CN112366853A

CN112366853A - 一种与卫星天线一体化直驱电机

Info

Publication number: CN112366853A
Application number: CN202011135137.XA
Authority: CN
Inventors: 童小春
Original assignee: Liyang Hongda Motors Co ltd
Current assignee: Liyang Hongda Motors Co ltd
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-02-12

Abstract

本发明适用于电机设备技术领域，提供了一种与卫星天线一体化直驱电机，包括定子、转子、端盖和轴承：所述转子装配在卫星天线座架的轴或轴孔上、或者与卫星天线座架为一体结构；所述定子装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构。本发明是卫星天线伺服控制系统中执行机构中的驱动电机，通过在卫星天线座架的结构基础上进行优化，使得本发明与卫星天线座架一体化（部分一体化或完全一体化），减少了中间连接，结构紧凑，体积小，力矩大，齿槽转矩得到抑制，转矩波动小，惯量小，响应快，安装方便，没有以往的直流有刷电机的缺点和普通交流伺服电机存在的驱动链路太长的缺点，能够满足更高的卫星天线传输信号实际工作要求。

Description

一种与卫星天线一体化直驱电机

技术领域

本发明属于电机设备技术领域，尤其涉及一种与卫星天线一体化直驱电机。

背景技术

随着卫星通信的普及，在卫星通信使用过程中，人们对通信质量的要求也越来越高。这使得卫星通信中的终端设备，无论是陆上、海上、空中的固定站、车载、船载、舰载、机载等，无论处于多么恶劣的环境，振动、颠簸、晃动等，都需要能够使天线实时保持对准目标卫星。

目前市场上现有的卫星天线伺服控制系统中的驱动电机，主要是直流有刷伺服电机和普通交流永磁同步电机作为驱动电机。直流有刷伺服电机本身存在诸多问题、电刷和换向器之间有摩擦、造成效率降低、噪音增加、容易发热；有刷电机的寿命短，维护麻烦，需要不停的换电刷；有刷电机的电阻大，效率低、输出功率少，电刷和换向器摩擦会引起火花，干扰大；此外，如附图1和2所示，直流有刷伺服电机还要与相关设备连接，如减速机构/齿轮、直流有刷伺服电机测速电机、角度传感器、联轴器等，导致整个执行机构的驱动链路太长，系统也变得更复杂，存在累积误差和降低可靠性，卫星跟踪精度差，寻星时间比较长等。

如附图3和4所示，普通交流永磁同步电机的性能虽然较直流有刷伺服电机要好，但仍然存在要与相关设备连接，如减速机构/齿轮、角度传感器、编码器等，导致整个执行机构的驱动链路太长，系统也变得更复杂，存在累积误差和降低可靠性，卫星跟踪精度差，寻星时间比较长等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种与卫星天线一体化直驱电机，旨在解决背景技术中所提到的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种与卫星天线一体化直驱电机，包括定子、转子、端盖和轴承：

所述转子装配在卫星天线座架的轴或轴孔上、或者与卫星天线座架为一体结构；

所述定子装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构。

优选的，所述直驱电机是内转子、外定子结构，或者内定子、外转子结构。

优选的，所述转子是法兰中空轴转子，包含法兰中空轴、转子磁轭和永磁体。

优选的，所述法兰中空轴与所述转子磁轭为一体结构。

优选的，其特征在于，所述转子磁轭为等磁阻结构。

优选的，所述永磁体是曲面面包型永磁体；所述永磁体的曲面数不小于3。

优选的，所述永磁体是直体或扭斜体结构。

优选的，所述定子包括定子机壳、定子铁芯和绕组；所述定子机壳与端盖为一体结构；所述定子机壳装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构；所述定子铁芯由多件定子冲片叠加而成。

优选的，所述定子冲片的结构是整圆结构、单极或单齿结构、极轭分离的整圆结构中的任意一种；所述整圆结构包括整圆直齿结构、整圆斜齿结构、整圆直槽结构、整圆斜槽结构；所述单极或单齿结构包括单极结构、单齿结构、斜单极结构、斜单齿结构。

优选的，当所述定子铁芯是由整圆斜齿结构或整圆斜槽结构的定子冲片叠加而成时，定子铁芯的斜角由定子铁芯的长度、内外径大小及长径比得出。

本发明实施例提供的一种与卫星天线一体化直驱电机，包括定子、转子、端盖和轴承：所述转子装配在卫星天线座架的轴或轴孔上、或者与卫星天线座架为一体结构；所述定子装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构。本发明是卫星天线伺服控制系统中执行机构中的驱动电机，通过在卫星天线座架的结构基础上进行优化，使得本发明与卫星天线座架一体化（部分一体化或完全一体化），减少了中间连接，结构紧凑，体积小，力矩大，齿槽转矩得到抑制，转矩波动小，惯量小，响应快，安装方便，没有以往的直流有刷电机的缺点和普通交流伺服电机存在的链路太长的缺点。直驱电机的位置、运动与卫星天线座架的位置、运动保持了高度的一致性，消除了各种连接的累积误差，也消除了各种恶劣环境对直驱电机与卫星天线座架中间连接的影响。定、转子与卫星天线座架的共同的一体化实现了对整个执行机构和被执行机构的高刚性，避免了外部恶劣环境的强烈影响问题，更进一步的保障了执行机构和卫星天线座架工作状态的安全，满足更高的卫星天线传输信号实际工作要求。

附图说明

图1为背景技术中所述的直流有刷伺服电机驱动链路的结构示意图；

图2为背景技术中所述的直流有刷伺服电机另一种驱动链路的结构示意图；

图3为背景技术中所述的普通交流永磁同步电机驱动链路的结构示意图；

图4为背景技术中所述的普通交流永磁同步电机另一种驱动链路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种与卫星天线一体化直驱电机的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的转子的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的端盖的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的绕组的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的法兰中空轴的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的转子磁轭的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的永磁体的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的定子铁芯的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的定子冲片的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的定子机壳与端盖一体的结构示意图；。

附图中：1、直驱电机；2、转子；21、法兰中空轴；22、转子磁轭；23、永磁体；3、端盖；4、定子铁芯；41、定子冲片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如附图5~8所示，为本发明一个实施例提供的一种与卫星天线一体化直驱电机，包括定子、转子2、端盖3和轴承：

所述转子2装配在卫星天线座架的轴或轴孔上、或者与卫星天线座架为一体结构；

具体的，本发明直驱电机1是卫星天线伺服控制系统中执行机构中的驱动电机，是一种稀土永磁交流直驱伺服电动机，其组成与传统意义上的电机的组成基本一致，所不同的是本发明直驱电机1的转子2装配在卫星天线座架的轴或轴孔上、或者与卫星天线座架为一体结构，定子装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构，且定子和转子2都是专门定制的。本发明通过在卫星天线座架的结构基础上进行优化，使得本发明与卫星天线座架一体化（部分一体化或完全一体化），减少了中间连接，结构紧凑，体积小，力矩大，齿槽转矩得到抑制，转矩波动小，惯量小，响应快，安装方便，没有以往的直流有刷电机的缺点和普通交流伺服电机存在的链路太长的缺点。直驱电机1的位置、运动与卫星天线座架的位置、运动保持了高度的一致性，消除了各种连接的累积误差，也消除了各种恶劣环境对直驱电机1与卫星天线座架中间连接的影响。定、转子2与卫星天线座架的共同的一体化实现了对整个执行机构和被执行机构的高刚性，避免了外部恶劣环境的强烈影响问题，更进一步的保障了执行机构和卫星天线座架工作状态的安全，满足更高的卫星天线传输信号实际工作要求。

作为本发明的一种优选实施例，所述直驱电机1是内转子、外定子结构，或者内定子、外转子结构。

如附图6、9~11所示，作为本发明的一种优选实施例，所述转子2是法兰中空轴转子，包含法兰中空轴21、转子磁轭22和永磁体23。

具体的，法兰中空轴转子与卫星天线座架一体化。

作为本发明的一种优选实施例，所述法兰中空轴21与所述转子磁轭22为一体结构。

具体的，可以是法兰中空轴21与转子磁轭22一体，也可以法兰中空轴21与转子磁轭22分体组合成一体。

作为本发明的一种优选实施例，所述转子磁轭22为等磁阻结构。

具体的，本发明对转子2的磁路进行优化，转子磁轭22是经优化的等磁阻结构。

如附图11所示，作为本发明的一种优选实施例，所述永磁体23是曲面面包型永磁体23；所述永磁体23的曲面数不小于3。

具体的，永磁体23可以是3曲面的曲面面包型永磁体23，也可以是5曲面，或更多曲面，也可以是单圆弧。且永磁体23极数有多种选择，结合外形要求和极槽配合优化，优化后选择32。

作为本发明的一种优选实施例，所述永磁体23是直体或扭斜体结构。

作为本发明的一种优选实施例，所述定子包括定子机壳、定子铁芯4和绕组；所述定子机壳与端盖3为一体结构；所述定子机壳装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构；所述定子铁芯4由多件定子冲片41叠加而成。

具体的，端盖3是法兰端盖3，定子机壳与法兰端盖3一体化，如附图14所示。定子铁芯4的形状与结构同定子冲片41的形状与结构相关。结合直驱电机1的外形要求和极槽配合优化，槽数选择36，确定定子冲片41、定子铁芯4的形状与结构。定子铁芯4的形状如附图12所示。

如附图13所示，作为本发明的一种优选实施例，所述定子冲片41的结构是整圆结构、单极或单齿结构、极轭分离的整圆结构中的任意一种；所述整圆结构包括整圆直齿结构、整圆斜齿结构、整圆直槽结构、整圆斜槽结构；所述单极或单齿结构包括单极结构、单齿结构、斜单极结构、斜单齿结构。

具体的，定子冲片41是整圆结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是整圆结构；定子冲片41是单极或单齿结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是单极或单齿结构；定子冲片41是极轭分离的整圆结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是极轭分离的整圆结构。当定子冲片41是整圆直齿结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是整圆直齿结构；当定子冲片41是整圆斜齿结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是整圆斜齿结构；当定子冲片41是整圆直槽结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是整圆直槽结构；当定子冲片41是整圆斜槽结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是整圆斜槽结构；当定子冲片41是单极结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是单极结构；当定子冲片41是单齿结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是单齿结构；当定子冲片41是斜单极结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是斜单极结构；当定子冲片41是斜单齿结构时，所叠加形成的定子铁芯4也是斜单齿结构。

作为本发明的一种优选实施例，当所述定子铁芯4是由整圆斜齿结构或整圆斜槽结构的定子冲片41叠加而成时，定子铁芯4的斜角由定子铁芯4的长度、内外径大小及长径比得出。

具体的，本实施例中定子铁芯4采用整圆斜齿结构或整圆斜槽结构的定子冲片41叠加而成。所形成的定子铁芯4的斜齿或斜槽的斜角与定子铁芯4的长度、内外径大小及长径比相关。

此外，本发明中，对于定子绕组，在优化定子冲片41和定子铁芯4的同时，优化绕组线圈的长度和绕组端部长度，减少不必要的损耗，提高效率。

总体而言，在确定了本发明直驱电机1的外形后，同时优化转子2结构，特别是永磁体23的块数，极数，大小，形状，定子的冲片形状、槽数/齿数、槽型或齿形，定子斜槽角度的确定，绕组参数和尺寸的确定，最终实现要求大扭矩低齿槽转矩和低扭矩波动的高响应直驱电机1，运行状态良好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种与卫星天线一体化直驱电机，包括定子、转子、端盖和轴承，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述直驱电机是内转子、外定子结构，或者内定子、外转子结构。

3.根据权利要求1所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述转子是法兰中空轴转子，包含法兰中空轴、转子磁轭和永磁体。

4.根据权利要求3所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述法兰中空轴与所述转子磁轭为一体结构。

5.根据权利要求3或4任意一项所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述转子磁轭为等磁阻结构。

6.根据权利要求3所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述永磁体是曲面面包型永磁体；所述永磁体的曲面数不小于3。

7.根据权利要求6所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述永磁体是直体或扭斜体结构。

8.根据权利要求1所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述定子包括定子机壳、定子铁芯和绕组；所述定子机壳与端盖为一体结构；所述定子机壳装配在卫星天线座架上或与卫星天线座架为一体结构；所述定子铁芯由多件定子冲片叠加而成。

9.根据权利要求8所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，所述定子冲片的结构是整圆结构、单极或单齿结构、极轭分离的整圆结构中的任意一种；所述整圆结构包括整圆直齿结构、整圆斜齿结构、整圆直槽结构、整圆斜槽结构；所述单极或单齿结构包括单极结构、单齿结构、斜单极结构、斜单齿结构。

10.根据权利要求9所述的一种与卫星天线一体化直驱电机，其特征在于，当所述定子铁芯是由整圆斜齿结构或整圆斜槽结构的定子冲片叠加而成时，定子铁芯的斜角由定子铁芯的长度、内外径大小及长径比得出。