扇形电动机.pdf

一种扇形电动机，该电动机的定子为扇形，即定子沿圆周铁芯的一扇形弧段，分布若干齿槽，齿槽内安装绕组，绕组为一相、两相、三相……n相，转子由扇形转子铁芯外表或内孔粘结磁钢或在转子铁芯内部埋设磁钢，该磁钢沿周围按N-S-N交叉排列，其中n为任意整数。电动机的定子、转子均为扇形状时，在定子、转子的同侧装有同极性磁极，构成磁止挡。本发明的优点是采用电磁限位，对电动机的转角大小、输出力矩、回扫速度均能得到控制；本发明不仅能在有限角度内正反连续旋转，还能通过改变转子结构实现整个圆周不限角度的正反连续旋转；本发明噪声低，寿命长。

1、  一种扇形电动机，其特征在于：该电动机的定子为扇形，即定子沿圆周铁芯的一扇形弧段，分布若干齿槽，齿槽内安装绕组，绕组为一相、两相、三相……n相，转子由扇形转子铁芯外表或内孔粘结磁钢或在转子铁芯内部埋设磁钢，该磁钢沿周围按N-S-N交叉排列，其中n为任意整数。

2、  按权利要求1所述的扇形电动机，其特征在于：
所述扇形定子上的齿槽，设置于扇形铁芯的内侧，扇形铁芯的内孔圆周非封闭，转子置于定子扇形铁芯内孔内，构成外定子扇形电动机。

3、  按权利要求1所述的扇形电动机，其特征在于：
所述扇形定子上的齿槽，设置于扇形铁芯的外侧，扇形铁芯的外圆圆周非封闭，转子置于定子圆周的外侧，构成内定子扇形电动机。

4、  按权利要求1所述的扇形电动机，其特征在于：
电动机的定子、转子均为扇形状时，在定子、转子的同侧装有同极性磁极，构成磁止挡。

5、  按权利要求1所述的扇形电动机，其特征在于：
在电动机运行至极限位置，有一霍尔传感器，使输入信号反向。

扇形电动机
技术领域
本发明涉及机载雷达天线伺服驱动组件及有限转角电机技术领域，特别是一种扇形电动机。
背景技术
随着技术的快速发展，新型雷达天线系统要求体积更小、重量更轻、响应速度更快，迫切需要一种新型的有限转角驱动组件，在最大角度时具有很大的反向力矩，以保证回扫速度。
传统有限转角电机结构为环形绕线式，基本结构如图1A和图1B所示，当线圈1通电后，定子铁心产生电磁吸力，将衔铁2吸合。通过在端板3、机壳4上的三对滚道6与它们之间的滚珠5互相作用，使滚珠5从滚道6的最高点运动到最低点，这样就在衔铁2的直线运动中加入了一个旋转运动，旋转角度的大小则由滚道6的长短决定。线圈1断电后，由一个盘形的恢复弹簧将衔铁2拉回到原先位置，滚珠5又回到滚道6的最高点，完成一个动作的全过程，并作好下一个动作过程的准备，这样便呈现有限转角特性。
但传统有限转角电机存在以下不足：
(1)其力矩性能受转角范围制约，有限转角范围较窄；
(2)其性能指标固化，调整困难；
(3)电机有限转角靠机械限位，动作噪声大，寿命短；
(4)不能满足雷达天线要求的低速跟踪及高速回扫功能。
发明内容
本发明是要提供一种采用电磁限位，对电动机的转角大小、输出力矩和回扫速度均能控制，且噪声低、寿命长的扇形电动机。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种扇形电动机，该电动机的定子为扇形，即定子沿圆周铁芯的一扇形弧段，分布若干齿槽，齿槽内安装绕组，绕组为一相、两相、三相……n相，转子由扇形转子铁芯外表或内孔粘结磁钢或在转子铁芯内部埋设磁钢，该磁钢沿周围按N-S-N交叉排列，其中n为任意整数。
所述扇形定子上的齿槽，设置于扇形铁芯的内侧，扇形铁芯的内孔圆周非封闭，转子置于定子扇形铁芯内孔内，构成外定子扇形电动机。
所述扇形定子上的齿槽，设置于扇形铁芯的外侧，扇形铁芯的外圆圆周非封闭，转子置于定子圆周的外侧，构成内定子扇形电动机。
电动机的定子、转子均为扇形状时，在定子、转子的同侧装有同极性磁极，构成磁止挡。
在电动机运行至极限位置，有一霍尔传感器，使输入信号反向。
本发明将高效率的永磁无刷直流电动机(包括定子、转子、位置传感器)沿圆周方向展开，使转子在有限范围内运行，其结构呈扇形状，即只有普通电动机的一部分，在电动机定、转子同侧装有同极性磁极，构成磁止挡结构。当电动机定子绕组通电产生磁场，与转子磁极相互作用，使电动机运转，当电动机转子运行接近极限位置时，磁止挡相同极性的磁极排斥力发挥作用，实现正向制动和反向加速。因此该电动机的转角大小、输出力矩、回扫速度均能得到控制，而且由于采用电磁限位，噪声低，寿命长，本发明扇形电动机是一种比较全面和全新的有限转角电机模式。
本发明的优越功效在于：
1)本发明采用电磁限位，对电动机的转角大小、输出力矩、回扫速度均能得到控制；
2)本发明不仅能在有限角度内正反连续旋转，还能通过改变转子结构实现整个圆周不限角度的正反连续旋转；
3)本发明噪声低，寿命长。
附图说明
图1为传统有限转角电动机的结构示意图；
图2为外定子扇形电动机的结构示意图；
图3为内定子扇形电动机的结构示意图；
图4为外定子扇形电动机实现连续旋转的结构示意图；
图5为内定子扇形电动机实现连续旋转的结构示意图；
图中标号说明
1-线圈；        2-衔铁；
3-端板；        4-壳；
5-滚珠；        6-滚道；
701-外定子；    702-内转子；
801-内定子；    802-外转子；
9-磁止挡；      10-绕组；
11-磁钢。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图2所示，本发明提供了一种外定子扇形电动机，外定子701由扇形铁芯构成，外定子701内孔圆周非封闭，外定子701铁芯内侧分布若干齿槽，在齿槽内安放绕组10，绕组为一相、两相、三相……n相(n为任意整数)；内转子702由扇形转子铁芯外表粘结磁钢11或在转子铁芯内部埋置磁钢11构成，磁钢11沿圆周按N-S-N交叉排列。外定子701、内转子702同侧装有同极性磁极，构成磁止挡9。
如图3所示，本发明提供了一种内定子扇形电动机，内定子801由扇形铁芯构成，内定子801外圆圆周非封闭，内定子801铁芯外侧分布若干齿槽，在齿槽内安放绕组10，绕组10为一相、两相、三相……n相(n为任意整数)；外转子802由扇形转子铁芯内孔粘结磁钢11或在转子铁芯内部埋置磁钢11构成，磁钢11沿圆周按N-S-N交叉排列。内定子801、外转子802同侧装有同极性磁极，构成磁止挡9。
各相绕组10在定子铁芯上空间对称分布，当各相绕组10通以对称电流时，便在气隙中产生了某一方向的旋转磁场，该磁场与转子磁极相互作用，带动转子朝该方向旋转。当电机转子运行接近极限位置时，极限位霍尔传感器输出换向信号，控制各相绕组10在气隙中产生相反方向的旋转磁场，该磁场与转子磁极相互作用，带动转子回扫。同时电机转子运行接近极限位置时，磁止挡9相同极性的磁极排斥力发挥作用，保证了负载在高速扫描时的正向制动和反向加速性能，其力矩性能不受转角范围制约；通过合理选择槽数和极对数，转角范围变大或变小。因此本发明的转角大小、输出力矩、回扫速度均能得到控制，而这在现有的有限转角电动机中是难于实现的。
如图4所示，外定子扇形电动机的内转子702由具有封闭圆周的转子铁芯外表粘结磁钢11或在转子铁芯内部埋置磁钢11构成，磁钢11沿圆周按N-S-N交叉排列；如图5所示，内定子扇形电动机的外转子802由具有封闭圆周的转子铁芯内孔粘结磁钢11或在转子铁芯内部埋置磁钢11构成，磁钢11沿圆周按N-S-N交叉排列。
如图4和图5所示，当定、转子取消了磁止档，转子铁芯做成整圆周形状，并将磁钢11沿整个转子圆周均匀分布，扇形定子可以带动转子连续旋转。
本发明不局限于图示的实例，本技术领域中的人员应当认识到，上述的实施例仅是用来说明本发明，而并非作为本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。