[發明專利]一種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機

有效

• 申請號: 201210475936.0
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102938599A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 陳金來;李德才;楊鳳英;齊國華;郭德青
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K5/16
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明涉及陀螺儀領域，尤其是一種雙定子通孔軸承三相永磁陀螺電機。

背景技術

傳統的永磁陀螺電機采用外轉子、單定子、分裂式軸承結構。轉子置于定子外側，以滿足陀螺儀所需的動量矩。定子在轉子內部，與軸固聯。轉子上安置永磁磁鋼，定子上安置繞組線圈。定子繞組通以三相電流形成定子電樞磁場，與轉子永磁磁鋼磁場相互作用，產生旋轉力矩，使電機旋轉并達到同步狀態。現有的這種傳統永磁陀螺電機主要存在以下缺陷：1、定子采用微晶玻璃陶瓷加工，線圈直接粘貼在微晶玻璃陶瓷定子架上，然后與同樣是微晶玻璃陶瓷材料加工的外罩配合、膠接封閉。由于微晶玻璃陶瓷材質孔隙大，清洗困難，因此對動壓氣體軸承污染嚴重，易導致動壓氣體軸承失效。

2、轉子由兩只軸承蓋、轉子環、磁鋼以及屏蔽環組成。首先，磁鋼以及屏蔽環安裝于轉子上，組成轉子組件，然后兩只軸承蓋分別置于轉子組件兩側，通過止口和螺釘定位，與轉子組件連接，得到轉子。軸承為分裂式結構，雙孔軸頸軸承。兩軸承分置于兩只軸承蓋上，軸承孔與軸構成徑向軸承，軸承蓋端面與止推板構成止推軸承。軸承蓋與轉子用止口和螺釘定位，長時間使用后有位置變化、有振動，同心度難于保證，加工、研磨、裝配復雜，裝拆時容易變化，對動不平衡量影響大，導致儀表精度有變化。

3、由于轉子與軸承零件不是同一種材料，其線膨脹系數不一致，熱變形影響大，易造成軸承軸向間隙變化，導致軸承性能變差甚至軸承失效。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單可靠，加工、裝配簡便，軸承精度、性能易于保證，電機可靠性高的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機。本電機采用通孔軸承、雙定子電機解決軸承受定子污染以及軸承間隙變化問題。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機，包括定子、轉子、止推板和軸，其特征在于：軸同軸套裝在轉子軸承套的軸承孔內，兩個止推板按動壓氣體軸承的工作方式分別安裝在軸的左右兩端，并用內螺母固定，轉子的左右兩端分別安裝一個定子，該兩個定子用外螺母固定在軸上。

而且，所述的轉子由軸承套、磁鋼、轉子環和導磁環構成，軸承套的軸心同軸制出一個軸承孔，軸承套同軸安裝在轉子環內，轉子環的左右兩側對稱制出兩個環形安裝槽，每個環形安裝槽內均同軸安裝一個環形的磁鋼，每個磁鋼的外壁與轉子環之間均安裝一個導磁環，每個磁鋼的內壁與轉子環之間均同軸夾裝一個環形的定子。

而且，所述的磁鋼為永磁多極整體環磁鋼。

而且，所述的兩個定子通過線路電連接，該兩個定子的外端分別固裝在各自的支撐架上，該支撐架用外螺母固定在軸上。

而且，所述的定子為無鐵芯結構，定子的外端安裝在陶瓷骨架上，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封，定子繞組采用三相星形連接方式，左右兩只定子上分別裝上一套獨立三相的繞組，采用專用的控制模塊，導通方式為兩相導通六狀態。

本發明的優點和有益效果為：

1、本電機的定子為無鐵芯結構，選用致密性好的陶瓷作為骨架支撐材料，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封。該加工方法可以保證定子表面光滑、易清洗，能降低對軸承的污染、延長軸承的使用壽命。

2、由于定子為無鐵芯結構，因此電機工作時沒有鐵耗，能降低電機功耗，并可通過提高磁鋼性能增加電機工作氣隙磁密，可以減少電機繞組匝數，同時增加繞組線徑，可有效減小阻值、減少銅耗、提高電機效率。

3、本電機的磁鋼采用永磁多極整體環磁鋼，其對稱性好，可消除多塊磁鋼組成的多極環質心不穩定的缺陷，轉子整體程度高。同時轉子環和導磁環均選擇膨脹系數與磁鋼接近材料，使磁鋼、導磁環與轉子環構成了一個剛體，保證轉子質心的穩定性。

4、本電機轉子的軸承套、磁鋼、轉子環和導磁環的安裝方式均采用徑向配合方式，無止口配合、螺釘定位，使得轉子結構剛度大、穩定性好，分裂式軸承結構中兩軸承孔被通孔軸承結構中的一個通孔取代，加工時容易保證同心度，裝拆時軸承參數不受影響，提高了動量矩軸和馬達軸的一致性；軸承加工尺寸一致好，旋轉起來后，軸承變形要遠小于分裂式結構，在靜態和動態下，軸承間隙能夠保證不變，因此軸承的軸向剛度容易得到保證，柔度差小降低了陀螺儀的不等剛度，可以有效地降低陀螺儀與加速度平方有關的漂移系數，從而有效提高陀螺抗振動能力。