用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)及舵機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制裝置領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)的舵機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]舵機(jī)，是由直流驅(qū)動電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動控制系統(tǒng)。當(dāng)舵機(jī)處于工作狀態(tài)時，舵機(jī)按接收到的外部控制信號或指令，在設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)及荷載條件下，舵機(jī)的控制部分能準(zhǔn)確控制輸出端以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所需的角度或位置。
[0003]現(xiàn)有舵機(jī)大多采用單對極電機(jī)，舵機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率受到電機(jī)可控制轉(zhuǎn)動角度的限制，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動角度精度低；此外，采用單對極結(jié)構(gòu)，輸出功率低；并且當(dāng)對永磁體進(jìn)行整體充磁(即極弧系數(shù)為I)時容易漏磁，采用分段充磁時，容易因磁化弧度大而旋轉(zhuǎn)破碎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)及舵機(jī)，以解決現(xiàn)有舵機(jī)電機(jī)，舵機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率受到電機(jī)可控制轉(zhuǎn)動角度的限制，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動角度精度低；采用單對極結(jié)構(gòu)，輸出功率低；并且當(dāng)對永磁體進(jìn)行整體充磁(即極弧系數(shù)為I)時容易漏磁，采用分段充磁時，容易因磁化弧度大而旋轉(zhuǎn)破碎的技術(shù)問題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)，包括固定于電機(jī)殼體內(nèi)的定子、設(shè)于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子以及沿轉(zhuǎn)子周向布設(shè)并用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中磁極變換而發(fā)出信號的傳感器，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯以及多塊用于提高舵機(jī)磁感應(yīng)密度從而提高舵機(jī)旋轉(zhuǎn)控制精度的瓦片式永磁體，多塊瓦片式永磁體沿轉(zhuǎn)子的周向等距離排布并固接于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子芯上，瓦片式永磁體的外形均相同，瓦片式永磁體為南極永磁體或北極永磁體，一個南極永磁體和一個北極永磁體構(gòu)成一對磁極，轉(zhuǎn)子包含有至少兩對磁極。
[0006]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子芯與瓦片式永磁體之間采用燕尾槽和燕尾榫配合連接，燕尾槽沿轉(zhuǎn)子芯的軸向布設(shè)；和/或轉(zhuǎn)子芯與瓦片式永磁體之間采用膠粘連接；和/或轉(zhuǎn)子芯與瓦片式永磁體采用整體外套設(shè)固定套進(jìn)行連接；和/或轉(zhuǎn)子芯與瓦片式永磁體之間通過開設(shè)于瓦片式永磁體外表面的定位槽以及設(shè)于定位槽內(nèi)的固定箍進(jìn)行連接。
[0007]進(jìn)一步地，每一個南極永磁體和/或每一個北極永磁體均為單獨(dú)裝配至轉(zhuǎn)子芯上的獨(dú)立裝配式永磁體。
[0008]進(jìn)一步地，電機(jī)采用多對極少槽的磁路結(jié)構(gòu)，每極每相槽數(shù)q = Z/(Zp*m)，其中，q為每極每相槽數(shù)，Z為定子的繞線槽總數(shù)，Zp為磁極個數(shù)，m為相數(shù)；每極每相槽數(shù)q〈l。
[0009]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子的磁極極弧系數(shù)為0.6-0.85，以提高電機(jī)的氣隙磁密、南極永磁體和北極永磁體的利用率以及電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。
[0010]進(jìn)一步地，定子的內(nèi)壁面上開設(shè)有多個沿定子軸向布置并用于嵌繞電磁線的繞線槽，相鄰兩個繞線槽的相鄰槽壁上通過手工或者繞線機(jī)均勻的嵌繞有電磁線，形成沿定子周向排布的多組電磁線圈組。
[0011]進(jìn)一步地，定子的兩端面均以及定子的繞線槽內(nèi)均設(shè)有用于避免電磁線外表面漆膜損傷的絕緣層。
[0012]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子采用兩對極轉(zhuǎn)子、三對極轉(zhuǎn)子或者四對極轉(zhuǎn)子。
[0013]進(jìn)一步地，南極永磁體與北極永磁體相間排布；或者兩塊南極永磁體相鄰成組并與北極永磁體相間排布；或者兩塊北極永磁體相鄰成組并與南極永磁體相間排布；或者兩塊南極永磁體相鄰成組并與同樣由兩塊相鄰成組的北極永磁體相間排布。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種舵機(jī)，其包括上述用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)，通過設(shè)置沿周向等間距布置的瓦片式永磁體以提高舵機(jī)的磁感應(yīng)精度以及旋轉(zhuǎn)控制精度；轉(zhuǎn)子由多個單體的瓦片式永磁體構(gòu)成，通過永磁體(瓦片式永磁體)單體固接的方式減少制造工藝造成的結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)，降低永磁體(瓦片式永磁體)從轉(zhuǎn)子芯脫落以及破碎的幾率；瓦片式永磁體可以采用裝配后沿轉(zhuǎn)子周向一次性充磁，形成由規(guī)律排布的南極永磁體和北極永磁體構(gòu)成的多對極結(jié)構(gòu)；也可采用分別充磁后再進(jìn)行裝配，形成由規(guī)律排布的南極永磁體和北極永磁體構(gòu)成的多對極結(jié)構(gòu)，裝配工藝簡單，合格率高，且漏磁系數(shù)小，氣隙磁密高，永磁體的利用率更高，并提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。適用于各類模型運(yùn)動。適用于運(yùn)動模型、遙控運(yùn)動模型、無人機(jī)、機(jī)器人等的使用。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之一;
[0020]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0021]圖例說明:
[0022]1、定子；2、轉(zhuǎn)子;201、南極永磁體;202、北極永磁體;203、轉(zhuǎn)子芯;3、傳感器；4、
繞線槽。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0024]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之
--O
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例的用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)，包括固定于電機(jī)殼體內(nèi)的定子1、設(shè)于定子I內(nèi)的轉(zhuǎn)子2以及沿轉(zhuǎn)子2周向布設(shè)并用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)過程中磁極變換而發(fā)出信號的傳感器3，轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子芯203以及多塊用于提高舵機(jī)磁感應(yīng)密度以提高旋轉(zhuǎn)控制精度的瓦片式永磁體，多塊瓦片式永磁體沿轉(zhuǎn)子2的周向等距離排布并固接于轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子芯203上，瓦片式永磁體的外形均相同，瓦片式永磁體為南極永磁體201或北極永磁體202，一個南極永磁體201和一個北極永磁體202構(gòu)成一對磁極，轉(zhuǎn)子2包含有至少兩對磁極。本發(fā)明用于舵機(jī)的多對極永磁直流無刷電機(jī)，通過設(shè)置沿周向等間距布置的瓦片式永磁體以提高舵機(jī)的磁感應(yīng)精度以及旋轉(zhuǎn)控制精度；轉(zhuǎn)子2由多個單體瓦片式永磁體構(gòu)成，通過永磁體(瓦片式永磁體)單體固接的方式減少制造工藝造成的結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)，降低永磁體(瓦片式永磁體)從轉(zhuǎn)子芯脫落以及破碎的幾率；瓦片式永磁體可以采用裝配后沿轉(zhuǎn)子周向一次性充磁，形成由規(guī)律排布的南極永磁體和北極永磁體構(gòu)成的多對極結(jié)構(gòu)；也可采用分別充磁后再進(jìn)行裝配，形成由規(guī)律排布的南極永磁體和北極永磁體構(gòu)成的多對極結(jié)構(gòu)，裝配工藝簡單，合格率高，且漏磁系數(shù)小，氣隙磁密高，永磁體的利用率更高，并提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。適用于各類模型運(yùn)動。適用于運(yùn)動模型、遙控運(yùn)動模型、無人機(jī)、機(jī)器人等的使用?？蛇x地，同一對磁極的南極永磁體201與北極永磁體202之間沿轉(zhuǎn)子2的中軸線對稱布置?？蛇x地，同一對磁極的南極永磁體201與北極永磁體202相鄰布置。由于轉(zhuǎn)子采用多對極結(jié)構(gòu)，使得定子磁軛可以選擇比單對極定子磁軛更短的磁軛，從而減少了鐵芯重量、降低了鐵耗，提高了電機(jī)的效率，增加了驅(qū)動系統(tǒng)的使用時間?？蛇x地，多個傳感器3沿轉(zhuǎn)子2的周向等間距布置，相鄰傳感器3之間的間隔夾角與極對數(shù)有關(guān)。相鄰傳感器3之間的間隔夾角相同?？蛇x地，夾角采用120° +極對數(shù)?？蛇x地，瓦片式永磁體還可以采用其他類似結(jié)構(gòu)的永磁體。
[0026]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯203與瓦片式永磁體之間采用燕尾槽和燕尾榫配合連接，燕尾槽沿轉(zhuǎn)子芯203的軸向布設(shè)；和/或轉(zhuǎn)子芯203與瓦片式永磁體之間采用膠粘連接；和/或轉(zhuǎn)子芯203與瓦片式永磁體采用整體外套設(shè)固定套進(jìn)行連接；和/或轉(zhuǎn)子芯203與瓦片式永磁體之間通過開設(shè)于瓦片式永磁體外表面的定位槽以及設(shè)于定位槽內(nèi)的固定箍進(jìn)行連接。采用上述的至少一種連接方式，能夠降低制作工藝難度，能夠提高轉(zhuǎn)子芯203與瓦片式永磁體之間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，裝配工藝簡單，合格率高，且漏磁系數(shù)小，氣隙磁密高，永磁體的利用率更高，并提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度?？蛇x地，轉(zhuǎn)子芯203與南極永磁體201之間采用燕尾槽和燕尾榫配合連接。燕尾槽沿轉(zhuǎn)子芯203的軸向布設(shè)。轉(zhuǎn)子芯203與北極永磁體202之間采用燕尾槽和燕尾榫配合連接。燕尾槽沿轉(zhuǎn)子芯203的軸向布設(shè)。轉(zhuǎn)子的永磁體進(jìn)行獨(dú)立充磁、分段充磁或者裝配后整體充磁，通過壓裝的方式將永磁體壓裝在轉(zhuǎn)子芯上，機(jī)械強(qiáng)度更高。充磁和裝配更加方便，且漏磁系數(shù)小，氣隙磁密高，永磁體的利用率更高，并提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。
[0027]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，每一個南極永磁體201均為單獨(dú)進(jìn)行充磁的獨(dú)立充磁式永磁體。每一個北極永磁體202均為單獨(dú)進(jìn)行充磁的獨(dú)立充磁式永磁體。每一個南極永磁體201和每一個北極永磁體202均為單獨(dú)進(jìn)行充磁的獨(dú)立充磁式永磁體。采用分極獨(dú)立充磁，充磁和裝配更加方便，且漏磁系數(shù)小，氣隙磁密高，永磁體的利用率更高，并提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。
[0028]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，每一個北極永磁體202均為單獨(dú)裝配至轉(zhuǎn)子芯203上的獨(dú)立裝配式永磁體。每一個南極永磁體201和每一個北極永磁體202均為單獨(dú)裝配至轉(zhuǎn)子芯203上的獨(dú)立裝配式永磁體。裝配更加方便，采用裝配后沿轉(zhuǎn)子周向一次性充磁，裝配工藝簡單，合格率高，且漏磁系數(shù)