有限转角力矩电机的制作方法

本实用新型属于一种电机，尤其是涉及一种应用在高精度直驱伺服阀或类似伺服控制系统中的有限转角力矩电机。

背景技术：

有限转角力矩电机是一种能在一定转角范围内转动，并有一定力矩输出的特殊电机，该类电机可直接作为伺服控制系统的驱动元件，具有结构简单、可靠，易于控制，动态响应好等优点。但是现有的有限转角力矩电机大多都存在气隙大、力矩体积比小，转角范围内力矩偏差较大等缺点，无法满足高精度伺服驱动系统的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种有限转角力矩电机，用以克服现有的有限转角力矩电机大多都存在气隙大、力矩体积比小，在转角范围内力矩偏差较大等缺点。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种有限转角力矩电机，其特征在于，包括：机壳、端盖、转子和转角检测装置，所述机壳内套装有定子铁芯，所述定子铁芯的内侧设置有八个T形齿，八个T形齿之间形成八个齿槽，所述齿槽的斜槽度为一槽，所述齿槽的端口的宽度为T形齿的顶宽的4/15-6/15，最好为1/3，其中四个等角度分布的所述T形齿上分别缠绕有线圈，四个所述线圈的相互串联，并且相邻的两个所述线圈的缠绕方向相反；所述端盖设置在所述机壳的端口处；所述转子通过轴承装配在所述端盖与所述机壳之间，所述转子位于所述定子铁芯的内侧，所述转子上周向等角度分布有四个径向充磁的磁极，四个磁极的极性交错分布；所述转角检测装置设置在所述转子与所述端盖之间。

根据本实用新型的有限转角力矩电机，定子铁芯套装在机壳内，机壳的一端通过端盖密封，定子铁芯的内侧等角度分布有八个T形齿，其中四个等角度分布的T形齿上分别缠绕有相互串联的线圈，并且相邻的两个线圈的缠绕方向相反，转子位于定子铁芯的内侧，转子的轴向设置有四个径向充磁的磁极，并且四个磁极的极性交错分布，当线圈通电后，产生的磁场与转子的磁场相互作用，驱动转子在定子铁芯内朝一方向做旋转运动，改变线圈的通电极性就可以改变转子的旋转方向，即通过控制改变线圈通电极性的频率即可实现转子在定子铁芯中做一定转角的往复运动。本实用新型的这种有限转角力矩电机与现有的类似电机相比，气隙小、力矩体积比得到了显著提高，在整个转角范围内力矩偏差也较小，另外通过安装在转子与端盖之间的转角检测装置，使得整体无需再额外增加用于转子角位置检测的相关设备，大大地减小了本实用新型技术方案的体积。

作为优选的，所述转子包括转轴，所述轴承安装在所述转轴的两端，所述转轴上套装有磁轭，所述磁轭上固定有四块磁钢，四块所述磁钢的充磁的方向均为所述转轴的径向方向，且四块所述磁钢根据极性的异同周向交叉分布，其中两个相邻的磁钢的端部靠近所述转角检测装置，剩下的两个磁钢的端部远离所述转角检测装置。

根据本实用新型的有限转角力矩电机，转子由转轴、磁轭和四块磁钢组成，其中转子两端分别安装有一个轴承，通过两个轴承安装在端盖与机壳之间，磁轭套装在转轴上，四块磁钢的充磁方向均为转轴的径向方向，且四块磁钢根据极性的异同周向交叉分布，其中两个相邻的磁钢的端部靠近转角检测装置，为转角检测装置提供感应磁通，另外两个磁钢的端部远离转角检测装置，以便不干扰转角检测装置工作。

作为优选的，四个所述磁钢中包括两个长度相等且极性相异的长磁钢和两个长度相等且极性相异的短磁钢，且所有磁钢的一端相互对齐。

根据本实用新型的有限转角力矩电机，两个长磁钢为转角检测装置提供感应磁通，使其输出对应的电压信号，这样经过计算就可以确定转子的位移；短磁钢远离转角检测装置，以便不干扰转角检测装置工作。

作为优选的，每个所述T形齿的齿顶的中部分别设置有通槽，所述通槽的开口的宽度为所述T形齿的顶宽的4/15-6/15，最好为1/3。

作为优选的，所述通槽的横截面为半圆形。

作为优选的，所述转角检测装置为线性霍尔传感器。

作为优选的，所述端盖与所述机壳之间设置有端环，所述端环与所述机壳固定连接，所述端盖与所述端环固定连接，所述端环的内侧固定连接有环形霍尔架，所述线性霍尔传感器固定在所述环形霍尔架上。

根据本实用新型的有限转角力矩电机，端环固定在机壳内，端盖和环形霍尔架分别从两侧连接在端环上，线性霍尔传感器固定在环形霍尔架上，这种结构使得端盖和线性霍尔传感器得到较为稳定的安装。

作为优选的，所述转轴的一端设置有销孔，所述销孔中安装有限位销，所述限位销的两端径向伸出所述转轴的表面，所述端盖的内侧对称设置有两个扇形的限位槽，所述限位销的两端分别伸入所述限位槽中。

根据本实用新型的有限转角力矩电机，转轴的一端安装有限位销，端盖的内侧对称设置有两个扇形限位槽，将限位销的两端分别卡入对应的限位槽中，可使转子在一定转角范围内往复旋转运动。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的有限转角力矩电机的一种实施例的全剖视图；

图2是图1中转子与定子铁芯的结构示意图；

图3是图1中的转子的结构示意图；

图4是图1中端环、环形霍尔架和转角检测装置的结构示意图。

在图1至图4中：转轴1；机壳2；定子铁芯3；线圈4；转角检测装置5；环形霍尔架6；端环7；端盖8；挡圈9；轴承10；限位销11；长磁钢12；短磁钢13；磁轭14；螺钉15。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的实施例提出一种有限转角力矩电机，包括机壳2、端盖8、转子和转角检测装置5，机壳2内套装有定子铁芯3，定子铁芯3的内侧设置有八个T形齿，八个T形齿之间形成八个齿槽，齿槽的斜槽度为一槽，齿槽的端口的宽度为T形齿的顶宽的1/3，其中四个等角度分布的所述T形齿上分别缠绕有线圈4，四个线圈4相互串联，并且相邻的两个所述线圈4的缠绕方向相反；端盖8设置在机壳2的端口处；转子通过轴承10装配在端盖8与机壳2之间，转子位于定子铁芯3的内侧，转子上周向等角度分布有四个径向充磁的磁极，四个磁极的极性交错分布；转角检测装置5设置在转子与端盖8之间。

在以上实施例中，定子铁芯3套装在机壳2内，机壳2的一端通过端盖8密封，转角检测装置5优选体积较小的线性霍尔传感器，如图2所示，八个齿槽按照1-8的顺序编号，定子铁芯3的内侧等角度分布的四个T形齿上分别缠绕有相互串联的线圈，并且相邻的两个线圈4的缠绕方向相反，转子位于定子铁芯3的内侧，转子的轴向设置有四个径向充磁的磁极，并且四个磁极的极性交错分布，当线圈4通电后，产生的磁场与转子的磁场相互作用，驱动转子在定子铁芯3内朝一方向做旋转运动，改变线圈4的通电极性就可以改变转子的旋转方向，即通过控改变制线圈4通电极性的频率即可实现转子在定子铁芯3中做一定转角的往复旋转运动。本实用新型技术方案的这种有限转角力矩电机与现有的类似电机相比，气隙小、力矩体积比得到了显著提高，在整个转角范围内力矩偏差也较小，另外转角检测装置5安装在转子与端盖8之间，使得整体无需再额外增加用于检测转子角位置的相关设备，大大地减小了本实用新型技术方案的体积。

如图3所示，根据本实用新型的一个实施例，转子包括转轴1，轴承10安装在转轴1的两端，转轴1上套装有磁轭14，磁轭14上固定有四块磁钢，四块磁钢的充磁的方向均为转轴1的径向方向，且四块磁钢根据极性的异同周向交叉分布，其中两个相邻的磁钢的端部靠近转角检测装置5，剩下的两个短磁钢远离转角检测装置5，以便不干扰转角检测装置5工作。

在以上实施例中，转子由转轴1、磁轭14和四块磁钢组成，转轴1采用非导磁材料加工而成，磁轭14采用导磁性能好、矫顽力低的电工纯铁DT4E加工而成，四个磁钢均采用高性能的钕铁硼材料制成。其中转轴1两端分别安装有一个轴承10，通过这两个轴承10转配在端盖8与机壳2之间，磁轭14用胶黏剂固定在转轴1上，四块磁钢的充磁方向均为转轴1的径向方向，且四块磁钢根据极性的异同周向交叉分布，其中两个相邻的磁钢的端部靠近转角检测装置5，为转角检测装置5提供感应磁通，另外两个磁钢的端部远转角检测装置5，以便不干扰转角检测装置5工作。

根据本实用新型的一个实施例，四个磁钢中包括两个长度相等且极性相异的长磁钢12和两个长度相等且极性相异的短磁钢13，且所有磁钢的一端相互对齐。

在以上实施例中，两个长磁钢12为转角检测装置5提供感应磁通，使其输出对应的电压信号，这样经过计算就可以确定转子的位移；两个短磁钢13的端部远离转角检测装置5，以便不干扰其工作。

如图3所示，根据本实用新型的一个实施例，每个T形齿的齿顶的中部分别设置有通槽，通槽的开口的宽度为T形齿的顶宽的1/3，通槽的横截面为半圆形。

在以上实施例中，这种T形齿的顶部设置有通槽的结构，有利于有限转角力矩电机通风，同时也减小了整体的体积。

如图4所示，根据本实用新型的一个实施例，端盖8与机壳2之间设置有端环7，端环7与机壳2固定连接，端盖8与端环7固定连接，端环7的内侧固定连接有环形霍尔架6，线性霍尔传感器固定在环形霍尔架6上。

在以上实施例中，端环7固定在机壳2内，线性霍尔传感器先用胶粘剂粘接在环形霍尔架6上，然后再用螺钉15将环形霍尔架6固定在端环7上，这种结构使得端盖8和线性霍尔传感器得到较为稳定安装。

根据本实用新型的一个实施例，转轴1的一端设置有销孔，销孔中安装有限位销11，限位销11的两端径向伸出转轴1的表面，端盖8的内侧对称设置有两个扇形的限位槽，限位销11的两端分别伸入限位槽中。

在以上实施例中，转轴1的一端安装有限位销11，端盖8的内侧对称设置有两个扇形的限位槽，每个扇形的限位槽的展开范围为60°，将限位销11的两端分别卡入对应的限位槽中，可保证转子在正负30°的转角范围内往复旋转运动。

该有限转角力矩电机装配时，先将各部件依次装入机壳2内，然后轴向调整端环7，待转角检测装置5的中心与定子铁芯3的8号齿槽中心对齐后，用激光电焊端环7与机壳2的接缝处，完成与定子铁芯3之间的相对固定；端盖8固定前，先用挡圈9安装在端环7上，然后调整端盖8的圆周位置，使转轴1处于零位(电机转角范围的中心位置)，调整完毕后，端盖8与端环7接缝处采用激光焊接。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。