一种扁平式有限转角力矩电机

摘要

本发明涉及一种扁平式有限转角力矩电机，包括压盖、机壳、电机轴、轴承一、轴承二、磁钢座一、磁钢座二、磁钢一、磁钢二、磁钢三、磁钢四、转子骨架、线圈一和线圈二；压盖安装在机壳上，压盖和机壳中部有安装孔，其内安装电机轴，构成电机的轴系；所述的磁钢一和磁钢二设置在磁钢座一上，磁钢三和磁钢四设置在磁钢座二上，磁钢座一和磁钢座二通过螺钉固定在压盖的内侧壁上，组成电机的定子；所述的线圈一和线圈二固定在转子骨架上，转子骨架中部开孔，并与电机轴配合固定，组成电机的转子。本发明是一种扁平式有限转角力矩电机，本发明具有轴向尺寸非常小、体积利用率高、重量轻等优点，非常适合于轻量化系统应用。

权利要求

1.一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：包括压盖、机壳、电机轴、轴承一、轴承二、磁钢座一、磁钢座二、磁钢一、磁钢二、磁钢三、磁钢四、转子骨架、线圈一和线圈二；压盖安装在机壳上，压盖和机壳中部有安装孔，其内安装电机轴，构成电机的轴系；所述的磁钢一和磁钢二设置在磁钢座一上，磁钢三和磁钢四设置在磁钢座二上，磁钢座一和磁钢座二通过螺钉固定在压盖的内侧壁上，组成电机的定子；所述的线圈一和线圈二固定在转子骨架上，转子骨架中部开孔，并与电机轴配合固定，组成电机的转子；

所述的磁钢座一和磁钢座二间隔相对安置，位于压盖的同一平面上；磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四均为轴向充磁；磁钢一和磁钢二位于磁钢座一上，极性相反粘接；磁钢三和磁钢四位于磁钢座二上，极性相反粘接；磁钢一和磁钢三位于同一侧，极性相同；磁钢二和磁钢四位于同一侧，极性相同；

线圈一和线圈二绕向相反，串联连接；线圈一与磁钢座一轴向对应，线圈二与磁钢座二轴向对应；

所述的磁钢座一、磁钢座二和机壳为导磁材料，压盖为非导磁材料。

2.根据权利要求1所述的一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：所述的压盖和机壳中部所制的安装孔分别用来安装轴承一和轴承二的外圈及其法兰，电机轴两端有安装座，分别用来安装轴承一和轴承二的轴承内圈。

3.根据权利要求1所述的一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：所述的转子骨架与磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四之间设置有第一间隙；线圈一、线圈二与机壳之间设置有第二间隙；第一间隙和第二间隙保证电机轴可以带动转子骨架、线圈一、线圈二自由旋转。

4.根据权利要求1所述的一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：所述的磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四与机壳之间设置有气隙，所述的转子骨架、线圈一、线圈二位于气隙中。

5.根据权利要求1所述的一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：所述的磁钢一和磁钢二通过环氧树脂胶粘接在磁钢座一上，磁钢三和磁钢四通过环氧树脂胶粘接在磁钢座二上，线圈一和线圈二使用环氧树脂胶粘接在转子骨架上。

说明书

一种扁平式有限转角力矩电机

技术领域

[0001] 本发明涉及驱动技术领域中的有限转角电机，尤其是一种扁平式有限转角力矩电机。

背景技术

[0002] 电机作为一种执行元件，广泛应用于自动控制系统中。在一些精密伺服驱动领域，不需要电机在360°范围内连续运转，对电机的输出力矩要求也较低，但是对电机的体积要求非常苛刻，尤其是轴向尺寸，例如无人机吊舱系统。

[0003] 传统的有限角电机基于其基本电磁原理，一般做成圆筒式结构，存在体积大、重量大，空间利用率低的问题。圆筒式结构的电机由于绕组端部必然要占据一部分的轴向空间，因此轴向尺寸不可能被压缩得很小。随着航空、航天等应用领域的系统小型化、轻量化发展，对执行单元在体积、重量等方面也提出了越来越高的要求。传统的有限角电机结构已经无法满足系统的使用需求。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供了一种扁平式有限转角力矩电机，以解决现有的有限角电机轴向体积过大，不适用于小型化、轻量化系统，以及现有的有限角电机空间占用率低的问题。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

[0006] 一种扁平式有限转角力矩电机，其特征在于：包括压盖、机壳、电机轴、轴承一、轴承二、磁钢座一、磁钢座二、磁钢一、磁钢二、磁钢三、磁钢四、转子骨架、线圈一和线圈二；压盖安装在机壳上，压盖和机壳中部有安装孔，其内安装电机轴，构成电机的轴系；所述的磁钢一和磁钢二设置在磁钢座一上，磁钢三和磁钢四设置在磁钢座二上，磁钢座一和磁钢座二通过螺钉固定在压盖的内侧壁上，组成电机的定子；所述的线圈一和线圈二固定在转子骨架上，转子骨架中部开孔，并与电机轴配合固定，组成电机的转子；

[0007] 所述的磁钢座一和磁钢座二相对安置，位于压盖的同一平面上；磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四均为轴向充磁；磁钢一和磁钢二位于磁钢座一上，极性相反粘接；磁钢三和磁钢四位于磁钢座二上，极性相反粘接；磁钢一和磁钢三位于同一侧，极性相同；磁钢二和磁钢四位于同一侧，极性相同；

[0008] 线圈一和线圈二绕向相反，串联连接；线圈一与磁钢座一轴向对应，线圈二与磁钢座二轴向对应。

[0009] 而且，所述的压盖和机壳中部所制的安装孔分别用来安装轴承一和轴承二的外圈及其法兰，电机轴两端有安装座，分别用来安装轴承一和轴承二的轴承内圈。

[0010] 而且，所述的磁钢座一、磁钢座二和机壳为导磁材料，压盖为非导磁材料。

[0011] 而且，所述的转子骨架与磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四之间设置有第一间隙；线圈一、线圈二与机壳之间设置有第二间隙；第一间隙和第二间隙保证电机轴可以带动转子骨架、线圈一、线圈二自由旋转。

[0012] 而且，所述的磁钢一、磁钢二、磁钢三和磁钢四与机壳之间设置有气隙，所述的转子骨架、线圈一、线圈二位于气隙中。

[0013] 而且，所述的磁钢一和磁钢二通过环氧树脂胶粘接在磁钢座一上，磁钢三和磁钢四通过环氧树脂胶粘接在磁钢座二上，线圈一和线圈二使用环氧树脂胶粘接在转子骨架上。

[0014] 本发明的优点和积极效果是：

[0015] 1、本电机的磁路为轴向磁场，所有磁钢均位于电机的同一侧，每个磁路由两块并排的一对磁钢构成，每对磁钢之间相对应的磁钢极性相同，因此磁路没有交叉，而是分别形成单独回路。此外，机壳同时作为磁路的一部分。上述特性可以保证电机的轴向尺寸大大减小。根据所要求指标不同，轴向尺寸一般可以做到5mm～8mm左右，甚至更薄。

[0016] 2、本电机为整体式，削去了轴向和径向的多余部分，所占空间更小。轴向和径向都至少可以节省1mm～2mm的空间。

[0017] 3、本电机的线圈为单线圈圆形结构，可以降低力矩波动，提高电机内部尺寸利用率。

[0018] 4、本电机采用无铁芯结构，无定位力矩，转动惯量小，动态性能好。

[0019] 5、本电机的气隙磁场均匀，在工作角度范围内输出力矩线性度理想、控制精度高。

[0020] 6、本电机为整装式结构，电机外圆可以作为结构安装的定位面，安装精度高、使用便捷。

[0021] 7、本发明是一种扁平式有限转角力矩电机，本发明具有轴向尺寸非常小、体积利用率高、重量轻等优点，非常适合于轻量化系统应用。

附图说明

[0022] 图1为本发明扁平式有限转角力矩电机沿轴线剖开的结构示意图；

[0023] 图2是图1中A-A向的剖面图。

[0024] 本发明中的各部件名称及件号如下：

[0025] 1—压盖；2—机壳；3—电机轴；4—转子骨架；5—线圈一；

[0026] 6—线圈二；7—磁钢座一；8—磁钢座二；9—磁钢一；10—磁钢二；

[0027] 11—磁钢三；12—磁钢四；13—轴承一；14—轴承二。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

[0029] 一种扁平式有限转角力矩电机，主要由压盖1、机壳2、电机轴3、轴承一13、轴承二14、磁钢座一7、磁钢座二8、磁钢一9、磁钢二10、磁钢三11、磁钢四12、转子骨架4、线圈一5和线圈二6组成。

[0030] 压盖安装在机壳上，压盖1和机壳2的中部有安装孔，分别用来安装轴承一13和轴承二14的外圈及其法兰，电机轴3两端有安装座，分别用来安装轴承一13和轴承二14的轴承内圈，构成电机的轴系。

[0031] 所述的磁钢一9和磁钢二10设置在磁钢座一7上，磁钢三11和磁钢四12设置在磁钢座二8上，磁钢座一7和磁钢座二8通过螺钉固定在压盖1的内侧壁上，组成电机的定子。

[0032] 所述的线圈一5和线圈二6固定在转子骨架4上，转子骨架4中部开孔，并与电机轴3配合固定，使转子骨架位于机壳和压盖之间，组成电机的转子。

[0033] 所述的磁钢座一7、磁钢座二8和机壳2为导磁材料，压盖1为非导磁材料。所述的磁钢座一7和磁钢座二8相对安置，位于压盖1的同一平面上；磁钢一9、磁钢二10、磁钢三11和磁钢四12均为轴向充磁；磁钢一9和磁钢二10位于磁钢座一7上，极性相反粘接；磁钢三11和磁钢四12位于磁钢座二8上，极性相反粘接；磁钢一9和磁钢三11位于同一侧，极性相同；磁钢二10和磁钢四12位于同一侧，极性相同。四块磁钢与机壳之间设置有气隙。所述的转子骨架、线圈一、线圈二位于气隙中。

[0034] 所述的转子骨架4、线圈一5、线圈二6组成电机的转子。线圈一5和线圈二6绕向相反，串联连接；线圈一5与磁钢座一7轴向对应，线圈二6与磁钢座二8轴向对应。线圈和引线都位于转子上，引线穿过转子轴内部，直接引出。

[0035] 所述的转子骨架4与磁钢一9、磁钢二10、磁钢三11和磁钢四12之间设置有第一间隙15；线圈一5、线圈二6与机壳2之间设置有第二间隙16。第一间隙15和第二间隙16保证电机轴3可以带动转子骨架4、线圈一5、线圈二6自由旋转。

[0036] 所述的磁钢一9和磁钢二10通过环氧树脂胶粘接在磁钢座一7上，磁钢三11和磁钢四12通过环氧树脂胶粘接在磁钢座二8上，线圈一5和线圈二6使用环氧树脂胶粘接在转子骨架4上。

[0037] 本发明的工作原理如下：

[0038] 磁钢一9发出磁力线，经过线圈一5和机壳2后回到磁钢二10，构成回路。磁钢三11发出磁力线，经过线圈二6和机壳2后回到磁钢四12，构成回路。磁钢一9和磁钢三11同极性，磁钢二10和磁钢四12同极性，保证了磁通不会在机壳2上形成环流，产生较大漏磁。线圈一5和线圈二6都位于磁场中，根据法拉第电磁感应定律，当线圈一5和线圈二6通电后会产生电磁力，由于反向连接，因此产生的电磁力沿圆周方向相同，带动转子骨架4旋转。给线圈一5和线圈二6通反向电时，则会反向旋转。根据通电电流的大小，会产生相应大小的力矩。

[0039] 线圈一5和线圈二6是绕向相反，串联连接。磁钢一9、磁钢二10、磁钢三11和磁钢四12的极性会影响电机的转动方向。在装配时需要找好基准，以此确定电机的转动方向。

[0040] 压盖1上有四个法兰，用来与系统连接，安装过程简单、方便。