[發明專利]一種適用于航天設備的帶自鎖定力矩的低速力矩電機

在審

• 申請號: 201910407801.2
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110277888A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 李勇;馬鵬程;王寶超;胡建輝;王騫;江善林;馬晶;譚立英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K21/02;H02K1/27;H02K1/14
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種適用于航天設備的帶自鎖定力矩的低速力矩電機，屬于電機技術領域。兩段轉子鐵心同軸設置，兩段轉子鐵心之間設有磁鋼，每段轉子鐵心的外側均套裝有定子鐵心，兩段定子鐵心同軸設置，且兩段定子鐵心之間通過導磁材料連接，每段定子鐵心的內圓周面上均布設有數個大、小齒，且所述數個大、小齒一一交替設置，兩段定子鐵心上的數個大、小齒一一對應設置，每段轉子鐵心的外圓周面上也均布設有數個小齒，兩段轉子鐵心上的數個小齒在軸向上均一一對應設置，每段定子鐵心與對應的轉子鐵心之間設有氣隙，每段定子鐵心上裝配有一套三相繞組，兩套三相繞組中的相同序號相的磁勢相反。本發明為一種能夠滿足航天要求的帶斷電自鎖定功能的力矩電機。

技術領域

本發明涉及一種力矩電機，屬于電機技術領域。

背景技術

航天裝置上的航天設備在處于非工作的休眠狀態時，常常需要對其位置進行鎖定，避免其自由運動而影響自身正常工作。通常，人們通過在航天設備的驅動單元上額外設計鎖定器來滿足這一需求。但鎖定器解鎖或者鎖定時需要對其供電，增加航天裝置上的能量消耗。且額外增加的鎖定環節，不滿足對于航天裝置體積小、重量輕、高可靠的基本要求。如果一個航天設備中驅動單元的力矩電機，能夠兼具驅動和斷電自鎖定功能，避免額外設計鎖定器，將對航天設備的工程應用具有重要意義。

就目前的技術和現有產品，尚無一種能夠滿足航天要求的帶斷電自鎖定功能的力矩電機。

發明內容

本發明的目的是通過采用一種和普通步進電機完全不同的磁路拓撲結構，利用永磁感應子式同步電機的定位力矩，設計出一種斷電后具有自鎖定功能的低速力矩電機。該電機作為具有斷電自鎖功能的驅動單元，具有占用空間小、重量輕、高可靠和節約能源等優點，可以滿足航天設備正常工作時運動鎖定的需求。

實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種適用于航天設備的帶自鎖定力矩的低速力矩電機，包括機殼、磁鋼、兩段定子鐵心、兩段轉子鐵心及兩套三相繞組；所述兩段轉子鐵心同軸設置，兩段轉子鐵心之間設有磁鋼，每段所述轉子鐵心的外側均套裝有定子鐵心，所述兩段定子鐵心同軸設置，且兩段定子鐵心之間通過導磁材料連接，每段所述定子鐵心的內圓周面上均布設有數個大齒和數個小齒，且所述數個大齒和數個小齒一一交替設置，兩段定子鐵心上的數個大齒和數個小齒一一對應設置，每段轉子鐵心的外圓周面上也均布設有數個小齒，兩段轉子鐵心上的數個小齒在軸向上均一一對應設置，每段定子鐵心與對應的轉子鐵心之間設有氣隙，每段定子鐵心上裝配有一套三相繞組，兩套三相繞組中的相同序號相的磁勢相反，進而產生電磁轉矩。

本發明相對于現有技術的有益效果是：本發明設計了一種帶自鎖定力矩的低速力矩電機。在需要鎖定時，斷電情況下即可依靠自鎖定力矩，使轉子鐵心的位置始終保持在穩定平衡位置附近，實現位置鎖定功能。在需要驅動負載運動時，通過控制在三相繞組中輸入三相交流電的方向和有效值，可以控制電機帶動負載的運動方向和輸出轉矩的大小。該電機兼具力矩電機和鎖定器的功能，作為航天設備的驅動單元，具有安裝空間小、重量輕、安裝方便等優點，鎖定時無需通電，工作可靠，可以滿足航天設備運動部件的驅動和自鎖需求。

本發明適用于驅動做圓周運動的輕型慣性負載，峰值力矩一般不大于3Nm，鎖定所需力矩不大于0.5Nm，鎖定時可以小范圍擾動，擾動行程不大于2°。

附圖說明

圖1是本發明的一種適用于航天設備的帶自鎖定力矩的低速力矩電機的磁路示意圖，圖1中兩套三相繞組、數個大齒和數個小齒未示出；

圖2是本發明的自鎖定力矩曲線示意圖；

圖3是本發明的一種適用于航天設備的帶自鎖定力矩的低速力矩電機通電運行輸出轉矩示意圖。

上述附圖中涉及到的部件名稱及標號如下：

機殼1、磁鋼2、定子鐵心3、轉子鐵心4。

具體實施方式