技術領域

本發明涉及航天器控制領域，具體涉及一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，適用于衛星姿態控制系統。

背景技術

目前，衛星上使用的飛輪電機大多數采用直流無刷電機，其結構簡單、具有線性機械特性、寬調速范圍等特點。另外采用空心杯定子，即定子線圈繞制在非金屬骨架上。由于沒有鐵芯，減小了鐵芯外形的齒槽效應轉矩。

伴隨著衛星姿態的大角度機動和側擺要求，衛星姿態控制執行機構采用的飛輪要求具有大的輸出力矩。為實現大力矩的輸出，僅依靠增加電機的外形尺寸或增大線圈匝數來增大輸出力矩是不現實的，這樣會帶來電機外形尺寸龐大，從而導致整個飛輪結構尺寸偏大，結構布局不合理，質量偏重；由于定子骨架為薄壁零件，當其徑向或軸向尺寸較大時，定子線圈繞制完畢并采用外置工裝環氧樹脂澆注時，定子易發生變形，導致定子與轉子發生干涉；另外，如果電機轉子直徑較大，容易與其外圍的輪體產生干涉，結構設計困難；若增大氣隙，可以避免結構干涉問題，但會導致氣隙磁密降低，從而降低電磁力矩的輸出。

因此，面對飛輪大力矩輸出要求，采用傳統的直流無刷電機已有局限性。在電機尺寸限定的條件下，單純增加線圈匝數來提高輸出力矩，在工藝上已不可操作，而通過內部結構的調整，增大氣隙磁密則是一種增大輸出力矩有效的方式。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種飛輪用雙磁鋼雙轉子電機，能夠產生足夠大的氣隙磁場并輸出大的電磁力矩，同時保證結構的輕量化。

為了達到上述發明目的，本發明提供了一種飛輪用雙磁鋼雙轉子永磁電機，包括轉子組件和定子組件；轉子組件包括外轉子、外磁鋼、內轉子和內磁鋼，轉子組件通過外轉子與飛輪的軸承座同軸固定聯接；外轉子與內轉子同軸固定聯接；外磁鋼均布固連在外轉子內環面上，內磁鋼均布貼于內轉子外環面上，在同一徑向尺寸，外磁鋼與內磁鋼的極性相反；定子組件包括定子線圈、定子骨架和定子支架，定子組件通過定子支架與飛輪的托架相聯接；定子線圈通過定子骨架固定在定子支架上，安裝在內磁鋼、外磁鋼之間，分別產生雙氣隙。采用雙磁鋼雙轉子電機可以提高氣隙磁場，減小定子線圈的有效切割軸向長度，減少了銅損；減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，實現整體結構輕量化。

一些實施例中，外磁鋼、內磁鋼均采用瓦片形結構，勵磁方向為徑向，外轉子與內轉子采用螺釘同軸固定聯接，外磁鋼均布固連在外轉子內環面上采用磁拉力和粘結劑，外磁鋼之間N、S間隔裝配，內磁鋼均布固連在內轉子外環面上采用磁拉力和粘結劑，內磁鋼之間N、S間隔裝配。

進一步，定子骨架的材料為非金屬材料環氧玻璃布管，定子繞組嵌繞在定子骨架上并環氧樹脂澆注構成空心杯電樞結構。

進一步，為了減輕重量，外轉子端面設有減重槽，內側設有定位槽。外磁鋼、內磁鋼均采用釤鈷永磁體，具有穩定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。

相對于現有技術，其優點和效果是：

采用雙磁鋼雙轉子電機，可以提高氣隙磁場，從而減小定子線圈的有效切割軸向長度，減少了銅損；同時減少轉子組件的軸向長度，從而減小整個飛輪的軸向長度，實現整體結構的輕量化。

結合附圖，根據下文的通過示例說明本發明主旨的描述可清楚本發明的其他方面和優點。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明的雙磁鋼雙轉子電機轉子組件結構示意圖；

圖2是本發明在飛輪上的安裝示意圖。

具體實施方式

現通過詳細說明根據本發明的較佳具體實施例，以對本發明做進一步闡述。

如圖1和圖2所示，為本實施例的雙磁鋼雙轉子電機，外轉子1、內轉子4均采用電工純鐵，具有良好的導磁性能；外磁鋼2、內磁鋼3均采用釤鈷永磁體，具有穩定的溫度特性和較大的剩磁和矯頑力。磁鋼采用瓦片形結構，勵磁方向為徑向。外轉子1端面設有減重槽，內側設有定位槽。