[发明专利]一种永磁无刷大力矩电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是涉及用于圆锥扫描红外地球敏感器的永磁无刷大力矩电机。

背景技术

在各类飞行器的装备中，常需要一些执行部件进行旋转运动，以产生一定的旋转角度视场，满足飞行器各种功能性的需要。要求驱动这些旋转机构的执行部件不仅要达到一定的驱动能力要求，还要满足一定的旋转精度，以满足整个机构的动态控制性能。尤其是在长寿命的机构中，为克服随着产品环境条件的恶劣、产品寿命的加大，其组件的摩擦情况也会越加恶劣，要求其驱动部件的输出力矩越大越好，并在旋转组件出现异常堵转情况下，依然能够长期保证其输出能力，以便空间环境或组件情况有所改变时，可随时使部件恢复其功能。

根据目前国内外的研究及应用情况，需要一种低功耗、高可靠的大力矩控制电机产品应用于空间环境，但没有具体的方案设计。电负荷和热负荷是电机可靠性设计中需重点考虑项目，尤其是在空间环境中，热负荷的降额设计更为突出。电机力矩的提高主要靠提高电流和工作磁场，过大电流的选用不仅会使电机在堵转时的温升过高，同时也会使电机驱动部分的热降额设计带来困难。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种永磁无刷大力矩电机，不仅结构紧凑、体积小、重量轻，而且在较小体积下有较大的输出力矩和较小的热负荷值，实现电机良好的工作性能，同时保障电机工作的安全性，尤其适合于在空间环境中应用。

本发明的技术解决方案是：一种永磁无刷大力矩电机，包括定子组件和转子组件；定子组件与转子组件通过固定在外部机座上的转动轴同轴安装在一起。

所述定子组件包括定子外壳、定子本体组件和换相器组件；定子外壳分别连接外部机座、换相器组件和定子本体组件；所述定子本体组件包括定子绕组线圈、定子铁芯、定子绕组骨架和定子引出线，定子绕组线圈嵌入定子绕组骨架内，与定子铁芯粘接后灌封；定子引出线从定子绕组线圈中引出，并分别与外部的电源和外部的驱动电路连接。

所述转子组件包括转子导磁环和若干个永磁体，转子导磁环为圆形且紧贴机座上的转动轴，并带动转动轴一起旋转；永磁体的数量为偶数且依次粘结在转子导磁环的外圆，永磁体的磁场方向位于转子导磁环的径向且相邻两个永磁体的磁场方向相反；定子绕组线圈通过外部的驱动电路输入电流，为转子组件提供旋转的磁场；

所述换相器组件与定子绕组线圈同轴安装，并靠近定子绕组线圈的端部，换相器组件在转子组件旋转过程中敏感转子组件的位置，并反馈方波信号至外部的控制电路，用于控制定子绕组线圈中电流的通断。

所述定子绕组线圈采用三相星型连接，三相星型连接中的每一相线圈由匝线径为0.18.mm的漆包线组成。

所述换相器组件与其靠近的定子绕组线圈的端部的距离为0.18mm。

所述永磁体为钐钴稀土永磁体。

所述换相器组件采用磁敏式换相器。

所述换相器组件采用霍尔换相器。

本发明与现有技术相比有益效果为：

（1）本发明采用磁敏式换相产生的电子方波取代了直流电动机的机械换向，由永磁材料做转子，省去了电刷，在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单；采用高性能的稀土永磁体作为电机的工作磁场，使其磁场受外界去磁的影响小，并在高、低温情况下磁场的变化也比传统的永磁体变化小，从而保证了电机在星上全温度范围内的工作稳定性；

（2）本发明通过设计绕组线圈的连接方式、线圈的匝数、线径和阻值，确保了电机在具有较大堵转情况下仍具有较小的热负荷值，提升电机工作的安全性；

（3）本发明通过设计换相器装置，与定子绕组线圈的近距离使换相器内的霍尔器件可敏感电机主磁场，故在结构上可省去换相器转子部分，使电机的结构更为紧凑，减轻了电机重量,减小了组件体积；磁敏式换相器所敏感的旋转磁场与工作主磁场为同一磁场，简化了产品加工过程，提高了换相敏感的精度。

（4）本发明通过在电机内设计磁敏式的霍尔换相器，该结构易于换相器的替换和维修。该换相器与旋转变压器和光电码盘相比，具有性能稳定、工作可靠、频率响应宽、反应速度快、体积小、结构牢固、易于安装等诸多优点。

附图说明

图1外部机座示意图；

图2为本发明装配示意图；

图3为本发明定子本体组件剖视图；

图4为本发明定子绕组骨架形状示意图；

图5为本发明定子绕组单线圈示意图；

图6为本发明转子组件主视图；

图7为本发明换相器定子组件剖视图。