[发明专利]一种旋转马达的爪极式定子磁型模式

说明书

本发明涉及一种旋转马达的爪极式定子磁型模式结构，所述旋转马达定子可作为通直流脉冲电平控制的永磁式步进马达定子使用，也可用作在通交流电加启动电容换相的永磁式同步电机定子使用，本发明的爪极式定子爪极角度错位不均等，改变磁极的磁密分布不均和磁拉力叠减衰弱的磁型模式原理，能使马达定位力矩大幅下降，并且减低由启动或过负载时不稳定等产生的抖动和噪音，以及降低马达高速时候的反电势峰值，从而提升步进马达最高运行速度频率范围。

技术领域

本发明涉及一种旋转马达的爪极式定子磁型模式结构，所述旋转马达定子可作为通直流脉冲电平控制的永磁式步进马达定子使用，也可用作在通交流电加启动电容换相的永磁式同步电机定子使用，本发明的爪极式定子磁型模式能使马达定位力矩大幅下降，(定位力矩为马达不通电时候，永磁铁转子N，S极吸引定子爪极的自锁力矩，又称自定位力矩，或阻尼力矩，以下简称定位力矩)，并且减低由启动或过负载时不稳定等产生的抖动和噪音，以及降低马达高速时候的反电势峰值，从而提升步进马达最高运行速度频率范围。

背景技术

现有产品的旋转马达部件定子1，如图1C所示，由树脂材料通过模具注塑成型包络定子轭铁2，定子轭铁3，定子轭铁4，定子轭铁5。或者定子塑料件单独注塑成型一个独立的定子零部件，再与几个定子轭铁装配为定子，所述定子轭部(内圆磁极部分)由定子轭铁2，3，4，5的爪极在圆周方向上以角度均等依次交替环绕排布构成，一个电枢绕组由两个定子轭铁构成，分别定子轭铁2与定子轭铁3构成电枢绕组A，定子轭铁4与定子轭铁5构成电枢绕组B。常规旋转马达多为两相，也有单相和三相马达，上述定子轭铁2，3，4，5上爪极个数相等为N个，每两个爪极间角度θ均等，这也是旋转马达步距角，θ＝360÷(4×N)，假设N＝12，则步距角θ＝7.5°。

现有产品的旋转马达部件转子，如图2A所示，所述旋转马达转动部件转子磁环7为永磁铁材料构成，通过充磁线圈充磁，形成在圆周方向角度均等依次交互的N极与S极，且N极与S极孤长相等，即过转子磁环7中心点的N极中心线，与过转子磁环S极中心线形成的夹角，每个NS夹角都是均等的，N极与S极总个数为X个，则角度ω＝360÷X，假设步距角θ＝7.5°的步进马达，则X＝24，ω＝15°。

所述旋转马达，在没通电情况其转子磁环7自动定位吸附定子爪极保持静止平衡不动，如图2B所示，转子磁环磁极N极吸引定子轭铁上爪极3a，转子磁环磁极S极吸引定子轭铁上爪极2a，则有A相任一爪极中心线与转子磁极N或S径向中心线重合，B相两个爪极4a与5a关于转子磁环N极中心线对称。在A和B相，转子磁环NS磁极与定子爪极形成角度均等的圆周方向排列一圈。旋转马达磁通路径如8所示，A相磁路为转子磁环N极通过气隙径向法向到达面对面的爪极3a，经过爪极2a径向法向穿过气隙到达爪极2a面对面的S极。B相磁路为转子磁环N极通过气隙径向法向到达面对面的爪极5a，在A相，转子磁环NS磁极对定子爪极磁通面大，形成定位力矩。B相转子磁环N极只有一半面积经过爪极5a径向法向穿过气隙到达另一半爪极5a面对面的S极。从AB相磁通路径分析，转子NS角度为15°，定子爪极间角度7.5°，转子磁环磁极与定子轭铁爪极磁拉力平衡产生定位力矩。转子磁环有效总磁通量B＝qg∮s，s为转子磁环磁极NS极径向法向面对的定子轭铁爪极面积，q为转子磁环NS磁极总个数，g为转子磁环磁通量大小。

定位力矩T＝Bμ/L+T机，μ为气隙值，L为磁阻，T机为机械阻尼力矩。T＝qg∮sμ/L+T机。

因此，通常情况下，旋转马达的气隙和磁阻由马达本身体积和参数决定，可调量非常小。所以降低定位手段是降低永磁铁转子磁性能和机械阻尼力矩，也就是把磁通量g，机械阻尼力矩T机降低。这样的技术手段只能在限定范围内减低，比如外径为42，高度22mm，步进角为7.5°的步进马达，永磁铁剩磁Br为6.0-6.8Gs的牌号性能，其定位力矩为160g.cm，把磁性能下降到剩磁Br为5-6Gs的牌号性能，定位力矩130g.cm。下降25％。运行转矩相应下降20％。并且最高运行速度下降。