[實(shí)用新型]步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去耦冗余結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320026206.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN203119735U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雨;嚴(yán)亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所
• 主分類號(hào): H02K37/00
• 分類號(hào): H02K37/00;H02K1/16
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 劉瑩;羅習(xí)群

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及航天步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種航天步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去耦冗余結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

為提高航天產(chǎn)品的可靠性，航天伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。由于步進(jìn)電機(jī)關(guān)鍵零部件為繞組，因此步進(jìn)電機(jī)冗余設(shè)計(jì)主要進(jìn)行繞組備份，以避免在某相繞組故障時(shí)，整臺(tái)電機(jī)失效。傳統(tǒng)航天步進(jìn)電機(jī)繞組備份方式采用圖1形式，其主繞組和備份繞組繞在同一鐵心上，主繞組和備份繞組未進(jìn)行有效電磁隔離。當(dāng)主繞組工作時(shí)，備份繞組的感應(yīng)電勢(shì)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路易造成干擾，導(dǎo)致繞組短路或驅(qū)動(dòng)器件擊穿，影響控制系統(tǒng)的可靠性。

由圖1得，當(dāng)主繞組通過電流時(shí)，備份繞組與之直接耦合，其感應(yīng)電勢(shì)可以寫成：

式中，M為電機(jī)主、備繞組互感，i為電機(jī)主繞組電流。

顯然，感應(yīng)電勢(shì)由兩部分組成：前一部分為互感變壓器電勢(shì)，后一部分為運(yùn)動(dòng)電勢(shì)。但由于航天步進(jìn)電機(jī)大多轉(zhuǎn)速很低，運(yùn)動(dòng)電勢(shì)很小，與直接耦合的變壓器電勢(shì)相比，幾乎可以忽略不計(jì)。因此，航天步進(jìn)電機(jī)去耦冗余設(shè)計(jì)就是要設(shè)計(jì)一種繞組冗余形式，消除主、備份繞組之間的互感電勢(shì)，以此消除電磁耦合問題。同時(shí)航天步進(jìn)電機(jī)對(duì)體積和重量有嚴(yán)格要求，在進(jìn)行繞組冗余設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)大幅增加電機(jī)體積和重量。俄羅斯采用機(jī)械備份的方法，就是將兩個(gè)獨(dú)立的電機(jī)軸系串聯(lián)起來，如圖2所示。這種冗余形式雖然消除了主電機(jī)和備份電機(jī)的電磁耦合問題，但其軸向長(zhǎng)度和重量卻增加了幾乎一倍。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是要提供一種實(shí)現(xiàn)主繞組和備份繞組的電磁解耦，同時(shí)控制電機(jī)重量和體積的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去耦冗余結(jié)構(gòu)。

為了解決以上的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去耦冗余結(jié)構(gòu)，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯由兩段定子鐵芯拼接而成，兩段定子鐵芯之間設(shè)有隔磁片，定子鐵芯表面分布若干磁極，在磁極與磁極之間的槽內(nèi)安放繞組，繞組為一相、兩相、三相……相，為任意整數(shù)，每一相均具有主繞組和備份繞組，主繞組安放在定子鐵芯Ⅰ槽內(nèi)，備份繞組安放在定子鐵芯Ⅱ槽內(nèi)，當(dāng)主繞組失效時(shí)，切入備份繞組進(jìn)行工作。

所述兩段定子鐵芯的磁極數(shù)均為電機(jī)總磁極數(shù)的一半。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)軸等組成，轉(zhuǎn)子鐵芯表面（內(nèi)轉(zhuǎn)子為外表面、外轉(zhuǎn)子為內(nèi)表面）分布若干齒槽。

所述步進(jìn)電機(jī)為混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子中包含磁鋼，鐵芯兩端的轉(zhuǎn)子鐵芯互相錯(cuò)開1/2齒距。

所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為磁阻式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子中不包含磁鋼。

所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為外轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子結(jié)構(gòu)。

所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯是由整塊軟磁材料加工工而成，或是用矽鋼片疊裝而成。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行了繞組備份，提高了電機(jī)自身工作可靠性；該結(jié)構(gòu)電磁力徑向?qū)ΨQ，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)；消除了電機(jī)主備繞組電磁耦合，提高了電機(jī)控制電路的可靠性。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)電機(jī)繞組冗余形式；

圖2為機(jī)械備份形式；

圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的定子鐵芯結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型的定子鐵芯Ⅰ結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本實(shí)用新型的定子鐵芯Ⅱ結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本實(shí)用新型的隔磁片示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)說明

1—共用軸系；?????????????????2—主電機(jī)轉(zhuǎn)子；

3—主電機(jī)定子；???????????????4—共用殼體；

5—備份電機(jī)定子；?????????????6—備份電機(jī)轉(zhuǎn)子；

7—磁鋼；?????????????????????8—轉(zhuǎn)子鐵芯；

9—轉(zhuǎn)軸；?????????????????????10—電機(jī)繞組；

11—定子鐵芯Ⅰ；??????????????12—隔磁片；

13—?dú)んw；????????????????????14—定子鐵芯Ⅱ；

15—定子鐵芯。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱附圖所示，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

如圖3和圖4所示，本實(shí)用新型提供了一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去耦冗余結(jié)構(gòu)，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯由定子鐵芯Ⅰ（圖5）和定子鐵芯Ⅱ（圖6）拼接而成，定子鐵芯Ⅰ和定子鐵芯Ⅱ之間之間設(shè)有隔磁片12（圖4、圖7），定子鐵芯Ⅰ和定子鐵芯Ⅱ表面分布若干磁極，在磁極與磁極之間的槽內(nèi)安放繞組，繞組為一相、兩相、三相……相，為任意整數(shù)，每一相均具有主繞組和備份繞組，主繞組安放在定子鐵芯Ⅰ槽內(nèi)，備份繞組安放在定子鐵芯Ⅱ槽內(nèi)，當(dāng)主繞組失效時(shí)，切入備份繞組進(jìn)行工作。