專利名稱：具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是具有冗余結(jié)構(gòu)及高功率密度永磁無刷電機的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地面高精度機械臂、航天用機械臂以及探月工程用月球車機械臂等驅(qū)動采用的電機系統(tǒng)，為增加系統(tǒng)的運行可靠性，通常采用冗余設(shè)計方案。即采用電機定子繞組冗余結(jié)構(gòu)、控制電路冗余設(shè)計。這樣在一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，可以啟動另一套控制電路以及電機繞組系統(tǒng)工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，它解決了現(xiàn)有空間機械臂電機系統(tǒng)因電路控制失效等原因造成系統(tǒng)故障問題。同時可以保證兩套繞組具有相同的機械特性和工作特性，又可以保證繞組間相互的獨立性以及單層燒毀后相對絕緣的可靠性。所述的目的是通過以下方案實現(xiàn)的:所述的一種具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，是由中空盤式永磁轉(zhuǎn)子、定子、雙層繞組、六個霍爾元件組成；
雙層繞組由第一層繞組和第二層繞組組成；第二層繞組套接在第一層繞組上；定子由多塊定子鐵心組成；每塊定子鐵心上有一個定子齒，多塊定子鐵心首尾相接形成相互間隔的定子齒與定子槽，在所有定子齒上呈分數(shù)槽式纏繞三相對稱雙層繞組，每一相雙層繞組中的第一層繞組的匝數(shù)相等，每一 相雙層繞組中的第二層繞組的匝數(shù)相等，第一層繞組的匝數(shù)與第二層繞組的匝數(shù)相等，各定子齒上第一層繞組的同相繞組之間相互串聯(lián)；各定子齒上第二層繞組的同相繞組之間相互串聯(lián)；多塊定子鐵心組成的內(nèi)圓表面與中空盤式永磁轉(zhuǎn)子的外圓表面之間有氣隙；通過調(diào)整第一層繞組的線徑和第二層繞組的線徑，實現(xiàn)第一層繞組的直流電阻值與第二層繞組的直流電阻值相等；其中有六塊定子鐵心上的定子齒的極面上開有槽，這六塊定子鐵心為分散均勻布置，槽的中心處在雙層繞組的軸心線上，每個槽中都鑲嵌有一個霍爾兀件。本發(fā)明是一種低速小功率永磁無刷力矩電機，具有雙層繞組和多個霍爾元件的冗余結(jié)構(gòu)，它作為空間機械臂的驅(qū)動裝置，能夠直接滿足空間機械臂末端低轉(zhuǎn)速運行的要求，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用高速電機與齒輪減速裝置配套來達到使用要求的方式，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，電機系統(tǒng)的復雜程序降低；同時由于轉(zhuǎn)子采用中空盤式，在相同重量的前提下能夠達到最大的力矩輸出，更加適用于航天領(lǐng)域。同時，雙層繞組的優(yōu)點是可以滿足系統(tǒng)在冗余狀態(tài)下工作的需求。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1中雙層繞組3及定子鐵心2-1的橫截剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中某個定子齒2-2的極面上開有槽2-4及槽2-4中鑲嵌有一個霍爾元件4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:如圖1、圖2所示，它是由中空盤式永磁轉(zhuǎn)子1、定子2、雙層繞組
3、六個霍爾元件4組成；
雙層繞組3由第一層繞組3-1和第二層繞組3-2組成；第二層繞組3-2套接在第一層繞組3-1上；定子2由多塊定子鐵心2-1組成；每塊定子鐵心2-1上有一個定子齒2-2，多塊定子鐵心2-1首尾相接形成相互間隔的定子齒2-2與定子槽2-3，在所有定子齒2-2上呈分數(shù)槽式纏繞三相對稱雙層繞組3，每一相雙層繞組3中的第一層繞組3-1的匝數(shù)相等，每一相雙層繞組3中的第二層繞組3-2的匝數(shù)相等，第一層繞組3-1的匝數(shù)與第二層繞組
3-2的匝數(shù)相等，各定子齒上第一層繞組3-1的同相繞組之間相互串聯(lián)；各定子齒上第二層繞組3-2的同相繞組之間相互串聯(lián)；多塊定子鐵心2-1組成的內(nèi)圓表面與中空盤式永磁轉(zhuǎn)子I的外圓表面之間有氣隙1-1 ;通過調(diào)整第一層繞組3-1的線徑和第二層繞組3-2的線徑，實現(xiàn)第一層繞組3-1的直流電阻值與第二層繞組3-2的直流電阻值相等；其中有六塊定子鐵心2-1上的定子齒2-2的極面上開有槽2-4，這六塊定子鐵心2-1為分散均勻布置，槽2-4的中心處在雙層繞組3的軸心線上，每個槽2-4中都鑲嵌有一個霍爾元件4。所述多塊定子鐵心2-1組成的內(nèi)圓表面與中空盤式永磁轉(zhuǎn)子I的外圓表面之間氣隙1-1的尺寸范圍為0.25mm-0.75mm。

所述中空盤式永磁轉(zhuǎn)子I中的永磁材料為釤鈷永磁材料?；魻栐?的型號為通用普通霍爾或航天級別霍爾。工作原理:所述的定子鐵心2-1由若干塊硅鋼片分段疊壓而成然后組成定子2，定子2采用分塊式鐵心的設(shè)置方式能夠減小定位力矩使電機的整體性能保持穩(wěn)定。由于電機的繞線通常是通過槽口在齒上進行繞線的，若采用整塊式的定子2結(jié)構(gòu)，則要求槽口足夠大，分塊式鐵心結(jié)構(gòu)可以解決繞線工藝，進行每個鐵心的單獨繞線，因此槽口可以做的很小，提高功率密度。雙層繞組3和六個霍爾元件4的優(yōu)點是可以滿足系統(tǒng)在冗余狀態(tài)下工作的需求。
權(quán)利要求
1.具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，它是由中空盤式永磁轉(zhuǎn)子(I)、定子(2)、雙層繞組(3)、六個霍爾元件(4)組成； 雙層繞組(3 )由第一層繞組(3-1)和第二層繞組(3-2 )組成；第二層繞組(3-2 )套接在第一層繞組(3-1)上；定子(2)由多塊定子鐵心(2-1)組成；每塊定子鐵心(2-1)上有一個定子齒(2-2)，多塊定子鐵心(2-1)首尾相接形成相互間隔的定子齒(2-2)與定子槽(2-3)，在所有定子齒(2-2 )上呈分數(shù)槽式纏繞三相對稱雙層繞組(3 )，每一相雙層繞組(3 )中的第一層繞組(3-1)的匝數(shù)相等，每一相雙層繞組(3)中的第二層繞組(3-2)的匝數(shù)相等，第一層繞組(3-1)的匝數(shù)與第二層繞組(3-2)的匝數(shù)相等，各定子齒上第一層繞組(3-1)的同相繞組之間相互串聯(lián)；各定子齒上第二層繞組(3-2)的同相繞組之間相互串聯(lián)；多塊定子鐵心(2-1)組成的內(nèi)圓表面與中空盤式永磁轉(zhuǎn)子(I)的外圓表面之間有氣隙(1-1);通過調(diào)整第一層繞組(3-1)的線徑和第二層繞組(3-2)的線徑，實現(xiàn)第一層繞組(3-1)的直流電阻值與第二層繞組(3-2)的直流電阻值相等；其中有六塊定子鐵心(2-1)上的定子齒2-2的極面上開有槽(2-4)，這六塊定子鐵心(2-1)為分散均勻布置，槽(2-4)的中心處在雙層繞組(3)的軸心線上，每個槽(2-4)中都鑲嵌有一個霍爾元件(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，其特征在于所述多塊定子鐵心(2-1)組成的內(nèi)圓表面與中空盤式 永磁轉(zhuǎn)子(I)的外圓表面之間氣隙(1-1)的尺寸范圍為0.25mm-0.75mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，其特征在于所述中空盤式永磁轉(zhuǎn)子(I)中的永磁材料為釤鈷永磁材料。
全文摘要
具有等電阻雙繞組及冗余霍爾結(jié)構(gòu)的緊湊型永磁無刷電機，它涉及的是具有冗余結(jié)構(gòu)及高功率密度永磁無刷電機的技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有空間機械臂電機系統(tǒng)因電路控制失效等原因造成系統(tǒng)故障問題。多塊定子鐵心首尾相接形成相互間隔的定子齒與定子槽，在所有定子齒上呈分數(shù)槽式纏繞三相對稱雙層繞組，在所有定子齒上呈分數(shù)槽式纏繞三相對稱雙層繞組，多塊定子鐵心組成的內(nèi)圓表面與中空盤式永磁轉(zhuǎn)子的外圓表面之間有氣隙；其中有六塊定子鐵心上的定子齒的極面上開有槽，這六塊定子鐵心為分散均勻布置，槽的中心處在雙層繞組的軸心線上，每個槽中都鑲嵌有一個霍爾元件。本發(fā)明是一種低速小功率永磁無刷力矩電機，具有雙層繞組和多個霍爾元件的冗余結(jié)構(gòu)。
文檔編號H02K3/28GK103236772SQ20131016982
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者尚靜, 王昊, 趙博, 李婷婷, 叢寧 申請人:哈爾濱工業(yè)大學