2的反电势波形为正弦波。
[0020]所述转子由永磁体3和断面呈弧形的导磁磁轭4构成，所述永磁体3 (用胶水粘接)固定在导磁磁轭4上，其中，永磁体3充磁方向沿径向，且N、S极性交替排列。所述转子对应的圆心角角度至少为5*n ;定子对应的圆心角角度至少为3*n ;式中:0±n为转动范围(即转动弧度所对应的圆心角)，n=6— 8，其中，+/_表示转动方向，具体实施时，n=6°或8° ;因此，对应地，所述转子对应的圆心角角度至少为40° ;定子对应的圆心角角度至少为24°。两驱动单元的定子的两端分别通过一定子法兰盘相连，两驱动单元的转子的两端分别通过一转子法兰盘相连，且两驱动单元的转子通过两转子法兰盘与驱动轴5相连。
[0021 ] 具体实施时，每个驱动单元的转子永磁体3磁极为5对，每一个N极和相邻的S极之间相距角度为5度；与转子相对应的定子上的定子绕组2为三相Y型绕组，且定子绕组2分布在中间的三对磁极宽度内。其中，每相绕组各有3个线圈，每个线圈各有2个元件边，跨距为3，每个单元共有18个元件边，相邻2个元件边之间的夹角为5/3度(约等于1.67度)。绕组按照整距集中绕组排布，从下到上依次为A+，C-，B+，A-, C+，B-，A+，C-，B+，A-, C+，B-，A+，C-，B+，A-, C+，B-，其中，“ + ”号和号分别表示线圈元件进线方向和出线方向。在定子上安装有3只霍尔元件，用于感应转子位置，从而配合驱动机构驱动器，控制电机按照三相6拍方式换向。
[0022]应用时，本驱动机构的定子和产品结构主体的基座固联，转子和结构主体的转动部分固联，使其围绕结构主体的转动中心转动，从而达到蝶形结构转动的目的。且本驱动结构可设计为外转子形式也可以设计为内转子形式，例如定子与轴承内圈固联，转子和轴承外圈固联，转动时绕轴运动。通过驱动器对三相绕组分别通以与其相反电势相位相同的对称正弦波电流，这样可以得到稳定的驱动机构输出力矩。
[0023]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，包括驱动轴和两驱动单元，其特征在于:两驱动单元对称分布于驱动轴的两侧；所述驱动单元包括定子和转子，所述定子由断面呈弧形的定子铁芯和嵌于其上的定子绕组构成，所述定子绕组为三相，并按星形方式连接；所述转子由永磁体和断面呈弧形的导磁磁轭构成，所述永磁体固定在导磁磁轭上，其中，永磁体充磁方向沿径向，且N、S极性交替排列；两驱动单元的定子的两端分别通过一定子法兰盘相连，两驱动单元的转子的两端分别通过一转子法兰盘相连，且两驱动单元的转子通过两转子法兰盘与驱动轴相连。
2.根据权利要求1所述的一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，其特征在于:所述转子对应的圆心角角度至少为5*n ;定子对应的圆心角角度至少为3*n ； 式中:0±n为转动范围，n=6—8°。
3.根据权利要求1所述的一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，其特征在于:定子绕组的三相电势相位差为120°电角度，且定子绕组的反电势波形为正弦波。
4.根据权利要求1所述的一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，其特征在于:每个驱动单元的转子永磁体磁极为5对，每一个N极和相邻的S极之间相距角度为5度；与转子相对应的定子上的定子绕组为三相Y型绕组，且定子绕组分布在中间的三对磁极宽度内。
【专利摘要】本发明公开了一种蝶形有限转角无刷力矩驱动机构，包括驱动轴和两驱动单元，两驱动单元对称分布于驱动轴的两侧；所述驱动单元包括定子和转子，所述定子由断面呈弧形的定子铁芯和嵌于其上的定子绕组构成，所述转子由永磁体和断面呈弧形的导磁磁轭构成，所述永磁体固定在导磁磁轭上，两驱动单元的定子的两端分别通过一定子法兰盘相连，两驱动单元的转子的两端分别通过一转子法兰盘相连，且两驱动单元的转子通过两转子法兰盘与驱动轴相连。本发明能够将驱动机构的两个单元布置在力臂最大的位置，显著地增加了驱动力矩系数和力矩-重量比；尤其适用于小转角工作的大尺寸平台上要求低速平稳运行的场合。
【IPC分类】H02K16-00, H02K29-00
【公开号】CN104795949
【申请号】CN201510231628
【发明人】魏贵玲, 邓劲松, 王斌
【申请人】中国电子科技集团公司第二十六研究所
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月8日