專利名稱：：用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種電動機，具體涉及一種用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機。本發(fā)明為國家基金項目，批準號為10778629。
背景技術：
：天文望遠鏡作觀測時的機械運動，是對觀測天體的一種視角跟蹤運動，而且所有的天文望遠鏡每次觀測需要的運動幅度(或稱為運動距離)一般不會超過一個180。的弧形。也就是說，天文望遠鏡觀測時的運動是限制在一個弧形范圍內(nèi)的超低速弧線運動。傳統(tǒng)的天文望遠鏡的跟蹤機電結構模式都是采用旋轉(zhuǎn)運動——弧線運動的轉(zhuǎn)換；即，將電機的高速旋轉(zhuǎn)運動通過傳動裝置轉(zhuǎn)換成超低速弧線運動。例如，現(xiàn)有技術中大量的涉及天文望遠鏡運動控制的論文、專利，甚至教科書，都屬于這種旋轉(zhuǎn)運動一一弧線運動的轉(zhuǎn)換的結構模式。但這樣的驅(qū)動系統(tǒng)存在齒輪傳動間隙，系統(tǒng)的剛性弱、摩擦等因素；這種結構模式機構復雜，大口徑望遠鏡控制技術相對較難，研制周期也長。天文學的發(fā)展需要越來越大口徑的望遠鏡，世界各國都在合作或自己發(fā)展大口徑的天文望遠鏡，要求天文望遠鏡的跟蹤速度范圍越來越寬，跟蹤精度越來越高，目前研制的天文望遠鏡的機電控制模式已經(jīng)不能滿足大口徑天文望遠鏡的跟蹤要求。比較理想的大口徑天文望遠鏡的驅(qū)動方式是弧線電機驅(qū)動，即由弧線運動電機與望遠鏡構成機電一體化的設計，這種機電一體化弧線運動的機才成結構十分簡單，并能夠形成剛性很強的連接關系。由于沒有機械傳動機構的扭轉(zhuǎn)剛度影響，使望遠鏡的動態(tài)性能、控制精度有了很大的提高，望遠鏡的機械結構也簡化了。但是，為了滿足天文望遠鏡的運動需要，對這種弧線電機的技術要求是非常高的弧線電機低速時達到17s;高速時可達到107s;其速度范圍變化非常大。而且在低速運轉(zhuǎn)時不能發(fā)生爬行現(xiàn)象。對于大口徑望遠鏡來講，如果采用弧線電機直接與望遠鏡的回轉(zhuǎn)主軸聯(lián)接起來，由于望遠鏡的轉(zhuǎn)動慣量非常大，達到105~107數(shù)量級?；【€電機的輸出力矩非常大，要達到10000N.M，這只是針對4米望遠鏡計算出來的，對于更大口徑的望遠鏡電機需要輸出的力矩更大。為了達到上述高難度的技術要求，需要研制新結構的大型超低速弧線電機。
發(fā)明內(nèi)容為了滿足天文望遠鏡技術發(fā)展對新結構大型超低速弧線電機的需要，本申請將提供一種用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，以實現(xiàn)大口徑天文望遠鏡直接驅(qū)動的弧線運動，完成大口徑天文望遠鏡跟蹤運動的革命性改變。本發(fā)明的弧線電機還要實現(xiàn)以下技術要求低速17s;高速10。/s;其速度范圍變化達到36000:1,定位精度O.r。低速運轉(zhuǎn)時無爬行現(xiàn)象。完成上述發(fā)明任務的技術方案是用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，所述的弧線電機是大力矩交流稀土永磁同步伺服電機，由轉(zhuǎn)子與定子裝配而成，其中的轉(zhuǎn)子上粘貼有永磁體，電機采用表貼式結構；其特征在于；電才幾為120極電機；所述弧線電機的定子由15塊"定子塊"組成，每塊折合為弧長46.07mm，每塊"定子塊"由9個完整矽鋼片和2個減小邊緣效應的矽鋼片組成；每塊定子采用9片/8極的繞組方式，從右向左電樞繞組分別按UVWUVWUVW排列；弧線電機轉(zhuǎn)子由4塊"轉(zhuǎn)子塊"組成，整個轉(zhuǎn)子有120片磁鋼片組成；該磁鋼片采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計，并設有磁鋼片緊固裝置。以上方案中所述的"減小邊緣效應的矽鋼片"是，該矽鋼片只設置有半個"極腳"，并采用圓滑過渡；同時，上面不纏線圈。邊緣的矽鋼片設計成這樣的結構可以使定子的磁場固定在矽鋼片中形成規(guī)則的閉合磁路，從而盡可能的消除邊緣效應造成的力矩波動。邊緣上的矽鋼片主要保證磁路的規(guī)則性。其結構如圖l、圖3、圖4所示。所述的采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計是磁鋼片的邊緣采用平滑曲線進行優(yōu)化設計。優(yōu)化后磁鋼片的形狀為圖6中c的形狀，圖a是采用傳統(tǒng)設計的方法設計的形狀，圖b是經(jīng)過初步改進設計的形狀，對其邊緣進行了處理使兩塊磁鋼片之間過渡趨于平緩，圖c是根據(jù)設計技術要求進一步的優(yōu)化的結構，使得邊緣更加平滑。為了消除齒槽效應，磁鋼片邊緣應該設計成圓滑過渡，如果兩塊,茲鋼片之間能實現(xiàn)平滑的過渡而沒有間隙，那么可以使齒槽效應減到很小，理想的設計方案應該實現(xiàn)兩塊磁鋼片的平滑無縫聯(lián)接。但是如果磁鋼片掉入定子中，將會造成很嚴重的事故，為了防止磁鋼片意外脫落，需要設計磁鋼片的緊固裝置?？紤]到這些因素，實際的磁鋼片為圖6中c的形狀。所述的磁鋼片緊固裝置的結構是；在磁鋼片膠結的同時，在磁鋼片的外面套有鋼片材料；并用圓頭內(nèi)六角螺釘固定。緊固裝置結構如圖7所示。上述本發(fā)明的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機主要是為4米望遠鏡的跟蹤系統(tǒng)設計的。本發(fā)明的弧線電機與傳統(tǒng)常規(guī)的力矩電機有很多不同，例如超低速(l〃/s)、超大力矩(超過10000N.M)、分塊式定子結構、力矩波動小、無低速爬行現(xiàn)象等。同時，將定子分成15塊；轉(zhuǎn)子分成四塊的分塊設計可以方便加工、運輸，減少了加工制造和運輸成本。按著本發(fā)明的設計結構和思想，完全可以很容易的設計出2030米望遠鏡的跟蹤系統(tǒng)中所需要的電機，這樣的弧線電機的直徑差不多要達到1020米，所以要分成更多的塊數(shù)(單元)來加工，運輸，然后在現(xiàn)場進行組裝。更具體地說本發(fā)明的弧線電機與傳統(tǒng)常規(guī)的力矩電機還有很多不同所述的定子的直徑為2.5米；轉(zhuǎn)子的直徑為2.2米，粘貼永/磁體前的直徑尺寸為2200-2x8=2184mm;整個圓周為6911mm劃分為15等分，每份24度，弧長約46.07mm;每塊定子9片/8極的繞組方式，和UVWUVWUVW排列，可以獲得非常理想的正弦波；三相繞組可以按星形聯(lián)接也可以按三角形聯(lián)接。每塊定子之間根據(jù)需要可以串聯(lián)也可以并聯(lián)聯(lián)接。一般采用星形聯(lián)接，這樣可以消除3次以及3的倍數(shù)的次諧波；電機為120極電機，對于力矩電機來講，極數(shù)越多，輸出力矩波動就越??；按照本發(fā)明的設計思想，可以很容易的設計出直徑更大，極數(shù)更多的力矩電機，以滿足未來更大口徑的望遠鏡。本發(fā)明的弧線電才幾設有弧線運動控制系統(tǒng)，該弧線運動控制系統(tǒng)由信號采集機構(也稱為望遠鏡運動狀態(tài)反饋機構)、中心處理機構與電機驅(qū)動執(zhí)行機構組成，電機上連接有電機智能驅(qū)動電路和保護電路；所述的中心處理機構同時設置有上位計算機和控制器(也稱為超低速控制器)；上位計算機通過串口或者SCI與控制器連接；所述的信號采集機構中同時設有絕對式編碼器和增量式編碼器，其中絕對式編碼器用于伺服電機控制，增量式編碼器用于位置(速度)檢測；所述的絕對式編碼器和增量式編碼器的信號傳輸給控制器來實現(xiàn)控制；控制器產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)過光電隔離輸出到驅(qū)動智能功率模塊(IPM模塊)；進而控制本發(fā)明的弧線伺服電機。上述超^[氐速控制器與常規(guī)控制器相比有很多特別的地方所述的控制器設有以下結構(1).5路信號轉(zhuǎn)換接口，各路信號轉(zhuǎn)換接口分別與設置在弧線電機的主軸上的、不同細分的高分辨率編碼器及相應的讀數(shù)頭連接；(2).在控制器中設置了速度檢測模塊，由于調(diào)速范圍大(36000:1),根據(jù)不同的速度范圍通過控制器的信號轉(zhuǎn)換接口選擇不同細分的讀數(shù)頭；(3).電機換向控制模塊，設有接口與設置在電機主軸上的絕對式編碼器(ARS60-F4M03600)連接，其信號經(jīng)過處理生成新的信號以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)同樣的控制精度。(4).該控制器通過先進的控制算法，可以實現(xiàn)調(diào)速比達到36000:1。設計的控制器最大可滿足600極弧線電機的控制。所述的控制器設置有超低速控制器軟件系統(tǒng)，該超低速控制器軟件系統(tǒng)由3部分組成主程序、定時采樣程序、以及控制器與其相連的周邊資源的數(shù)據(jù)交換程序(詳見實施例)。對于超低速控制來講。低速時速度可以達到l"/s甚至更^^。而"高速"時要到達到2°io。/s。速度變化范圍很大，而且位置精度要達到o.r。為了實現(xiàn)這些技術指標，本發(fā)明在編碼器的選擇上所采用的讀數(shù)頭是不一樣的。目前圓光^H々分辨率大約在幾個到十幾個角秒，那么要實現(xiàn)o.r的位置精度必須采用細分技術，讀數(shù)頭一般有20、400、1000、2000細分讀數(shù)頭，而在速度比較高時，則不需要這么高的讀數(shù)頭(控制器無法處理這么多的信號脈沖)，這就要求控制器要根據(jù)速度運行的狀態(tài)來實現(xiàn)信號切換，在控制器中設置了速度檢測模塊，根據(jù)不同的速度區(qū)間，處理不同讀數(shù)頭的信號?？梢詫崿F(xiàn)高達36000:l的調(diào)速范圍。將低速控制器、弧線電機、IPM智能模塊、速度傳感器、位移傳感器等組成一個伺服系統(tǒng)。其控制結構圖如圖8所示。超低速控制器的結構及主要功能1、位置4企測位置4企測由絕對式編碼器和增量式編碼器組成的混合式編碼器來完成，其分辨率最終由德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ERA-780C編碼器來決定，可以得到3.6"的分辨率，如果增配適當?shù)募毞制髌浞直媛蔬€可以提高。2、速度檢測速度4企測用德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ERA-780C編碼器來獲得，由于調(diào)速范圍大(36000:1),在控制器中設置了控制檢測模塊，根據(jù)不同的速度區(qū)間通過控制器中設有的接口選擇不同細分讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)。3、換向4企測換向^r測用德國SICK公司生產(chǎn)的ARS60-F4M03600絕對式編碼器。其信號經(jīng)過處理生成新的信號以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)同樣的控制精度。4、保護電路除了IPM模塊實現(xiàn)的電路保護外，還通過控制器的1/0口的輸入，以及軟件檢測手段來實現(xiàn)系統(tǒng)的保護。上述超低速控制器軟件系統(tǒng)的設計控制器的控制程序主要由3部分組成主程序、定時采樣程序、以及控制器與其相連的周邊資源的數(shù)據(jù)交換程序。(1).主程序。主程序要完成系統(tǒng)的初始化，I/O接口控制信號，控制器內(nèi)各個控制模塊寄存器的設置等，然后進入循環(huán)程序。(2).定時采樣程序。定時采樣程序是整個控制程序的核心，在這里要實現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)，位置環(huán)的采樣及矢量控制、PWM信號的生成、各種工作模式選擇和I/0的循環(huán)掃描。其中，每個采用周期完成電流環(huán)的采樣，開關信號的輸出，速度環(huán)和位置環(huán)的控制。(3).數(shù)據(jù)交換程序。數(shù)據(jù)交換程序主要包括與上位機的通信程序，EEPROM中參數(shù)的存儲。控制器鍵盤值的讀取和顯示程序。為了滿足試驗裝備不同的通信方式，設計了多種通信接口。通過合適的通信接口接收上位機的指令，并把執(zhí)行結果回傳到上位機，以滿足上位機的實時監(jiān)控。本發(fā)明還有以下優(yōu)化方案1、每塊定子的內(nèi)部結構是每塊電樞有60片矽鋼片通過三個緊固銷釘聯(lián)接在一起，電樞之間通過矽鋼片上設計的定位凸臺咬合一起實現(xiàn)精確定位；在電樞與線圈之間有絕緣材料制成的線圈纏繞板；組裝好的定子繞組通過緊固螺釘安裝到定子安裝架上，在安裝架上設計有滑槽，把每塊定子通過滑槽推入到機架上固定；如圖2所示。一塊完整定子由9個完整矽鋼片和兩個邊緣矽鋼片組成，如圖l所示。每塊定子與轉(zhuǎn)子組合都可以看作一個"小型電機"，可以獨立運行。15塊定子可以組成一個完整的電^U2、對上述優(yōu)化方案的再優(yōu)化，每塊定子的內(nèi)部結構是在一塊定子中的9組矽鋼片材料為DW-310-50。在矽鋼片的中為了保證定子最終的安裝精度，設計了矽鋼片緊固小孔通過三個銷釘將60片矽鋼片緊固在一起；為了實現(xiàn)矽鋼片各組之間的精確定位，在矽鋼片上設計了一個定位凸臺，另外為了4eJ茲鋼片固定在安裝架上，設計了矽鋼片固定槽；在固定槽內(nèi)插上固定桿，組裝好的一塊定子通過固定桿和固定螺釘安裝到安裝架上；結構如圖3所示。3、定子矽鋼片的槽形數(shù)據(jù)進行優(yōu)化設計，得到的數(shù)據(jù)如表l所示。表1槽形數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>4、整個轉(zhuǎn)子的120片磁鋼片固定機構的結構中，采用的鋼片為0.5mm厚;材料為lCrl8Ni9Ti。5、所述的圓頭內(nèi)六角螺釘?shù)囊?guī)格為M3的圓頭內(nèi)六角螺釘。本申請的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，能夠滿足天文望遠鏡技術發(fā)展對新結構大型超低速弧線電機的需要，可以實現(xiàn)大口徑天文望遠鏡直接驅(qū)動的弧線運動。本發(fā)明的弧線電機還能夠?qū)崿F(xiàn)以下技術要求低速17s;高速時達到107s;其速度范圍變化達到36000:1，定位精度0.1"。而且低速運轉(zhuǎn)時無爬行現(xiàn)象。圖1為本發(fā)明實施例1的定子單元結構圖；圖2為實施例l的定子安裝示意圖；圖3為實施例1的矽鋼片結構示意圖；圖4為實施例1的邊緣矽鋼片結構示意圖；圖5為實施例1的轉(zhuǎn)子結構圖；圖6為實施例1的優(yōu)化設計后的磁鋼片；圖7為實施例1的磁鋼片安裝結構圖；圖8為實施例1的控制器結構圖；圖9為實施例1的弧線電機控制結構圖。具體實施例方式實施例1，用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，參照圖1、圖2:電機采用表貼式結構，其中的轉(zhuǎn)子上粘貼有永磁體。電機極數(shù)為120極；弧線電機的定子由15塊"定子單元"組成，每塊折合為弧長46.07mm。每塊定子采用9片/8極，從右向左電樞繞組分別按UVWUVWUVW排列，三相繞組2可以按星形聯(lián)接也可以按三角形聯(lián)接。每塊定子之間根據(jù)需要可以串聯(lián)也可以并聯(lián)聯(lián)接(一般采用星形聯(lián)接，這樣可以消除3次以及3的倍數(shù)的次諧波)。每塊"定子塊"由9個完整矽鋼片1和2個減小邊緣效應的矽鋼片1-1組成，即，在定子的邊緣設計兩塊用于消除邊緣效應的矽鋼片1-1:該矽鋼片只設置有半個"極腳"，并采用圓滑過渡；同時，上面不纏線圈(參照圖3、圖4)。每塊電樞有60片矽鋼片1，通過三個緊固銷釘3聯(lián)接在一起。為了實現(xiàn)矽鋼片各組之間的精確定位，在矽鋼片上設計了一個定位凸臺6,電樞之間通過矽鋼片1上設計的定位凸臺6咬合一起。在電樞與線圏2之間有絕緣材料制成的線圏纏繞板5。組裝好的定子繞組通過緊固螺4丁4安裝到定子安裝架上7，在安裝架上設計有滑槽，4巴每塊定子通過滑槽推入到工作平臺上固定。每塊定子與轉(zhuǎn)子組合都可以看作一個"小型，，電機，可以獨立運行，15塊定子單元可以組成一個完整的電機。在一塊定子中的9組矽鋼片1，結構如圖3所示，材料為DW-310-50。為了保證定子最終的安裝精度，設計了矽鋼片緊固銷孔8通過三個銷釘3將60片矽鋼片緊固在一起。另外為了4巴磁鋼片固定在安裝架上，設計了矽鋼片固定槽9。在固定槽9內(nèi)插上固定桿10，組裝好的一塊定子通過固定桿10和固定螺釘4安裝到安裝架7上。定子矽鋼片1的槽形數(shù)據(jù)進行了優(yōu)化設計，得到的數(shù)據(jù)如表1所示。表1槽形數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>參照圖5、圖6、圖7:弧線電機轉(zhuǎn)子由4塊"轉(zhuǎn)子塊"組成，整個轉(zhuǎn)子有120片磁鋼片ll組成；該磁鋼片采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計，并設有磁鋼片固定機構。所述的采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計是磁鋼片11的形狀采用圖6中c的形狀，圖a是采用傳統(tǒng)設計的方法設計的形狀，圖b是經(jīng)過初步改進設計的形狀，對其邊緣進行了處理使兩塊磁鋼片之間過渡趨于平緩，圖c是根據(jù)設計技術要求進一步的優(yōu)化的結構，使得邊緣更加平滑，且能夠滿足磁鋼片11安裝緊固裝置的設計要求。所述的磁鋼片緊固裝置的結構是；在磁鋼片膠結的同時，在磁鋼片11的外面套有鋼片材料12;并用圓頭內(nèi)六角螺釘13固定。定子的直徑為2.5米；轉(zhuǎn)子的直徑為2.2米，粘貼永磁體前的直徑尺寸為2200-2x8=2184mm;整個圓周為6911mm劃分為15等分，每份24度，弧長約46.07mm。在本發(fā)明的弧線電機上設有超低速控制器，該控制通過先進的控制算法，可以實現(xiàn)調(diào)速比達到36000:1。設計的控制器最大可滿足600極的弧線電機的控制。該控制器可以完成以下主要的功能1、位置4全測位置^:測由絕對式編碼器和增量式編碼器組成的混合式編碼器來完成，其分辨率最終由德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ERA-780C編碼器來決定，可以得到3.6〃的分辨率，如果增配適當?shù)募毞制髌浞直媛蔬€可以提高。2、速度4企測速度才企測用德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ERA-780C編碼器來獲得，由于調(diào)速范圍大(36000:1)，在控制器中設置了控制檢測模塊，根據(jù)不同的速度區(qū)間通過控制器中設有的接口選擇不同細分讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)。3、換向4企測換向^r測用德國SICK公司生產(chǎn)的ARS60-F4M03600絕對式編碼器。其信號經(jīng)過處理生成新的信號以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)同樣的控制精度。4、保護電路除了IPM模塊實現(xiàn)的電路保護外，通過控制器的I/O口的輸入，通過軟件^f企測手^a來實現(xiàn)系統(tǒng)的保護。超低速控制器軟件系統(tǒng)的設計控制器的控制程序主要由3部分組成主程序、定時采樣程序、以及控制器與其相連的周邊資源的數(shù)據(jù)交換程序。1主程序。主程序要完成系統(tǒng)的初始化，1/0接口控制信號，控制器內(nèi)各個控制模塊寄存器的設置等，然后進入循環(huán)程序。2定時采樣程序。定時采樣程序是整個控制程序的核心，在這里要實現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)，位置環(huán)的采樣及矢量控制、PWM信號的生成、各種工作模式選擇和I/0的循環(huán)掃描。其中，每個采用周期完成電流環(huán)的采樣，開關信號的輸出，速度環(huán)和位置環(huán)的控制。3數(shù)據(jù)交換程序。數(shù)據(jù)交換程序主要包括與上位機的通信程序，EEPROM中參數(shù)的存儲?？刂破麈I盤值的讀取和顯示程序。為了滿足試驗裝備不同的通信方式，設計了多種通信接口。通過合適的通信接口接收上位機的指令，并把執(zhí)行結果回傳到上位機，以滿足上位機的實時監(jiān)控。對于超低速控制來講。對于低速來講位置分辨精度要達到0.1〃/s甚至更低。而"高速"時差不多要到達到了2。~10°/s。這樣大范圍速變變化，我們在編碼器的選擇上所采用的讀數(shù)頭是不一樣的。在低速時，目前圓光柵的分辨率大約在幾個到十幾個角秒，那么要實現(xiàn)0.1〃的位置精度必須采用細分技術，讀數(shù)頭一般有20、400、1000、2000讀數(shù)頭，而在速度比較高時，則不需要這么高的讀數(shù)頭(控制器無法處理這么多的信號脈沖)，這就要求控制器要根據(jù)速度運行的狀態(tài)來實現(xiàn)信號切換，在控制器中設置了速度檢測模塊，根據(jù)不同的速度區(qū)間，處理不同讀數(shù)頭的信號?？梢詫崿F(xiàn)高達36000:l的調(diào)速范圍。將低速控制器、弧線電機、IPM智能模塊、速度傳感器、位移傳感器等組成一個伺服系統(tǒng)。其控制結構圖如圖8所示。樣機的主要技術指標為速度范圍5。1〃/s;位置跟蹤精度5〃~0.1";系統(tǒng)加速度22°/s2(20.0349rad/s2)。樣機試驗中，圓光柵選用HEIDENHAINERA-780C20和400讀數(shù)頭，絕對位置編碼器為光洋的ARS60-F4M03600。試驗結果證明，樣才幾可以達到設定的技術指標。控制過程參照圖8在樣機的設計中釆用了HEIDENHAIN的ERA-780C編碼器并選用了20和400細分的兩個讀數(shù)頭，絕對式編碼器選用ARS60-F4M03600。其控制結構圖如圖9所示。權利要求1、一種用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，所述的弧線電機是大力矩交流稀土永磁同步伺服電機，由轉(zhuǎn)子與定子裝配而成，其中的轉(zhuǎn)子上粘貼有永磁體，電機采用表貼式結構，其特征在于電機為120極電機；所述弧線電機的定子由15塊定子塊組成，每塊折合為弧長46.07mm，每塊定子塊由9個完整矽鋼片和2個減小邊緣效應的矽鋼片組成；每塊定子采用9片/8極的繞組方式，從右向左電樞繞組分別按UVWUVWUVW排列；弧線電機轉(zhuǎn)子由4塊轉(zhuǎn)子塊組成，整個轉(zhuǎn)子有120片磁鋼片組成；所述的磁鋼片采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計，并設有磁鋼片緊固裝置。2、根據(jù)權利要求l所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所述的減小邊緣效應的矽鋼片結構是，該矽鋼片只設置有半個極腳，并采用圓滑過渡；同時，上面不纏線圈；所述的采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的磁鋼片結構是磁鋼片邊緣采用平滑曲線；所述的整個轉(zhuǎn)子的120片磁鋼片緊固裝置的結構是；在磁鋼片膠結的同時，在磁鋼片的外面套有鋼片材料；并用圓頭內(nèi)六角螺釘固定。3、根據(jù)權利要求2所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所述的磁鋼片固定機構的結構中，采用的鋼片為0.5mm厚；材料為lCrl8Ni9Ti。4、根據(jù)權利要求1所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，所述的定子的直徑為2.5米；轉(zhuǎn)子的直徑為2.2米，粘貼永磁體前的直徑尺寸為2200-2x8=2184mm;整個圓周為6911mm劃分為15等分，每份24度，弧長約46.07mm。5、根據(jù)權利要求1所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所述的弧線電機設有弧線運動控制系統(tǒng)，該弧線運動控制系統(tǒng)由信號采集機構、中心處理機構與電機驅(qū)動執(zhí)行機構組成，電機上連接有電機智能驅(qū)動電路和保護電路；所述的中心處理機構同時設置有上位計算才幾和控制器；上位計算機通過串口或者SCI與控制器連接；所述的信號采集機構中同時設有絕對式編碼器和增量式編碼器，其中絕對式編碼器用于伺服電機控制，增量式編碼器用于位置檢測；所述的絕對式編碼器和增量式編碼器的信號傳輸給控制器來實現(xiàn)控制；控制器產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)過光電隔離輸出到驅(qū)動智能功率模塊；進而控制本弧線伺服電機。6、根據(jù)權利要求4所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所迷的控制器設有以下結構(1).5路信號轉(zhuǎn)換接口，各路信號轉(zhuǎn)換接口分別與設置在弧線電機的主軸上的、不同分辨率的高分辨率編碼器相對應的讀數(shù)頭連接；(2).在控制器中設置有5擋速度檢測模塊，根據(jù)速度范圍選擇對應的讀數(shù)頭；(3).電機換向控制模塊，設有接口與設置在電機主軸上的絕對式編碼器連接，其信號經(jīng)過處理生成新的信號以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)同樣的控制精度。7、根據(jù)權利要求5所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所述的控制器設置有超低速控制器軟件系統(tǒng)，該超低速控制器軟件系統(tǒng)由3部分組成主程序、定時采樣程序、以及控制器與其相連的周邊資源的數(shù)據(jù)交換程序。8、根據(jù)權利要求1~7之一所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所述的每塊定子的內(nèi)部結構是每塊電樞有60片矽鋼片通過三個緊固銷釘聯(lián)接在一起，電樞之間通過矽鋼片上設計的定位凸臺咬合一起實現(xiàn)精確定位；在電樞與線圈之間有絕緣材料制成的線圏纏繞板；組裝好的定子繞組通過緊固螺釘安裝到定子安裝架上，在安裝架上設計有滑槽，把每塊定子通過滑槽推入到機架上固定。9、根據(jù)權利要求8所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，在一塊定子中的9組矽鋼片材料為DW-310-50;所述的矽鋼片是通過緊固小孔用三個銷釘將60片矽鋼片緊固在一起；在矽鋼片上設有一個定位凸臺；矽鋼片上設有固定槽；在固定槽內(nèi)插有固定桿，另外設有安裝架，組裝好的一塊定子通過固定桿和固定螺釘安裝到該安裝架上。10、根據(jù)權利要求9所述的用于大型天文望遠鏡的超低速精密弧線電機，其特征在于，所迷的定子矽鋼片的槽形數(shù)據(jù)如表1所示:表1槽形數(shù)據(jù)<table><row><column>h0</column><column>0.5</column><column>b0</column><column>0.2</column></row><row><column>h1</column><column>14.5</column><column>b1</column><column>27</column></row><row><column>h2</column><column>80</column><column>b2</column><column>30.73</column></row><row><column>hj</column><column>30</column><column>bz</column><column>25</column></row><table>全文摘要用于大口徑天文望遠鏡的超低速超精密弧線電機，是大力矩交流稀土永磁同步伺服電機，由轉(zhuǎn)子與定子裝配而成，轉(zhuǎn)子上粘貼有永磁體，采用表貼式結構；極對數(shù)為60對，120極；定子由15塊定子塊組成，每塊折合為弧長46.07mm，每塊定子塊由9個完整矽鋼片和2個減小邊緣效應的矽鋼片組成；每塊定子采用9片/8極的繞組方式，從右向左電樞繞組分別按UVWUVWUVW排列；電機轉(zhuǎn)子由4塊轉(zhuǎn)子塊組成，整個轉(zhuǎn)子由120片磁鋼片組成；該磁鋼片采用減小齒槽轉(zhuǎn)矩的設計并設有緊固裝置。本發(fā)明實現(xiàn)了大口徑天文望遠鏡直接驅(qū)動的弧線運動低速1″/s；高速10°/s；速度變化30000∶1，定位精度0.1″；無爬動現(xiàn)象。文檔編號H02K21/02GK101174784SQ20071013453公開日2008年5月7日申請日期2007年10月31日優(yōu)先權日2007年10月31日發(fā)明者任長志,姚正秋,張振超,朱震蓮,汪達興,王國民,偉胡申請人:中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所