CN109525051B - 一种卫星用微型混合式步进电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星用微型混合式步进电机，包括电机转子，电机定子和转子支架，电机定子上连接有定子绕组，电机转子安装在转子支架上，且在电机转子上设置有磁钢，转子支架上设置有用于反馈系统位置信号的遥测圆柱。本发明步进电机体积小，重量轻，电机所采用的材料均能够满足长时间在航天环境下正常使用的要求。

Description

一种卫星用微型混合式步进电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种卫星用微型混合式步进电机。
背景技术
现有的卫星上波导开关转换用的电机多数为永磁步进电机，转子即为一圆环形永磁体，结构单一，系统需单独设计遥测信号的结构，导致系统结构复杂，重量增大。同时对磁性能的稳定性及磁极中心线精度要求极高，磁钢充磁难度较大，导致角度位置精度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种卫星用微型混合式步进电机，采用该技术制造出来的微型混合式步进电机可在卫星上工作，具有体积小、重量轻、旋转角度精度高、寿命长、适应航天环境能力强等优点。
本发明采用以下技术方案：
一种卫星用微型混合式步进电机，包括电机转子，电机定子和转子支架，电机定子上连接有定子绕组，电机转子安装在转子支架上，且在电机转子上设置有磁钢，转子支架上设置有用于反馈系统位置信号的遥测圆柱。
更进一步的，本发明的特点还在于：磁钢为方形结构，设置在电机转子的中部用于轴向充磁，转子支架包括两个，用于将轴向两极转换成径向四极。
其中，径向四极包括两个主要磁极和两个辅助磁极，主要磁极及定子绕组用于驱动电机转子旋转，辅助磁极用于定位。
其中，遥测圆柱包括四个，对称设置在辅助磁极的转子支架上。
其中，两辅助磁极与电机定子之间设置有极靴。
更进一步的，本发明的特点还在于：定子绕组为三相绕组。
更进一步的，本发明的特点还在于：电机转子为爪极结构。
更进一步的，本发明的特点还在于：电机定子的铁心及转子支架的材料均为软磁合金。
更进一步的，本发明的特点还在于：电机定子的绝缘材料选用聚酰亚胺材料。
更进一步的，本发明的特点还在于：定子绕组的绕组绑扎线采用PEEK线。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供了一种卫星用微型混合式步进电机，能够应用于卫星上，无需驱动直接驱动负载，转子支架上设置有用于反馈系统位置信号的遥测圆柱，能给系统提供遥测信号，使其系统结构及控制简单，并能准确控制角度位置，大大减小系统重量，电机体积小，重量轻，电机所采用的材料均能够满足长时间在航天环境下正常使用的要求。
进一步的，通过转子爪极结构将轴向两极转换成为径向四极，减少磁钢用量，提高了磁钢安装的可靠性，同时弥补了径向两极磁性能对称中心精度不高的缺点。
进一步的，通过设置极靴，可以辅助系统定位，提高了转动位置的精度。
进一步的，通过转子爪极结构将轴向两极转换成为径向四极。
进一步的，在转子转动过程中，系统可以通过此四个遥测圆柱接收到位置遥测信号，将系统结构极大简化，重量减少20％。
进一步的，电机定子绝缘材料选用聚酰亚胺材料，绕组绑扎线采用PEEK线，具有良好的抗辐照能力，完全满足航天环境的要求。
综上所述，本发明简化了系统结构，降低了系统的重量，同时提高了系统转动角度的精度，并完全满足航天环境的相关要求。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为电机绕组通电定转子示意位置；
图2为电机定转子结构剖面图。
其中：1.电机定子；2.定子绕组；3.遥测圆柱；4.转子支架；5.磁钢；6.极靴。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1和图2，本发明一种卫星用微型混合式步进电机，包括电机转子，电机定子1和转子支架4，电机转子上设置有磁钢5，电机定子1上连接有定子绕组2，电机转子采用爪极结构，设计两个转子支架4将两极轴向磁极转换成四极径磁极，两极主要磁极及定子绕组2驱动转子旋转一定角度，两辅助磁极用于定位，确保角度精度；并在其中一转子支架4上设计遥测圆柱3，用于反馈系统位置信号。
请参阅图2，电机转子由方形磁钢及两段铁心组成，两转子支架4为两段铁心，方形磁钢在转子的中部，轴向充磁，通过两转子支架4将轴向两极转换成径向四极，极性如图1所示。
请参阅图1，定子绕组2为三相绕组，图中只画出其中的一相，其余两相按图中的一相均布即可，其中图1中所示S两极为主要磁极，当按图中所示给绕组通电时，定子绕组2产生N极磁场，使电机转子S极转动到图示位置。图中电机转子上所示N两极为辅助磁极，电机定子1的铁心及转子支架4的材料均为软磁合金，本身具有一定磁性能，转子N两极外圆与定子四个极靴在图示位置也有一定的磁力，所以在定子1不通电的情况下，可以辅助定位，保证了旋转角度的精度。
两辅助磁极与电机定子1之间设置有极靴6，用于辅助定位，提高精度。
辅助磁极的转子支架4上对称设计四个遥测圆柱3，在转子转动过程中，系统可以通过此四个遥测圆柱3接收到位置遥测信号，此设计将系统结构极大简化，重量减少20％。
电机定子1绝缘材料选用聚酰亚胺材料，绕组绑扎线采用PEEK线，具有良好的抗辐照能力，完全满足航天环境的要求。该类电机无需驱动控制系统，直接使用直流电驱动。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明步进电机工作过程如下：
电机转子有三种工作位置，电机定子有三相绕组，每相绕组单独通电时对应转子的一种工作位置。电机本体控制电路根据系统的需要，输出相应的触发脉冲，控制电机三相绕组的通电状况，进而控制转子的转动方向及保持位置。电机转轴与系统旋转轴是一体的，控制电机转子的转动即可控制系统转轴的转动，从而实现系统要求的工作状态，即在0°～120°之间间歇性转动，转子每次转动的最小角度为60°，也可以从位置1直接跨越至位置3，即旋转角度为120°。
本发明一种卫星用微型混合式步进电机已在西安微电机研究所设计的多种电机上应用，机座号有及等，具体数据如下：
表1可以达到的技术指标
因为其特殊的结构设计使得系统结构简单，整机重量降低很多，该类微型步进电机在卫星领域的相关设备上应用极其广泛。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种卫星用微型混合式步进电机，其特征在于，包括电机转子，电机定子(1)和转子支架(4)，电机定子(1)上连接有定子绕组(2)，电机转子安装在转子支架(4)上，且在电机转子上设置有方形结构的磁钢(5)，磁钢(5)设置在电机转子的中部用于轴向充磁，转子支架(4)包括两个，为爪极结构，用于将磁钢(5)的轴向两极转换成径向四极，径向四极包括两个主要磁极和两个辅助磁极，主要磁极及定子绕组(2)用于驱动电机转子旋转，辅助磁极用于定位，转子支架(4)上设置有用于反馈系统位置信号的遥测圆柱(3)，遥测圆柱(3)包括四个，对称设置在辅助磁极的转子支架(4)上，两辅助磁极与电机定子(1)之间设置有极靴(6)。
2.根据权利要求1所述的卫星用微型混合式步进电机，其特征在于，定子绕组(2)为三相绕组。
3.根据权利要求1所述的卫星用微型混合式步进电机，其特征在于，电机定子(1)的铁心及转子支架(4)的材料均为软磁合金。
4.根据权利要求1所述的卫星用微型混合式步进电机，其特征在于，电机定子(1)的绝缘材料选用聚酰亚胺材料。
5.根据权利要求1所述的卫星用微型混合式步进电机，其特征在于，定子绕组(2)的绕组绑扎线采用PEEK线。
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