專利名稱：雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及陀螺儀領(lǐng)域，尤其是一種雙定子通孔軸承三相永磁陀螺電機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的永磁陀螺電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子、單定子、分裂式軸承結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子置于定子外側(cè)，以滿足陀螺儀所需的動量矩。定子在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，與軸固聯(lián)。轉(zhuǎn)子上安置永磁磁鋼，定子上安置繞組線圈。定子繞組通以三相電流形成定子電樞磁場，與轉(zhuǎn)子永磁磁鋼磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)并達(dá)到同步狀態(tài)。現(xiàn)有的這種傳統(tǒng)永磁陀螺電機(jī)主要存在以下缺陷:1、定子采用微晶玻璃陶瓷加工，線圈直接粘貼在微晶玻璃陶瓷定子架上，然后與同樣是微晶玻璃陶瓷材料加工的外罩配合、膠接封閉。由于微晶玻璃陶瓷材質(zhì)孔隙大，清洗困難，因此對動壓氣體軸承污染嚴(yán)重，易導(dǎo)致動壓氣體軸承失效。2、轉(zhuǎn)子由兩只軸承蓋、轉(zhuǎn)子環(huán)、磁鋼以及屏蔽環(huán)組成。首先，磁鋼以及屏蔽環(huán)安裝于轉(zhuǎn)子上，組成轉(zhuǎn)子組件，然后兩只軸承蓋分別置于轉(zhuǎn)子組件兩側(cè)，通過止口和螺釘定位，與轉(zhuǎn)子組件連接，得到轉(zhuǎn)子。軸承為分裂式結(jié)構(gòu)，雙孔軸頸軸承。兩軸承分置于兩只軸承蓋上，軸承孔與軸構(gòu)成徑向軸承，軸承蓋端面與止推板構(gòu)成止推軸承。軸承蓋與轉(zhuǎn)子用止口和螺釘定位，長時間使用后有位置變化、有振動，同心度難于保證，加工、研磨、裝配復(fù)雜，裝拆時容易變化，對動不平衡量影響大，導(dǎo)致儀表精度有變化。3、由于轉(zhuǎn)子與軸承零件不是同一種材料，其線膨脹系數(shù)不一致，熱變形影響大，易造成軸承軸向間隙變化，導(dǎo)致軸承性能變差甚至軸承失效。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單可靠，加工、裝配簡便，軸承精度、性能易于保證，電機(jī)可靠性高的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)。本電機(jī)采用通孔軸承、雙定子電機(jī)解決軸承受定子污染以及軸承間隙變化問題。本實用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:—種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、止推板和軸，其特征在于:軸同軸套裝在轉(zhuǎn)子軸承套的軸承孔內(nèi)，兩個止推板按動壓氣體軸承的工作方式分別安裝在軸的左右兩端，并用內(nèi)螺母固定，轉(zhuǎn)子的左右兩端分別安裝一個定子，該兩個定子用外螺母固定在軸上。而且，所述的轉(zhuǎn)子由軸承套、磁鋼、轉(zhuǎn)子環(huán)和導(dǎo)磁環(huán)構(gòu)成，軸承套的軸心同軸制出一個軸承孔，軸承套同軸安裝在轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)，轉(zhuǎn)子環(huán)的左右兩側(cè)對稱制出兩個環(huán)形安裝槽，每個環(huán)形安裝槽內(nèi)均同軸安裝一個環(huán)形的磁鋼，每個磁鋼的外壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均安裝一個導(dǎo)磁環(huán)，每個磁鋼的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均同軸夾裝一個環(huán)形的定子。而且，所述的磁鋼為永磁多極整體環(huán)磁鋼。而且，所述的兩個定子通過線路電連接，該兩個定子的外端分別固裝在各自的支撐架上，該支撐架用外螺母固定在軸上。[0011]而且，所述的定子為無鐵芯結(jié)構(gòu)，定子的外端安裝在陶瓷骨架上，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經(jīng)整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封，定子繞組采用三相星形連接方式，左右兩只定子上分別裝上一套獨(dú)立三相的繞組，采用專用的控制模塊，導(dǎo)通方式為兩相導(dǎo)通六狀態(tài)。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:1、本電機(jī)的定子為無鐵芯結(jié)構(gòu)，選用致密性好的陶瓷作為骨架支撐材料，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經(jīng)整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封。該加工方法可以保證定子表面光滑、易清洗，能降低對軸承的污染、延長軸承的使用壽命。2、由于定子為無鐵芯結(jié)構(gòu)，因此電機(jī)工作時沒有鐵耗，能降低電機(jī)功耗，并可通過提高磁鋼性能增加電機(jī)工作氣隙磁密，可以減少電機(jī)繞組匝數(shù)，同時增加繞組線徑，可有效減小阻值、減少銅耗、提高電機(jī)效率。3、本電機(jī)的磁鋼采用永磁多極整體環(huán)磁鋼，其對稱性好，可消除多塊磁鋼組成的多極環(huán)質(zhì)心不穩(wěn)定的缺陷，轉(zhuǎn)子整體程度高。同時轉(zhuǎn)子環(huán)和導(dǎo)磁環(huán)均選擇膨脹系數(shù)與磁鋼接近材料，使磁鋼、導(dǎo)磁環(huán)與轉(zhuǎn)子環(huán)構(gòu)成了一個剛體，保證轉(zhuǎn)子質(zhì)心的穩(wěn)定性。4、本電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承套、磁鋼、轉(zhuǎn)子環(huán)和導(dǎo)磁環(huán)的安裝方式均采用徑向配合方式，無止口配合、螺釘定位，使得轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剛度大、穩(wěn)定性好，分裂式軸承結(jié)構(gòu)中兩軸承孔被通孔軸承結(jié)構(gòu)中的一個通孔取代，加工時容易保證同心度，裝拆時軸承參數(shù)不受影響，提高了動量矩軸和馬達(dá)軸的一致性；軸承加工尺寸一致好，旋轉(zhuǎn)起來后，軸承變形要遠(yuǎn)小于分裂式結(jié)構(gòu)，在靜態(tài)和動態(tài)下，軸承間隙能夠保證不變，因此軸承的軸向剛度容易得到保證，柔度差小降低了陀螺儀的不等剛度，可以有效地降低陀螺儀與加速度平方有關(guān)的漂移系數(shù)，從而有效提高陀螺抗振動能力。5、本實用新型是一種設(shè)計科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，本設(shè)計實現(xiàn)了無位置傳感器的雙定子通孔型動壓氣體軸承三相永磁電機(jī)在陀螺儀領(lǐng)域的應(yīng)用，使陀螺儀以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度均有明顯提高，其技術(shù)先進(jìn)、填補(bǔ)了我國在此項技術(shù)的空白。

圖1是本實用新型的半剖示意圖；圖2是轉(zhuǎn)子的半剖示意圖；圖3是軸承的半剖示意圖；圖4是方框原理圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍。一種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，包括定子2、轉(zhuǎn)子1、止推板3和軸4。本實用新型的創(chuàng)新點(diǎn)在于:轉(zhuǎn)子由軸承套7、磁鋼8、轉(zhuǎn)子環(huán)9和導(dǎo)磁環(huán)10構(gòu)成，軸承套同軸安裝在轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)，轉(zhuǎn)子環(huán)的左右兩側(cè)對稱制出兩個環(huán)形安裝槽，每個環(huán)形安裝槽內(nèi)均同軸安裝一個環(huán)形的磁鋼，該磁鋼為永磁多極整體環(huán)磁鋼，每個磁鋼的外壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均安裝一個導(dǎo)磁環(huán)，轉(zhuǎn)子環(huán)和導(dǎo)磁環(huán)均選擇膨脹系數(shù)與磁鋼接近材料，使磁鋼、導(dǎo)磁環(huán)與轉(zhuǎn)子環(huán)構(gòu)成了一個剛體，保證轉(zhuǎn)子質(zhì)心的穩(wěn)定性。每個磁鋼的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均同軸夾裝一個環(huán)形的定子，該兩個定子通過線路電連接。兩個定子的外端分別固裝在各自的支撐架11上，支撐架通常為金屬架，該支撐架用外螺母6固定在軸上。定子為無鐵芯結(jié)構(gòu)，定子安裝在陶瓷骨架上，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經(jīng)整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封，定子繞組采用三相星形連接方式，考慮到電機(jī)結(jié)構(gòu)沿軸向和徑向的對稱性，左右兩只定子上分別裝上一套獨(dú)立三相的繞組，采用專用的控制模塊，導(dǎo)通方式為兩相導(dǎo)通六狀態(tài)。兩只定子上獨(dú)立的三相繞組遵守三相電機(jī)繞組的一般原則。軸承為通孔型動壓氣體軸承(如圖3所示)，軸承套的軸心同軸制出一個軸向的軸承孔，軸同軸套裝在該軸承孔內(nèi)，軸承套內(nèi)孔與軸構(gòu)成徑向軸承，兩個止推板按動壓氣體軸承的工作方式分別安裝在軸的左右兩端，并用內(nèi)螺母5固定，軸承套兩端面與止推板構(gòu)成止推軸承，軸承套、軸和止推板均為同種材料。轉(zhuǎn)子提供陀螺儀所需的動量矩，同時與軸組成軸頸軸承、與止推板組成止推軸承，實現(xiàn)動壓氣體軸承的徑向支撐和軸向支撐；定子按控制方式通以一定時序的電流，產(chǎn)生定子電樞磁場，與轉(zhuǎn)子永磁磁場相互作用，產(chǎn)生電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的力矩；內(nèi)螺母、外螺母分別固緊止推板和定子。電機(jī)采用反電勢控制技術(shù)，利用電機(jī)自身的反電勢信號的過零點(diǎn)做為轉(zhuǎn)子的位置信息，控制電路以此信號為依據(jù)控制與電樞繞組相連的功率管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制電樞繞組的供電順序，使定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，控制原理圖見圖4。采用反電勢控制方式實現(xiàn)了電機(jī)的可靠工作。
權(quán)利要求1.一種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、止推板和軸，其特征在于:軸同軸套裝在轉(zhuǎn)子軸承套的軸承孔內(nèi)，兩個止推板按動壓氣體軸承的工作方式分別安裝在軸的左右兩端，并用內(nèi)螺母固定，轉(zhuǎn)子的左右兩端分別安裝一個定子，該兩個定子用外螺母固定在軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子由軸承套、磁鋼、轉(zhuǎn)子環(huán)和導(dǎo)磁環(huán)構(gòu)成，軸承套的軸心同軸制出一個軸承孔，軸承套同軸安裝在轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)，轉(zhuǎn)子環(huán)的左右兩側(cè)對稱制出兩個環(huán)形安裝槽，每個環(huán)形安裝槽內(nèi)均同軸安裝一個環(huán)形的磁鋼，每個磁鋼的外壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均安裝一個導(dǎo)磁環(huán)，每個磁鋼的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子環(huán)之間均同軸夾裝一個環(huán)形的定子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，其特征在于:所述的磁鋼為永磁多極整體環(huán)磁鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，其特征在于:所述的兩個定子通過線路電連接，該兩個定子的外端分別固裝在各自的支撐架上，該支撐架用外螺母固定在軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，其特征在于:所述的定子為無鐵芯結(jié)構(gòu)，定子的外端安裝在陶瓷骨架上，定子繞組線圈粘貼在陶瓷骨架上，經(jīng)整型、裝模、真空灌膠、固化、脫模等方式將繞組密封，定子繞組采用三相星形連接方式，左右兩只定子上分別裝上一套獨(dú)立三相的繞組，采用專用的控制模塊，導(dǎo)通方式為兩相導(dǎo)通六狀態(tài)。
專利摘要本實用新型涉及一種雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、止推板和軸，軸同軸套裝在轉(zhuǎn)子軸承套的軸承孔內(nèi)，兩個止推板按動壓氣體軸承的工作方式分別安裝在軸的左右兩端，并用內(nèi)螺母固定，轉(zhuǎn)子的左右兩端分別安裝一個定子，該兩個定子用外螺母固定在軸上。本實用新型是一種設(shè)計科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理的雙定子通孔軸承永磁陀螺電機(jī)，本技術(shù)實現(xiàn)了無位置傳感器的雙定子通孔型動壓氣體軸承三相永磁電機(jī)在陀螺儀領(lǐng)域的應(yīng)用，使陀螺儀以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度均有明顯提高，其技術(shù)先進(jìn)、填補(bǔ)了我國在此項技術(shù)的空白。
文檔編號H02K16/04GK203014621SQ20122061976
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者陳金來, 李德才, 楊鳳英, 齊國華, 郭德青 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所