定位力减小的铁心直线无刷直流电机制造技术

本发明专利技术公开了一种直线无刷直流电机，该电机由于叠层组件（１５０）而具有减小的定位力，该叠层组件（１５０）的特征是形成为楔形的端齿（１５２，１５４），该叠层组件沿运动方向的长度大约等于（Ｎ↓［ｐ］＋１／２）×极距，其中Ｎ↓［ｐ］为被无刷直流电机的电枢所覆盖的磁极数量，而极距为直线无刷直流电机的场组件（１６２）中极性相反的两相邻磁体（１６４）的中心距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般涉及直线无刷直流电机，尤其涉及定位力(detentforce)减小的铁心直线无刷直流电机。
技术介绍
矩形结构的典型直线无刷电机主要包括两个部件电枢组件和场组件，它们彼此通过较小的气隙隔开。电枢组件又包括由叠片组成的叠层组件10，该叠层组件10的狭槽12中设有三相绕组。这种叠层组件10在附图说明图1中示出。场组件是矩形软磁板，交变极性的矩形磁体朝向气隙。电枢组件的狭槽开口14通常选择得尽可能小，从而使定位力(cogging force)最小。图2示出了典型的狭槽开口14。然而，小的狭槽开口限制了可用于绕组的电线的尺寸。此外，狭槽开口14变得越小，则任何机器绕组工艺也都将变得越困难。另外，为了将电枢组件连接到一机械结构，叠层组件10的顶面16应当具有被钻出的且带有螺纹的孔。由于叠片结构不适合于这样的孔，所以设置了带有安装孔的锁闭楔18，如图1所示。一旦为这些锁闭楔18在叠片结构上冲压出槽20，那么锁闭楔18之间的距离就被固定，而且如果不更换用于该叠片结构的冲压机，就不能改变锁闭楔18之间的距离。2002年4月3日提交的并转让给本申请的受让人的美国专利申请No.10/116495通过提供一种电枢组件设计而解决了现有电枢组件设计的这些缺陷，这种设计便于线圈的缠绕，同时也使定位力最小，其中也公开了一安装架结构，通过该安装架使得电枢组件到机械结构的连接变得简单而灵活。然而仍然需要有一种电枢设计，其能提供减小的定位力，该定位力是由磁阻变化而引起的，而磁阻的变化又是由叠层组件的有限长度引起的。专利技术概述本专利技术的叠层组件结构以及包括有这种叠层组件结构的直线无刷直流电机提供了上述和其它所希望的特征，通过叠层组件的端齿的成形，能充分减小定位力，在这里该端齿优选成形为楔形。在一个实施例中提供了一种叠层组件设计，这种叠层组件应用于包括多个绕组的电枢组件中，其中该叠层组件包括基部以及从基部延伸的多个齿，所述绕组能够围绕所述多个齿定位；其中所述多个齿彼此间以预定齿距tt间隔开，并包括第一端齿和第二端齿，第一端齿沿运动方向位于叠层组件的一端，第二端齿沿运动方向位于叠层组件的另一端；其中第一端齿和第二端齿为楔形；而且，其中叠层组件沿运动方向具有相同的长度，该长度大约等于电枢下面的磁极数量的非整数倍，例如该长度为(Np+1/2)×tp，其中Np为叠层组件下面的磁极数量，tp为场组件中极性相反的两相邻磁体的中心距。优选地，tt稍微小于tp，例如tt与tp之比为7∶8。在本专利技术的一实施例中，端齿在沿运动方向且平行于基部的平面内具有直角三角形截面，其宽度在该三角形的顶点基本为零，而沿该三角形的底边具有最大宽度Wmax。在本专利技术的优选实施例中，Wmax大约等于tp。而且，端齿的直角三角形截面的面积大约等于叠层组件的内齿的截面面积。根据详细的描述和附图，本专利技术的这些和其它特点和优点将更加易于理解。附图的简要说明图1是现有技术的典型叠层组件的图示。图2是现有技术的典型叠层组件的部分图示。图3是一种叠层组件结构的部分图示，这种叠层组件便于线圈缠绕同时还减小了定位力。图4是一种叠层组件的部分图示，其中图3所示的狭槽开口已经按照一种结构被塞住，该结构便于线圈缠绕同时还减小了定位力。图5A和图5B示出了根据一种结构的包括安装架的叠层组件的部分图示，这种结构提供了的简单且灵活的连接结构，同时还示出了图4实施例中的楔。图6是一种结构中的叠层组件中的齿和楔的一部分的放大图，该结构便于线圈缠绕同时还减小了定位力。图7是根据本专利技术的实施例的叠层组件的透视图。图8是图7所示的叠层组件的平面图。图9是应用图7所示的叠层组件的电枢组件的透视图。图10是根据本专利技术优选实施例，叠层组件和场组件的磁体的尺寸之间的优选关系的图示。图11A、11B及11C是根据本专利技术优选实施例的叠层组件相对于场组件的三个位置的图示。所公开实施例的详细说明2002年4月3日递交的并转让给本申请受让人的美国专利申请No.10/116495在这里引入作为参考。现在参考图3，示出了一种结构的叠层组件100的一部分，这种结构便于线圈缠绕同时减小了定位力。如图所示，叠层组件的齿102从基部106向外延伸。用来分隔齿102的狭槽104的宽度从底部(基部106处)到顶部108(齿的自由端)是基本上相同的。这与现有的叠层组件的齿结构不同，例如在图2中齿的顶端向外扩张以使齿之间的狭槽开口14变窄。根据本实施例，每个齿102的顶部108具有两个额外的凹口110，如图3所示；凹口110用来容纳磁性楔112，如图4所示。这些磁性楔112的目的在于使沿着齿102的中心线114和狭槽104的中心线116的气隙磁阻的差值最小。该差值越小，定位力就越小。根据在图5A和5B中示出的本专利技术又一实施例，组合电枢组件包括带有绕组(未示出)的叠层组件100；位于狭槽104中的磁性楔112；以及由软磁材料制成的安装架120。优选地，安装架120在沿着叠层组件100的纵轴方向的尺寸大于叠层组件100的尺寸，其厚度优选为大于叠层组件100的基部106的厚度。如图5A所示，横向于叠层组件100的纵轴的宽度尺寸也优选地大于叠层组件的宽度尺寸。优选采用楔形榫结构来提供叠层组件100和安装架120之间的精确装配。这种优选的楔形榫结构在图5B中进一步示出。在叠层组件100的末端可以看到，基部106有一个表面朝着基部106的外表面的方向向外倾斜。还可以看到，安装架120的末端具有在齿102的方向上向下延伸的部分122和124，其内表面具有与基部106的末端相配合的形状。特别地，部分122和124的内表面向内扩张，使得部分122和124锁定基部106向外扩张的末端。虽然已经公开了楔形榫结构作为优选结构，但是应当理解，在所公开实施例的精神之内，也可用其它结构将安装架120定位在叠层组件100的基部106上。在图5A和图5B示出的实施例中，由于不是护铁(基部106和安装架120)的所有部分都是分层的，因此护铁的实心部分(安装架120)将会有额外的涡电流损失。然而，由于护铁的实心部分的横截面大于分层部分的横截面(图5B)，所以护铁的实心部分中的通量密度相对较低。因此，与(通量密度)2成比例的额外涡电流损失也会比较低。在所公开实施例的安装架的结构下，不需要为了适应安装孔之间距离的改变而更换叠片冲压机，并且，能够通过更换单个安装架来改变安装孔的构造，而不像现有技术那样需要更换多个楔。图6是实心或层状磁性楔112和凹口110之间的关系的展开图，它们形成在该公开实施例的电枢叠层组件100的齿102的顶部108上。优选采用楔形榫结构以使齿102和楔112之间精确配合。如图6所示，楔112具有梯形的横截面，向里朝向绕组(未示出)的楔表面126的长度大于远离绕组朝外的表面的长度。在每个齿102的顶部108切出凹口110，其形状与楔112的尺寸相配合，以便在凹口110和楔112之间实现楔形榫配合。应当注意，对于图6中的实施例而言，当将楔112安置在凹口110中时，楔112的大小使其远离绕组朝外的表面与齿102的朝外表面基本上齐平。虽然已经公开了作为优选结构的楔形榫结构，应当理解，在该公开实施例的精神之内，也可用其它结构在邻近的齿102之间定位楔112本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电枢组件，包括：多个绕组；基部；从所述基部延伸出的多个齿，所述绕组能够围绕所述多个齿定位；其中，所述多个齿彼此间隔开，以便在相邻齿之间以及在相邻齿的端部处限定狭槽开口；所述多个齿包括第一端齿和第二端齿，第一端齿沿运动方向位于叠层组件的一端，第二端齿沿运动方向位于叠层组件的另一端；和其中，第一端齿和第二端齿被形成为具有楔形的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M戈德金，
申请(专利权)人：BEI传感器及系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]