一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)的有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用整圓環(huán)形或者半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)提高氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度和增加繞組有效匝數(shù)等方式來(lái)提高力矩系數(shù)。當(dāng)體積和重量受限制時(shí)，要進(jìn)一步提高力矩系數(shù)非常困難。并且，半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)由于對(duì)轉(zhuǎn)軸存在較大的徑向拉力而容易在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生有害的振動(dòng)。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于怎樣解決驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受體積和重量限制無(wú)法提高力矩系數(shù)的問(wèn)題，提供一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)單元布置在力臂最大的位置，在不增加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)體積和重量的前提下，顯著地增加了驅(qū)動(dòng)力矩系數(shù)和力矩-重量比；對(duì)稱配置的兩個(gè)單元也很好地消除了驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)軸的徑向力，尤其適用于小轉(zhuǎn)角工作的大尺寸平臺(tái)上要求低速平穩(wěn)運(yùn)行的場(chǎng)合。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸和兩驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于:兩驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱分布于驅(qū)動(dòng)軸的兩側(cè)；所述驅(qū)動(dòng)單元包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子由斷面呈弧形的定子鐵芯和嵌于其上的定子繞組構(gòu)成，所述定子繞組為三相，并按星形方式連接；所述轉(zhuǎn)子由永磁體和斷面呈弧形的導(dǎo)磁磁軛構(gòu)成，所述永磁體固定在導(dǎo)磁磁軛上，其中，永磁體充磁方向沿徑向，且N、S極性交替排列；兩驅(qū)動(dòng)單元的定子的兩端分別通過(guò)一定子法蘭盤相連，兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子的兩端分別通過(guò)一轉(zhuǎn)子法蘭盤相連，且兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子通過(guò)兩轉(zhuǎn)子法蘭盤與驅(qū)動(dòng)軸相連。
[0007]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為5*n ;定子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為 3*n ；
式中:0±n為轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，n=6—8°。
[0008]進(jìn)一步地，定子繞組的三相電勢(shì)相位差為120°電角度，且定子繞組的反電勢(shì)波形為正弦波。
[0009]進(jìn)一步地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子永磁體磁極為5對(duì)，每一個(gè)N極和相鄰的S極之間相距角度為5度；與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子上的定子繞組為三相Y型繞組，且定子繞組分布在中間的三對(duì)磁極寬度內(nèi)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配置成呈中心對(duì)稱分布的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元可以將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)單元布置在力臂最大的位置，在不增加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)體積和重量的前提下，顯著地增加了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩系數(shù)和力矩-重量比；并且對(duì)稱配置的兩個(gè)單元也很好地消除了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)軸的徑向力。
[0011]2、本發(fā)明通過(guò)增加轉(zhuǎn)子力臂的方法，提高了有限轉(zhuǎn)角力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩系數(shù)和力矩重量比，尤其適用于小轉(zhuǎn)角工作的大尺寸平臺(tái)上要求低速平穩(wěn)運(yùn)行的場(chǎng)合。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0014]圖2是實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是實(shí)施例縱向軸剖視圖。
[0016]圖中:1一定子鐵芯，2—定子繞組，3—永磁體，4一導(dǎo)磁磁軛，5—驅(qū)動(dòng)軸。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例:參見圖1、圖2以及圖3，一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸5和兩驅(qū)動(dòng)單元，兩驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱分布于驅(qū)動(dòng)軸5的兩側(cè)。所述驅(qū)動(dòng)單元包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子由斷面呈弧形的定子鐵芯I和嵌于其上的定子繞組2構(gòu)成，所述定子繞組2為三相，并按星形方式連接。定子繞組2的三相電勢(shì)相位差為120°電角度，且定子繞組2的反電勢(shì)波形為正弦波。
[0020]所述轉(zhuǎn)子由永磁體3和斷面呈弧形的導(dǎo)磁磁軛4構(gòu)成，所述永磁體3 (用膠水粘接)固定在導(dǎo)磁磁軛4上，其中，永磁體3充磁方向沿徑向，且N、S極性交替排列。所述轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為5*n ;定子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為3*n ;式中:0±n為轉(zhuǎn)動(dòng)范圍(即轉(zhuǎn)動(dòng)弧度所對(duì)應(yīng)的圓心角)，n=6— 8，其中，+/_表示轉(zhuǎn)動(dòng)方向，具體實(shí)施時(shí)，n=6°或8° ;因此，對(duì)應(yīng)地，所述轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為40° ;定子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為24°。兩驅(qū)動(dòng)單元的定子的兩端分別通過(guò)一定子法蘭盤相連，兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子的兩端分別通過(guò)一轉(zhuǎn)子法蘭盤相連，且兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子通過(guò)兩轉(zhuǎn)子法蘭盤與驅(qū)動(dòng)軸5相連。
[0021 ] 具體實(shí)施時(shí)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子永磁體3磁極為5對(duì)，每一個(gè)N極和相鄰的S極之間相距角度為5度；與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子上的定子繞組2為三相Y型繞組，且定子繞組2分布在中間的三對(duì)磁極寬度內(nèi)。其中，每相繞組各有3個(gè)線圈，每個(gè)線圈各有2個(gè)元件邊，跨距為3，每個(gè)單元共有18個(gè)元件邊，相鄰2個(gè)元件邊之間的夾角為5/3度(約等于1.67度)。繞組按照整距集中繞組排布，從下到上依次為A+，C-，B+，A-, C+，B-，A+，C-，B+，A-, C+，B-，A+，C-，B+，A-, C+，B-，其中，“ + ”號(hào)和號(hào)分別表示線圈元件進(jìn)線方向和出線方向。在定子上安裝有3只霍爾元件，用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子位置，從而配合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)按照三相6拍方式換向。
[0022]應(yīng)用時(shí)，本驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定子和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主體的基座固聯(lián)，轉(zhuǎn)子和結(jié)構(gòu)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)部分固聯(lián)，使其圍繞結(jié)構(gòu)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到蝶形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。且本驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)子形式也可以設(shè)計(jì)為內(nèi)轉(zhuǎn)子形式，例如定子與軸承內(nèi)圈固聯(lián)，轉(zhuǎn)子和軸承外圈固聯(lián)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)繞軸運(yùn)動(dòng)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)器對(duì)三相繞組分別通以與其相反電勢(shì)相位相同的對(duì)稱正弦波電流，這樣可以得到穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出力矩。
[0023]最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸和兩驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于:兩驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱分布于驅(qū)動(dòng)軸的兩側(cè)；所述驅(qū)動(dòng)單元包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子由斷面呈弧形的定子鐵芯和嵌于其上的定子繞組構(gòu)成，所述定子繞組為三相，并按星形方式連接；所述轉(zhuǎn)子由永磁體和斷面呈弧形的導(dǎo)磁磁軛構(gòu)成，所述永磁體固定在導(dǎo)磁磁軛上，其中，永磁體充磁方向沿徑向，且N、S極性交替排列；兩驅(qū)動(dòng)單元的定子的兩端分別通過(guò)一定子法蘭盤相連，兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子的兩端分別通過(guò)一轉(zhuǎn)子法蘭盤相連，且兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子通過(guò)兩轉(zhuǎn)子法蘭盤與驅(qū)動(dòng)軸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為5*n ;定子對(duì)應(yīng)的圓心角角度至少為3*n ； 式中:0±n為轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，n=6—8°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:定子繞組的三相電勢(shì)相位差為120°電角度，且定子繞組的反電勢(shì)波形為正弦波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子永磁體磁極為5對(duì)，每一個(gè)N極和相鄰的S極之間相距角度為5度；與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子上的定子繞組為三相Y型繞組，且定子繞組分布在中間的三對(duì)磁極寬度內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蝶形有限轉(zhuǎn)角無(wú)刷力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸和兩驅(qū)動(dòng)單元，兩驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱分布于驅(qū)動(dòng)軸的兩側(cè)；所述驅(qū)動(dòng)單元包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子由斷面呈弧形的定子鐵芯和嵌于其上的定子繞組構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子由永磁體和斷面呈弧形的導(dǎo)磁磁軛構(gòu)成，所述永磁體固定在導(dǎo)磁磁軛上，兩驅(qū)動(dòng)單元的定子的兩端分別通過(guò)一定子法蘭盤相連，兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子的兩端分別通過(guò)一轉(zhuǎn)子法蘭盤相連，且兩驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)子通過(guò)兩轉(zhuǎn)子法蘭盤與驅(qū)動(dòng)軸相連。本發(fā)明能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)單元布置在力臂最大的位置，顯著地增加了驅(qū)動(dòng)力矩系數(shù)和力矩-重量比；尤其適用于小轉(zhuǎn)角工作的大尺寸平臺(tái)上要求低速平穩(wěn)運(yùn)行的場(chǎng)合。
【IPC分類】H02K16-00, H02K29-00
【公開號(hào)】CN104795949
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510231628
【發(fā)明人】魏貴玲, 鄧勁松, 王斌
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日