[实用新型]步进电动机去耦冗余结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及航天步进电动机技术领域，特别是一种航天步进电动机去耦冗余结构。

背景技术

为提高航天产品的可靠性，航天伺服驱动机构用步进电动机需要进行冗余设计。由于步进电机关键零部件为绕组，因此步进电机冗余设计主要进行绕组备份，以避免在某相绕组故障时，整台电机失效。传统航天步进电机绕组备份方式采用图1形式，其主绕组和备份绕组绕在同一铁心上，主绕组和备份绕组未进行有效电磁隔离。当主绕组工作时，备份绕组的感应电势对驱动电路易造成干扰，导致绕组短路或驱动器件击穿，影响控制系统的可靠性。

由图1得，当主绕组通过电流时，备份绕组与之直接耦合，其感应电势可以写成：

式中，M为电机主、备绕组互感，i为电机主绕组电流。

显然，感应电势由两部分组成：前一部分为互感变压器电势，后一部分为运动电势。但由于航天步进电机大多转速很低，运动电势很小，与直接耦合的变压器电势相比，几乎可以忽略不计。因此，航天步进电机去耦冗余设计就是要设计一种绕组冗余形式，消除主、备份绕组之间的互感电势，以此消除电磁耦合问题。同时航天步进电机对体积和重量有严格要求，在进行绕组冗余设计时，不应大幅增加电机体积和重量。俄罗斯采用机械备份的方法，就是将两个独立的电机轴系串联起来，如图2所示。这种冗余形式虽然消除了主电机和备份电机的电磁耦合问题，但其轴向长度和重量却增加了几乎一倍。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种实现主绕组和备份绕组的电磁解耦，同时控制电机重量和体积的步进电动机去耦冗余结构。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种步进电动机去耦冗余结构，所述步进电动机的定子铁芯由两段定子铁芯拼接而成，两段定子铁芯之间设有隔磁片，定子铁芯表面分布若干磁极，在磁极与磁极之间的槽内安放绕组，绕组为一相、两相、三相……相，为任意整数，每一相均具有主绕组和备份绕组，主绕组安放在定子铁芯Ⅰ槽内，备份绕组安放在定子铁芯Ⅱ槽内，当主绕组失效时，切入备份绕组进行工作。

所述两段定子铁芯的磁极数均为电机总磁极数的一半。

转子由转子铁芯和转轴等组成，转子铁芯表面（内转子为外表面、外转子为内表面）分布若干齿槽。

所述步进电机为混合式步进电机结构，即电机转子中包含磁钢，铁芯两端的转子铁芯互相错开1/2齿距。

所述步进电动机为磁阻式步进电机结构，即电机转子中不包含磁钢。

所述步进电动机为外定子、内转子结构。

所述步进电动机为外转子、内定子结构。

所述定子铁芯和转子铁芯是由整块软磁材料加工工而成，或是用矽钢片叠装而成。

本实用新型的优点是进行了绕组备份，提高了电机自身工作可靠性；该结构电磁力径向对称，电机运行平稳；消除了电机主备绕组电磁耦合，提高了电机控制电路的可靠性。

附图说明

图1为传统电机绕组冗余形式；

图2为机械备份形式；

图3为本实用新型结构示意图；

图4为本实用新型的定子铁芯结构图；

图5为本实用新型的定子铁芯Ⅰ结构图；

图6为本实用新型的定子铁芯Ⅱ结构图；

图7为本实用新型的隔磁片示意图；

图中标号说明

1—共用轴系；                 2—主电机转子；

3—主电机定子；               4—共用壳体；

5—备份电机定子；             6—备份电机转子；

7—磁钢；                     8—转子铁芯；

9—转轴；                     10—电机绕组；

11—定子铁芯Ⅰ；              12—隔磁片；

13—壳体；                    14—定子铁芯Ⅱ；

15—定子铁芯。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。

如图3和图4所示，本实用新型提供了一种步进电动机去耦冗余结构，所述步进电动机的定子铁芯由定子铁芯Ⅰ（图5）和定子铁芯Ⅱ（图6）拼接而成，定子铁芯Ⅰ和定子铁芯Ⅱ之间之间设有隔磁片12（图4、图7），定子铁芯Ⅰ和定子铁芯Ⅱ表面分布若干磁极，在磁极与磁极之间的槽内安放绕组，绕组为一相、两相、三相……相，为任意整数，每一相均具有主绕组和备份绕组，主绕组安放在定子铁芯Ⅰ槽内，备份绕组安放在定子铁芯Ⅱ槽内，当主绕组失效时，切入备份绕组进行工作。