CN112737265A - 一种耐高温耐辐照的步进电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动机技术领域，具体涉及一种耐高温耐辐照的步进电机，包括设有两个串联的转子(12)的不导磁转轴(3)，位于所述转子(12)外围的定子(1)，缠绕在所述定子(1)上的绕组线圈(7)，分别设置在所述不导磁转轴(3)前端和后端的前端轴承(5)和后端轴承(6)，位于两个所述转子(12)之间的永磁磁钢(2)，所述永磁磁钢(2)的材质为钐钴磁铁，化学成分为SmCo28，耐热温度为300度。本发明所提供的步进电机能够耐高温、耐中子/γ辐照，具有体积小、重量轻、转矩大、控制精度高和响应速度快的优点，能够用于航天航空及核工业中。

Description

一种耐高温耐辐照的步进电机
技术领域
本发明属于电动机技术领域，具体涉及一种耐高温耐辐照的步进电机。
背景技术
步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，步进脉冲信号与角位移呈线性关系，角位移输出无累积误差。普通步进电机耐温通常是在130度以下，超过这个温度，电机将产生扭矩降低、线材软化、永磁材料退磁，造成不可逆损坏。步进电机具有工作可靠、控制精度高、无累积误差、无刷、转速与负载无关等优点。但步进电动机体积和重量大、工作环境受限制等缺点制约了其进一步应用。
随着航天航空、核工业的发展，对步进电机的需求不断增加、使用环境的恶化和复杂化、高可靠性等。因此研制耐高温、耐中子/γ辐照、体积小、重量轻、转矩大、控制精度高和响应速度快的步进电动机，将会提高步进电动机的性能、可靠性、使用范围等。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温200℃、耐中子/γ辐照、体积小、重量轻、转矩大、控制精度高和响应速度快的步进电动机，能够用于航天航空及核工业中。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种耐高温(200℃)耐辐照的步进电机，其中，包括设有两个串联的转子的不导磁转轴，位于所述转子外围的定子，缠绕在所述定子上的绕组线圈，分别设置在所述不导磁转轴前端和后端的前端轴承和后端轴承，位于两个所述转子之间的永磁磁钢，所述永磁磁钢的材质为钐钴磁铁，化学成分为SmCo28，耐热温度为300度。
进一步，所述转子和所述定子的材质为硅钢，耐热温度大于300度。
进一步，所述不导磁转轴的材质为不锈钢，所述不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
进一步，所述前端轴承和所述后端轴承的材质为不锈钢，所述不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
进一步，还包括设置在所述前端轴承上的前端盖和设置在所述后端轴承上的后端盖，还包括设置在所述前端盖和所述后端盖之间的外壳，所述前端盖和所述后端盖与所述外壳相连，共同构成步进电机的外部结构。
进一步，所述前端盖、所述后端盖和所述外壳的材质均为不锈钢，所述不锈钢的型号为316，耐热温度大于300度。
进一步，还包括连接所述绕组线圈的电机出线，所述电机出线的材质为高温耐辐照聚酰亚胺，耐热温度为440度；所述电机出线的漆包线的材质为聚酰亚胺，经陶瓷改性处理，耐热温度为260度。
进一步，还包括套筒和用于支撑所述绕组线圈的骨架，还包括所述电机出线的绕包材料，所述电机出线的绕包材料和所述套筒和所述骨架的材质均为PTFE，耐热温度为300度。
进一步，还包括用于捆扎所述绕组线圈的绑扎带，所述绑扎带采用玻纤制作，所述玻纤的材质为SiO2，耐热温度大于300度；还包括用于粘贴所述绑扎带、所述绕组线圈和所述电机出线的胶水，所述胶水的成分包含陶瓷环氧材料，所述陶瓷环氧材料的材质为SiO2，耐热温度为300度。
进一步，还包括起油脂作用的氟脂，所述氟脂的成分为纳米氟颗粒和高温油，耐热温度为280度。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的步进电机能够耐高温、耐中子/γ辐照，具有体积小、重量轻、转矩大、控制精度高和响应速度快的优点，能够用于航天航空及核工业中。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种耐高温耐辐照的步进电机的示意图；
图2是图1的A向视图；
图3是本发明具体实施方式中所述的一种耐高温耐辐照的步进电机的立体示意图；
图4是本发明具体实施方式中所述的一种耐高温耐辐照的步进电机的内部结构示意图；
图中：1-定子，2-永磁磁钢，3-不导磁转轴，4-前端盖，5-前端轴承，6-后端轴承，7-绕组线圈，8-后端盖，9-外壳，10-电机出线，11-螺钉，12-转子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图4所示，本发明提供的一种耐高温(200℃)耐辐照的步进电机，其中，包括设有两个串联的转子12的不导磁转轴3，位于转子12外围的定子1，缠绕在定子1上的绕组线圈7，分别设置在不导磁转轴3前端和后端的前端轴承5和后端轴承6，位于两个转子12之间的永磁磁钢2，永磁磁钢2的材质为钐钴磁铁，化学成分为SmCo28，耐热温度为300度。
转子12和定子1的材质为硅钢，耐热温度大于300度。
不导磁转轴3的材质为不锈钢，不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
前端轴承5和后端轴承6的材质为不锈钢，不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
还包括设置在前端轴承5上的前端盖4和设置在后端轴承6上的后端盖8，还包括设置在前端盖4和后端盖8之间的外壳9，前端盖4和后端盖8与外壳9相连，共同构成步进电机的外部结构。
前端盖4、后端盖8和外壳9的材质均为不锈钢，不锈钢的型号为316，耐热温度大于300度。
还包括连接绕组线圈7的电机出线10，电机出线10的材质为高温耐辐照聚酰亚胺，耐热温度为440度；电机出线10的漆包线的材质为聚酰亚胺，经陶瓷改性处理，耐热温度为260度。
还包括套筒和用于支撑绕组线圈7的骨架，还包括电机出线10的绕包材料，电机出线10的绕包材料和套筒和骨架的材质均为PTFE，耐热温度为300度。
还包括用于捆扎绕组线圈7的绑扎带，绑扎带采用玻纤制作，玻纤的材质为SiO2，耐热温度大于300度；还包括用于粘贴绑扎带、绕组线圈7和电机出线10的胶水，胶水的成分包含陶瓷环氧材料，陶瓷环氧材料的材质为SiO2，耐热温度为300度。
还包括起油脂作用的氟脂，氟脂的成分为纳米氟颗粒和高温油，耐热温度为280度。
本发明所提供的耐高温耐辐照的步进电机的工作原理：
如果两段转子12之间没有永磁磁钢2，或者定子1的磁极上的绕组线圈7不通电流，电机基本上不会产生力矩，当然也不会转动；永磁磁钢2产生的磁势与绕组线圈7产生的磁势相互作用时，转子12就可以在旋转的电磁力矩作用下旋转。转子12的铁芯因为受永磁磁钢2的影响而一端呈N极性，一端呈S极性；绕组线圈7通电时，根据电流方向和线圈绕向的不同，磁极也呈现N极性或S极性；定子、转子异极性的磁极下磁导最大，同极性的极下磁导最小的位置，就是混合式步进电机的平衡位置。
本发明所提供的耐高温耐辐照的步进电机的性能指标如下：
激励电压：28VDC；
额定相电流：≤0.6A；
相数：2相；
步距角：1.8°；
断电保持力矩：＞0.35N·m；
转动惯量：＞68g·cm
绝缘电阻：100MΩ(500VDC 1Min)；
重量：＜400g；
温升：不大于50k(常温常压)；
环境温度：-10℃至300℃；
耐辐照水平：
热中子注量(n/cm2)：2.5E+17
超热中子注量(n/cm2)：2.2E+18
快中子注量(n/cm2)：9.0E+17
γ吸收剂量(Gy)：2.0E+07。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：包括设有两个串联的转子(12)的不导磁转轴(3)，位于所述转子(12)外围的定子(1)，缠绕在所述定子(1)上的绕组线圈(7)，分别设置在所述不导磁转轴(3)前端和后端的前端轴承(5)和后端轴承(6)，位于两个所述转子(12)之间的永磁磁钢(2)，所述永磁磁钢(2)的材质为钐钴磁铁，化学成分为SmCo28，耐热温度为300度。
2.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：所述转子(12)和所述定子(1)的材质为硅钢，耐热温度大于300度。
3.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：所述不导磁转轴(3)的材质为不锈钢，所述不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
4.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：所述前端轴承(5)和所述后端轴承(6)的材质为不锈钢，所述不锈钢的型号为440，耐热温度为300度。
5.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：还包括设置在所述前端轴承(5)上的前端盖(4)和设置在所述后端轴承(6)上的后端盖(8)，还包括设置在所述前端盖(4)和所述后端盖(8)之间的外壳(9)，所述前端盖(4)和所述后端盖(8)与所述外壳(9)相连，共同构成步进电机的外部结构。
6.如权利要求5所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：所述前端盖(4)、所述后端盖(8)和所述外壳(9)的材质均为不锈钢，所述不锈钢的型号为316，耐热温度大于300度。
7.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：还包括连接所述绕组线圈(7)的电机出线(10)，所述电机出线(10)的材质为高温耐辐照聚酰亚胺，耐热温度为440度；所述电机出线(10)的漆包线的材质为聚酰亚胺，经陶瓷改性处理，耐热温度为260度。
8.如权利要求7所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：还包括套筒和用于支撑所述绕组线圈(7)的骨架，还包括所述电机出线(10)的绕包材料，所述电机出线(10)的绕包材料和所述套筒和所述骨架的材质均为PTFE，耐热温度为300度。
9.如权利要求7所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：还包括用于捆扎所述绕组线圈(7)的绑扎带，所述绑扎带采用玻纤制作，所述玻纤的材质为SiO2，耐热温度大于300度；还包括用于粘贴所述绑扎带、所述绕组线圈(7)和所述电机出线(10)的胶水，所述胶水的成分包含陶瓷环氧材料，所述陶瓷环氧材料的材质为SiO2，耐热温度为300度。
10.如权利要求1所述的一种耐高温耐辐照的步进电机，其特征是：还包括起油脂作用的氟脂，所述氟脂的成分为纳米氟颗粒和高温油，耐热温度为280度。
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