专利名称：一种双定子通孔轴承永磁陀螺电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及陀螺仪领域，尤其是一种双定子通孔轴承三相永磁陀螺电机。
背景技术：
传统的永磁陀螺电机采用外转子、单定子、分裂式轴承结构。转子置于定子外侧， 以满足陀螺仪所需的动量矩。定子在转子内部，与轴固联。转子上安置永磁磁钢，定子上安置绕组线圈。定子绕组通以三相电流形成定子电枢磁场，与转子永磁磁钢磁场相互作用，产生旋转力矩，使电机旋转并达到同步状态。现有的这种传统永磁陀螺电机主要存在以下缺陷1、定子采用微晶玻璃陶瓷加工，线圈直接粘贴在微晶玻璃陶瓷定子架上，然后与同样是微晶玻璃陶瓷材料加工的外罩配合、胶接封闭。由于微晶玻璃陶瓷材质孔隙大，清洗困难， 因此对动压气体轴承污染严重，易导致动压气体轴承失效。
2、转子由两只轴承盖、转子环、磁钢以及屏蔽环组成。首先，磁钢以及屏蔽环安装于转子上，组成转子组件，然后两只轴承盖分别置于转子组件两侧，通过止口和螺钉定位， 与转子组件连接，得到转子。轴承为分裂式结构，双孔轴颈轴承。两轴承分置于两只轴承盖上，轴承孔与轴构成径向轴承，轴承盖端面与止推板构成止推轴承。轴承盖与转子用止口和螺钉定位，长时间使用后有位置变化、有振动，同心度难于保证，加工、研磨、装配复杂，装拆时容易变化，对动不平衡量影响大，导致仪表精度有变化。
3、由于转子与轴承零件不是同一种材料，其线膨胀系数不一致，热变形影响大，易造成轴承轴向间隙变化，导致轴承性能变差甚至轴承失效。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠，加工、装配简便，轴承精度、性能易于保证，电机可靠性高的双定子通孔轴承永磁陀螺电机。本电机采用通孔轴承、双定子电机解决轴承受定子污染以及轴承间隙变化问题。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的
—种双定子通孔轴承永磁陀螺电机，包括定子、转子、止推板和轴，其特征在于轴同轴套装在转子轴承套的轴承孔内，两个止推板按动压气体轴承的工作方式分别安装在轴的左右两端，并用内螺母固定，转子的左右两端分别安装一个定子，该两个定子用外螺母固定在轴上。
而且，所述的转子由轴承套、磁钢、转子环和导磁环构成，轴承套的轴心同轴制出一个轴承孔，轴承套同轴安装在转子环内，转子环的左右两侧对称制出两个环形安装槽，每个环形安装槽内均同轴安装一个环形的磁钢，每个磁钢的外壁与转子环之间均安装一个导磁环，每个磁钢的内壁与转子环之间均同轴夹装一个环形的定子。
而且，所述的磁钢为永磁多极整体环磁钢。
而且，所述的两个定子通过线路电连接，该两个定子的外端分别固装在各自的支撑架上，该支撑架用外螺母固定在轴上。
而且，所述的定子为无铁芯结构，定子的外端安装在陶瓷骨架上，定子绕组线圈粘贴在陶瓷骨架上，经整型、装模、真空灌胶、固化、脱模等方式将绕组密封，定子绕组采用三相星形连接方式，左右两只定子上分别装上一套独立三相的绕组，采用专用的控制模块，导通方式为两相导通六状态。
本发明的优点和有益效果为
I、本电机的定子为无铁芯结构，选用致密性好的陶瓷作为骨架支撑材料，定子绕组线圈粘贴在陶瓷骨架上，经整型、装模、真空灌胶、固化、脱模等方式将绕组密封。该加工方法可以保证定子表面光滑、易清洗，能降低对轴承的污染、延长轴承的使用寿命。
2、由于定子为无铁芯结构，因此电机工作时没有铁耗，能降低电机功耗，并可通过提高磁钢性能增加电机工作气隙磁密，可以减少电机绕组匝数，同时增加绕组线径，可有效减小阻值、减少铜耗、提高电机效率。
3、本电机的磁钢采用永磁多极整体环磁钢，其对称性好，可消除多块磁钢组成的多极环质心不稳定的缺陷，转子整体程度高。同时转子环和导磁环均选择膨胀系数与磁钢接近材料，使磁钢、导磁环与转子环构成了一个刚体，保证转子质心的稳定性。
4、本电机转子的轴承套、磁钢、转子环和导磁环的安装方式均采用径向配合方式， 无止口配合、螺钉定位，使得转子结构刚度大、稳定性好，分裂式轴承结构中两轴承孔被通孔轴承结构中的一个通孔取代，加工时容易保证同心度，装拆时轴承参数不受影响，提高了动量矩轴和马达轴的一致性；轴承加工尺寸一致好，旋转起来后，轴承变形要远小于分裂式结构，在静态和动态下，轴承间隙能够保证不变，因此轴承的轴向刚度容易得到保证，柔度差小降低了陀螺仪的不等刚度，可以有效地降低陀螺仪与加速度平方有关的漂移系数，从而有效提高陀螺抗振动能力。
5、本发明是一种设计科学、结构合理的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，本设计实现了无位置传感器的双定子通孔型动压气体轴承三相永磁电机在陀螺仪领域的应用，使陀螺仪以及惯性导航系统的精度均有明显提高，其技术先进、填补了我国在此项技术的空白。
图I是本发明的半剖示意图2是转子的半剖示意图3是轴承的半剖示意图4是方框原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种双定子通孔轴承永磁陀螺电机，包括定子2、转子I、止推板3和轴4。本发明的创新点在于转子由轴承套7、磁钢8、转子环9和导磁环10构成，轴承套同轴安装在转子环内，转子环的左右两侧对称制出两个环形安装槽，每个环形安装槽内均同轴安装一个环形的磁钢，该磁钢为永磁多极整体环磁钢，每个磁钢的外壁与转子环之间均安装一个导磁环，转子环和导磁环均选择膨胀系数与磁钢接近材料，使磁钢、导磁环与转子环构成了一个4刚体，保证转子质心的稳定性。每个磁钢的内壁与转子环之间均同轴夹装一个环形的定子， 该两个定子通过线路电连接。两个定子的外端分别固装在各自的支撑架11上，支撑架通常为金属架，该支撑架用外螺母6固定在轴上。
定子为无铁芯结构，定子安装在陶瓷骨架上，定子绕组线圈粘贴在陶瓷骨架上，经整型、装模、真空灌胶、固化、脱模等方式将绕组密封，定子绕组采用三相星形连接方式，考虑到电机结构沿轴向和径向的对称性，左右两只定子上分别装上一套独立三相的绕组，采用专用的控制模块，导通方式为两相导通六状态。两只定子上独立的三相绕组遵守三相电机绕组的一般原则。
轴承为通孔型动压气体轴承(如图3所示)，轴承套的轴心同轴制出一个轴向的轴承孔，轴同轴套装在该轴承孔内，轴承套内孔与轴构成径向轴承，两个止推板按动压气体轴承的工作方式分别安装在轴的左右两端，并用内螺母5固定，轴承套两端面与止推板构成止推轴承，轴承套、轴和止推板均为同种材料。
转子提供陀螺仪所需的动量矩，同时与轴组成轴颈轴承、与止推板组成止推轴承， 实现动压气体轴承的径向支撑和轴向支撑；定子按控制方式通以一定时序的电流，产生定子电枢磁场，与转子永磁磁场相互作用，产生电机运转所需的力矩；内螺母、外螺母分别固紧止推板和定子。
电机采用反电势控制技术，利用电机自身的反电势信号的过零点做为转子的位置信息，控制电路以此信号为依据控制与电枢绕组相连的功率管的导通与关断，从而控制电枢绕组的供电顺序，使定子绕组产生旋转磁场，拖动转子旋转，控制原理图见图4。采用反电势控制方式实现了电机的可靠工作。
权利要求
1.一种双定子通孔轴承永磁陀螺电机，包括定子、转子、止推板和轴，其特征在于轴同轴套装在转子轴承套的轴承孔内，两个止推板按动压气体轴承的工作方式分别安装在轴的左右两端，并用内螺母固定，转子的左右两端分别安装一个定子，该两个定子用外螺母固定在轴上。
2.根据权利要求I所述的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，其特征在于所述的转子由轴承套、磁钢、转子环和导磁环构成，轴承套的轴心同轴制出一个轴承孔，轴承套同轴安装在转子环内，转子环的左右两侧对称制出两个环形安装槽，每个环形安装槽内均同轴安装一个环形的磁钢，每个磁钢的外壁与转子环之间均安装一个导磁环，每个磁钢的内壁与转子环之间均同轴夹装一个环形的定子。
3.根据权利要求2所述的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，其特征在于所述的磁钢为永磁多极整体环磁钢。
4.根据权利要求I所述的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，其特征在于所述的两个定子通过线路电连接，该两个定子的外端分别固装在各自的支撑架上，该支撑架用外螺母固定在轴上。
5.根据权利要求I或4所述的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，其特征在于所述的定子为无铁芯结构，定子的外端安装在陶瓷骨架上，定子绕组线圈粘贴在陶瓷骨架上，经整型、装模、真空灌胶、固化、脱模等方式将绕组密封，定子绕组采用三相星形连接方式，左右两只定子上分别装上一套独立三相的绕组，采用专用的控制模块，导通方式为两相导通六状态。
全文摘要
本发明涉及一种双定子通孔轴承永磁陀螺电机，包括定子、转子、止推板和轴，轴同轴套装在转子轴承套的轴承孔内，两个止推板按动压气体轴承的工作方式分别安装在轴的左右两端，并用内螺母固定，转子的左右两端分别安装一个定子，该两个定子用外螺母固定在轴上。本发明是一种设计科学、结构合理的双定子通孔轴承永磁陀螺电机，本技术实现了无位置传感器的双定子通孔型动压气体轴承三相永磁电机在陀螺仪领域的应用，使陀螺仪以及惯性导航系统的精度均有明显提高，其技术先进、填补了我国在此项技术的空白。
文档编号H02K16/04GK102938599SQ20121047593
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者陈金来, 李德才, 杨凤英, 齐国华, 郭德青 申请人:中国船舶重工集团公司第七0七研究所