[发明专利]超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机

说明书

超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，包括有基座、一对单元式拼接盘式直接驱动电机，其特征在于，该装置具有一个呈旋转对称的中央旋转体及约束该旋转体轴向、径向运动的一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现旋转轴的磁悬浮支撑，同时，设有相应的一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承和位置反馈系统，在此基础上，通过一对单元式拼接盘式直驱电机冗余或同步的驱动该中央旋转体。本发明将直驱电机、磁悬浮轴承、轴向与径向保护轴承、反馈与制动系统集成于一体，结构简单紧凑，具有高度集成性，提高了空间利用率，可有效降低机械加工成本与功率电子器件成本，提高产品的竞争性。

技术领域

本发明涉及一种单元式拼接盘式力矩电机驱动的磁悬浮旋转装置，具体涉及一种超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，同时集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，设计的高精度磁悬浮旋转轴。可用于天文仪器的跟踪主轴，也可以用于雷达跟踪、航天测控仿真平台等领域。本发明为下列项目的研究成果：国家自然基金面上项目（项目编号：11573046，11273039）、中国科学院天文专项项目（C-113)。

背景技术

大型天文仪器、航天器测控仿真平台等都是高精度设备，要求摩擦力矩小，传动机构刚度高，动态响应快，旋转精度高。传统旋转轴一般为采用液压静压轴承和机械轴承支承，液压静压轴承在结构设计上非常复杂，加工制造精度要求非常高，机械轴承精度很难满足大型天文仪器的精度要求。机械轴承支承的旋转轴还存在摩擦力矩大，非线性严重，功耗大，低速爬行等缺点，对于大型天文仪器而言，问题更明显。磁悬浮支撑具有非接触，无摩擦，精度高，低功耗，机械装配要求低等优点，且可与电机集成化设计，简化结构，降低成本。常规的磁悬浮轴承系统一般采用两个径向电磁轴承和一个轴向电磁轴承来控制旋转轴的五个自由度，占有相当的空间，结构复杂。本发明提出了一种单元式、拼接盘式直驱电机，集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，同时实现了旋转轴磁悬浮支撑和直接驱动。满足了旋转装置摩擦力矩小、传动刚度高、动态响应快、功耗低、旋转精度高的技术要求，该设计结构紧凑，可靠性高，免维护，加速性能优异，无振荡，在大型天文仪器、雷达、航天器测控平台等对可靠性、精度、承载等要求极高的应用场合有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种相对于现有技术状况而言应用范围更加广泛的单元式拼接盘式电机，同时，集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现了一种磁悬浮直接驱动旋转轴。本发明装置主要由角位移反馈系统、锥形主动式偏置磁悬浮轴承、单元式拼接盘式电机、轴向保护轴承、径向保护轴承、旋转轴、基座等组成。且满足以下技术要求：易于加工、装配，运输，维护成本低，承载能力强、无摩擦，低功耗，传动效率高，回转定位精度高、超低速运转时无爬行。

完成上述发明任务的技术方案是：一种超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，主要包括基座、一对单元式拼接盘式直接驱动电机、一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承及轴向、径向保护轴承。其特征在于，该装置具有一个呈旋转对称的中央旋转体及约束该旋转体轴向、径向运动的一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现旋转轴的磁悬浮支撑，同时，设计有相应的一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承和位置反馈系统，在此基础上，通过一对单元式拼接盘式直驱电机冗余或同步的驱动该中央旋转体。

所述的一对单元式拼接盘式直接驱动电机、一对锥形主动式磁悬浮轴承、一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承相对于旋转轴轴向中心对称布置。工作前先进行锥形主动式磁悬浮轴承初始化，根据轴向、径向锥形主动式磁悬浮轴承传感器标定的位置，初始化控制电流或电压，控制旋转轴的位置，工作时，旋转轴需要转动或者转动某个角度时，由控制器控制单元式拼接盘式直接驱动电机执行系统指令。