[其他]球形轉子力矩電動機

在審

• 申請號: 101985000004531
• 申請日: 1985-06-15
• 公開（公告）號: CN85104531B
• 公開（公告）日: 1988-07-13
• 發明（設計）人: 譚作武;李世毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 代理公司: 中國科學院化學科研所
• 代理人: 方國成

本發明屬于力矩電動機。本發明球形轉子力矩電動機由空氣軸承，球形轉子和定子構成。定子為非整體式結構，是由一條繞球形轉子四周的有限帶寬內的三個定子部件和托盤構成。三個定子部件的繞組通電后，能使球形轉子分別產生圍繞Ｘ軸，Ｙ軸和Ｚ軸的轉動力矩，電動機的力矩由各轉動力矩的矢量和所決定，分別調節各定子部件繞組的電流就可以調節電動機的力矩大小，并使力矩方向在空間任意變化，從而實現球形轉子的空間運動。

本發明屬于力矩電動機。

一般的力矩電動機的轉子呈圓柱形或圓盤形。定子由一個嵌有繞組的整體鐵芯構成。繞組通電產生力矩，力矩的大小可以調節，其方向沿圓周的切線方向。轉子圍繞其固定軸線旋轉，轉子上的各點作圓周運動。法國專利FR2452193采用二個定子磁場部件，彼此對于XOX′軸和YOY′軸對稱布置，在同一磁場部件上嵌有在球面經線槽和緯線槽內的二組線圈，從而使球形轉子產生空間轉動的力矩。由于它采取了共磁路結構，因此很難實現在各個軸線方向上高精度地控制轉動力矩的大小。

本發明的目的是提供一種新結構的球形轉子力矩電動機，該電動機能夠高精度地控制各軸轉動力矩的大小，其力矩方向能在空間任意變化，能實現轉子及其負載（如裝有控制裝置和儀表的平臺）在空間的運動。例如，它可以作為飛行物體姿態控制模擬試驗的干擾力矩源，能用于模擬飛行物體（如衛星）在空間飛行時所受到的引力、空氣動力等干擾力矩，有助于試驗研究物體在干擾力矩作用下的飛行姿態以及控制裝置對飛行姿態的影響。

本發明的球形轉子力矩電動機是將定子的輸入電能轉變成轉子在空間任意方向上的機械力矩輸出。它由一個空氣軸承支撐的球形轉子和一個非整體式結構的定子組成。這種定子與現有力矩電動機的定子不同，它由一條繞球形轉子四周的有限帶寬內的三個定子部件和固定這三個定子部件的托盤構成，該有限帶寬的中心軸線稱為Z軸，該軸也是球形轉子的Z方向中心軸線。定子部件的安裝原則是各定子形成單獨的磁路結構，三個定子分別通以交流電后，能使球形轉子分別產生圍繞Z軸、X軸和Y軸的轉動力矩。X軸和Y軸彼此正交并且與Z軸垂直。本發明電動機可以高精度地控制轉子在一定空間圓錐角度的輸出力矩的大小和方向，并能夠帶動與球形轉子Z軸方向上相連接的負載在空間轉動。每個定子部件由一塊或數塊弧形定子（包括定子鐵芯和繞組）構成。其弧形定子的塊數根據使用要求的最大輸出力矩而定，在弧形定子的電磁參數相同的條件下，力矩要求越大，需要的塊數越多。

為了清楚地說明本發明內容，給予三個定子部件以命名：當一個定子部件的繞組通電后，產生使球形轉子圍繞X軸運動的力矩稱為X軸力矩T_X，該定子部件稱為A定子;同理，另一個定子部件的繞組通電后，產生使球形轉子圍繞Y軸運動的力矩稱為Y軸力矩T_y，該定子部件稱為B定子;當第三個定子部件的繞組通電后，產生使球形轉子圍繞Z軸運動的力矩稱為Z軸力矩Tz，該定子部件稱為C定子以下的敘述采用了這些命名。

當A、B、C定子的繞組通電后，球形轉子力矩電動機的力矩矢量T為;

T＝T_x+T_y+T_z ①

電動機的力矩值為

T＝Tx2+Ty2+Tz2 ]]> ②

電動機力矩與Z軸的夾角為

θz＝tg^-1T_z/T ③