一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機的制作方法
【專利說明】一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機
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技術領域
[0002]本發明涉及航天器控制領域，具體涉及一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，適用于衛星姿態控制系統。
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【背景技術】
[0004]目前，衛星上使用的飛輪電機大多數采用直流無刷電機，其結構簡單、具有線性機械特性、寬調速范圍等特點。另外采用空心杯定子，即定子線圈繞制在非金屬骨架上。由于沒有鐵芯，減小了鐵芯外形的齒槽效應轉矩。
[0005]伴隨著衛星姿態的大角度機動和側擺要求，衛星姿態控制執行機構采用的飛輪要求具有大的輸出力矩。為實現大力矩的輸出，僅依靠增加電機的外形尺寸或增大線圈匝數來增大輸出力矩是不現實的，這樣會帶來電機外形尺寸龐大，從而導致整個飛輪結構尺寸偏大，結構布局不合理，質量偏重；由于定子骨架為薄壁零件，當其徑向或軸向尺寸較大時，定子線圈繞制完畢并采用外置工裝環氧樹脂澆注時，定子易發生變形，導致定子與轉子發生干涉；另外，如果電機轉子直徑較大，容易與其外圍的輪體產生干涉，結構設計困難；若增大氣隙，可以避免結構干涉問題，但會導致氣隙磁密降低，從而降低電磁力矩的輸出。
[0006]因此，面對飛輪大力矩輸出要求，米用傳統的直流無刷電機已有局限性。在電機尺寸限定的條件下，單純增加線圈匝數來提高輸出力矩，在工藝上已不可操作，而通過內部結構的調整，增大氣隙磁密則是一種增大輸出力矩有效的方式。
[0007]

【發明內容】

[0008]針對現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種飛輪用雙磁鋼雙轉子電機，能夠產生足夠大的氣隙磁場并輸出大的電磁力矩，同時保證結構的輕量化。
[0009]為了達到上述發明目的，本發明提供了一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，包括轉子組件和定子組件；轉子組件包括外轉子、外磁鋼、內轉子和內磁鋼，轉子組件通過外轉子與飛輪的軸承座同軸固定聯接；外轉子與內轉子同軸固定聯接；外磁鋼均布固連在外轉子內環面上，內磁鋼均布貼于內轉子外環面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內磁鋼的極性相反；定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯接；定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內磁鋼、外磁鋼之間，分別產生雙氣隙。采用雙磁鋼雙轉子電機可以提高氣隙磁場，減小定子線圈的有效切割軸向長度，減少了銅損；減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，實現整體結構輕量化。
[0010]一些實施例中，外磁鋼、內磁鋼均采用瓦片形結構，勵磁方向為徑向，外轉子與內轉子采用螺釘同軸固定聯接，外磁鋼均布固連在外轉子內環面上采用磁拉力和粘結劑，夕卜磁鋼之間N、S間隔裝配，內磁鋼均布固連在內轉子外環面上采用磁拉力和粘結劑，內磁鋼之間N、S間隔裝配。
[0011]進一步，定子骨架的材料為非金屬材料環氧玻璃布管，定子繞組嵌繞在定子骨架上并環氧樹脂澆注構成空心杯電樞結構。
[0012]進一步，為了減輕重量，外轉子端面設有減重槽，內側設有定位槽。外磁鋼、內磁鋼均采用釤鈷永磁體，具有穩定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。
[0013]相對于現有技術，其優點和效果是:
采用雙磁鋼雙轉子電機，可以提高氣隙磁場，從而減小定子線圈的有效切割軸向長度，減少了銅損；同時減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，實現整體結構的輕量化。
[0014]結合附圖，根據下文的通過示例說明本發明主旨的描述可清楚本發明的其他方面和優點。
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【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
圖1是本發明的雙磁鋼雙轉子電機轉子組件結構示意圖；
圖2是本發明在飛輪上的安裝示意圖。
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【具體實施方式】
[0018]現通過詳細說明根據本發明的較佳具體實施例，以對本發明做進一步闡述。
[0019]如圖1和圖2所示，為本實施例的雙磁鋼雙轉子電機，外轉子1、內轉子4均采用電工純鐵，具有良好的導磁性能；外磁鋼2、內磁鋼3均采用釤鈷永磁體，具有穩定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。磁鋼采用瓦片形結構，勵磁方向為徑向。外轉子I端面設有減重槽，內側設有定位槽。
[0020]裝配時，首先將外轉子I與內轉子4同軸螺釘聯接。然后將外磁鋼2通過磁拉力和粘結劑，均布固連在外轉子I內環面上，磁鋼之間N、S間隔裝配；同理，再通過工裝將內磁鋼3均布貼于內轉子4外環面上，磁鋼之間N、S間隔裝配。在同一徑向尺寸，外磁鋼2與內磁鋼3的極性要相反，并保持同心安裝。最后，將整個轉子組件通過外轉子I與飛輪軸承座8同軸間隙配合，并采用螺釘聯接，可為飛輪提供一部分轉動慣量。定子線圈7嵌繞在定子骨架6上并環氧樹脂澆注構成空心杯電樞結構，通過定子骨架6固定在定子支架5上，然后將定子線圈7安裝在內磁鋼3、外磁鋼2之間，分別產生雙氣隙。
[0021]由于采用了雙磁鋼的結構，氣隙磁場有明顯增強，磁力線由外磁鋼2的N極出發，通過外層氣隙到達定子線圈7，并進入內層氣隙正對的內磁鋼3的S極。再由內磁鋼3的N極出發，經內轉子4到達相鄰內磁鋼4的S極，并經內磁鋼4的N極穿過內層氣隙到達定子線圈7，進入外層氣隙正對的相鄰外磁鋼2的S極。再由相鄰外磁鋼2的N極，經外轉子I回到外磁鋼2的S極，并到達外磁鋼2的N極，磁力線由此形成了一個閉合回路。根據電磁力定律，由于定子線圈7內外層所受電磁力沿圓周方向都一致，為內、外兩電機力矩疊加的形式，所以可以增大輸出力矩。
[0022]在相同力矩條件下，可以減小定子線圈的切割軸向長度，從而減少了銅損；并可以同步減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，補償內磁鋼增加的質量，實現整體結構的輕量化。
[0023]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
【主權項】
1.一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，包括轉子組件和定子組件； 所述轉子組件包括外轉子、外磁鋼、內轉子和內磁鋼，轉子組件通過外轉子與飛輪的軸承座同軸固定聯接； 所述外轉子與內轉子同軸固定聯接；外磁鋼均布固連在外轉子內環面上，內磁鋼均布貼于內轉子外環面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內磁鋼的極性相反； 所述定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯接； 所述定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內磁鋼、外磁鋼之間，分別產生雙氣隙。2.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述外轉子與內轉子采用螺釘同軸固定聯接。3.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述外磁鋼均布固連在外轉子內環面上采用磁拉力和粘結劑，外磁鋼之間N、S間隔裝配。4.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述內磁鋼均布固連在內轉子外環面上采用磁拉力和粘結劑，內磁鋼之間N、S間隔裝配。5.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述定子骨架的材料為非金屬材料環氧玻璃布管。6.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述定子繞組嵌繞在定子骨架上并環氧樹脂澆注構成空心杯電樞結構。7.根據權利要求6所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述外轉子端面設有減重槽，內側設有定位槽。8.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述外磁鋼、內磁鋼均采用釤鈷永磁體。9.根據權利要求1所述的飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，其特征在于，所述外磁鋼、內磁鋼均采用瓦片形結構，勵磁方向為徑向。
【專利摘要】一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，包括轉子組件和定子組件；轉子組件包括外轉子、外磁鋼、內轉子和內磁鋼，轉子組件通過外轉子與飛輪的軸承座同軸固定聯接；外轉子與內轉子同軸固定聯接；外磁鋼均布固連在外轉子內環面上，內磁鋼均布貼于內轉子外環面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內磁鋼的極性相反；定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯接；定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內磁鋼、外磁鋼之間，分別產生雙氣隙。采用雙磁鋼雙轉子電機可以提高氣隙磁場，減小定子線圈的有效切割軸向長度，減少了銅損；減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，實現整體結構輕量化。
【IPC分類】H02K16/02
【公開號】CN105207431
【申請號】CN201410291690
【發明人】王勇, 王超, 周華俊, 王森, 孫丹, 陶侃凱
【申請人】上海新躍儀表廠
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年6月26日