CN201877913U - 一种航天机电部件用空心杯电机转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种航天机电部件用空心杯电机转子，由转子壳、外磁轭、外磁钢、内磁轭、内磁钢组成，内外磁轭和内外磁钢分别组成内外磁钢组件，内外磁钢组件各自与转子壳相连并形成磁通回路，内外磁钢组件上的磁钢形成磁气隙，为磁通提供主磁路，磁场强度由外转子和内转子上的磁钢叠加产生，内外磁钢严格按照设计顺序依次排列，本实用新型首次在航天机电部件用空心杯电机上采用双永磁势磁路设计方法，能大大提高力矩系数，同时也能增加磁间隙，并且结构简单，可靠性高，寿命长，在航天机电产品中具有极好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空心杯电机转子结构，特别是一种航天机电部件用转子，可适用于飞轮、控制力矩陀螺等需输出大力矩机构的驱动部件。
背景技术
现有的在航天机电产品上广泛采用的空心杯电机结构为可拆卸式电机转子，结合无铁心定子使用。其中转子包括外转子(包括外转子轭和永磁体)、内转子，内转子由导磁材料组成，同外转子形成磁回路，有着结构简单、可靠性高的优点。但电机力矩系数的大小受电机转子部分的影响主要体现在磁钢体积和磁间隙方面。为避免因温度升高等环境条件带来的定转子间隙形变而导致电机卡死，在使用中希望电机磁间隙能够尽量大。而在有体积重量限制的前提下，电机磁间隙大将导致力矩系数难以提高。故现有的航天机电部件用空心杯电机转子存在受体积限制而难以大幅度提高力矩系数的约束。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种航天机电部件用空心杯电机转子，该空心杯电机转子的磁场强度由外转子和内转子上的磁钢叠加产生，在满足电机转子体积要求的前提下保证了较大的磁间隙，能大大提高电机的力矩系数，且加工方便。
本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种航天机电部件用空心杯电机转子，由转子壳、外磁轭、外磁钢、内磁轭和内磁钢组成，其中外磁轭与外磁钢组成外磁钢组件，内磁轭与内磁钢组成内磁钢组件，内磁钢组件与外磁钢组件均与转子壳连接并形成磁通回路，外磁钢组件的内圆面与内磁钢组件的外圆面形成磁气隙。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，外磁钢组件由外磁轭和外磁钢通过粘结剂粘接组成，内磁钢组件由内磁轭和内磁钢通过粘结剂粘接组成，粘结剂为环氧胶。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，磁气隙为4mm～10mm，优选8mm～10mm。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，内磁钢组件与外磁钢组件均通过螺钉与转子壳连接固定。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，外磁钢和内磁钢均沿径向充磁，一个外磁钢与一个内磁钢组成一对磁极，并且任意相邻的两对磁极之间的极性相反。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，外磁钢和内磁钢采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，转子壳采用不导磁材料制成，且不导磁材料为铝或铝合金。
在上述航天机电部件用空心杯电机转子中，外磁轭与内磁轭均采用高电阻率的导磁材料制成，导磁材料的电阻率大于0.55×10-6Ωm。
本实用新型与现有技术相比的优点如下：
(1)本实用新型电机转子采用双磁钢组件结构，磁间隙中的磁场强度由外转子和内转子上的磁钢叠加产生，使得电机的有效磁场强度大大增加，与传统空心杯电机转子结构相比，能大大增加电机的力矩系数；
(2)本实用新型电机转子在结构设计中首次采用双永磁势磁路设计方法，内、外磁钢严格按照设计顺序依次排列，并且针对双磁钢结构首次采用了靠磁场力自动调整内外磁钢相对位置的的内外转子安装工艺，保证磁场强度的大小和分布均匀；
(3)本实用新型电机转子的磁气隙最大可以达到8mm～10mm，从而使得定子装入后，定子外圆与外转子组件内圆的间隙以及定子内圆与内转子组件外圆的间隙均能达到1mm-3mm左右。试验证明在上述磁气隙范围内，能有效控制空心杯电机工作时受环境温度影响产生的定转子形变量对磁间隙的影响，避免电机卡死；
(4)本实用新型电机转子结构简单，可靠性高，寿命长，在航天机电产品中具有极好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型航天机电部件用空心杯电机转子结构的剖面图(40对磁极)；
图2为本实用新型航天机电部件用空心杯电机转子结构的端面图(40对磁极)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：
本实用新型的原理如下：
内、外磁钢组件上的磁钢给空心杯电机提供永磁偏置磁场，同定子组件中的通电导线发生作用，使电机转子受到切向力的作用而转动。转子磁场的磁场强度直接影响电机的力矩系数，采用本实用新型的双磁钢组件结构，磁间隙中的磁场强度由外转子和内转子上的磁钢叠加产生，能大大提高电机的力矩系数，同时又能有较大的磁间隙，能有效控制空心杯电机工作时受环境影响产生的定转子形变量对磁间隙的影响，避免电机卡死。
下面以40对磁极为例进行说明：
如图1所示为本实用新型航天机电部件用空心杯电机转子结构的剖面图，(40对磁极)，该电机转子由转子壳1、外磁轭2、外磁钢3、内磁轭4和内磁钢5组成。其中，外磁轭2和外磁钢3组成外磁钢组件，外磁钢组件由外磁轭2和外磁钢3粘接组成，可采用环氧胶等胶类将外磁钢3粘接到外磁轭2内圆面上。内磁轭4和内磁钢5组成内磁钢组件，内磁钢组件由内磁轭4和内磁钢5粘接组成，可采用环氧胶等胶类将内磁钢5粘接到内磁轭4外圆面上。
内、外磁钢组件各自与转子壳1相连并形成磁通回路。其中，内、外磁钢组件均分别通过螺钉7与转子壳1连接，外磁钢组件的内圆面与内磁钢组件的外圆面形成转子组件的磁气隙6，磁气隙为4mm～10mm，优选8mm～10mm。
如图2所示为本实用新型航天机电部件用空心杯电机转子结构的端面图(40对磁极)，一对磁极包括一个外磁钢3和一个内磁钢5，设编号为1的一对磁钢的极性沿径向朝内，相邻编号为2的一对磁钢的极性要与其相反，即相邻的任意两对磁极的极性相反。本实施例的磁路为：磁通从外磁钢组件的1号外磁钢3出发，通过磁气隙6、内磁钢组件的1号内磁钢5、内磁轭4、回经磁气隙6、到外磁钢组件的2号外磁钢3，通过外磁轭2最后回到外磁钢组件的1号外磁钢3，形成电机转子磁路，如图2中箭头实线所示。由磁路描述可得，磁间隙中的磁场强度由内外磁钢的磁场累加构成，从而能大大提高体力系数。
本实施例中转子壳1采用加工性能良好的不导磁材料制成，如铝或铝合金，外磁轭2、内磁轭4均采用高电阻率的导磁材料制成，导磁材料的电阻率大于0.55×10-6Ωm，如硅钢、电工纯铁等。外磁钢3和内磁钢5为沿磁轭圆周方向均匀排列的永磁体块，均沿径向充磁，采用磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体。
在内磁钢5与外磁钢3的装配过程中，首先固定外磁钢3，在装入内磁钢5后，靠磁场力自动调整内磁钢5与外磁钢3的径向相对位置，保证磁场强度的大小和分布均匀。
此外，本实施例中电机转子结构中的内、外磁钢极对数可以根据性能需求作相应调整。转子壳1同内外磁钢组件装配后作为电机的转子组件同样可以作为航天机电部件的旋转质量提供输出力矩。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：由转子壳(1)、外磁轭(2)、外磁钢(3)、内磁轭(4)和内磁钢(5)组成，其中外磁轭(2)与外磁钢(3)组成外磁钢组件，内磁轭(4)与内磁钢(5)组成内磁钢组件，内磁钢组件与外磁钢组件均与转子壳(1)连接并形成磁通回路，外磁钢组件的内圆面与内磁钢组件的外圆面形成磁气隙(6)。
2.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述外磁钢组件由外磁轭(2)和外磁钢(3)通过粘结剂粘接组成，内磁钢组件由内磁轭(4)和内磁钢(5)通过粘结剂粘接组成，所述粘结剂为环氧胶。
3.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述磁气隙(6)为4mm～10mm。
4.根据权利要求3所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述磁气隙(6)为8mm～10mm
5.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述内磁钢组件与外磁钢组件均通过螺钉(7)与转子壳(1)连接固定。
6.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述外磁钢(3)和内磁钢(5)均沿径向充磁，一个外磁钢(3)与一个内磁钢(5)组成一对磁极，并且任意相邻的两对磁极之间的极性相反。
7.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述外磁钢(3)和内磁钢(5)采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述转子壳(1)采用不导磁材料制成。
9.根据权利要求8所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述不导磁材料为铝或铝合金。
10.根据权利要求1所述的一种航天机电部件用空心杯电机转子，其特征在于：所述外磁轭(2)与内磁轭(4)均采用高电阻率的导磁材料制成，所述导磁材料的电阻率大于0.55×10-6Ωm。
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2010
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