[發(fā)明專利]一種適用于旋轉(zhuǎn)部件自鎖定的無接觸式永磁鎖定器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210043429.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114362474B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇;胡建輝;吳佳鑫;王騫;趙猛;劉承軍;江善林;尚靜
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種適用于旋轉(zhuǎn)部件自鎖定的無接觸式永磁鎖定器，屬于航天設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。方案一：永磁磁鋼固定在兩段定子鐵心之間，兩段定子鐵心以及永磁磁鋼套裝在轉(zhuǎn)子鐵心上，兩段定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)有氣隙，轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面以及兩段定子鐵心的內(nèi)圓周面上皆均布加工有數(shù)個小齒，兩段定子鐵心上的數(shù)個小齒一一對應(yīng)設(shè)置，定、轉(zhuǎn)子鐵心上的齒數(shù)相等或者是整倍數(shù)關(guān)系；方案二與方案一不同點在于：永磁磁鋼固定在兩段轉(zhuǎn)子鐵心之間，定子鐵心套裝在兩段轉(zhuǎn)子鐵心及永磁磁鋼上，兩段轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面以及定子鐵心的內(nèi)圓周面上皆均布加工有數(shù)個小齒，兩段轉(zhuǎn)子鐵心上的數(shù)個小齒一一對應(yīng)設(shè)置。本發(fā)明能夠滿足航天設(shè)備上轉(zhuǎn)動部件非工作狀態(tài)下的鎖定需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于旋轉(zhuǎn)部件自鎖定的無接觸式永磁鎖定器。

背景技術(shù)

航天器上的一些掃描設(shè)備在處于非工作狀態(tài)時，常常需要對其旋轉(zhuǎn)部件進行鎖定，避免其無規(guī)律運動引起設(shè)備部件之間發(fā)生碰撞。由于空間物體不會急加減速，所以鎖定力矩一般只需要零點幾牛米左右。這些掃描設(shè)備一般都是由特種電機驅(qū)動的，正常工作時轉(zhuǎn)子部分需要連續(xù)或者往復(fù)旋轉(zhuǎn)，運動的自由度是圓周方向。現(xiàn)階段的解決措施是，設(shè)計者通過在驅(qū)動單元上額外設(shè)計機械或者電磁原理的鎖定器來實現(xiàn)這一功能。但帶來的明顯缺點，一是鎖定器鎖定或者解鎖時需要供電，增加了能量消耗；二是存在著鎖定不可靠和解鎖失效的可能性，大大降低了設(shè)備工作的可靠性。所以，該類鎖定器的使用是要非常慎重的。

實際上，解決這個鎖定問題最佳的方法，是能有一種特種電機，在圓周方向既具有伺服驅(qū)動力矩，又具有鎖定力矩，這樣就完美地實現(xiàn)了兩個功能的統(tǒng)一。具備這種功能的特種電機有兩種。一種是感應(yīng)子式步進電機，它的優(yōu)點是無接觸，缺點一是工作氣隙極小對大溫差環(huán)境應(yīng)用不利，二是定位力矩偏小無法達到零點幾牛米這個量級。另一種是超聲波電機，它的優(yōu)點是驅(qū)動力矩大，缺點一是接觸式工作存在著壽命短的問題，二是磨損后可能產(chǎn)生多余物，對星上其他設(shè)備的可靠工作帶來隱患。

因此，就現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)品來看，尚無一種具有自鎖定功能的特種電機，能夠滿足航天設(shè)備的這種特殊鎖定需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過特殊磁路設(shè)計，在不通電的情況下，利用永磁磁鋼產(chǎn)生的磁通和定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心上的小齒齒數(shù)相同或者整倍數(shù)關(guān)系產(chǎn)生耦合力矩，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子鐵心的鎖定功能。

本發(fā)明的無接觸式永磁鎖定器具有體積小、重量輕、高可靠和節(jié)約能源等優(yōu)點，尤其適用于滿足航天設(shè)備上轉(zhuǎn)動部件非工作狀態(tài)下的鎖定需求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

方案一：一種適用于旋轉(zhuǎn)部件自鎖定的無接觸式永磁鎖定器，由轉(zhuǎn)子鐵心、永磁磁鋼及兩段定子鐵心組成；所述永磁磁鋼設(shè)置在兩段定子鐵心之間且三者固定連接，永磁磁鋼以及兩段定子鐵心均套裝在轉(zhuǎn)子鐵心的外側(cè)，兩段定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)有相同的氣隙，所述轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面以及兩段定子鐵心的內(nèi)圓周面上皆均布加工有數(shù)個小齒，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心上的數(shù)個小齒齒數(shù)相等或者是整倍數(shù)關(guān)系，兩段定子鐵心上的數(shù)個小齒一一對應(yīng)設(shè)置。

進一步的是，所述永磁磁鋼的磁場方向為軸向，由所述轉(zhuǎn)子鐵心、兩個氣隙和兩段定子鐵心構(gòu)成閉合磁路。

方案二：一種適用于旋轉(zhuǎn)部件自鎖定的無接觸式永磁鎖定器，由永磁磁鋼、定子鐵心及兩段轉(zhuǎn)子鐵心組成；所述永磁磁鋼設(shè)置在兩段轉(zhuǎn)子鐵心之間且三者固定連接，所述定子鐵心套裝在兩段轉(zhuǎn)子鐵心以及永磁磁鋼的外側(cè)，兩段轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心之間設(shè)有相同的氣隙，定子鐵心的內(nèi)圓周面以及兩段轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面上皆均布加工有數(shù)個小齒，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心上的數(shù)個小齒齒數(shù)相等或者是整倍數(shù)關(guān)系，兩段轉(zhuǎn)子鐵心上的數(shù)個小齒一一對應(yīng)設(shè)置。

進一步的是，所述永磁磁鋼的磁場方向為軸向，由所述兩段轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心和兩個氣隙構(gòu)成閉合磁路。