混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)的磁路零部件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的掃描伺服機(jī)構(gòu)多采用由“高速伺服電機(jī)+齒輪組+齒圈”等構(gòu)成的間接驅(qū)動(dòng)方式，這種通過齒輪嚙合的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不可避免地存在非線性摩擦力、間隔死區(qū)及彈性變形，在完成啟動(dòng)、加速、減速、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)等運(yùn)動(dòng)時(shí)，容易造成系統(tǒng)振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)慢、動(dòng)態(tài)剛度差，這些固有的缺陷都使得掃描機(jī)構(gòu)在進(jìn)一步提高其調(diào)速性能和定位能力時(shí)難以實(shí)現(xiàn)技術(shù)性突破。
[0003]而由弧形力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式則能夠有效地解決上述問題，采用弧形永磁電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直接驅(qū)動(dòng)式伺服系統(tǒng)是一種前沿、新型的電傳動(dòng)系統(tǒng)，可以直接驅(qū)動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)在有限轉(zhuǎn)角內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，取消從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到方位掃描機(jī)構(gòu)之間的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，安裝簡單，可靠性高，并且可以有效減小伺服機(jī)構(gòu)的體積和重量;把控制對象同電機(jī)做成一體化結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，不存在傳動(dòng)間隙，消除了中間環(huán)節(jié)的累積誤差，使系統(tǒng)具有極高的動(dòng)態(tài)剛度和定位精度，有助于提高伺服跟蹤的響應(yīng)速度、伺服帶寬和控制精度。
[0004]由于弧形電機(jī)定子和動(dòng)子的左、右兩端同時(shí)開斷，邊端效應(yīng)會(huì)使弧形電機(jī)的定位力較大。此外，當(dāng)動(dòng)子和定子的邊端相互靠近時(shí)，引起動(dòng)子、定子的邊端磁場分布發(fā)生畸變，導(dǎo)致更大的定位力產(chǎn)生，對弧形電機(jī)的掃描范圍產(chǎn)生很大的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)，所述永磁電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載在有限角度內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，具有響應(yīng)速度快、定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單、電機(jī)定位力小、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)，其特征在于:包括定子和動(dòng)子，所述定子和動(dòng)子為同心設(shè)置的圓弧形，動(dòng)子的圓心角度大于定子的圓心角度，動(dòng)子大出定子的圓心角度為電機(jī)的掃描范圍，所述動(dòng)子包括第一弧形硅鋼片鐵芯和永磁體，所述永磁體沿所述第一弧形硅鋼片鐵芯的外周設(shè)置，且所述永磁體按N極-S極交差排列；所述定子包括第二弧形硅鋼片鐵芯、左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組、右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和m相集中繞組，所述第二弧形硅鋼片鐵芯的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，凹槽與凹槽之間形成凸起，所述左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯最右側(cè)的凸起上，所述m相集中繞組纏繞在左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組之間的凸起上，其中m為大于2的自然數(shù)。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述定子的圓心角度根據(jù)運(yùn)行往復(fù)運(yùn)行角度α而定，值為180。_2α。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述定子的圓心角度范圍為30°?120°。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:根據(jù)定子邊端和轉(zhuǎn)子邊端的位置關(guān)系向左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組中通入電流進(jìn)行勵(lì)磁，減小電機(jī)的定位力和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:當(dāng)定子的邊端與轉(zhuǎn)子邊端的距離大于I個(gè)極距時(shí)，向左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組中通入幅值和相位一定的交流電流進(jìn)行勵(lì)磁，減小電機(jī)的定位力。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:當(dāng)定子的邊端與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子邊端的距離在I個(gè)極距之內(nèi)時(shí)，向左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組中通入直流電流進(jìn)行勵(lì)磁，補(bǔ)償電機(jī)定子和動(dòng)子的邊端相互靠近時(shí)而引起的磁場畸變，減小電機(jī)定位力、改善電機(jī)的掃描范圍。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度大、功率密度大的特點(diǎn)。應(yīng)用于掃描系統(tǒng)，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高定位精度、響應(yīng)速度。對本發(fā)明定子鐵芯弧形圓心角度進(jìn)行合理選擇，可以很好的減小電機(jī)的定位力。本發(fā)明的左、右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組通入的電流可以根據(jù)動(dòng)子的邊端和定子的邊端的相對位置進(jìn)行選擇，可以很好的減小電機(jī)定位力，并補(bǔ)償電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的邊端相互靠近時(shí)而引起磁場畸變、擴(kuò)大電機(jī)的平穩(wěn)掃描范圍，改善掃描范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩特性。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的一種三相混合勵(lì)磁弧形永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2優(yōu)化補(bǔ)償前的電機(jī)定位力波形圖；
[0016]圖3對定子弧形圓心角優(yōu)化后的定位力波形圖；
[0017]圖4加入交流勵(lì)磁電流后的定位力波形圖；
[0018]圖5加入直流勵(lì)磁電流后的定位力波形圖；
[0019]其中:1、定子1-1、第二弧形硅鋼片鐵芯1-2、左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3、右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組l_4、m相集中繞組2、動(dòng)子2-1、第一弧形硅鋼片鐵芯2-2、永磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0022]實(shí)施例一
[0023]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)，包括定子I和動(dòng)子2，所述定子I和動(dòng)子2為同心設(shè)置的圓弧形，動(dòng)子2的圓心角度大于定子I的圓心角度，動(dòng)子2大出定子I的圓心角度為電機(jī)的掃描范圍。所述動(dòng)子2包括第一弧形硅鋼片鐵芯2-1和永磁體2-2，所述永磁體2-2沿所述第一弧形硅鋼片鐵芯2-1的外周設(shè)置，且所述永磁體2-2按N極-S極交差排列；所述定子I包括第二弧形硅鋼片鐵芯1-1、左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2、右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3和m相集中繞組1-4，其中m為大于2的自然數(shù);所述第二弧形硅鋼片鐵芯1-1的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，凹槽與凹槽之間形成凸起，所述左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最右側(cè)的凸起上，所述m相集中繞組1-4纏繞在左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3之間的凸起上。
[0024]所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度大、功率密度大的特點(diǎn)。應(yīng)用于掃描系統(tǒng)，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高定位精度、響應(yīng)速度。
[0025]實(shí)施例二
[0026]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種混合勵(lì)磁的弧形永磁電機(jī)，包括定子I和動(dòng)子2，所述定子I和動(dòng)子2為同心設(shè)置的圓弧形，動(dòng)子2的圓心角度大于定子I的圓心角度，動(dòng)子2大出定子I的圓心角度為電機(jī)的掃描范圍。所述動(dòng)子2包括第一弧形硅鋼片鐵芯2-1和永磁體2-2，所述永磁體2-2沿所述第一弧形硅鋼片鐵芯2-1的外周設(shè)置，且所述永磁體2-2按N極-S極交差排列；所述定子I包括第二弧形硅鋼片鐵芯1-1、左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2、右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3和m相集中繞組1-4，其中m為大于2的自然數(shù);所述第二弧形硅鋼片鐵芯1-1的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，凹槽與凹槽之間形成凸起，所述左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最右側(cè)的凸起上，所述m相集中繞組1-4纏繞在左邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-2和右邊端勵(lì)磁補(bǔ)償繞組1-3之間的凸起上。選擇合適的定子鐵芯弧形1-1的圓心角度可以減小電機(jī)的定位力，所述定子的圓心角度根據(jù)運(yùn)行往復(fù)運(yùn)行角度α而定，值為180° _2α，一般情況下所述定子的圓心角度范圍