一种永磁力矩电机结构
阅读说明：本技术 一种永磁力矩电机结构 (Permanent magnet torque motor structure ) 是由 吴和远 姚培 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种永磁力矩电机结构,包括转子和定子；所述转子嵌装在定子中且转子的中轴穿过定子,转子中轴前端固定有编码器转子,编码器转子嵌装在编码器定子中,编码器定子固定于定子前端。本发明内部集成绝对式高精度光电角度编码器,实现电机转子圆周位置的实时反馈,使电机具备良好的伺服特性；整合度高、体积小、重量轻、能适应真空环境。(The invention provides a permanent magnet torque motor structure, which comprises a rotor and a stator, wherein the rotor is connected with the stator; the rotor is embedded in the stator, a middle shaft of the rotor penetrates through the stator, an encoder rotor is fixed at the front end of the middle shaft of the rotor, the encoder rotor is embedded in the encoder stator, and the encoder stator is fixed at the front end of the stator. The absolute high-precision photoelectric angle encoder is integrated inside the motor rotor, so that the real-time feedback of the circumferential position of the motor rotor is realized, and the motor has good servo characteristics; high integration, small volume, light weight and adaptability to vacuum environment.)
技术领域
本发明涉及一种永磁力矩电机结构。
背景技术
在航天领域，航天器对驱动电机需具备力矩大、力矩波动小、体积小、重量轻、耐力学环境、耐真空、耐辐照等特点，其中体积小和重量轻更是制约产品能否使用的关键因素。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁力矩电机结构，该永磁力矩电机结构内部集成绝对式高精度光电角度编码器，实现电机转子圆周位置的实时反馈，使电机具备良好的伺服特性。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种永磁力矩电机结构，包括转子和定子；所述转子嵌装在定子中且转子的中轴穿过定子，转子中轴前端固定有编码器转子，编码器转子嵌装在编码器定子中，编码器定子固定于定子前端。
所述转子的截面为“巾”字型，转子外环安装磁钢，定子上对应磁钢的位置有定子电枢安装于定子内壁并套装于磁钢外。
所述磁钢粘接固定在磁轭外表面，磁轭通过螺钉轴向固定于轴，轴截面呈“十”字型。
所述定子电枢采用小过盈配合压装于机壳，并通过销钉从外环位置固定；引出线从定子电枢端部延伸穿出并通过出线固定夹接线，出线固定夹固定于机壳，在引出线穿过的位置安装有出线护套。
所述转子中轴穿过定子的位置，有轴承组件套装在转子上使转子可相对于定子转动。
所述轴承组件由第一角接触轴承和第二角接触轴承沟槽，第一角接触轴承和第二角接触轴承分别从两端组装，在第一角接触轴承和第二角接触轴承之间连接有预紧力调整内圈和预紧力调整外圆，预紧力调整内圈套装于预紧力调整外圆内且预紧力调整内圈和预紧力调整外圆长度一致。
所述轴上，中轴中部的轴承挡尺寸小于后端的安装止口尺寸小于磁轭安装止口，轴承挡尺寸、安装止口尺寸和磁轭安装止口位置均采用一次磨削加工成型。
所述轴前端端面有螺纹孔用于安装编码器转子，前端外圆加工有用于安装螺母的外螺纹和用于安装止动垫圈的止动卡圈槽。
所述螺母压紧止动垫圈安装。
所述定子前端安装有后罩覆盖于编码器定子外，定子前端中部固定安装有后轴承盖，定子内环后端固定安装有前轴承盖，定子外环后端固定安装有防尘盖板，转子穿过防尘盖板；在前轴承盖和后轴承盖之间安装轴承组件。
本发明的有益效果在于：内部集成绝对式高精度光电角度编码器，实现电机转子圆周位置的实时反馈，使电机具备良好的伺服特性；整合度高、体积小、重量轻、能适应真空环境。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中轴承组件的结构示意图；
图3是图1中定子的端面结构示意图；
图4是图3的B-B面剖视图；
图5是图1中转子的结构示意图；
图6是图5的正视图；
图7是图5中轴的尺寸结构示意图。
图中：2-转子，21-轴，22-螺钉，221-螺纹孔，222-止动卡圈槽，223-外螺纹，23-磁轭，24-磁钢，3-前轴承盖，4-防尘盖板，5-定子，51-机壳，52-定子电枢，53-引出线，54-出线护套，55-销钉，56-出线固定夹，6-后罩，7-编码器定子，8-后轴承盖，9-轴承压板，10-止动垫圈，12-编码器转子，13-螺母，14-轴承组件，141-第一角接触轴承，142-预紧力调整内圈，143-预紧力调整外圆，144-第二角接触轴承。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
如图1至图7所示的一种永磁力矩电机结构，包括转子2和定子5；所述转子2嵌装在定子5中且转子2的中轴穿过定子5，转子2中轴前端固定有编码器转子12，编码器转子12嵌装在编码器定子7中，编码器定子7固定于定子5前端。
实施例2
基于实施例2，转子2的截面为“巾”字型，转子2外环安装磁钢24，定子5上对应磁钢24的位置有定子电枢52安装于定子5内壁并套装于磁钢24外。
实施例3
基于实施例2，磁钢24粘接固定在磁轭23外表面，磁轭23通过螺钉22轴向固定于轴21，轴21截面呈“十”字型。
实施例4
基于实施例2，定子电枢52采用小过盈配合压装于机壳51，并通过销钉55从外环位置固定；引出线53从定子电枢52端部延伸穿出并通过出线固定夹56接线，出线固定夹56固定于机壳51，在引出线53穿过的位置安装有出线护套54。
实施例5
基于实施例1，转子2中轴穿过定子5的位置，有轴承组件14套装在转子2上使转子2可相对于定子5转动。
实施例6
基于实施例5，轴承组件14由第一角接触轴承141和第二角接触轴承144沟槽，第一角接触轴承141和第二角接触轴承144分别从两端组装，在第一角接触轴承141和第二角接触轴承144之间连接有预紧力调整内圈142和预紧力调整外圆143，预紧力调整内圈142套装于预紧力调整外圆143内且预紧力调整内圈142和预紧力调整外圆143长度一致。
实施例7
基于实施例3，轴21上，中轴中部的轴承挡尺寸小于后端的安装止口尺寸小于磁轭安装止口，轴承挡尺寸、安装止口尺寸和磁轭安装止口位置均采用一次磨削加工成型。
实施例8
基于实施例3，轴21前端端面有螺纹孔221用于安装编码器转子12，前端外圆加工有用于安装螺母13的外螺纹223和用于安装止动垫圈10的止动卡圈槽222。
实施例9
基于实施例8，螺母13压紧止动垫圈10安装。
实施例10
基于实施例1，定子5前端安装有后罩6覆盖于编码器定子7外，定子5前端中部固定安装有后轴承盖8，定子5内环后端固定安装有前轴承盖3，定子5外环后端固定安装有防尘盖板4，转子2穿过防尘盖板4；在前轴承盖3和后轴承盖8之间安装轴承组件14。
实施例11
基于上述实施例，防尘盖板4采用螺钉径向紧固在定子5入口，用于防止多余物进入电机内部。
前轴承盖3采用螺钉轴向紧固在定子5上。
后轴承盖8采用螺钉轴向紧固在定子5上。
轴承组件14安装在定子5的轴承室内和转子2的轴承挡上，轴承组件与定子轴承室、转子轴承挡采用小间隙配合，轴承组件组成如图2所示，第一角接触轴承141和第二角接触轴承144为两只相同规格的轴承，通过配加工预紧力调整内圈142、预紧力调整外圈143的长度尺寸差值，使轴承组件能达到要求的预紧力。轴承组件两端由前轴承盖3、后轴承盖8进行轴向限位。
定子的结构及组成如图4所示，定子电枢52与机壳51采用小过盈配合压装在一起，定子电枢52与机壳51用销钉55进行固定。定子电枢52的引出线53穿过出线护套54后引出，引出线53在机壳51外部通过出线固定夹56、螺钉57压装在机壳51端面，机壳51进行适当的去重设计。
转子的结构及组成如图5所示，磁钢24采用粘接剂粘接在磁轭23外表面，磁轭23通过螺钉22轴向紧固在轴上。
轴设计如图6和图7所示，对外安装止口尺寸φD1、轴承挡尺寸φD2、磁轭安装止口φD3采用一次磨削加工，保证三个尺寸的同轴度。轴的端面上加工螺纹孔221，用于安装编码器转子12。轴的前端外圆加工外螺纹223，用于安装螺母13。轴的前端加工止动卡圈槽222，用于安装止动卡圈10。
轴承压板9压装在轴承组件14的端面，轴承压板9与后轴承盖8形成迷宫路径，防止轴承组件及电机内部的细微多余物进入后罩及编码器内部。
螺母13安装在转子的螺纹上223，螺母13压紧止动卡圈10。止动卡圈设计如图7所示，止动卡圈由螺母压紧后，将止动卡圈的卡圈折舌101折弯后贴紧在螺母13上，防止螺母松动。
编码器转子12通过螺钉12紧固在转子2的端面。
编码器定子7通过螺钉16紧固在定子5的机壳51端面。
后罩6通过螺钉17紧固在定子5的机壳51端面。
由此，本发明：
电机采用单端悬臂支撑结构，相比常规的两端支撑设计，缩短了整机长度，结构更加紧凑。
电机定子的轴承室采用通孔设计，便于定子铁芯安装孔、轴承室、外部安装止口一次车削加工，提高定子零件的形位公差；机壳采用铝合金或钛合金加工。
转子轴采用密度较低的钛合金材料加工，保证结构强度。该结构设计的轴便于外部安装止口、轴承挡、磁轭安装止口一次磨削加工，保证关键尺寸具有较高的形位公差。
后轴承盖与轴承挡板装配后形成迷宫路径，可以阻碍轴承组件、定子端产生的微小多余物进入编码器工作区域。
电机后端的编码器分别安装在转子轴端面和定子机壳端面，整个编码器采用后罩进行保护。
力矩电机与编码器一体化设计，减少了编码器的轴系、轴承和壳体零件，减小了整个电机体积和重量。
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