專利名稱：一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，特別是一種航天機電部件用轉(zhuǎn)子，可 適用于飛輪、控制力矩陀螺等需輸出大力矩機構(gòu)的驅(qū)動部件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的在航天機電產(chǎn)品上廣泛采用的空心杯電機結(jié)構(gòu)為可拆卸式電機轉(zhuǎn)子，結(jié)合 無鐵心定子使用。其中轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子(包括外轉(zhuǎn)子軛和永磁體)、內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁 材料組成，同外轉(zhuǎn)子形成磁回路，有著結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的優(yōu)點。但電機力矩系數(shù)的大小 受電機轉(zhuǎn)子部分的影響主要體現(xiàn)在磁鋼體積和磁間隙方面。為避免因溫度升高等環(huán)境條件 帶來的定轉(zhuǎn)子間隙形變而導(dǎo)致電機卡死，在使用中希望電機磁間隙能夠盡量大。而在有體 積重量限制的前提下，電機磁間隙大將導(dǎo)致力矩系數(shù)難以提高。故現(xiàn)有的航天機電部件用 空心杯電機轉(zhuǎn)子存在受體積限制而難以大幅度提高力矩系數(shù)的約束。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種航天機電部件用空心 杯電機轉(zhuǎn)子，該空心杯電機轉(zhuǎn)子的磁場強度由外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子上的磁鋼疊加產(chǎn)生，在滿足 電機轉(zhuǎn)子體積要求的前提下保證了較大的磁間隙，能大大提高電機的力矩系數(shù)，且加工方 便。本實用新型的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子殼、外磁軛、外磁鋼、內(nèi)磁軛和內(nèi)磁 鋼組成，其中外磁軛與外磁鋼組成外磁鋼組件，內(nèi)磁軛與內(nèi)磁鋼組成內(nèi)磁鋼組件，內(nèi)磁鋼組 件與外磁鋼組件均與轉(zhuǎn)子殼連接并形成磁通回路，外磁鋼組件的內(nèi)圓面與內(nèi)磁鋼組件的外 圓面形成磁氣隙。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，外磁鋼組件由外磁軛和外磁鋼通過粘 結(jié)劑粘接組成，內(nèi)磁鋼組件由內(nèi)磁軛和內(nèi)磁鋼通過粘結(jié)劑粘接組成，粘結(jié)劑為環(huán)氧膠。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，磁氣隙為4mm 10mm，優(yōu)選8mm IOmm0在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，內(nèi)磁鋼組件與外磁鋼組件均通過螺釘 與轉(zhuǎn)子殼連接固定。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，外磁鋼和內(nèi)磁鋼均沿徑向充磁，一個 外磁鋼與一個內(nèi)磁鋼組成一對磁極，并且任意相鄰的兩對磁極之間的極性相反。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，外磁鋼和內(nèi)磁鋼采用稀土永磁材料或 鐵氧體永磁材料制成。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子殼采用不導(dǎo)磁材料制成，且不導(dǎo) 磁材料為鋁或鋁合金。在上述航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子中，外磁軛與內(nèi)磁軛均采用高電阻率的導(dǎo)磁材料制成，導(dǎo)磁材料的電阻率大于0. 55 X 10_6 Ω m。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點如下(1)本實用新型電機轉(zhuǎn)子采用雙磁鋼組件結(jié)構(gòu)，磁間隙中的磁場強度由外轉(zhuǎn)子和 內(nèi)轉(zhuǎn)子上的磁鋼疊加產(chǎn)生，使得電機的有效磁場強度大大增加，與傳統(tǒng)空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)相比，能大大增加電機的力矩系數(shù)；(2)本實用新型電機轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)設(shè)計中首次采用雙永磁勢磁路設(shè)計方法，內(nèi)、外磁 鋼嚴格按照設(shè)計順序依次排列，并且針對雙磁鋼結(jié)構(gòu)首次采用了靠磁場力自動調(diào)整內(nèi)外磁 鋼相對位置的的內(nèi)外轉(zhuǎn)子安裝工藝，保證磁場強度的大小和分布均勻；(3)本實用新型電機轉(zhuǎn)子的磁氣隙最大可以達到8mm 10mm，從而使得定子裝入 后，定子外圓與外轉(zhuǎn)子組件內(nèi)圓的間隙以及定子內(nèi)圓與內(nèi)轉(zhuǎn)子組件外圓的間隙均能達到 lmm-3mm左右。試驗證明在上述磁氣隙范圍內(nèi)，能有效控制空心杯電機工作時受環(huán)境溫度影 響產(chǎn)生的定轉(zhuǎn)子形變量對磁間隙的影響，避免電機卡死；(4)本實用新型電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，壽命長，在航天機電產(chǎn)品中具有極 好的應(yīng)用前景。

圖1為本實用新型航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剖面圖(40對磁極)；圖2為本實用新型航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的端面圖(40對磁極)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的描述本實用新型的原理如下內(nèi)、外磁鋼組件上的磁鋼給空心杯電機提供永磁偏置磁場，同定子組件中的通電 導(dǎo)線發(fā)生作用，使電機轉(zhuǎn)子受到切向力的作用而轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子磁場的磁場強度直接影響電機 的力矩系數(shù)，采用本實用新型的雙磁鋼組件結(jié)構(gòu)，磁間隙中的磁場強度由外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子 上的磁鋼疊加產(chǎn)生，能大大提高電機的力矩系數(shù)，同時又能有較大的磁間隙，能有效控制空 心杯電機工作時受環(huán)境影響產(chǎn)生的定轉(zhuǎn)子形變量對磁間隙的影響，避免電機卡死。下面以40對磁極為例進行說明如圖1所示為本實用新型航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剖面圖，(40對 磁極)，該電機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子殼1、外磁軛2、外磁鋼3、內(nèi)磁軛4和內(nèi)磁鋼5組成。其中，外磁 軛2和外磁鋼3組成外磁鋼組件，外磁鋼組件由外磁軛2和外磁鋼3粘接組成，可采用環(huán)氧 膠等膠類將外磁鋼3粘接到外磁軛2內(nèi)圓面上。內(nèi)磁軛4和內(nèi)磁鋼5組成內(nèi)磁鋼組件，內(nèi) 磁鋼組件由內(nèi)磁軛4和內(nèi)磁鋼5粘接組成，可采用環(huán)氧膠等膠類將內(nèi)磁鋼5粘接到內(nèi)磁軛 4外圓面上。內(nèi)、外磁鋼組件各自與轉(zhuǎn)子殼1相連并形成磁通回路。其中，內(nèi)、外磁鋼組件均分 別通過螺釘7與轉(zhuǎn)子殼1連接，外磁鋼組件的內(nèi)圓面與內(nèi)磁鋼組件的外圓面形成轉(zhuǎn)子組件 的磁氣隙6，磁氣隙為4mm 10mm，優(yōu)選8mm 10mm。如圖2所示為本實用新型航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的端面圖(40對磁 極)，一對磁極包括一個外磁鋼3和一個內(nèi)磁鋼5，設(shè)編號為1的一對磁鋼的極性沿徑向朝內(nèi)，相鄰編號為2的一對磁鋼的極性要與其相反，即相鄰的任意兩對磁極的極性相反。本實 施例的磁路為磁通從外磁鋼組件的1號外磁鋼3出發(fā)，通過磁氣隙6、內(nèi)磁鋼組件的1號 內(nèi)磁鋼5、內(nèi)磁軛4、回經(jīng)磁氣隙6、到外磁鋼組件的2號外磁鋼3，通過外磁軛2最后回到外 磁鋼組件的1號外磁鋼3，形成電機轉(zhuǎn)子磁路，如圖2中箭頭實線所示。由磁路描述可得，磁 間隙中的磁場強度由內(nèi)外磁鋼的磁場累加構(gòu)成，從而能大大提高體力系數(shù)。本實施例中轉(zhuǎn)子殼1采用加工性能良好的不導(dǎo)磁材料制成，如鋁或鋁合金，外磁 軛2、內(nèi)磁軛4均采用高電阻率的導(dǎo)磁材料制成，導(dǎo)磁材料的電阻率大于0. 55 X IO-6Qm,如 硅鋼、電工純鐵等。外磁鋼3和內(nèi)磁鋼5為沿磁軛圓周方向均勻排列的永磁體塊，均沿徑向 充磁，采用磁性能良好的稀土永磁體或鐵氧體永磁體。在內(nèi)磁鋼5與外磁鋼3的裝配過程中，首先固定外磁鋼3，在裝入內(nèi)磁鋼5后，靠磁 場力自動調(diào)整內(nèi)磁鋼5與外磁鋼3的徑向相對位置，保證磁場強度的大小和分布均勻。此外，本實施例中電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外磁鋼極對數(shù)可以根據(jù)性能需求作相應(yīng) 調(diào)整。轉(zhuǎn)子殼1同內(nèi)外磁鋼組件裝配后作為電機的轉(zhuǎn)子組件同樣可以作為航天機電部件的 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量提供輸出力矩。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于由轉(zhuǎn)子殼(1)、外磁軛O)、外磁 鋼(3)、內(nèi)磁軛⑷和內(nèi)磁鋼(5)組成，其中外磁軛(2)與外磁鋼(3)組成外磁鋼組件，內(nèi)磁 軛⑷與內(nèi)磁鋼(5)組成內(nèi)磁鋼組件，內(nèi)磁鋼組件與外磁鋼組件均與轉(zhuǎn)子殼(1)連接并形 成磁通回路，外磁鋼組件的內(nèi)圓面與內(nèi)磁鋼組件的外圓面形成磁氣隙(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述外 磁鋼組件由外磁軛(2)和外磁鋼(3)通過粘結(jié)劑粘接組成，內(nèi)磁鋼組件由內(nèi)磁軛(4)和內(nèi) 磁鋼( 通過粘結(jié)劑粘接組成，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述磁 氣隙(6)為4mm 10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述磁 氣隙(6)為8mm IOmm
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述內(nèi) 磁鋼組件與外磁鋼組件均通過螺釘(7)與轉(zhuǎn)子殼(1)連接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述外 磁鋼(3)和內(nèi)磁鋼(5)均沿徑向充磁，一個外磁鋼(3)與一個內(nèi)磁鋼(5)組成一對磁極，并 且任意相鄰的兩對磁極之間的極性相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述外 磁鋼( 和內(nèi)磁鋼( 采用稀土永磁材料或鐵氧體永磁材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述轉(zhuǎn) 子殼(1)采用不導(dǎo)磁材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述不 導(dǎo)磁材料為鋁或鋁合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述 外磁軛O)與內(nèi)磁軛(4)均采用高電阻率的導(dǎo)磁材料制成，所述導(dǎo)磁材料的電阻率大于 0. 55Χ1(Γ6Ωπι。
專利摘要本實用新型涉及一種航天機電部件用空心杯電機轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子殼、外磁軛、外磁鋼、內(nèi)磁軛、內(nèi)磁鋼組成，內(nèi)外磁軛和內(nèi)外磁鋼分別組成內(nèi)外磁鋼組件，內(nèi)外磁鋼組件各自與轉(zhuǎn)子殼相連并形成磁通回路，內(nèi)外磁鋼組件上的磁鋼形成磁氣隙，為磁通提供主磁路，磁場強度由外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子上的磁鋼疊加產(chǎn)生，內(nèi)外磁鋼嚴格按照設(shè)計順序依次排列，本實用新型首次在航天機電部件用空心杯電機上采用雙永磁勢磁路設(shè)計方法，能大大提高力矩系數(shù)，同時也能增加磁間隙，并且結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，壽命長，在航天機電產(chǎn)品中具有極好的應(yīng)用前景。
文檔編號H02K1/28GK201877913SQ20102069200
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者盧靖華, 李連香, 楊屹, 楊磊, 胡永德, 齊明 申請人:北京控制工程研究所