高线性度动磁式有限转角电动机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种高线性度动磁式有限转角电动机。

背景技术：

现有的有限转角力矩电动机分为动圈式和动磁式结构。

如图1所示，动圈式有限转角力矩电动机绕组在转子M17上，磁钢P16在定子A14上，其有以下不足之处：

（1）绕组引出困难；

（2）绕组散热效果不好，因为电机高速摆动时瞬时电流较大，导致电机温升上升明显，易烧坏线圈，可靠性降低；若限制绕组电流，电机的高速扫描性能又得不到很好的发挥。

如图2所示，动磁式有限转角力矩电动机绕组在定子B19上，磁钢Q21在转子N20上，其有以下不足之处：

1、线圈缠绕在环形铁芯上，只有铁芯内部的线圈才能切割磁场产生力，绕组利用率仅为50%；

2、该结构采用在铁芯上直接绕线，由于线圈匝数较多，线径较小，绕制过程易断线，效率较低；同时绕制完成后线圈直接裸露在铁芯外表面，后续加工或装配易被磕碰导致断线；

3、铁芯外表面分布线圈，电机与整机的安装复杂，需借助工装；若不借助工装，直接将铁芯设计成带有安装凸台的结构，又会使得电机具有一定的定位力矩，影响了伺服控制性能；

4、该结构环形铁芯从绕线便利性考虑，宜做成大而薄的结构，定子铁芯截面不宜过大，导致电机磁通不能取太高，否则容易使得铁芯饱和，电机扫描线性度变差，进而影响电机扫描精度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种散热性能佳，电机扫描精度高，绕组利用率高的高线性度动磁式有限转角电动机。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种高线性度动磁式有限转角电动机，该电动机的绕组线圈粘贴布满整个电机机壳内壁构成外定子，电机机壳为导磁材料，电机机壳内孔截面为圆形，为无齿槽；内转子为径向充磁的细长形状的磁钢。

所述绕组线圈为一相、两相、三相……n相，n为任意整数。

所述转子磁钢径向充磁，极对数为1、2、3……n，n为任意整数。

所述转子磁钢的形状为圆柱体形状，或为长方体形状。

所述转子磁钢为实心的圆柱体，或为中空的圆柱体。

所述实心圆柱体的转子磁钢外圆套有非导磁的结构件。

所述实心圆柱体的转子磁钢两端粘接非导磁的用于支撑轴承和负载的轴套。

所述转子负载端轴承上安装有限位销，电机机壳上安装有限位挡块，使电机在有限角度内摆动。

所述中空圆柱体的转子磁钢的空心部分放置转轴。

所述电机机壳是整块软磁材料加工而成，或是矽钢片叠装而成。

本实用新型的优越功效在于：

（1）绕组线圈安装在定子上，引线方便；

（2）绕组线圈直接粘贴在导磁壳体的内壁，散热效果好，线圈瞬时大电流亦不会导致绕组温升急剧上升，因此可以加大线圈瞬时电流，用以提高摆动速度，实现高速扫描；

（3）绕组线圈粘贴在导磁壳体的内壁，因此电机与整机的安装较为方便，不易损坏绕组线圈，提高了可靠性；

（4）绕组线圈先是外部绕制固化成型后，粘接在导磁壳体的内壁，线圈成型工艺简单高效；

（5）绕组线圈的上层边和下层边均切割磁力线，除端部绕组未利用外，绕组利用率可达95%以上，大幅提高了出力；

（6）转子为细长结构，在外径不变的情况下，通过增加磁钢轴向长度来提高电机的出力；

（7）转子磁钢轴向长度增长的同时，导磁壳体的长度亦相应增长，因此不用增加壳体外径，也能使得铁芯磁密处于线性区间，确保了电机扫描的线性度；

（8）本实用新型电机结构简单，无自定位力矩，机电时间常数小，控制方便灵活，伺服性能好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有的动圈式有限转角力矩电动机结构示意图；

图2为现有的动磁式有限转角力矩电动机结构示意图；

图3为本实用新型高线性度动磁式有限转角电动机的结构示意图；

图4为本实用新型高线性度动磁式有限转角电动机的截面图；

图5为本实用新型定子的结构示意图；

图6为本实用新型转子的结构示意图；

图7为本实用新型高线性度动磁式有限转角电动机实施形态图；

图8为本实用新型绕组顺时针通电位置图；

图9为本实用新型绕组逆时针通电位置图；

图中标号说明

1－限位挡块； 2－挡块套；

3－轴承压圈； 4－前轴承；

5－绕组线圈； 6－电机机壳；

7－限位销；

8－电机轴；

801－前轴套； 802－转子磁钢；

803－后轴套；

9－后轴承； 10－轴承盖；

14－定子A； 15－转子绕组线圈；

16－磁钢P； 17－转子M；

18－定子绕组线圈； 19－定子B；

20－转子N； 21－磁钢Q。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

图3示出了本实用新型实施例的结构示意图，图4示出了本实用新型实施例的截面图。如图3和图4所示，本实用新型提供了一种高线性度动磁式有限转角电动机，该电动机包括限位挡块1、挡块套2、轴承压圈3、前轴承4、绕组线圈5、电机机壳6、限位销7、电机轴8、后轴承9和轴承盖10，电机轴8包括前轴套11、转子磁钢12和后轴套13，定子包括电机机壳6和绕组线圈5。该电动机的绕组线圈5粘贴布满整个电机机壳6内壁构成外定子，通过浇注高温环氧树脂固牢；电机机壳6为导磁材料，内孔均匀，内孔截面为圆形，为无齿槽，如图5所示；内转子为径向充磁的细长形状的磁钢。

所述绕组线圈5为一相、两相、三相……n相，n为任意整数。

所述转子磁钢802径向充磁，极对数为1、2、3……n，n为任意整数。

如图6所示，本实施例的电子轴8采用在径向充磁的圆柱形磁钢两端粘结非导磁轴套构成。其中，转子磁钢802采用实心的圆柱体形状，转子磁钢802两端粘接非导磁的用于支撑轴承和负载的前轴套801、后轴套803。

所述转子负载端前轴套801上安装有限位销7，限位挡块1置于挡块套2内安装在电机机壳6上，使电机在有限角度内摆动。

所述电机机壳6是整块软磁材料加工而成，或是矽钢片叠装而成。

前轴承4和后轴承9分别通过轴承压圈3、轴承盖10安装在电机轴8上，使电机的定子、转子能够很好地配合。

如图7-图9所示，本实用新型定子为无齿槽结构，定子内孔截面为圆形，转子磁钢也是圆柱体，电机气隙是均匀气隙，因此无论转子停在什么位置，磁路磁导都是一样的，即该电机没有磁阻效应。在不安装限位销7和限位挡块1的情况下，转子可以停在任何位置，因为没有定位力矩，伺服控制非常方便。

如图8所示，当定子线圈5按图8通电时，绕组线圈5受到的逆时针CCW方向的力，由于绕组线圈5固定不动，根据作用力与反作用力大小相等，方向相反原理，转子磁钢802受顺时针CW方向力矩牵引，故转子磁钢802按顺时针CW方向旋转。

如图9所示，当绕组线圈5反向通电时，转子磁钢802受逆时针CCW方向力矩牵引，故转子磁钢802将向逆时针CCW方向旋转。

当给绕组线圈5施加正弦电流信号时，绕组线圈5电流方向将按正弦信号频率在图8和图9所示电流方向之间切换，故转子磁钢802相应地围绕水平位置来回摆动，摆动频率与给定的正弦信号频率相同。

以上所述仅为本实用新型的优先实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。