混合勵磁的弧形永磁電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機的磁路零部件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合勵磁的弧形永磁電機。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的掃描伺服機構(gòu)多采用由“高速伺服電機+齒輪組+齒圈”等構(gòu)成的間接驅(qū)動方式，這種通過齒輪嚙合的傳動結(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、加速、減速、反轉(zhuǎn)及制動等運動時，容易造成系統(tǒng)振動、運動響應(yīng)慢、動態(tài)剛度差，這些固有的缺陷都使得掃描機構(gòu)在進一步提高其調(diào)速性能和定位能力時難以實現(xiàn)技術(shù)性突破。
[0003]而由弧形力矩電機直接驅(qū)動的方式則能夠有效地解決上述問題，采用弧形永磁電機作為執(zhí)行機構(gòu)的直接驅(qū)動式伺服系統(tǒng)是一種前沿、新型的電傳動系統(tǒng)，可以直接驅(qū)動掃描機構(gòu)在有限轉(zhuǎn)角內(nèi)作往復(fù)運動，取消從驅(qū)動電機到方位掃描機構(gòu)之間的中間傳動環(huán)節(jié)，安裝簡單，可靠性高，并且可以有效減小伺服機構(gòu)的體積和重量;把控制對象同電機做成一體化結(jié)構(gòu)，傳動結(jié)構(gòu)緊湊，不存在傳動間隙，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]由于弧形電機定子和動子的左、右兩端同時開斷，邊端效應(yīng)會使弧形電機的定位力較大。此外，當(dāng)動子和定子的邊端相互靠近時，引起動子、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磁的弧形永磁電機，所述永磁電機可以直接驅(qū)動負載在有限角度內(nèi)往復(fù)擺動，具有響應(yīng)速度快、定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單、電機定位力小、轉(zhuǎn)矩波動小等優(yōu)點。
[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:一種混合勵磁的弧形永磁電機，其特征在于:包括定子和動子，所述定子和動子為同心設(shè)置的圓弧形，動子的圓心角度大于定子的圓心角度，動子大出定子的圓心角度為電機的掃描范圍，所述動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、左邊端勵磁補償繞組、右邊端勵磁補償繞組和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，所述左邊端勵磁補償繞組纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵磁補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磁補償繞組和右邊端勵磁補償繞組之間的凸起上，其中m為大于2的自然數(shù)。
[0007]進一步的技術(shù)方案在于:所述定子的圓心角度根據(jù)運行往復(fù)運行角度α而定，值為180。_2α。
[0008]進一步的技術(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)系向左邊端勵磁補償繞組和右邊端勵磁補償繞組中通入電流進行勵磁，減小電機的定位力和轉(zhuǎn)矩波動。
[0010]進一步的技術(shù)方案在于:當(dāng)定子的邊端與轉(zhuǎn)子邊端的距離大于I個極距時，向左邊端勵磁補償繞組和右邊端勵磁補償繞組中通入幅值和相位一定的交流電流進行勵磁，減小電機的定位力。
[0011]進一步的技術(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個極距之內(nèi)時，向左邊端勵磁補償繞組和右邊端勵磁補償繞組中通入直流電流進行勵磁，補償電機定子和動子的邊端相互靠近時而引起的磁場畸變，減小電機定位力、改善電機的掃描范圍。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述電機具有轉(zhuǎn)矩密度大、功率密度大的特點。應(yīng)用于掃描系統(tǒng)，直接驅(qū)動負載，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行合理選擇，可以很好的減小電機的定位力。本發(fā)明的左、右邊端勵磁補償繞組通入的電流可以根據(jù)動子的邊端和定子的邊端的相對位置進行選擇，可以很好的減小電機定位力，并補償電機定子和轉(zhuǎn)子的邊端相互靠近時而引起磁場畸變、擴大電機的平穩(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【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的一種三相混合勵磁弧形永磁電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2優(yōu)化補償前的電機定位力波形圖；
[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加入交流勵磁電流后的定位力波形圖；
[0018]圖5加入直流勵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、左邊端勵磁補償繞組1-3、右邊端勵磁補償繞組l_4、m相集中繞組2、動子2-1、第一弧形硅鋼片鐵芯2-2、永磁體。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]在下面的描述中闡述了很多具體細節(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施例的限制。
[0022]實施例一
[0023]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種混合勵磁的弧形永磁電機，包括定子I和動子2，所述定子I和動子2為同心設(shè)置的圓弧形，動子2的圓心角度大于定子I的圓心角度，動子2大出定子I的圓心角度為電機的掃描范圍。所述動子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、左邊端勵磁補償繞組1-2、右邊端勵磁補償繞組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，所述左邊端勵磁補償繞組1-2纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵磁補償繞組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纏繞在左邊端勵磁補償繞組1-2和右邊端勵磁補償繞組1-3之間的凸起上。
[0024]所述電機具有轉(zhuǎn)矩密度大、功率密度大的特點。應(yīng)用于掃描系統(tǒng)，直接驅(qū)動負載，可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高定位精度、響應(yīng)速度。
[0025]實施例二
[0026]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種混合勵磁的弧形永磁電機，包括定子I和動子2，所述定子I和動子2為同心設(shè)置的圓弧形，動子2的圓心角度大于定子I的圓心角度，動子2大出定子I的圓心角度為電機的掃描范圍。所述動子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、左邊端勵磁補償繞組1-2、右邊端勵磁補償繞組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，所述左邊端勵磁補償繞組1-2纏繞在第二弧形硅鋼片鐵芯1-1最左側(cè)的凸起上，所述右邊端勵磁補償繞組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纏繞在左邊端勵磁補償繞組1-2和右邊端勵磁補償繞組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的定位力，所述定子的圓心角度根據(jù)運行往復(fù)運行角度α而定，值為180° _2α，一般情況下所述定子的圓心角度范圍