一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的制作方法
【專利說明】一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及航天器控制領(lǐng)域，具體涉及一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，適用于衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]目前，衛(wèi)星上使用的飛輪電機(jī)大多數(shù)采用直流無刷電機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有線性機(jī)械特性、寬調(diào)速范圍等特點(diǎn)。另外采用空心杯定子，即定子線圈繞制在非金屬骨架上。由于沒有鐵芯，減小了鐵芯外形的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
[0005]伴隨著衛(wèi)星姿態(tài)的大角度機(jī)動(dòng)和側(cè)擺要求，衛(wèi)星姿態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的飛輪要求具有大的輸出力矩。為實(shí)現(xiàn)大力矩的輸出，僅依靠增加電機(jī)的外形尺寸或增大線圈匝數(shù)來增大輸出力矩是不現(xiàn)實(shí)的，這樣會(huì)帶來電機(jī)外形尺寸龐大，從而導(dǎo)致整個(gè)飛輪結(jié)構(gòu)尺寸偏大，結(jié)構(gòu)布局不合理，質(zhì)量偏重；由于定子骨架為薄壁零件，當(dāng)其徑向或軸向尺寸較大時(shí)，定子線圈繞制完畢并采用外置工裝環(huán)氧樹脂澆注時(shí)，定子易發(fā)生變形，導(dǎo)致定子與轉(zhuǎn)子發(fā)生干涉；另外，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑較大，容易與其外圍的輪體產(chǎn)生干涉，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難；若增大氣隙，可以避免結(jié)構(gòu)干涉問題，但會(huì)導(dǎo)致氣隙磁密降低，從而降低電磁力矩的輸出。
[0006]因此，面對(duì)飛輪大力矩輸出要求，米用傳統(tǒng)的直流無刷電機(jī)已有局限性。在電機(jī)尺寸限定的條件下，單純?cè)黾泳€圈匝數(shù)來提高輸出力矩，在工藝上已不可操作，而通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整，增大氣隙磁密則是一種增大輸出力矩有效的方式。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，能夠產(chǎn)生足夠大的氣隙磁場(chǎng)并輸出大的電磁力矩，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的輕量化。
[0009]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件；轉(zhuǎn)子組件包括外轉(zhuǎn)子、外磁鋼、內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)磁鋼，轉(zhuǎn)子組件通過外轉(zhuǎn)子與飛輪的軸承座同軸固定聯(lián)接；外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸固定聯(lián)接；外磁鋼均布固連在外轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)面上，內(nèi)磁鋼均布貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內(nèi)磁鋼的極性相反；定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯(lián)接；定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內(nèi)磁鋼、外磁鋼之間，分別產(chǎn)生雙氣隙。采用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)可以提高氣隙磁場(chǎng)，減小定子線圈的有效切割軸向長(zhǎng)度，減少了銅損；減少轉(zhuǎn)子組件的軸向長(zhǎng)度，從而減小整個(gè)飛輪的軸向長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)輕量化。
[0010]一些實(shí)施例中，外磁鋼、內(nèi)磁鋼均采用瓦片形結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁方向?yàn)閺较?，外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子采用螺釘同軸固定聯(lián)接，外磁鋼均布固連在外轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)面上采用磁拉力和粘結(jié)劑，夕卜磁鋼之間N、S間隔裝配，內(nèi)磁鋼均布固連在內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)面上采用磁拉力和粘結(jié)劑，內(nèi)磁鋼之間N、S間隔裝配。
[0011]進(jìn)一步，定子骨架的材料為非金屬材料環(huán)氧玻璃布管，定子繞組嵌繞在定子骨架上并環(huán)氧樹脂澆注構(gòu)成空心杯電樞結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步，為了減輕重量，外轉(zhuǎn)子端面設(shè)有減重槽，內(nèi)側(cè)設(shè)有定位槽。外磁鋼、內(nèi)磁鋼均采用釤鈷永磁體，具有穩(wěn)定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)和效果是:
采用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，可以提高氣隙磁場(chǎng)，從而減小定子線圈的有效切割軸向長(zhǎng)度，減少了銅損；同時(shí)減少轉(zhuǎn)子組件的軸向長(zhǎng)度，從而減小整個(gè)飛輪的軸向長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的輕量化。
[0014]結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過示例說明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0015]
【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
圖1是本發(fā)明的雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明在飛輪上的安裝示意圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)通過詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0019]如圖1和圖2所示，為本實(shí)施例的雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子4均采用電工純鐵，具有良好的導(dǎo)磁性能；外磁鋼2、內(nèi)磁鋼3均采用釤鈷永磁體，具有穩(wěn)定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。磁鋼采用瓦片形結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁方向?yàn)閺较?。外轉(zhuǎn)子I端面設(shè)有減重槽，內(nèi)側(cè)設(shè)有定位槽。
[0020]裝配時(shí)，首先將外轉(zhuǎn)子I與內(nèi)轉(zhuǎn)子4同軸螺釘聯(lián)接。然后將外磁鋼2通過磁拉力和粘結(jié)劑，均布固連在外轉(zhuǎn)子I內(nèi)環(huán)面上，磁鋼之間N、S間隔裝配；同理，再通過工裝將內(nèi)磁鋼3均布貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子4外環(huán)面上，磁鋼之間N、S間隔裝配。在同一徑向尺寸，外磁鋼2與內(nèi)磁鋼3的極性要相反，并保持同心安裝。最后，將整個(gè)轉(zhuǎn)子組件通過外轉(zhuǎn)子I與飛輪軸承座8同軸間隙配合，并采用螺釘聯(lián)接，可為飛輪提供一部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。定子線圈7嵌繞在定子骨架6上并環(huán)氧樹脂澆注構(gòu)成空心杯電樞結(jié)構(gòu)，通過定子骨架6固定在定子支架5上，然后將定子線圈7安裝在內(nèi)磁鋼3、外磁鋼2之間，分別產(chǎn)生雙氣隙。
[0021]由于采用了雙磁鋼的結(jié)構(gòu)，氣隙磁場(chǎng)有明顯增強(qiáng)，磁力線由外磁鋼2的N極出發(fā)，通過外層氣隙到達(dá)定子線圈7，并進(jìn)入內(nèi)層氣隙正對(duì)的內(nèi)磁鋼3的S極。再由內(nèi)磁鋼3的N極出發(fā)，經(jīng)內(nèi)轉(zhuǎn)子4到達(dá)相鄰內(nèi)磁鋼4的S極，并經(jīng)內(nèi)磁鋼4的N極穿過內(nèi)層氣隙到達(dá)定子線圈7，進(jìn)入外層氣隙正對(duì)的相鄰?fù)獯配?的S極。再由相鄰?fù)獯配?的N極，經(jīng)外轉(zhuǎn)子I回到外磁鋼2的S極，并到達(dá)外磁鋼2的N極，磁力線由此形成了一個(gè)閉合回路。根據(jù)電磁力定律，由于定子線圈7內(nèi)外層所受電磁力沿圓周方向都一致，為內(nèi)、外兩電機(jī)力矩疊加的形式，所以可以增大輸出力矩。
[0022]在相同力矩條件下，可以減小定子線圈的切割軸向長(zhǎng)度，從而減少了銅損；并可以同步減少轉(zhuǎn)子組件的軸向長(zhǎng)度，從而減小整個(gè)飛輪的軸向長(zhǎng)度，補(bǔ)償內(nèi)磁鋼增加的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的輕量化。
[0023]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件； 所述轉(zhuǎn)子組件包括外轉(zhuǎn)子、外磁鋼、內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)磁鋼，轉(zhuǎn)子組件通過外轉(zhuǎn)子與飛輪的軸承座同軸固定聯(lián)接； 所述外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸固定聯(lián)接；外磁鋼均布固連在外轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)面上，內(nèi)磁鋼均布貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內(nèi)磁鋼的極性相反； 所述定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯(lián)接； 所述定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內(nèi)磁鋼、外磁鋼之間，分別產(chǎn)生雙氣隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子采用螺釘同軸固定聯(lián)接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述外磁鋼均布固連在外轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)面上采用磁拉力和粘結(jié)劑，外磁鋼之間N、S間隔裝配。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)磁鋼均布固連在內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)面上采用磁拉力和粘結(jié)劑，內(nèi)磁鋼之間N、S間隔裝配。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述定子骨架的材料為非金屬材料環(huán)氧玻璃布管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述定子繞組嵌繞在定子骨架上并環(huán)氧樹脂澆注構(gòu)成空心杯電樞結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子端面設(shè)有減重槽，內(nèi)側(cè)設(shè)有定位槽。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述外磁鋼、內(nèi)磁鋼均采用釤鈷永磁體。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述外磁鋼、內(nèi)磁鋼均采用瓦片形結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁方向?yàn)閺较颉?br>【專利摘要】一種飛輪用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件；轉(zhuǎn)子組件包括外轉(zhuǎn)子、外磁鋼、內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)磁鋼，轉(zhuǎn)子組件通過外轉(zhuǎn)子與飛輪的軸承座同軸固定聯(lián)接；外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸固定聯(lián)接；外磁鋼均布固連在外轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)面上，內(nèi)磁鋼均布貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內(nèi)磁鋼的極性相反；定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯(lián)接；定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內(nèi)磁鋼、外磁鋼之間，分別產(chǎn)生雙氣隙。采用雙磁鋼雙轉(zhuǎn)子電機(jī)可以提高氣隙磁場(chǎng)，減小定子線圈的有效切割軸向長(zhǎng)度，減少了銅損；減少轉(zhuǎn)子組件的軸向長(zhǎng)度，從而減小整個(gè)飛輪的軸向長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)輕量化。
【IPC分類】H02K16/02
【公開號(hào)】CN105207431
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410291690
【發(fā)明人】王勇, 王超, 周華俊, 王森, 孫丹, 陶侃凱
【申請(qǐng)人】上海新躍儀表廠
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2014年6月26日