专利名称：一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是驱动技术领域。
背景技术：
对有限转角负载进行精密伺服驱动，有很多特殊性。一般地，这类负载质量和惯量都很小，所需要的驱动力矩也比较小，一般峰值力矩都不超过INm。另外，由于应用环境的特殊性和负载有限转角运动规律的特殊性，一般都要求驱动单元重量轻，体积小，也就是要满足小型化轻量化的要求。现有的用于该用途的驱动元件是有限转角力矩电机或者力矩器，存在的最大问题是它们占据的尺寸大，空间利用率低。因为它们都是圆形传统电机结构，占据的都是360度的圆柱形空间，而实际上负载的运动范围仅是有限转角的扇形区域，比如正负10度，绝大部分空间没有得到充分利用。对于一般的工业负载，这个可能还可以接受，但是对于航天领域的对驱动单元体积和重量要求十分苛刻的一些特殊设备，比如星上设备，这样的驱动单元就不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器，为了解决现有的力矩电机或者力矩器峰值力矩大，一般都在数个牛米以上，不适用于轻型负载，及现有的力矩电机或者力矩器都是圆形电机结构，占据的尺寸大，空间利用率低，不适合星上在有限空间内小型化轻量化的要求的问题。所述的目的是通过以下方案实现的:所述的一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器，是由方形螺线管式动子线圈、第一扇面形永磁体、第二扇面形永磁体、第三扇面形永磁体、第四扇面形永磁体、上扇面形导磁片、下扇面形导磁片、第一导磁柱、第二导磁柱、第一支架、第二支架的组成；
上扇面形导磁片与下扇面形导磁片上下重叠相对，上扇面形导磁片的两端与下扇面形导磁片的两端分别通过第一导磁柱、第二导磁柱导磁连接；第一扇面形永磁体的上端面与上扇面形导磁片的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片的的左侧，第二扇面形永磁体的上端面与上扇面形导磁片的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片的的右侦牝第三扇面形永磁体的下端面与下扇面形导磁片的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片的左侧，第四扇面形永磁体的上端面与下扇面形导磁片的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片的右侧，第一扇面形永磁体的下端面与第三扇面形永磁体的上端面之间设置有第一间隙，第二扇面形永磁体的下端面与第四扇面形永磁体的上端面之间设置有第二间隙；使下扇面形导磁片的扇面圆心与第二支架的上轴孔的轴心重合；方形螺线管式动子线圈的左侧平边穿过第一间隙，方形螺线管式动子线圈的右侧平边穿过第二间隙；方形螺线管式动子线圈通过第一支架上的转轴与第二支架的的轴孔转动连接，使方形螺线管式动子线圈能在第一间隙和第二间隙中左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体、第二面形永磁体、第三扇面形永磁体和第四扇面形永磁体都为轴向充磁，所述第一扇面形永磁体与第二扇面形永磁体的磁极方向相反，第一扇面形永磁体与第三扇面形永磁体的磁极方向相同，第二扇面形永磁体与第四扇面形永磁体的磁极相同。本发明提供了一种满足小型化轻量化要求的，适用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩器。其特点是占据空间小，重量轻，安装方便，而且在运行范围内控制精度高，完全可以满足仪器设备的性能要求。通过控制输入直流电流的方向，可以控制动子的摆动方向，通过控制输入直流电流的大小，可以控制输出力矩的大小。其结构特点是采用轴向磁路，扇形盘式绕组，扁平型外形，因而占据空间小，重量轻，安装方便，而且在运行范围内控制精度高，完全可以满足仪器设备的性能要求。具有结构简单、成本低廉的优点。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1中A-A向剖视结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一:如图1所示，它是由方形螺线管式动子线圈1、第一扇面形永磁体2、第二扇面形永磁体3、第三扇面形永磁体2-1、第四扇面形永磁体3-1、上扇面形导磁片
4、下扇面形导磁片5、第一导磁柱6、第二导磁柱7、第一支架8、第二支架的9组成；
上扇面形导磁片4与下扇面形导磁片5上下重叠相对，上扇面形导磁片4的两端与下扇面形导磁片5的两端分别通过第一导磁柱6、第二导磁柱7导磁连接；第一扇面形永磁体2的上端面与上扇面形导磁片4的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片4的的左侦牝第二扇面形永磁体3的上端面与上扇面形导磁片4的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片4的的右侧，第三扇面形永磁体2-1的下端面与下扇面形导磁片5的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片5的左侧，第四扇面形永磁体3-1的上端面与下扇面形导磁片5的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片5的右侧，第一扇面形永磁体2的下端面与第三扇面形永磁体2-1的上端面之间设置有第一间隙2-2，第二扇面形永磁体3的下端面与第四扇面形永磁体3-1的上端面之间设置有第二间隙3-2 ;使下扇面形导磁片5的扇面圆心与第二支架的9上轴孔9-1的轴心重合；方形螺线管式动子线圈I的左侧平边穿过第一间隙2-2，方形螺线管式动子线圈I的右侧平边穿过第二间隙3-2 ;方形螺线管式动子线圈I通过第一支架8上的转轴8-1与第二支架的9的轴孔9-1转动连接，使方形螺线管式动子线圈I能在第一间隙2-2和第二间隙3-2中左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体2、第二面形永磁体3、第三扇面形永磁体2-1和第四扇面形永磁体3-1都为轴向充磁，所述第一扇面形永磁体2与第二扇面形永磁体3的磁极方向相反,第一扇面形永磁体2与第三扇面形永磁体2-1的磁极方向相同,第二扇面形永磁体3与第四扇面形永磁体
3-1的磁极相同。所述方形螺线管式动子线圈I可采用单绕组形式。工作原理:方形螺线管式动子线圈I的左右边分别穿过第一间隙2-2和第二间隙
3-2,因第一扇面形永磁体2通过上扇面形导磁片4、第一导磁柱6、下扇面形导磁片5与第三扇面形永磁体2-1形成回路，而在第一间隙2-1处产生强磁力线；第二扇面形永磁体3通过上扇面形导磁片4、第二导磁柱7、下扇面形导磁片5与第四扇面形永磁体3-1形成回路，而在第二间隙3-2处产生强磁力线；这时候在方形螺线管式动子线圈I中通以直流电，则根据法拉第定律，方形螺线管式动子线圈I将相对第一扇面形永磁体2和第二扇面形永磁体3做或左或右偏转运动。动子部件中，方形螺线管式动子线圈I采用扇形对称分布结构，两侧部分为有效边，上下为端部。两侧的有效边分别与磁极中心线对齐，这样可以保证正负转角范围内转矩的对称性。装配时候,使第一扇面形永磁体2、第二扇面形永磁体3、第三扇面形永磁体2-1、第四扇面形永磁体3-1中心线和方形螺线管式动子线圈I有效边中心线对齐。此时在方形螺线管式动子线圈I中通以直流电，通过控制通入直流电流的大小，就可以控制力矩器的输出力矩。为了减轻重量同时增加强度，方形螺线管式动子线圈I可以采用骨架结合环氧树脂浇注成型的方式进行加工。为了适应小型化要求，方形螺线管式动子线圈I定子部件可以在盖板上设计安装孔进行装配；方形螺线管式动子线圈I动子部件则参照旋转中心，以端面形式安装。
权利要求
1.一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器，它是由方形螺线管式动子线圈(I)、第一扇面形永磁体(2)、第二扇面形永磁体(3)、第三扇面形永磁体(2-1)、第四扇面形永磁体(3-1)、上扇面形导磁片(4)、下扇面形导磁片(5)、第一导磁柱(6)、第二导磁柱(7)、第一支架(8)、第二支架的(9)组成； 其特征在于上扇面形导磁片(4)与下扇面形导磁片(5)上下重叠相对，上扇面形导磁片(4)的两端与下扇面形导磁片(5)的两端分别通过第一导磁柱(6)、第二导磁柱(7)导磁连接；第一扇面形永磁体(2)的上端面与上扇面形导磁片(4)的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片(4)的的左侧，第二扇面形永磁体(3)的上端面与上扇面形导磁片(4)的下端面重叠导磁连接并设置在上扇面形导磁片(4)的的右侧，第三扇面形永磁体(2-1)的下端面与下扇面形导磁片(5)的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片(5)的左侧，第四扇面形永磁体(3-1)的上端面与下扇面形导磁片(5)的上端面重叠导磁连接并设置在下扇面形导磁片(5)的右侧，第一扇面形永磁体(2)的下端面与第三扇面形永磁体(2-1)的上端面之间设置有第一间隙(2-2)，第二扇面形永磁体(3)的下端面与第四扇面形永磁体(3-1)的上端面之间设置有第二间隙(3-2);使下扇面形导磁片(5)的扇面圆心与第二支架的(9)上轴孔(9-1)的轴心重合；方形螺线管式动子线圈(I)的左侧平边穿过第一间隙(2-2)，方形螺线管式动子线圈(I)的右侧平边穿过第二间隙(3-2);方形螺线管式动子线圈(I)通过第一支架(8 )上的转轴(8-1)与第二支架的(9 )的轴孔(9-1)转动连接，使方形螺线管式动子线圈(I)能在第一间隙(2-2)和第二间隙(3-2)中左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体(2)、第二面形永磁体(3)、第三扇面形永磁体(2-1)和第四扇面形永磁体(3-1)都为轴向充磁,所述第一扇面形永磁体(2 )与第二扇面形永磁体(3 )的磁极方向相反，第一扇面形永磁体(2)与第三扇面形永磁体(2-1)的磁极方向相同,第二扇面形永磁体(3)与第四扇面形永磁体(3-1)的磁极相同。
2.根据权利要求1所述的一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器，其特征在于所述方形螺线管式动子线圈(I)可采用单绕组形式。
全文摘要
一种新型盘式绕组的微小型有限转角力矩器，本发明涉及的是驱动技术领域。它是为了解决现有的力矩电机或者力矩器峰值力矩大，一般都在数个牛米以上，不适用于轻型负载的问题。使它的方形螺线管式动子线圈能在第一间隙和第二间隙中左右自由摆动；第一扇面形永磁体、第二面形永磁体、第三扇面形永磁体和第四扇面形永磁体都为轴向充磁，第一扇面形永磁体与第二扇面形永磁体的磁极方向相反，第一扇面形永磁体与第三扇面形永磁体的磁极方向相同，第二扇面形永磁体与第四扇面形永磁体的磁极相同。本发明提供了一种满足小型化轻量化要求的，适用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩器。
文档编号H02K26/00GK103151891SQ201310093110
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者李勇, 邹继斌, 徐永向, 江善林, 陆永平, 刘彦彬 申请人:哈尔滨工业大学