一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机的制作方法
【专利说明】一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机
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技术领域
[0002]本发明涉及航天器控制领域，具体涉及一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机，适用于卫星姿态控制系统。
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【背景技术】
[0004]目前，卫星上使用的飞轮电机大多数采用直流无刷电机，其结构简单、具有线性机械特性、宽调速范围等特点。另外采用空心杯定子，即定子线圈绕制在非金属骨架上。由于没有铁芯，减小了铁芯外形的齿槽效应转矩。
[0005]伴随着卫星姿态的大角度机动和侧摆要求，卫星姿态控制执行机构采用的飞轮要求具有大的输出力矩。为实现大力矩的输出，仅依靠增加电机的外形尺寸或增大线圈匝数来增大输出力矩是不现实的，这样会带来电机外形尺寸庞大，从而导致整个飞轮结构尺寸偏大，结构布局不合理，质量偏重；由于定子骨架为薄壁零件，当其径向或轴向尺寸较大时，定子线圈绕制完毕并采用外置工装环氧树脂浇注时，定子易发生变形，导致定子与转子发生干涉；另外，如果电机转子直径较大，容易与其外围的轮体产生干涉，结构设计困难；若增大气隙，可以避免结构干涉问题，但会导致气隙磁密降低，从而降低电磁力矩的输出。
[0006]因此，面对飞轮大力矩输出要求，米用传统的直流无刷电机已有局限性。在电机尺寸限定的条件下，单纯增加线圈匝数来提高输出力矩，在工艺上已不可操作，而通过内部结构的调整，增大气隙磁密则是一种增大输出力矩有效的方式。
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【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种飞轮用双磁钢双转子电机，能够产生足够大的气隙磁场并输出大的电磁力矩，同时保证结构的轻量化。
[0009]为了达到上述发明目的，本发明提供了一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机，包括转子组件和定子组件；转子组件包括外转子、外磁钢、内转子和内磁钢，转子组件通过外转子与飞轮的轴承座同轴固定联接；外转子与内转子同轴固定联接；外磁钢均布固连在外转子内环面上，内磁钢均布贴于内转子外环面上，在同一径向尺寸，外磁钢与内磁钢的极性相反；定子组件包括定子线圈、定子骨架和定子支架，定子组件通过定子支架与飞轮的托架相联接；定子线圈通过定子骨架固定在定子支架上，安装在内磁钢、外磁钢之间，分别产生双气隙。采用双磁钢双转子电机可以提高气隙磁场，减小定子线圈的有效切割轴向长度，减少了铜损；减少转子组件的轴向长度，从而减小整个飞轮的轴向长度，实现整体结构轻量化。
[0010]一些实施例中，外磁钢、内磁钢均采用瓦片形结构，励磁方向为径向，外转子与内转子采用螺钉同轴固定联接，外磁钢均布固连在外转子内环面上采用磁拉力和粘结剂，夕卜磁钢之间N、S间隔装配，内磁钢均布固连在内转子外环面上采用磁拉力和粘结剂，内磁钢之间N、S间隔装配。
[0011]进一步，定子骨架的材料为非金属材料环氧玻璃布管，定子绕组嵌绕在定子骨架上并环氧树脂浇注构成空心杯电枢结构。
[0012]进一步，为了减轻重量，外转子端面设有减重槽，内侧设有定位槽。外磁钢、内磁钢均采用钐钴永磁体，具有稳定的温度特性和较大的剩磁和矫顽力。
[0013]相对于现有技术，其优点和效果是:
采用双磁钢双转子电机，可以提高气隙磁场，从而减小定子线圈的有效切割轴向长度，减少了铜损；同时减少转子组件的轴向长度，从而减小整个飞轮的轴向长度，实现整体结构的轻量化。
[0014]结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。
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【附图说明】
[0016]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明的双磁钢双转子电机转子组件结构示意图；
图2是本发明在飞轮上的安装示意图。
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【具体实施方式】
[0018]现通过详细说明根据本发明的较佳具体实施例，以对本发明做进一步阐述。
[0019]如图1和图2所示，为本实施例的双磁钢双转子电机，外转子1、内转子4均采用电工纯铁，具有良好的导磁性能；外磁钢2、内磁钢3均采用钐钴永磁体，具有稳定的温度特性和较大的剩磁和矫顽力。磁钢采用瓦片形结构，励磁方向为径向。外转子I端面设有减重槽，内侧设有定位槽。
[0020]装配时，首先将外转子I与内转子4同轴螺钉联接。然后将外磁钢2通过磁拉力和粘结剂，均布固连在外转子I内环面上，磁钢之间N、S间隔装配；同理，再通过工装将内磁钢3均布贴于内转子4外环面上，磁钢之间N、S间隔装配。在同一径向尺寸，外磁钢2与内磁钢3的极性要相反，并保持同心安装。最后，将整个转子组件通过外转子I与飞轮轴承座8同轴间隙配合，并采用螺钉联接，可为飞轮提供一部分转动惯量。定子线圈7嵌绕在定子骨架6上并环氧树脂浇注构成空心杯电枢结构，通过定子骨架6固定在定子支架5上，然后将定子线圈7安装在内磁钢3、外磁钢2之间，分别产生双气隙。
[0021]由于采用了双磁钢的结构，气隙磁场有明显增强，磁力线由外磁钢2的N极出发，通过外层气隙到达定子线圈7，并进入内层气隙正对的内磁钢3的S极。再由内磁钢3的N极出发，经内转子4到达相邻内磁钢4的S极，并经内磁钢4的N极穿过内层气隙到达定子线圈7，进入外层气隙正对的相邻外磁钢2的S极。再由相邻外磁钢2的N极，经外转子I回到外磁钢2的S极，并到达外磁钢2的N极，磁力线由此形成了一个闭合回路。根据电磁力定律，由于定子线圈7内外层所受电磁力沿圆周方向都一致，为内、外两电机力矩叠加的形式，所以可以增大输出力矩。
[0022]在相同力矩条件下，可以减小定子线圈的切割轴向长度，从而减少了铜损；并可以同步减少转子组件的轴向长度，从而减小整个飞轮的轴向长度，补偿内磁钢增加的质量，实现整体结构的轻量化。
[0023]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
【主权项】
1.一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，包括转子组件和定子组件； 所述转子组件包括外转子、外磁钢、内转子和内磁钢，转子组件通过外转子与飞轮的轴承座同轴固定联接； 所述外转子与内转子同轴固定联接；外磁钢均布固连在外转子内环面上，内磁钢均布贴于内转子外环面上，在同一径向尺寸，外磁钢与内磁钢的极性相反； 所述定子组件包括定子线圈、定子骨架和定子支架，定子组件通过定子支架与飞轮的托架相联接； 所述定子线圈通过定子骨架固定在定子支架上，安装在内磁钢、外磁钢之间，分别产生双气隙。2.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述外转子与内转子采用螺钉同轴固定联接。3.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述外磁钢均布固连在外转子内环面上采用磁拉力和粘结剂，外磁钢之间N、S间隔装配。4.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述内磁钢均布固连在内转子外环面上采用磁拉力和粘结剂，内磁钢之间N、S间隔装配。5.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述定子骨架的材料为非金属材料环氧玻璃布管。6.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述定子绕组嵌绕在定子骨架上并环氧树脂浇注构成空心杯电枢结构。7.根据权利要求6所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述外转子端面设有减重槽，内侧设有定位槽。8.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述外磁钢、内磁钢均采用钐钴永磁体。9.根据权利要求1所述的飞轮用双磁钢双转子永磁电机，其特征在于，所述外磁钢、内磁钢均采用瓦片形结构，励磁方向为径向。
【专利摘要】一种飞轮用双磁钢双转子永磁电机，包括转子组件和定子组件；转子组件包括外转子、外磁钢、内转子和内磁钢，转子组件通过外转子与飞轮的轴承座同轴固定联接；外转子与内转子同轴固定联接；外磁钢均布固连在外转子内环面上，内磁钢均布贴于内转子外环面上，在同一径向尺寸，外磁钢与内磁钢的极性相反；定子组件包括定子线圈、定子骨架和定子支架，定子组件通过定子支架与飞轮的托架相联接；定子线圈通过定子骨架固定在定子支架上，安装在内磁钢、外磁钢之间，分别产生双气隙。采用双磁钢双转子电机可以提高气隙磁场，减小定子线圈的有效切割轴向长度，减少了铜损；减少转子组件的轴向长度，从而减小整个飞轮的轴向长度，实现整体结构轻量化。
【IPC分类】H02K16/02
【公开号】CN105207431
【申请号】CN201410291690
【发明人】王勇, 王超, 周华俊, 王森, 孙丹, 陶侃凯
【申请人】上海新跃仪表厂
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月26日