阅读说明：本技术 永磁同步电机组件及加载惯性稳定平台 (Permanent magnet synchronous motor assembly and loading inertia stable platform ) 是由 周占民 徐迪孟 毛大鹏 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种永磁同步电机组件,包括电机本体、磁编码器、安装组件和导电滑环,磁编码器包括磁盘和数据采集电路板,安装组件与电机本体固接,电机本体对应安装组件的一端凸设有同轴的凸台,磁盘的中心孔安装于凸台上,数据采集电路板安装于安装组件上且面对磁盘的端面设置,电机本体上同轴设置通孔,导电滑环安装于通孔内,安装组件上设置有供磁盘、导电滑环通过的开孔。本技术方案通过一体化的设计,将电机本体、离轴式的磁编码器、导电滑环集成到一起,结构紧凑。同时,本组件自带导电滑环和高精度磁编码器,应用本组件不仅实现高精度的电机控制,还可有效降低系统大角度或连续旋转时的线绕影响。(The invention provides a permanent magnet synchronous motor assembly which comprises a motor body, a magnetic encoder, a mounting assembly and a conductive sliding ring, wherein the magnetic encoder comprises a magnetic disk and a data acquisition circuit board, the mounting assembly is fixedly connected with the motor body, one end of the motor body, which corresponds to the mounting assembly, is convexly provided with a coaxial boss, a central hole of the magnetic disk is arranged on the boss, the data acquisition circuit board is arranged on the mounting assembly and is arranged opposite to the end face of the magnetic disk, a through hole is coaxially arranged on the motor body, the conductive sliding ring is arranged in the through hole, and an opening through which the magnetic disk and the conductive sliding ring pass is arranged. According to the technical scheme, the motor body, the off-axis magnetic encoder and the conductive slip ring are integrated together through an integrated design, and the structure is compact. Meanwhile, the assembly is provided with the conductive slip ring and the high-precision magnetic encoder, and the high-precision motor control is realized by applying the assembly, and the wire winding influence of the system in large-angle or continuous rotation can be effectively reduced.)

永磁同步电机组件及加载惯性稳定平台

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机组件及机载惯性稳定平台。

背景技术

随着机载惯性稳定平台越来越向小型化、低成本、高精度、高集成度的方向发展，电机和传感器作为平台伺服控制系统的主要组成部分，其选型和设计一直是比较关键的问题。永磁同步电机因为具有转矩惯量比高、启动力矩大、力能指标好、温升低、结构多样化、可靠性高等优点。近年来随着稀土永磁材料发展的日渐成熟，永磁同步电机的成本也得到逐步降低，这使得永磁同步电机在小型机载惯性稳定平台上得到越来越广泛的应用。此外，与有刷力矩电机相比，永磁同步电机除了体积更小结构设计上可以更加紧凑外，其无电刷的特点是有效的降低了轴系的摩擦，可靠性更高；而相比于梯形波磁场的无刷电机，永磁同步电机具有更小的转矩脉动，从而可以实现更高的伺服稳定精度。永磁同步电机的高精度磁场定向控制需要已知转子的精确位置，传统的稳定平台设计时，通常需要单独设计结构件将磁编码器和电机本体连接，但这样往往造成了结构的不紧凑，且在大角度旋转时容易出现绕线的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种永磁同步电机组件及机载惯性稳定平台，旨在解决现有技术中机载惯性稳定平台结构不紧凑且易出现绕线的问题。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提出的永磁同步电机组件，包括电机本体、磁编码器、安装组件和导电滑环，所述磁编码器包括磁盘和数据采集电路板，所述安装组件与所述电机本体固接，所述电机本体对应所述安装组件的一端凸设有同轴的凸台，所述磁盘的中心孔安装于所述凸台上，所述数据采集电路板安装于所述安装组件上且面对所述磁盘的端面设置，所述电机本体上同轴设置通孔，所述导电滑环安装于所述通孔内，所述安装组件上设置有供所述磁盘、所述导电滑环通过的开孔。

优选地，所述磁盘与所述凸台粘接连接。

优选地，所述安装组件包括与所述电机本体固接的转接盘和与所述转接盘固接的安装支架，所述开孔贯穿所述转接盘和所述安装支架，所述磁盘位于所述转接盘内，所述数据采集电路板安装于所述安装支架上。

优选地，所述安装支架与所述转接盘、所述转接盘与所述电机主体均通过螺钉连接。

优选地，所述数据采集电路板上设置有感应芯片，所述感应芯片面对所述磁盘的端面设置，所述感应芯片的表面与所述磁盘的端面之间留有间隙。

优选地，所述间隙的大小为0.3-0.5mm。

优选地，所述数据采集电路板上还设置有连接器和参数存储芯片，所述连接器与所述感应芯片电连接用于将所述感应芯片采集的角度位置信号输出或用于配置所述感应芯片，所述参数存储芯片与所述连接器连接用于配置并保存所述连接器的接口形式。

优选地，所述连接器的接口形式为SPI接口、ABZ接口或BISS接口。

优选地，所述连接器为六芯连接器。

本发明实施例另一方面提出的加载惯性稳定平台，所述加载惯性稳定平台上设置有如上述所述的永磁同步电机组件。

本发明实施例提供的永磁同步电机组件，通过一体化的设计，将电机本体、离轴式的磁编码器、导电滑环集成到一起，提供了一种集成有磁编码器和导电滑环的永磁同步电机组件，结构紧凑，可以非常灵活的应用到小型加载惯性稳定平台系统中。同时，本组件自带导电滑环和高精度磁编码器，应用本组件不仅实现高精度的电机控制，还可有效降低系统大角度或连续旋转时的线绕影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中永磁同步电机组件的内部结构示意图；

图2为本发明实施例中永磁同步电机组件的***图；

图3为本发明实施例中数据采集板结构的示意图。

附图标号说明：

1-永磁同步电机组件、11-电机本体、111-凸台、12-安装组件、121-转接盘、122-安装支架、13-磁编码器、131-磁盘、132-数据采集电路板、1321-感应芯片、1322-连接器、1323-参数存储芯片、14-导电滑环、15-螺钉。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例的主要目的是提供一种永磁同步电机组件及机载惯性稳定平台，旨在解决现有技术中机载惯性稳定平台结构不紧凑且易出现绕线的问题。

请参照图1和图2，本发明实施例提供的永磁同步电机组件1，包括电机本体11、磁编码器13、安装组件12和导电滑环14。磁编码器13包括磁盘131和数据采集电路板132。安装组件12与电机本体11固接，电机本体11对应安装组件12的一端凸设有与电机本体11同轴的凸台，磁盘131的中心开设有中心孔，磁盘131通过中心孔安装于凸台上。数据采集电路板132安装于安装组件12上，且数据采集电路板132面对磁盘131的端面设置，以采集磁盘131跟随电机转动时产生的角度信号。电机本体11上同轴设置有通孔，导电滑环14安装于通孔内，安装组件12上设置有供磁盘131、导电滑环14通过的开孔，开孔的设置便于导电滑环14的安装和布线。需要说明的时，通孔同时贯穿凸台，且与凸台同轴。数据采集电路板132面对磁盘131的端面设置，即数据采集电路板132远离磁盘131的中心设置，使得数据采集电路板132和磁盘131组成离轴式编码器，方便了导电滑环14的安装。数据采集电路板132能够感应磁盘131位置，进而获取电机转子绝对角位置。

需要说明的是，导电滑环14包括嵌套设置内环和外环，外环与通孔的内壁接触，内环可供线缆通过，外环相对内环可跟随电机本体11转动，内环不转动。导电滑环14的设置使得永磁同步电机组件1在有穿轴线缆的情况下可以连续旋转，解决了电机大角度运动或连续旋转时绕线的问题，方便实现高精度的伺服控制。

磁盘131固定安装在凸台上，以跟随电机本体11转动，凸台形成有阶梯面，阶梯面包括相互垂直的轴向环面和径向端面，轴向环面与电机本体11的轴线平行，径向端面与电机本体11内的转轴端面平行，磁盘131的中心孔与轴向环面贴合，磁盘131的背离数据采集电路板132的端面与径向端面贴合，以使得磁盘131与所述电机本体11的转轴垂直。

在本实施例中，将磁编码器13和导电滑环14与永磁同步电机的电机本体11进行有机的结合可以有效的解决结构上的不紧凑问题，同时可以将结合磁编码器13和导电滑环14的永磁同步电机作为一个组件，在进行小型机载惯性稳定平台系统设计时，只需要进行整体采用，通过模块化的设计可以有效的降低结构设计的难度。同时，将电机组件独立于光电平台进行装配，可以提高装配效率，并且更容易保证平台装配的一致性，适用于批量化生产的小型机载惯性稳定平台。

其中，磁盘131与凸台优选为粘接连接，简化连接部位的结构设计。

一优选实施例中，安装组件12包括与电机本体11固接的转接盘121和与转接盘121固接的安装支架122，开孔贯穿转接盘121和安装支架122，磁盘131位于转接盘121内，数据采集电路板132安装与安装支架122的面对转接盘121的一面上。在安装时，首先将数据采集电路安装安装与安装支架122上，然后将安装支架122安装于转接盘121上，最后将转接盘121安装于电机本体11上，将安装组件12设计成分体式有利于整体的安装。可选地，数据采集电路板132与安装支架122、安装支架122与转接盘121、转给盘与电机主体之间均通过螺钉15连接。

需要说明的是，参见图3，数据采集电路板132上设置有感应芯片1321，感应芯片1321面对磁盘131的端面设置，感应芯片1321与磁盘131的端面之间留有间隙，间隙大小范围为0.3-0.5mm，如0.4mm。感应芯片1321用于感应磁盘131位置，使得数据采集电路板132可以提供电机转子角度的精确位置，方便了通过磁场定向控制方法实现对电机的精密运动控制。

数据采集电路板132上还设置有连接器1322和参数存储芯片1323，连接器1322与感应芯片1321电连接且用于将感应芯片1321采集的角度位置信号输出，或者用于对感应芯片1321进行配置。参数存储芯片1323与连接器1322电连接用于配置并保存连接器1322的接口形式。连接器1322的接口形式根据角度采集部分的接口需求可以配置为SPI接口、ABZ接口或BISS接口。

其中，连接器1322为六芯连接器1322，其中两芯固定为5V直流电源和接地，其他四芯为复用，使得连接器1322既可以作为配置所述感应芯片1321的配置接口，又可以作为磁编码器13的输出接口。

需要说明的是，所述导电滑环14可以根据系统需要传输的线缆芯数进行调整，不同的芯数导电滑环14的直径会发生变化，一般情况下芯数越多导电滑环14的直径越大，这时需要对通孔的直径进行相应的调整；同样的，凸台的直径也可以根据所选磁盘131的中心孔直径进行调整。并且通过选择不同的磁盘131，角度分辨率可达360/2¹⁹度或360/2²⁰度，具有较高的角度输出分辨率。

本实施例通过一体化的设计，将永磁同步电机组件1的电机本体11、离轴式的磁编码器13、导电滑环14集成到一起，提供了一种集成有磁编码器13和导电滑环14的永磁同步电机组件1，结构紧凑，可以非常灵活的应用到小型加载惯性稳定平台系统中。同时，永磁同步电机组件1自带导电滑环14和高精度磁编码器的角度位置测量功能，应用本组件方便实现高精度的电机控制，并可以有效降低系统大角度或连续旋转时的线绕影响。

另外，本发明实施例还提供了一种加载惯性稳定平台，加载惯性稳定平台上设置有上述的永磁同步电机组件1。由于该加载惯性稳定平台上设置有上述永磁同步电机组件1，因此加载惯性稳定平台具有上述所有有益效果，在此不赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。