CN103151892B - 星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置 - Google Patents
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Abstract
星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置，本发明涉及的是驱动技术领域。它是为了解决现有的力矩电机或者力矩器峰值力矩大，一般都在数个牛米以上，不适用于轻型负载，及现有的力矩电机或者力矩器都是圆形电机结构，占据的尺寸大，空间利用率低，不适合星上在有限空间内小型化轻量化的要求的问题。它的方形螺线管式动子线圈通过第一支架上的转轴与第二支架的轴孔转动连接，使方形螺线管式动子线圈能在第一下扇面形导磁片和第二上扇面形导磁片的外部左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体、第二扇面形永磁体的磁极方向为相对为同极性。本发明提供了一种满足小型化轻量化要求的，适用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩器。
Description
技术领域
本发明涉及的是驱动技术领域。
背景技术
在星上搭载的很多特殊仪器设备，比如光学成像或探测仪器中，常用到需要驱动一些轻型惯性负载的有限转角执行机构。其负载的特点，一是负载是惯性负载而且质量和惯量都很小，比如反光镜，其本身摩擦力矩不大，只是在加减速时候需要一定的外加力矩来平衡和控制，一般峰值力矩都不超过1Nm。二是由于应用环境的特殊性，仅需要控制负载在有限转角范围内运动，一般都在正负30度以内。
现有的可以用于该用途的驱动元件是有限转角力矩电机或者力矩器，但它们应用起来存在着如下两个问题。其一，现有的力矩电机或者力矩器峰值力矩大，一般都在数个牛米以上，不适用于轻型负载。可以通过减小设计尺寸降低峰值力矩的方法研制微小型力矩电机或者力矩器，但其结构形式不会有根本改变。其二，也是最重要的，控制负载做有限转角运动，运动的区域很小很狭窄，但现有的力矩电机或者力矩器都是圆形电机结构，占据的尺寸大，空间利用率低，不适合星上在有限空间内小型化轻量化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置，为了解决现有的力矩电机或者力矩器峰值力矩大，一般都在数个牛米以上，不适用于轻型负载，及现有的力矩电机或者力矩器都是圆形电机结构，占据的尺寸大，空间利用率低，不适合星上在有限空间内小型化轻量化的要求的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置，是由方形螺线管式动子线圈、第一扇面形永磁体、第二扇面形永磁体、第一导磁体、第二导磁体、第一支架、第二支架组成；
所述第一导磁体由第一上扇面形导磁片、第一下扇面形导磁片、第一导磁柱、第二导磁柱组成；第一上扇面形导磁片与第一下扇面形导磁片上下重叠相对，第一上扇面形导磁片的两端与第一下扇面形导磁片的两端分别通过第一导磁柱、第二导磁柱导磁连接；第一扇面形永磁体的上端面与第一上扇面形导磁片的下端面重叠导磁连接，第一扇面形永磁体的下端面与第一下扇面形导磁片的上端面之间设置有第一间隙；所述第二导磁体由第二上扇面形导磁片、第二下扇面形导磁片、第三导磁柱、第四导磁柱组成；第二上扇面形导磁片与第二下扇面形导磁片上下重叠相对，第二上扇面形导磁片的两端与第二下扇面形导磁片的两端分别通过第三导磁柱、第四导磁柱导磁连接；第二扇面形永磁体的下端面与第二下扇面形导磁片的上端面重叠导磁连接，第二扇面形永磁体的上端面与第二上扇面形导磁片的下端面之间设置有第二间隙；第二下扇面形导磁片与第二支架连接，使第二下扇面形导磁片的扇面圆心与第二支架上轴孔的轴心重合；第一下扇面形导磁片的下端面与第二上扇面形导磁片的上端面重叠相对连接，方形螺线管式动子线圈的上平边穿过第一间隙，方形螺线管式动子线圈的下平边穿过第二间隙后套在第一下扇面形导磁片和第二上扇面形导磁片的外部，方形螺线管式动子线圈与第一下扇面形导磁片和第二上扇面形导磁片间隙配合；方形螺线管式动子线圈通过第一支架上的转轴与第二支架的轴孔转动连接，使方形螺线管式动子线圈能在第一下扇面形导磁片和第二上扇面形导磁片的外部左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体、第二扇面形永磁体为轴向充磁，所述第一扇面形永磁体、第二扇面形永磁体的磁极方向为相对为同极性。
本发明提供了一种满足小型化轻量化要求的，适用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩器。其特点是占据空间小，重量轻，安装方便，而且在运行范围内控制精度高，完全可以满足仪器设备的性能要求。
它采用局部扇形结构，只占用负载的有限转角运动区域，从而大大节省了安装空间。它采用分装式结构。微小型力矩器分为带磁钢的定子部件和带线圈的动子部件两部分。根据负载的特性不同，可以以动圈方式安装，也可以以动铁形式安装。具有结构简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是图1中A-A向剖视结构示意图；图3是图1中B-B向剖视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，它是由方形螺线管式动子线圈1、第一扇面形永磁体2、第二扇面形永磁体3、第一导磁体4、第二导磁体5、第一支架6、第二支架7组成；
所述第一导磁体4由第一上扇面形导磁片4-1、第一下扇面形导磁片4-2、第一导磁柱4-3、第二导磁柱4-4组成；第一上扇面形导磁片4-1与第一下扇面形导磁片4-2上下重叠相对，第一上扇面形导磁片4-1的两端与第一下扇面形导磁片4-2的两端分别通过第一导磁柱4-3、第二导磁柱4-4导磁连接；第一扇面形永磁体2的上端面与第一上扇面形导磁片4-1的下端面重叠导磁连接，第一扇面形永磁体2的下端面与第一下扇面形导磁片4-2的上端面之间设置有第一间隙2-1；所述第二导磁体5由第二上扇面形导磁片5-1、第二下扇面形导磁片5-2、第三导磁柱5-3、第四导磁柱5-4组成；第二上扇面形导磁片5-1与第二下扇面形导磁片5-2上下重叠相对，第二上扇面形导磁片5-1的两端与第二下扇面形导磁片5-2的两端分别通过第三导磁柱5-3、第四导磁柱5-4导磁连接；第二扇面形永磁体3的下端面与第二下扇面形导磁片5-2的上端面重叠导磁连接，第二扇面形永磁体3的上端面与第二上扇面形导磁片5-1的下端面之间设置有第二间隙3-1；第二下扇面形导磁片5-2与第二支架7连接，使第二下扇面形导磁片5-2的扇面圆心与第二支架7上轴孔7-1的轴心重合；第一下扇面形导磁片4-2的下端面与第二上扇面形导磁片5-1的上端面重叠相对连接，方形螺线管式动子线圈1的上平边穿过第一间隙2-1，方形螺线管式动子线圈1的下平边穿过第二间隙3-1后套在第一下扇面形导磁片4-2和第二上扇面形导磁片5-1的外部，方形螺线管式动子线圈1与第一下扇面形导磁片4-2和第二上扇面形导磁片5-1间隙配合；方形螺线管式动子线圈1通过第一支架6上的转轴6-1与第二支架7的轴孔7-1转动连接，使方形螺线管式动子线圈1能在第一下扇面形导磁片4-2和第二上扇面形导磁片5-1的外部左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体2、第二扇面形永磁体3为轴向充磁，所述第一扇面形永磁体2、第二扇面形永磁体3的磁极方向为相对为同极性。
所述方形螺线管式动子线圈1采用单绕组形式。
工作原理：方形螺线管式动子线圈1的中心线与第一扇面形永磁体2和第二扇面形永磁体3的中心线对齐，因第一扇面形永磁体2通过第一上扇面形导磁片4-1、第一导磁柱4-3、第二导磁柱4-4与第一下扇面形导磁片4-2形成磁回路，而在第一间隙2-1处产生强磁力线；第二扇面形永磁体3通过第二上扇面形导磁片5-1、第三导磁柱5-3、第四导磁柱5-4与第二下扇面形导磁片5-2形成磁回路，而在第二间隙3-1处产生强磁力线；这时候在方形螺线管式动子线圈1中通以直流电，则根据法拉第定律，方形螺线管式动子线圈1将相对第一扇面形永磁体2和第二扇面形永磁体3做或左或右偏转运动。
Claims (2)
1.星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置，它是由方形螺线管式动子线圈(1)、第一扇面形永磁体(2)、第二扇面形永磁体(3)、第一导磁体(4)、第二导磁体(5)、第一支架(6)、第二支架(7)组成；
其特征在于所述第一导磁体(4)由第一上扇面形导磁片(4-1)、第一下扇面形导磁片(4-2)、第一导磁柱(4-3)、第二导磁柱(4-4)组成；第一上扇面形导磁片(4-1)与第一下扇面形导磁片(4-2)上下重叠相对，第一上扇面形导磁片(4-1)的两端与第一下扇面形导磁片(4-2)的两端分别通过第一导磁柱(4-3)、第二导磁柱(4-4)导磁连接；第一扇面形永磁体(2)的上端面与第一上扇面形导磁片(4-1)的下端面重叠导磁连接，第一扇面形永磁体(2)的下端面与第一下扇面形导磁片(4-2)的上端面之间设置有第一间隙(2-1)；所述第二导磁体(5)由第二上扇面形导磁片(5-1)、第二下扇面形导磁片(5-2)、第三导磁柱(5-3)、第四导磁柱(5-4)组成；第二上扇面形导磁片(5-1)与第二下扇面形导磁片(5-2)上下重叠相对，第二上扇面形导磁片(5-1)的两端与第二下扇面形导磁片(5-2)的两端分别通过第三导磁柱(5-3)、第四导磁柱(5-4)导磁连接；第二扇面形永磁体(3)的下端面与第二下扇面形导磁片(5-2)的上端面重叠导磁连接，第二扇面形永磁体(3)的上端面与第二上扇面形导磁片(5-1)的下端面之间设置有第二间隙(3-1)；第二下扇面形导磁片(5-2)与第二支架(7)连接，使第二下扇面形导磁片(5-2)的扇面圆心与第二支架(7)上轴孔(7-1)的轴心重合；第一下扇面形导磁片(4-2)的下端面与第二上扇面形导磁片(5-1)的上端面重叠相对连接，方形螺线管式动子线圈(1)的上平边穿过第一间隙(2-1)，方形螺线管式动子线圈(1)的下平边穿过第二间隙(3-1)后，方形螺线管式动子线圈(1)套在第一下扇面形导磁片(4-2)和第二上扇面形导磁片(5-1)的外部，方形螺线管式动子线圈(1)通过第一支架(6)上的转轴(6-1)与第二支架(7)的轴孔(7-1)转动连接，使方形螺线管式动子线圈(1)能在第一下扇面形导磁片(4-2)和第二上扇面形导磁片(5-1)的外部左右自由摆动；所述第一扇面形永磁体(2)、第二扇面形永磁体(3)为轴向充磁，所述第一扇面形永磁体(2)、第二扇面形永磁体(3)的磁极方向为同极性。
2.根据权利要求1所述的星上用于驱动轻型惯性负载的微小型有限转角力矩装置，其特征在于所述方形螺线管式动子线圈(1)采用单绕组形式。
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