CN103595205A - 双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其由转子、转子磁极、定子、半球碗、右半球、左半球、电机轴及螺母构成，其特征在于：所述的半球碗为整体式半球碗，在电机轴上套装该整体式半球碗，在该整体式半球碗的轴向两侧分别与左半球及右半球进行配合。本发明结构简单可靠、加工及装配简便，轴承精度、性能易于保证，重复拆装不影响轴承精度以及电机的动平衡，实现了双电机拖动整体半球动压轴承陀螺电机在导航领域的应用，使陀螺仪以及惯性导航系统的精度均有明显提高。

Description

双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机

技术领域

本发明属于陀螺电机领域，特别是一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机。

背景技术

目前，大型舰艇对惯性导航系统精度提出了愈来愈高的要求，同时系统对陀螺仪要求也不断提高。作为陀螺仪的核心元件——陀螺电机，其性能直接关系陀螺仪乃至惯性导航系统的性能，尤其是陀螺电机的启动可靠性，对陀螺仪更是至关重要的。

陀螺电机的可靠性主要涉及两方面。其一，陀螺电机的电磁结构。其二，支撑陀螺电机高速运转的轴承。目前，陀螺电机的电磁结构为单电机结构，受限于结构尺寸，拖动力矩小，可靠性低。支撑陀螺电机高速运转的轴承一般采用分裂式动压气体轴承，结构复杂，加工精度以及装配精度要求非常高，分裂式动压气体轴承两端轴颈轴承的同轴度不易保证。另外，轴承的重复拆装后，精度变化大，同时对电机的动平衡影响大，十分不利于陀螺电机的可靠运行。同时，气体轴承通常选用同种材料制备，以保证气体轴承在使用温度条件的可靠运行，同种材料组成的摩擦副，在设计上是不合理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，结构简单可靠、加工及装配简便，轴承精度、性能易于保证，重复拆装不影响轴承精度以及电机的动平衡，提高电机的可靠性。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其由转子、转子磁极、定子、半球碗、右半球、左半球、电机轴及螺母构成，其特征在于：所述的半球碗为整体式半球碗，在电机轴上套装该整体式半球碗，在该整体式半球碗的轴向两侧分别与左半球及右半球进行配合。

而且，所述的转子两侧制有对称的定子安装槽，在该两定子安装槽内嵌装定子，转子的定子安装槽内固装位于定子上表面的转子磁极。

而且，所述的定子同时通过套装于电机轴两端的定子支架进行固定，定子支架均通过螺母与电机轴进行固定。

而且，所述的电机轴制有左、右半球定位轴肩。

而且，所述的转子外圆为圆柱形、球形或梯形。

而且，所述的左半球、右半球的外球面先沉积有氮化钛膜，然后再沉积有类金刚石膜，在整体式半球碗的内球面沉积氮化钛膜。

而且，所述左半球、右半球的外球面按电机旋转方向分别刻蚀左旋和右旋对数螺旋槽。

本发明的优点和积极效果是：

1.本双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，转子提供陀螺仪所需的动量矩，同时转子上的整体式半球碗分别与左半球、右半球共同作用，实现动压轴承的径向支撑和轴向支撑；两对称的定子按控制方式通以一定时序的定子电流，产生定子电枢旋转磁场，与转子磁极相互作用，产生拖动电机运转所需的力矩。

2.本双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，将原有的分裂式结构的左、右半球碗设计成一体式，即在一个零件上完成左、右半球碗的制作，并制有中间孔，通过加工工艺保证两端半球碗的几何基准，实现了整体半球轴承的设计，解决了分裂式轴承结构在机加工过程中无法保证的两端半球碗同轴度要求的问题。

3.本双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，在转子两端分别安装一套拖动电机的转子磁极，用以建立转子磁场，实现双电机拖动，增加拖动力矩，提高可靠性。

4.本双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，转子的外圆，根据不同的要求，可设计成圆柱形、球形、或梯形，本设计考虑陀螺房内的流体动力特点，和陀螺电机高速运转产生的离心力作用导致的形变因素，将转子的外圆设计成球形。

5、本双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，右半球、左半球和整体半球轴承的半球碗材料为铍合金，右半球、左半球轴承工作表面先沉积氮化钛膜，然后再沉积类金刚石膜，整体半球轴承的半球碗轴承工作表面沉积氮化钛膜，在满足动压轴承表面硬度的同时，得到理想的摩擦副；在左半球、右半球轴承工作表面按电机旋转方向分别刻蚀左旋和右旋对数螺旋槽，实现动压轴承效应。

6、本发明结构简单可靠、加工及装配简便，轴承精度、性能易于保证，重复拆装不影响轴承精度以及电机的动平衡，实现了双电机拖动整体半球动压轴承陀螺电机在导航领域的应用，使陀螺仪以及惯性导航系统的精度均有明显提高。

附图说明

图1为本发明的结构剖面图；

图2为本发明的转子组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-转子、2-转子磁极、3-定子、4-整体式半球碗、5-右半球、6-螺母、7-电机轴、8-左半球、9-定子支架、10-定位轴肩。

具体实施方式

下面结合附图、通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其由转子1、转子磁极2、定子3、半球碗、右半球5、左半球8、电机轴7及螺母6构成，其创新之处在于：所述的半球碗为整体式半球碗4，在电机轴上套装该整体式半球碗，在该整体式半球碗的轴向两侧分别与左半球及右半球进行配合。电机轴制有左、右半球定位轴肩10。

转子两侧制有对称的定子安装槽，在该两定子安装槽内嵌装定子，转子的定子安装槽内固装位于定子上表面的转子磁极。定子同时通过套装于电机轴两端的定子支架9进行固定，定子支架均通过螺母与电机轴进行固定。

转子外圆为圆柱形、球形或梯形。左半球、右半球的外球面先沉积有氮化钛膜，然后再沉积有类金刚石膜，在整体式半球碗的内球面沉积氮化钛膜。左半球、右半球的外球面按电机旋转方向分别刻蚀左旋和右旋对数螺旋槽。

整体式半球碗、转子磁极、转子形成转子组件，其选用膨胀系数相近的材料制备，选用适合的配合精度，提高转子的刚度，解决了分裂式轴承在装配、温度变化以及高速运转过程中的应力问题，保证了轴承在工作状态下的精度，减小了电机动平衡的变化，提高电机运转的可靠性。

将电机轴置于整体式半球碗的中间孔中，电机轴和整体半球碗的中间孔为独立元件，可分别加工，二者的形位精度易于保证。将右半球、左半球分别装在电机轴的两端，通过轴肩定位。电机轴为右半球、左半球的支撑和定位。将定子装在右半球、左半球的外侧，并用螺母通过定子支架锁紧，实现双电机拖动整体半球轴承陀螺电机设计。

当采用永磁电机驱动方式，转子磁极采用永磁体，定子作成无铁芯结构，可消除定子与转子磁极间产生的磁力对电机启动性能的影响。

当采用磁滞电机驱动方式，定子为有铁芯结构，转子磁极由定子电流激励，并与定子磁场作用。

右半球、左半球和整体式半球碗材料为铍合金。右半球、左半球轴承工作表面先沉积氮化钛膜，然后再沉积类金刚石膜。整体半球轴承的半球碗轴承工作表面沉积氮化钛膜。在满足动压轴承表面硬度的同时，得到理想的摩擦副。左半球、右半球轴承工作表面按电机旋转方向分别刻蚀左旋和右旋对数螺旋槽，实现动压轴承效应。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其由转子、转子磁极、定子、半球碗、右半球、左半球、电机轴及螺母构成，其特征在于：所述的半球碗为整体式半球碗，在电机轴上套装该整体式半球碗，在该整体式半球碗的轴向两侧分别与左半球及右半球进行配合。

2.根据权利要求1所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述的转子两侧制有对称的定子安装槽，在该两定子安装槽内嵌装定子，转子的定子安装槽内固装位于定子上表面的转子磁极。

3.根据权利要求2所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述的定子通过套装于电机轴两端的定子支架进行固定，定子支架均通过螺母与电机轴进行固定。

4.根据权利要求1所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述的电机轴制有左、右半球定位轴肩。

5.根据权利要求1所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述的转子外圆为圆柱形、球形或梯形。

6.根据权利要求1所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述的左半球、右半球的外球面先沉积有氮化钛膜，然后再沉积有类金刚石膜，在整体式半球碗的内球面沉积氮化钛膜。

7.根据权利要求1所述的双电机拖动整体式半球轴承陀螺电机，其特征在于：所述左半球、右半球的外球面按电机旋转方向分别刻蚀左旋和右旋对数螺旋槽。