一种消旋平台的永磁同步消旋电机的制作方法

本发明涉及一种永磁同步电机，尤其是涉及一种消旋平台的永磁同步消旋电机。

背景技术：

对于旋转导弹，弹体绕其纵轴高速旋转，对惯性平台及天线的姿态造成运动耦合。消旋平台系统可隔离弹体运动对惯性平台的耦合影响，保持天线在惯性空间的稳定，提高导弹制导精度。旋转导弹的转速变化规律一般是在发射时迅速增大，然后下降，最后上升到一定值后稳定下来。旋转导弹从发射到转速稳定的时间间隔很短，只有几秒钟，因此，作为系统中驱动部件的消旋电机需实现快速起旋并达到平稳转速的功能。

目前，伺服驱动方法主要分为两种：一种是采用伺服电机配减速器的驱动方法，一类是伺服电机直接驱动的方法。

电机带减速器驱动：通过减速器机构按照一定的速比关系，将电机的速度降低，力矩增大到控制机构需要的范围内。采用这种方法，一方面，机构比较复杂，加工装配过程复杂，整个机构潜在故障点增加，运行过程产生的振动噪声大；另一方面，空间尺寸有限定的场合，对于这种机构没有足够的安装位置。

电机直接驱动的方法：大大降低了整个机构的复杂程度，能够快速精确的作用到伺服机构，降低运行振动噪声，在有限的空间里能够便于机电一体化设计的实现，使得整个机构做得小巧。

中国专利CN203466704U公开了一种永磁同步伺服电机及转子体，属于永磁同步电机领域。所述永磁同步伺服电机包括：机座、前端盖、后端盖、转轴、两个轴承、转子体及有绕组定子铁芯，所述转子体包括转子铁芯和多个永磁体，所述多个永磁体均嵌入所述转子铁芯，所述多个永磁体中的每两块永磁体拼成一个“V”型，并且成为所述永磁同步伺服电机的一个磁极，所述永磁同步伺服电机包括四对 极，所述有绕组定子铁芯安装在所述机座内部，所述有绕组定子铁芯由定子铁芯崁线而成，所述有绕组定子铁芯与所述转子体相互感应。该专利的极槽数都比较少，存在能量密度低的缺陷，且该专利体积和重量较大，不利于减轻整个系统重量。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种消旋平台的永磁同步消旋电机，具有结构简单、重量轻、低转动惯量、高效率、高功率密度、端部绕组短和较好的弱磁能力等优点，适用于消旋平台中特定尺寸下的电机结构设计。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种消旋平台的永磁同步消旋电机包括由外到内依次设置的机壳、定子和转子，所述转子通过轴承与机壳连接，所述定子连接有伺服电机驱动器，所述定子内周为正圆形多槽结构，所述转子为近极槽表贴式结构，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯为环状结构，转子铁芯的外表面均匀分布有多个凸出的转子齿，所述永磁体固定于相邻转子齿之间，永磁体为长方体磁钢或各处等厚设置的圆弧状磁钢。

所述定子的槽数为22～26个，所述永磁体为18～22极。

所述定子的槽数为24个，所述永磁体为20极。

该永磁同步消旋电机在0.06s内达到780r/min。

所述定子的外周直径小于70mm，所述转子的内周直径为46～48mm。

所述定子的外周直径为68mm，定子的内周直径为56mm，所述转子的外周直径为55mm，转子的内周直径为47mm。

所述永磁体的弧长为转子齿的弧长的7～8倍。

还包括连接伺服电机驱动器的位置传感器，所述位置传感器设于转子一端处的机壳上。

还包括设于转子上的钢丝挡圈，所述钢丝挡圈位于转子一端的轴承与位置传感器之间。

所述轴承与机壳之间设有衬套。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)因消旋平台系统中需对接、走线、走光路和减轻整个系统重量，故电机为大中空结构，对应转子铁芯为环状结构，结构简单、重量轻。

2)定子的槽数可设计为22～26个，永磁体设计为18～22极，其中，当定子内周为正圆形24槽结构，转子为20极的近极槽表贴式结构时，可快速起旋并在0.06s内达到780r/min的要求，在保证定子槽数、转子极数多带来低转动惯量、高效率、高功率密度、端部绕组短和较好的弱磁能力等优点的同时，降低制作难度，降低生产成本，适用于消旋平台中特定尺寸下的电机结构设计。

3)消旋平台对消旋电机的尺寸要求较为严苛，保证转子输出转速和力矩的同时要求体积小，该永磁同步消旋电机最大外径应小于70，最小内径为47的薄环状，满足设计要求。

4)定子通过控制三线绕组电流大小及频率控制转子输出转速和力矩，位置传感器准确提供转子的位置检测信息，实现伺服驱动，衬套为轴承、位置传感固定提供挡肩，钢丝挡圈为位置传感器固定提供轴肩，结构安全，可靠性高。

5)能够实现有位置传感器闭环控制或无位置传感器矢量开环控制，适用于不同工况，同时闭环控制可增加控制的精准度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中定子结构示意图；

图3为本发明中转子结构示意图。

图中：1、定子，2、转子，3、机壳，4、轴承，5、衬套，6、钢丝挡圈，7、位置传感器，8、永磁体，9、转子铁芯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图1所示，一种消旋平台的永磁同步消旋电机包括由外到内依次设置的机壳3、定子1和转子2，以及位置传感器7和钢丝挡圈6，转子2通过轴承4与机壳3连接，轴承4与机壳3之间设有衬套5，机壳3两端设有端盖，定子1包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组连接有伺服电机驱动器，如图2所示，定子1内周为正圆 形多槽结构，转子2为近极槽表贴式结构，如图3所示，包括转子铁芯9和永磁体8，转子铁芯9为环状结构并作为转轴，转子铁芯9的外表面均匀分布有多个凸出的转子齿，永磁体8为长方体磁钢或各处等厚设置的圆弧状磁钢，永磁体8固定于相邻转子齿之间，位置传感器7连接伺服电机驱动器，并设于转子2一端处的机壳3上，钢丝挡圈6设于转子2上，并钢丝挡圈6位于转子2一端的轴承4与位置传感器7之间。且定子1的外周直径小于70mm，转子2的内周直径为46～48mm，永磁体的弧长为转子齿的弧长的7～8倍。

本实施例中，定子1的槽数为24个，配合转子2实现电机高能量密度，永磁体8为20极，配合定子1实现电机快速起旋并在0.06s内转速达到780r/min。定子1的外周直径为68mm，定子1的内周直径为56mm，转子2的外周直径为55mm，转子2的内周直径为47mm，永磁体8的弧长为转子齿的弧长的7.5倍。

在该永磁同步消旋电机中，转子铁芯9为永磁体8提供导磁路径，永磁体8粘接在转子铁芯9上为电机提供恒定磁场，同时为位置传感器7固定提供安装位置，永磁体的弧长远大于转子齿的弧长，满足高能量密度的要求，机壳3为定子1、端盖、轴承4、位置传感器7固定提供安装位置，衬套5为轴承4、位置传感器7固定提供挡肩，钢丝挡圈6为位置传感器7固定提供轴肩，电机通过对定子1提供相位相差120°的三相交流电信号，产生旋转磁场驱动永磁转子2旋转，位置传感器7检测电机旋转的位置信号，反馈给伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据反馈信号实时控制电机运转。

经过测试，采用定子多槽、转子多极的结构实现特定尺寸消旋电机满足快速起旋并在0.06s内达到780r/min的要求。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，定子1的槽数为22个，配合转子2实现电机高能量密度，永磁体8为18极，配合定子1实现电机快速起旋并在0.06s内转速达到780r/min，其余结构同实施例一。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于，定子1的槽数为26个，配合转子2实现电机高能量密度，永磁体8为22极，配合定子1实现电机快速起旋并在0.06s内转速达到780r/min，其余结构同实施例一。