一种高可靠紧凑型三维磁通回路的电机及其应用制造技术

本发明专利技术是一种高可靠紧凑型的三维磁通回路的电机及其应用，所述3维磁通回路的电机包括定子及转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面；所述定子环状定子导磁体和环形线圈，所述转子包括围绕电机轴均布的U型截面的转子导磁体和相邻转子导磁体之间夹设的转子永磁体，所述转子永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述定子导磁体上设置有按照转子导磁体的角度错位对应的定子导磁体凸齿，定子导磁体凸齿和转子的间隔为气隙；本发明专利技术的电机可以应用作为电动机和角度传感器。本发明专利技术的技术方案的结构设计，构成了三维的磁通回路结构具有很高的能量密度，具有结构紧凑、低磁干扰、重量轻、可靠性高、便于安装定位的优点，应用前景广阔。

A high reliability and compact three-dimensional flux circuit and its application

The invention and application of three dimensional motor flux loop with high reliability and compact motor, the 3 dimensional magnetic flux circuit comprises a stator and a rotor, the stator and rotor section for the U section correspondingly matched with each other; the annular stator stator magnet and coil, the rotor comprises a rotor around the U section of the motor shaft uniform magnetizer and the adjacent rotor magnet clamping the permanent magnet rotor, the rotor permanent magnet circumferential magnetization, the relative polarity of adjacent permanent magnets; the stator magnet is arranged on the stator according to the corresponding angle misalignment of rotor guide magnet of magnetic conductive convex teeth. The stator and rotor guide magnet convex tooth spacing to the air gap; the motor of the invention can be used as a motor and the angle sensor. The structural design of the technical scheme of the invention constitutes a three-dimensional magnetic flux loop structure with high energy density, and has the advantages of compact structure, low magnetic interference, light weight, high reliability, convenient installation and location, and wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠紧凑型三维磁通回路的电机及其应用
本专利技术涉及一种电机，尤其涉及一种高可靠紧凑型的三维磁通回路的电机及其应用。
技术介绍
在一些特定的工作条件下，为满足力矩的需求条件，要求电机的轴向尺寸尽可能的小。这就需要电机有很高的能量密度的结构方式，而传统电机的结构方式无法满足此要求，且大部分电机轴向尺寸过大。传统电机的结构中，如：凸极电机的结构，由于存在绕组的端头，占去很多尺寸；横向磁通电机，绕组的端头没有了，但是采用的爪极，需要导磁材料为粉末合金，或者复杂的硅钢片拼接，抗震动能力差；还有径向磁通的电机，虽然能有所提高能量密度，但是抗震动能力更差。因此需要一种具有高可靠性有具有结构紧凑而且重量轻、体积小、可靠性高的电机，以满足特定工作条件的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一是克服现有技术的不足，提供一种轴向尺寸小并且重量轻、高可靠性的紧凑型电机；本专利技术的目的之二是应用本专利技术电机的结构设计，提供一种重量轻、高可靠性的紧凑型的角度传感器。本专利技术的方案之一是提供一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面；所述定子包括U型截面的环状定子导磁体，其U型凹面朝外，在所述定子导磁体U型凹面内设有环形线圈，所述定子导磁体凹面被所述环形线圈包裹；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括围绕电机轴均布的U型截面的转子导磁体，在相邻转子导磁体之间夹有U型截面的转子永磁体，所述转子永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述定子导磁体上设置有按照转子导磁体的角度错位对应的定子导磁体凸齿，定子导磁体凸齿和转子的间隔为气隙。本专利技术的方案之二是提供一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面；所述定子包括U型截面的定子导磁体和U型截面的定子永磁体，定子导磁体围绕电机轴均布，在相邻定子导磁体之间夹有定子永磁体，所述定子导磁体和永磁体的U型凹面朝外，在所述U型凹面内设有环形线圈，定子导磁体和定子永磁体共同被这个环形线圈包裹，所述永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括U型截面转子导磁体，所述转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子的间隔为气隙。本专利技术的方案之三是提供一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括围绕电机轴均布的U型截面定子导磁体，在相邻定子导磁体之间夹有U型截面去掉一侧的齿的定子永磁体，所述定子导磁体和永磁体的U型凹面朝外，在所述U型凹面内设有环形线圈，定子导磁体和定子永磁体共同被这个环形线圈包裹，所述永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对，在所述定子永磁体去掉齿的一侧的定子导磁体U型齿上绕着多个齿线圈，所有齿线圈绕线方向一致；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括U型截面转子导磁体，转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子的间隔为气隙。本专利技术的方案之四是提供一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括U型截面定子导磁体、绕着电机轴向缠绕在该定子导磁体上的环形线圈、以及缠绕在定子导磁体齿上的齿线圈作为励磁线圈，定子导磁体上设置了定子导磁体凸齿，定子导磁体裹着这个环形线圈；所述转子包括U型截面转子导磁体，转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子导磁体凸齿的间隔为气隙。本专利技术的方案之五是提供一种采用3维磁通回路的电机，包括转子及包围该转子的定子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述转子包括U型截面的环状转子导磁体，其U型凹面朝外；所述定子包括围绕电机轴均布的U型截面的定子导磁体，在相邻定子导磁体之间夹有U型截面的定子永磁体，所述定子永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对，在所述定子永磁体和定子导磁体U型凹面内设有环形线圈，所述定子导磁体凹面被所述环形线圈包裹；所述转子导磁体上设置有按照转子导磁体的角度错位对应的定子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子的间隔为气隙。本专利技术的方案之六是提供一种采用三维磁通回路的电机的角度传感器，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括由多层硅钢片卷绕旋压而成的U型截面定子导磁体、绕着电机轴向缠绕在该定子导磁体上的环形线圈作为激励线圈、以及缠绕在定子导磁体一侧齿上的齿线圈作为检测线圈，定子导磁体上设置了定子导磁体凸齿，定子导磁体裹着这个环形线圈，所有齿线圈绕线方向一致，所述转子包括U型截面转子导磁体，转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子导磁体凸齿的间隔为气隙。本专利技术的技术方案的结构设计，构成了三维的磁通回路，这种三维磁通回路是具有很高的能量密度的结构方式，使得电机的结构紧凑，提供高能量输出，并降低磁干扰，此外，由于本专利技术的导磁体的结构设计，在所述导磁体上开设了凹槽，使得导磁体的重量减轻了，整个电机的重量也减轻了，并十分便于径向的安装定位。采用聚磁结构，提高了可用的磁场强度，独特的结构方式和材料选择减少了电机本身的漏磁，工作中对周围电磁相关的工作单元影响大大降低。为了能更进一步了解本专利技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而附图只提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。具体实施方式附图说明图1是本专利技术的3维磁通回路的电机的实施例一的示意图；图2是本专利技术实施例一的电机的构成部件分解示意图；图3是本专利技术实施例一的电机结构部分解剖示意图；图4是本专利技术实施例一的电机电角度0度、90度时磁力线示意图；图5是本专利技术实施例一在两组齿气隙处电角度0时的磁密的状态；图6是本专利技术实施例一在两组齿气隙处电角度90时的磁密的状态；图7是专利技术实施例一环形线圈上的匝链磁通随旋转角度的变化曲线示意图；图8是专利技术实施例一环形线圈短路状态下随旋转角度产生感应电流变化示意图；图9是本专利技术实施例一的电机力矩随旋转角度的变化曲线示意图图10是本专利技术实施例一的电机工作时的电机电流2A时力矩随角度的变化曲线示意图图11是本专利技术实施例二的电机示意图；图12是本专利技术实施例二的电机的构成部件分解结构示意图；图13是本专利技术实施例三的电机示意图；图14是本专利技术实施例三的一个具体实施方式电路连接图；图15是本专利技术实施例四的电机示意图；图16是本专利技术实施例四的一个具体实施方式电路连接图；图17是本专利技术实施例五的电机结构示意图；图18是本专利技术实施例五的一个具体实施方式电路连接图；图19是本专利技术实施例六的电机结构示意图；图20是本专利技术实施例六的电机的构成部件分解结构示意图；附图标记实施例一附图标记11定子111定子导磁体112环形线圈1111定子导磁体前凸齿1112定子导磁体后凸齿1113定子导磁体凹槽12转子121转子永磁体122转子导磁体1221转子N极导磁体1222转子S极导磁体1231前气隙1232后气隙124转子导磁体凹槽实施例二附图标记21定子2110定子永磁体211定子导磁体2111定子N极导磁体211本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用3维磁通回路的电机，其特征在于：包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面；所述定子包括U型截面的环状定子导磁体，其U型凹面朝外，在所述定子导磁体的U型凹面内设有环形线圈，所述定子导磁体凹面被所述环形线圈包裹；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括围绕电机轴均布的U型截面的转子导磁体，在相邻转子导磁体之间夹有U型截面的转子永磁体，所述永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述定子导磁体上设置有按照转子导磁体的角度错位对应的定子导磁体凸齿，定子导磁体凸齿和转子的间隔为气隙。

【技术特征摘要】
1.一种采用3维磁通回路的电机，其特征在于：包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面；所述定子包括U型截面的环状定子导磁体，其U型凹面朝外，在所述定子导磁体的U型凹面内设有环形线圈，所述定子导磁体凹面被所述环形线圈包裹；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括围绕电机轴均布的U型截面的转子导磁体，在相邻转子导磁体之间夹有U型截面的转子永磁体，所述永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述定子导磁体上设置有按照转子导磁体的角度错位对应的定子导磁体凸齿，定子导磁体凸齿和转子的间隔为气隙。2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子导磁体和转子导磁体是由多层硅钢片卷绕、旋压成的U型截面后，被去除多余部分而制成。3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述转子永磁体因为周向充磁，夹在相邻的转子导磁体之间，并且相邻永磁体的磁性相对，使转子导磁体分为N极导磁体和S极导磁体。4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，在所述定子导磁体和转子导磁体上设有凹槽，用于降低磁干扰、减轻导磁体的重量和径向的安装定位。5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形线圈绕着电机轴向缠绕在定子导磁体。6.一种采用3维磁通回路的电机，其特征在于：包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括U型截面的定子导磁体和U型截面的定子永磁体，定子导磁体围绕电机轴均布，在相邻定子导磁体之间夹有定子永磁体，所述定子导磁体和永磁体的U型凹面朝外，在所述U型凹面内设有环形线圈，定子导磁体和定子永磁体共同被这个环形线圈包裹，所述定子永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括U型截面转子导磁体，所述转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子的间隔为气隙。7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述相邻永磁体的磁性相对，使定子子导磁体分为N极导磁体和S极导磁体。8.如权利要求6或7所述的电机，其特征在于，所述定子导磁体和转子导磁体是由多层硅钢片卷绕、旋压成截面U型后，被去除多余部分而制成。9.一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括围绕电机轴均布的U型截面定子导磁体，在相邻定子导磁体之间夹有U型截面去掉一侧的齿的定子永磁体，所述定子导磁体和永磁体的U型凹面朝外，在所述U型凹面内设有环形线圈，定子导磁体和定子永磁体共同被这个环形线圈包裹，所述永磁体周向充磁，相邻永磁体极性相对，在所述定子永磁体去掉齿的一侧的定子导磁体U型齿上绕着多个齿线圈，所有齿线圈绕线方向一致；所述转子的U型凹面朝内，所述转子包括U型截面转子导磁体，转子导磁体上设置有按照定子导磁体的角度错位对应的转子导磁体凸齿，转子导磁体凸齿和定子的间隔为气隙。10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所有齿线圈都是独立的，在应用中按照具体功能连接为多组。11.如权利要求9或10所述的电机，其特征在于，环形线圈为励磁绕组，齿线圈为次级输出绕组，所述齿线圈为余弦线圈和正弦线圈，通过励磁绕组的励磁电流产生交变磁通。12.一种采用3维磁通回路的电机，包括定子及包围该定子的转子，所述定子与转子的截面为相互对应配合的U型截面，所述定子包括U...

【专利技术属性】
技术研发人员：李攀攀，林原，张跃，
申请(专利权)人：北京纳特斯拉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11