[發(fā)明專利]超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010136833.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101795050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇寶泉;黃玉平;王春明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K55/00
• 分類號(hào): H02K55/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器，屬于電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

舵機(jī)（作動(dòng)器）系統(tǒng)是導(dǎo)彈飛行控制系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵組成部分,舵機(jī)的性能直接影響著導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性能。根據(jù)動(dòng)力源的不同,常用的舵機(jī)系統(tǒng)可分為氣動(dòng)舵機(jī)、液壓舵機(jī)及電動(dòng)舵機(jī)等。與氣動(dòng)及液壓舵機(jī)相比,電動(dòng)舵機(jī)(EMA)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工裝配容易、線路鋪設(shè)、制造維修及改裝方便等特點(diǎn),且易實(shí)現(xiàn)余度控制，可靠性高,因而在導(dǎo)彈、聯(lián)合制導(dǎo)導(dǎo)彈及其他先進(jìn)飛行器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,已成為各國(guó)空軍研究的重要課題之一。電動(dòng)舵機(jī)的主要構(gòu)成方式之一是伺服電機(jī)+減速器的方式，由于交流伺服電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、時(shí)間常數(shù)小、負(fù)載特性好等優(yōu)點(diǎn)，被逐漸應(yīng)用于電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)中。

但是目前的電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)還存在以下問(wèn)題：與液壓舵機(jī)系統(tǒng)相比，位置控制頻響低、動(dòng)態(tài)特性較差，尤其是大功率系統(tǒng)問(wèn)題突出。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有作動(dòng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制頻響低、動(dòng)態(tài)特性較差以及不適用于大功率舵機(jī)系統(tǒng)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器。

一種超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器由初級(jí)、次級(jí)和氣隙構(gòu)成，初級(jí)為圓筒形，次級(jí)為圓柱形，次級(jí)位于圓筒形的初級(jí)內(nèi)，并且與所述初級(jí)同軸，初級(jí)與次級(jí)之間是均勻的氣隙；初級(jí)包括屏蔽殼體和多個(gè)環(huán)形線圈，所述屏蔽殼體是圓筒形，多個(gè)環(huán)形線圈沿軸向依次固定在屏蔽殼體內(nèi)，多個(gè)環(huán)形線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成單相或多相初級(jí)繞組；次級(jí)包括圓筒形密閉冷卻器、支撐軸、兩個(gè)屏蔽端板和n個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)，所述圓筒形密閉冷卻器固定在支撐軸外，并且所述圓筒形密閉冷卻器與支撐軸外表面之間為圓環(huán)形空間，n個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)沿軸向排列固定在所述圓環(huán)形空間內(nèi)的支撐軸上，所述超導(dǎo)磁環(huán)為軸向充磁或徑向充磁，沿軸向每相鄰兩個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)的充磁方向相反，兩個(gè)屏蔽端板為帶有中心軸孔的圓形板，所述兩個(gè)屏蔽端板均套在支撐軸上，并固定在圓筒形密閉冷卻器的兩端，n為自然數(shù)。

本發(fā)明中次級(jí)的超導(dǎo)磁環(huán)可以采用超導(dǎo)磁塊材實(shí)現(xiàn)，還可以采用超導(dǎo)線圈實(shí)現(xiàn)。當(dāng)所述超導(dǎo)磁環(huán)采用超導(dǎo)磁塊材實(shí)現(xiàn)時(shí)，還可以在相鄰的超導(dǎo)磁環(huán)之間設(shè)置圓環(huán)形聚磁軛。

本發(fā)明中的屏蔽殼體、屏蔽端板和圓環(huán)形聚磁軛均可以采用高導(dǎo)磁材料制作。

本發(fā)明中的低溫冷卻媒質(zhì)可為液態(tài)的氮、氦或氖。

本發(fā)明的作動(dòng)器采用超導(dǎo)體勵(lì)磁，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，大大提高了作動(dòng)器的推力密度。本發(fā)明中的作動(dòng)器的工作原理類似同步直線電機(jī)，使得控制靈活，由該作動(dòng)器組成的舵機(jī)伺服系統(tǒng)不需要減速機(jī)構(gòu)，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，具有輸出功率大、動(dòng)態(tài)特性好、線性度高、頻帶寬、體積小、重量輕等特點(diǎn)。

本發(fā)明的作動(dòng)器可以應(yīng)用于舵機(jī)伺服系統(tǒng)中。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式八所述的超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2具體實(shí)施方式九所述的超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是具體實(shí)施方式七所述的超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：????本實(shí)施方式所述的一種超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器由初級(jí)、次級(jí)和氣隙構(gòu)成，初級(jí)為圓筒形，次級(jí)為圓柱形，次級(jí)位于圓筒形的初級(jí)內(nèi)，并且與所述初級(jí)同軸，初級(jí)與次級(jí)之間是均勻的氣隙；初級(jí)包括屏蔽殼體1和多個(gè)環(huán)形線圈2，所述屏蔽殼體1是圓筒形，多個(gè)環(huán)形線圈2沿軸向依次固定在屏蔽殼體1內(nèi)，多個(gè)環(huán)形線圈2串聯(lián)或并聯(lián)組成單相或多相初級(jí)繞組；次級(jí)包括圓筒形密閉冷卻器5、支撐軸9、兩個(gè)屏蔽端板8和n個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)6，所述圓筒形密閉冷卻器5固定在支撐軸9外，并且所述圓筒形密閉冷卻器5與支撐軸9外表面之間為圓環(huán)形空間，n個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)6沿軸向排列固定在所述圓環(huán)形空間內(nèi)的支撐軸9上，所述超導(dǎo)磁環(huán)6為軸向充磁或徑向充磁，沿軸向每相鄰兩個(gè)超導(dǎo)磁環(huán)6的充磁方向相反，兩個(gè)屏蔽端板8為帶有中心軸孔的圓形板，所述兩個(gè)屏蔽端板8均套在支撐軸9上，并固定在圓筒形密閉冷卻器5的兩端。所述n為自然數(shù)。

本實(shí)施方式所述的作動(dòng)器采用同步直線電機(jī)的工作原理，在次級(jí)的外表面設(shè)置后冷卻作用的圓筒形密閉冷卻器5。

本實(shí)施方式所述的作動(dòng)器的控制方法與同步直線電機(jī)的控制方法相同，控制靈活、反應(yīng)迅速。

具體實(shí)施方式二：?????本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的超導(dǎo)型高動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)作動(dòng)器的區(qū)別在于，所述初級(jí)還包括線圈固定架，所述線圈固定架固定在屏蔽殼體1內(nèi)表面，線圈固定在所述線圈固定架內(nèi)。

本實(shí)施方式增加了用于固定線圈的線圈固定架，更有助于初級(jí)線圈的固定。