CN109391077A - 一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，包括机壳、转子、定子、轴；所述定子通过锁紧件Ⅰ安装在机壳内，所述转子安装在轴上，轴活动安装在机壳中心且一端伸出机壳外，所述定子包括两块铁芯和绕组，所述机壳的一端加工有限位组件对轴的转动进行限位。本发明通过依靠永磁电机固有的齿槽转矩特性来实现断电保持力矩的实现，这个齿槽转矩会拖动转子使之转向磁路最短的地方。限位机构限制转子的位置，使转子不能靠近磁路最短处。此槽转矩的拖动力和限位机构的阻力相互作用，使电机在不通电情况下转子处于特定位置，从而达到转子锁制目的。

Description

一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机
技术领域
本发明涉及一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机。
背景技术
双余度有限转角力矩电机的特点是：电机转角范围大，能在不通电的情况下将转子位置锁制在特定位置，绕组具有双余度功能。该电机是某通信卫星波导开关的驱动电机。受卫星体积、重量、星载电源性能以及太空环境的限制，电机最大电流不大于0.8A，电源电压范围为23VDC～30VDC，环境温度范围-55℃～75℃。电机输出扭矩大，达到120g·cm，电机总长30mm，外径φ32mm，重量仅为120g。使得结构设计需紧凑，同时有效降低产品的重量。由于电机使用条件苛刻，实现功能多，其设计更具难度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，包括机壳、转子、定子、轴；所述定子通过锁紧件Ⅰ安装在机壳内，所述转子安装在轴上，轴活动安装在机壳中心且一端伸出机壳外，所述定子包括两块铁芯和绕组，所述机壳的一端加工有限位组件对轴的转动进行限位。
所述两块铁芯包括铁芯Ⅰ和铁芯Ⅱ，锁紧件Ⅰ将铁芯Ⅱ和铁芯Ⅰ依次固定在机壳内壁上。
所述绕组安装在铁芯Ⅰ和铁芯Ⅱ之间的间隙内。
所述铁芯Ⅰ为圆筒形，铁芯Ⅰ的一径向两端固接有小齿,铁芯Ⅱ为方形，铁芯Ⅱ的一端固接有极靴，另一端安装在铁芯Ⅰ内垂直于小齿的径向两端，极靴与转子正对。
所述轴为扁轴，轴的中部加工有扁槽，转子为半圆形安装在扁槽内，转子外壁上安装有保护套。
所述机壳的一端设置为开口，开口处通过锁紧件Ⅱ安装有端盖，端盖的一端面伸入机壳内且通过轴承与轴连接，端盖的在机壳内的中部加工有限位台,限位台在机壳内的深度大于轴承，轴和限位台相对出设置为扁轴。
所述限位台为偏心凸台。
所述端盖上还设置有引出线的出口，引出线通过内部连接线与绕组内的漆包线连接,漆包线在机壳内的折转处通过保护管包裹。
所述机壳在轴伸出的一端还设置有安装耳。
本发明的有益效果在于：通过依靠永磁电机固有的齿槽转矩特性来实现断电保持力矩的实现，这个齿槽转矩会拖动转子使之转向磁路最短的地方。限位机构限制转子的位置，使转子不能靠近磁路最短处。此槽转矩的拖动力和限位机构的阻力相互作用，使电机在不通电情况下转子处于特定位置，从而达到转子锁制目的。
绕组三个引出端分别为COM、T+、T-，通过三根引出线与外界控制器相连接，当有一个端子出现故障而不能正常供电时，控制器随即切除该端子，改变另外两个端子的供电模式，电机仍能可靠地工作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A向截面图；
图3是图1的Z处局部放大图；
图4是端盖的外部结构图；
图5是本发明定子的结构示意图；
图6本发明轴的结构图；
图7是图6的A-A向和B-B向截面图；
图8是本发明端盖的内部的结构图；
图9是本发明引出线与漆包线的连接示意图；
图10是本发明引出线与定子的结构图；
图中：1-端盖，11-垫圈,12-轴承,13-限位台,2-机壳，21-锁紧件Ⅰ,22-外连孔,23-锁紧件Ⅱ,24-安装耳，3-绕组，4-铁芯Ⅰ，41-极靴,42-小齿,5-铁芯Ⅱ,6-永磁体,61-保护套,7-轴,8-引出线,81-内部连接线,82-漆包线,83-保护管。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，包括机壳2、转子、定子、轴7；所述定子通过锁紧件Ⅰ21安装在机壳2内，所述转子安装在轴7上，轴7活动安装在机壳2中心且一端伸出机壳2外，所述定子包括两块铁芯和绕组3，所述机壳2的一端加工有限位组件对轴7的转动进行限位。
所述两块铁芯包括铁芯Ⅰ4和铁芯Ⅱ5，锁紧件Ⅰ21将铁芯Ⅱ5和铁芯Ⅰ4依次固定在机壳2内壁上。
所述绕组3安装在铁芯Ⅰ4和铁芯Ⅱ5之间的间隙内。
所述铁芯Ⅰ4为圆筒形，铁芯Ⅰ4的一径向两端固接有小齿42,铁芯Ⅱ5为方形，铁芯Ⅱ5的一端固接有极靴41，另一端安装在铁芯Ⅰ4内垂直于小齿42的径向两端，极靴41与转子正对。
所述轴7为扁轴，轴7的中部加工有扁槽，转子为半圆形安装在扁槽内，转子外壁上安装有保护套61。
所述机壳2的一端设置为开口，开口处通过锁紧件Ⅱ23安装有端盖1，端盖1的一端面伸入机壳2内且通过轴承12与轴7连接，端盖1的在机壳2内的中部加工有限位台13,限位台13在机壳2内的深度大于轴承12，轴7和限位台13相对出设置为扁轴。
所述限位台13为偏心凸台。
所述端盖1上还设置有引出线8的出口，引出线8通过内部连接线81与绕组3内的漆包线82连接,漆包线82在机壳2内的折转处通过保护管83包裹。
所述机壳2在轴7伸出的一端还设置有安装耳24。
本发明的电机通电输出较大的扭矩使波导开关开通或关断。在波导开关不工作时电机处于断电状态，电机需依靠自身的保持力矩使波导开关在有限外界扰动下不发生误动作。在实现功能的前提下还要满足卫星用设备在拉偏电压、环境温度变化以及电源、体积和重量的要求。解决复杂使用条件下的大负载输出。
限位机构(图4)主要由端盖上一个高1.5mm凸台和轴的一段铣扁组成，根据电机95°±1°转角范围和工作特点，来设计出端盖凸台的宽度和轴扁的厚度。由于电机转矩大，转速高，限位机构作用时受很大的冲击力。为防止多次作用下该机构变形而引起转角范围的变化，凸台采用偏心3.7mm设计，可使轴扁与凸台的配合过程中始终是面接触。此外，凸台材料采用硬度较高的C660钢，轴扁采用硬度相对较低的2Cr13不锈钢，软硬配合，既降低了碰撞时的噪声，同时消除了限位机构的变形风险。此外，扁厚度每变化0.1mm，电机总的旋转角度变化1°，为保证±1°的转角公差，轴铣扁出公差取±0.05mm；
断电保持力矩的实现主要依靠永磁电机固有的齿槽转矩特性来实现，这个齿槽转矩会拖动转子使之转向磁路最短的地方。限位机构限制转子的位置，使转子不能靠近磁路最短处。此槽转矩的拖动力和限位机构的阻力相互作用，使电机在不通电情况下转子处于特定位置，从而达到转子锁制目的。
输出力矩的实现主要是绕组中流通电流，在大齿上产生磁场，与转子永磁体产生的磁场相互作用，使转子克服锁制力矩和负载的作用力旋转。双余度的实现主要指绕组之间可实现相互的备份，如图8所示。绕组三个引出端分别为COM、T+、T-，通过三根引出线与外界控制器相连接。
其工作状态分为常规工作状态和故障状态两种工作模式，在常规工作状态下，控制器给COM端始终供高电压，给T+和T-交替供低电压，在大齿上产生不同极性的磁场，以驱动电机顺、逆两个时针方向上旋转。
当有一个端子出现故障而不能正常供电时，控制器随即切除该端子，改变另外两个端子的供电模式，电机仍能可靠地工作。

Claims (9)

1.一种带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，包括机壳(2)、转子、定子、轴(7)，其特征在于：所述定子通过锁紧件Ⅰ(21)安装在机壳(2)内，所述转子安装在轴(7)上，轴(7)活动安装在机壳(2)中心且一端伸出机壳(2)外，所述定子包括两块铁芯和绕组(3)，所述机壳(2)的一端加工有限位组件对轴(7)的转动进行限位。
2.如权利要求1所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述两块铁芯包括铁芯Ⅰ(4)和铁芯Ⅱ(5)，锁紧件Ⅰ(21)将铁芯Ⅱ(5)和铁芯Ⅰ(4)依次固定在机壳(2)内壁上。
3.如权利要求1所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述绕组(3)安装在铁芯Ⅰ(4)和铁芯Ⅱ(5)之间的间隙内。
4.如权利要求2所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述铁芯Ⅰ(4)为圆筒形，铁芯Ⅰ(4)的一径向两端固接有小齿(42),铁芯Ⅱ(5)为方形，铁芯Ⅱ(5)的一端固接有极靴(41)，另一端安装在铁芯Ⅰ(4)内垂直于小齿(42)的径向两端，极靴(41)与转子正对。
5.如权利要求1所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述轴(7)为扁轴，轴(7)的中部加工有扁槽，转子为半圆形安装在扁槽内，转子外壁上安装有保护套(61)。
6.如权利要求1所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述机壳(2)的一端设置为开口，开口处通过锁紧件Ⅱ(23)安装有端盖(1)，端盖(1)的一端面伸入机壳(2)内且通过轴承(12)与轴(7)连接，端盖(1)的在机壳(2)内的中部加工有限位台(13),限位台(13)在机壳(2)内的深度大于轴承(12)，轴(7)和限位台(13)相对出设置为扁轴。
7.如权利要求6所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述限位台(13)为偏心凸台。
8.如权利要求6所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述端盖(1)上还设置有引出线(8)的出口，引出线(8)通过内部连接线(81)与绕组(3)内的漆包线(82)连接,漆包线(82)在机壳(2)内的折转处通过保护管(83)包裹。
9.如权利要求1所述的带锁制力矩的双余度有限转角力矩电机，其特征在于：所述机壳(2)在轴(7)伸出的一端还设置有安装耳(24)。
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