一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，包括方位电机本体结构部分：电机定子、电机转子；电机测量结构部分：光栅测量尺结构、光栅读头结构；电机锁死机构部分：电机锁死弹簧、电机锁死插销。方位电机的本体结构实现方位方向自由度的控制，根据控制指令实现飞机方位方向角运动的隔离。电机测量结构部分完成方位方向相对旋转角度信息测量，并反馈给处理器完成方位方向精准控制。电机锁死机构部分实现大负载惯性稳定平台方位方向的静止状态，可以保证航拍时的固定方位位姿和处于非工作状态时的绝对静止。
1.一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于包括：定子紧定沉头螺钉(1)、电机定子座(2)、定子线圈(3)、电机定子(4)、永磁体(5)、电机转子(6)、电机转子座(7)、盖板紧定沉头螺钉(8)、读头安装过渡板(9)、过渡板紧定内六角螺钉(10)、读头安装板(11)、弹簧(12)、读头安装板紧定内六角螺钉(13)、读头紧定沉头螺钉(14)、光栅读头(15)、光栅尺(16)、插销(17)、电机转子盖板(18)；所述定子紧定沉头螺钉(1)、电机定子座(2)、定子线圈(3)、电机定子(4)、永磁体(5)、电机转子(6)、电机转子座(7)、电机转子盖板(18)构成方位电机本体结构部分；所述盖板紧定沉头螺钉(8)、读头安装过渡板(9)、过渡板紧定内六角螺钉(10)、读头安装板(11)、读头安装板紧定内六角螺钉(13)、读头紧定沉头螺钉(14)、光栅读头(15)、光栅尺(16)构成电机测量结构部分；所述读头安装过渡板(9)、过渡板紧定内六角螺钉(10)、读头安装板(11)、弹簧(12)、读头安装板紧定内六角螺钉(13)、插销(17)、电机转子盖板(18)构成电机锁死机构部分；电机定子座(2)、电机转子座(7)用于安装电机定子(4)、电机转子(6)，它们分别固定于大负载惯性稳定平台的不同位置，并且通过支撑部件连接起来，支撑部件是钢丝滚道轴承或者磁悬浮轴承，这样定子转子间实现方位方向转动；电机定子(4)由定子紧定沉头螺钉(1)固定在电机定子座(2)上，并且通过电机定子座(2)上的台阶(20)实现轴向定位，定子线圈(3)缠绕在电机定子(4)的齿槽内部；电机转子(6)过盈配合于电机转子座(7)上并通过电机转子盖板(18)由盖板紧定沉头螺钉(8)紧定，通过电机转子座(7)上的台阶(19)实现轴向定位；读头安装过渡板(9)由过渡板紧定内六角螺钉(10)安装于电机定子座(2)上，通过读头安装板(11)连接光栅读头(15)，读头安装板紧定内六角螺钉(13)、读头紧定沉头螺钉(14)为紧定螺钉，光栅尺(16)由胶黏贴于电机转子盖板(18)，黏贴通过定位划线实现；插销(17)在读头安装过渡板(9)和读头安装板(11)的柱形卡槽内，通过推动插销(17)处于不同档位实现插销进入或者离出电机转子盖板(18)的紧定孔中，这样对电机的转停进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了达到减小电机定子外径、提高槽的利用率、便与实现加工的要求，电机的极距设计为径向6°均等分布，且每极每相的槽数设计为60个。
3.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了得到规范的电势正弦波形、降低永磁电机的齿槽效应，电机的绕组形式选为分数槽绕组。
4.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了得到一个较为正弦的气隙磁密波形，电机转子的永磁体(5)设计为外形突出的馒头形。
5.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了有效地降低电机组件安装误差带来的单边磁拉力及齿槽转矩波动，设计时适当的增大了电机内部的气隙。
6.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了降低安装的难度增加装配的精度，在电机定子座(2)、电机转子座(7)加工了两个阶梯台(19、20)，便于安装定位。
7.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了实现光栅精确读数，光栅尺(16)在安装时要划线定位；光栅读头安装板(11)设计为不同厚度，以便于安装时根据具体情况进行厚度选择完成轴向调节实现精确定位；光栅读头安装板(11)紧定方式为有间隙的光孔，以便于完成径向调节实现精确定位。
8.根据权利要求1所述的一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于：为了实现大负载惯性稳定平台方位框架能处于静止状态，在读头安装过渡板(9)、读头安装板(11)上设计了由弹簧(12)、插销(17)组成的电机锁死机构，弹簧(12)两端分别顶住插销(17)和读头安装过渡板(9)、读头安装板(11)；弹簧(12)为电机的锁死提供了弹力。
一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构
技术领域
[0001] 本发明属于航空遥感技术领域，适用于承载较大而又要求自重较小的航空遥感大负载三轴惯性稳定平台系统，涉及一种安装于大负载惯性稳定平台内部的方位电机，可以提供方位方向的自由、精确调整及不同运动状态下的转换工作，也可用于其它需要大直径、小体积、轻重量、高精度电机的机械机构之中。
背景技术
[0002] 航空遥感大负载惯性稳定平台是机载对地观测的关键设备之一，其功能是支承成像载荷并隔离飞行载体三个方向姿态角运动及外部扰动，使成像载荷视轴在惯性空间内始终跟踪并垂直于当地水平，提高成像分辨率。然而由于航空应用环境的限制，惯性稳定平台结构上需要同时具有体积小、重量轻和承载比大等特点，因此设计上需要在满足动静态性能要求的前提下进行紧凑性优化设计。
[0003] 在现有的航空惯性稳定平台设计中，然而现有惯性稳定平台存在许多不足，总体表现为在体积大、负载/自重比小、精度差等方面的系统性不足，即难以找到集以上各方面优点为一体的产品。这其中方位方向的驱动及其传动尤为关键，现行方位多以一级齿轮传动间接运行，使得大负载惯性稳定平台质量增加且无法实现姿态直驱微调，导致其精度难以进一步提高。
发明内容
[0004] 本发明的技术解决问题是：针对航空遥感三轴惯性稳定平台中方位驱动的不足，提出一种精度高、体积小、质量轻、结构紧凑的大负载惯性稳定平台的方位电机。
[0005] 本发明技术方案具体如下：一种大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，其特征在于包括：定子紧定沉头螺钉1、电机定子座2、定子线圈3、电机定子4、永磁体5、电机转子6、电机转子座7、盖板紧定沉头螺钉8、读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、弹簧12、读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14、光栅读头15、光栅尺16、插销17、电机转子盖板18。所述定子紧定沉头螺钉1、电机定子座2、定子线圈3、电机定子4、永磁体5、电机转子6、电机转子座7、电机转子盖板18构成方位电机本体结构部分；所述盖板紧定沉头螺钉8、读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14、光栅读头15、光栅尺16构成电机测量结构部分；所述读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、弹簧12、读头安装板紧定内六角螺钉13、插销17、电机转子盖板18构成电机锁死机构部分。电机定子座2、电机转子座7用于安装电机定子4、电机转子6，它们分别固定于大负载惯性稳定平台的不同位置，并且通过支撑部件连接起来，支撑部件可以是钢丝滚道轴承或者磁悬浮轴承，这样定子转子间就可以实现方位方向的转动。电机定子4由定子紧定沉头螺钉1固定在电机定子座2上，并且通过电机定子座2上的台阶20实现轴向定位，定子线圈3缠绕在电机定子4的齿槽内部。电机转子6过盈配合于电机转子座7上并通过电机转子盖板18由盖板紧定沉头螺钉8紧定，通过电机转子座7上的台阶19实现轴向定位。读头安装过渡板9由过渡板紧定内六角螺钉1O安装于电机定子座2上，通过读头安装板11连接光栅读头15，读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14为紧定螺钉，光栅尺16由胶黏贴于电机转子盖板18，黏贴通过定位划线实现。插销17在读头安装过渡板9和读头安装板
11的卡槽内，通过推动插销17处于不同档位可以是插销进入或者离出电机转子盖板18的紧定孔中，这样可以对电机的转停进行控制。
[0006] 为了达到降低电机轭部的厚度、提高电机转矩密度、降低电机重量的要求，电机需要设计为有较多的极数。
[0007] 为了达到减小电机定子外径、提高槽的利用率、便与实现加工的要求，电机的极距设计为径向6°均等分布，且每极每相的槽数设计为60个。
[0008] 为了得到规范的电势正弦波形、降低永磁电机的齿槽效应，电机的绕组形式选为分数槽绕组。
[0009] 为了得到一个较为正弦的气隙磁密波形，电机转子的永磁体5设计为外形突出的馒头形。
[0010] 为了有效地降低电机组件安装误差带来的单边磁拉力及齿槽转矩波动，设计时适当的增大了电机内部的气隙。
[0011] 为了降低安装的难度增加装配的精度，在电机定子座2、电机转子座7加工了两个阶梯台19、20，便于安装定位。
[0012] 为了实现光栅精确读数，光栅尺16在安装时要划线定位；光栅读头安装板11设计为不同厚度，以便于安装时根据具体情况进行厚度选择完成轴向调节实现精确定位；光栅读头安装板11紧定方式为有间隙的光孔，以便于完成径向调节实现精确定位。
[0013] 为了实现光栅精确读数，读头安装过渡板9、读头安装板11结合面处，光栅读头15、读头安装板11结合面需有较高的加工形状位置公差；电机转子盖板18外侧圆柱面也要有较高的加工形状位置公差。
[0014] 为了实现大负载惯性稳定平台方位框架能处于静止状态，在读头安装过渡板9、读头安装板11上设计了由弹簧12、插销17组成的电机锁死机构，该机构中弹簧12两端分别顶住插销17和读头安装过渡板9、读头安装板11。弹簧12为电机的锁死提供了弹力。
[0015] 本发明的原理是：本发明的大负载惯性稳定平台的方位电机实现了直驱方位运动、高精度控制方位转角姿态。本发明由方位电机本体结构部分：电机定子、电机转子；电机测量结构部分：光栅测量尺结构、光栅读头结构；电机锁死机构部分：电机锁死弹簧、电机锁死插销。方位电机的本体结构实现方位方向自由度的控制，根据控制指令实现飞机方位方向角运动的隔离。电机测量结构部分完成方位方向相对旋转角度信息测量，并反馈给处理器完成方位方向精准控制。电机锁死机构部分实现大负载惯性稳定平台方位方向的静止状态，可以保证航拍时的固定方位位姿和处于非工作状态时的绝对静止。本发明专门为大负载惯性稳定平台中方位运动设计，实现了大负载惯性稳定平台中方位方向的直驱传动，简化了大负载惯性稳定平台的结构设计，可以有效隔离方位方向飞机角运动干扰，提高了平台承载能力及稳定精度，适用于航空遥感、目标跟踪的方位驱动系统等。
[0016] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0017] （1）本发明的结构实现了大负载惯性稳定平台方位的高精度、小体积、轻质量且集电机角度测量、电机锁死为一体的紧凑电机驱动设计。
[0018] （2）本发明电机极数较高、电机的极距较小且每极每相的槽数也比较小，这样降低了电机轭部的厚度、提高了电机转矩密度、减小电机定子外径、降低了电机重量、提高了槽的利用率且便与加工实现。
[0019] （3）本发明中的电机采用电机的绕组形式为分数槽绕组，得到了较好的电势正弦波形、降低了永磁电机的齿槽效应。
[0020] （4）本发明中的电机转子永磁体经过优化设计采用形状为突出的馒头形，这样得到了一个较为规则的正弦气隙磁密波形。
[0021] （5）本发明电机转子、电机定子间单边气隙为2mm，适当的增大了的电机内部气隙，有效地降低了电机组件安装误差带来的单边磁拉力及齿槽转矩波动。
[0022] （6）本发明采用光栅尺进行周向黏贴，测量方位电机带动方位方向的转动，可以实现大范围温度变化的适应及高精度的控制，光栅尺及其读头安装结构采用精密机械结构设计及制造，保证安装及测量的精度。
[0023] （7）本发明集电机驱动、电机转动测量、电机锁死为一体，电机锁死机构紧凑、巧妙的设计于电机转动测量结构之中，简化了结构设计、减轻了整体的质量。
附图说明
[0024] 图1为大负载惯性稳定平台方位电机整体结构图示；
[0025] 图2为大负载惯性稳定平台方位电机本体结构图示；
[0026] 图3为大负载惯性稳定平台方位电机定子齿槽图示；
[0027] 图4为大负载惯性稳定平台方位电机转子永磁体及其充磁图示；
[0028] 图5为大负载惯性稳定平台方位电机U相绕组端部连接图示。
具体实施方式
[0029] 如附图1所示，本发明由定子紧定沉头螺钉1、电机定子座2、定子线圈3、电机定子4、永磁体5、电机转子6、电机转子座7、盖板紧定沉头螺钉8、读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、弹簧12、读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14、光栅读头15、光栅尺16、插销17、电机转子盖板18。定子紧定沉头螺钉1、电机定子座2、定子线圈3、电机定子4、永磁体5、电机转子6、电机转子座7、电机转子盖板18构成方位电机本体结构部分；盖板紧定沉头螺钉8、读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14、光栅读头15、光栅尺
16构成电机测量结构部分；读头安装过渡板9、过渡板紧定内六角螺钉1O、读头安装板11、弹簧12、读头安装板紧定内六角螺钉13、插销17、电机转子盖板18构成电机锁死机构部分。
[0030] 电机定子座2、电机转子座7用于安装电机定子4、电机转子6，它们分别固定于大负载惯性稳定平台的不同位置，并且通过支撑部件连接起来，支撑部件可以是钢丝滚道轴承或者磁悬浮轴承，这样定子转子间就可以实现方位方向的转动。电机定子4由定子紧定沉头螺钉1固定在电机定子座2上，并且通过电机定子座2上的台阶20实现轴向定位，定子线圈3缠绕在电机定子4的齿槽内部。电机转子6过盈配合于电机转子座7上并通过电机转子盖板18由盖板紧定沉头螺钉8紧定，通过电机转子座7上的台阶19实现轴向定位。
[0031] 读头安装过渡板9由过渡板紧定内六角螺钉1O安装于电机定子座2上，通过读头安装板11连接光栅读头15，读头安装板紧定内六角螺钉13、读头紧定沉头螺钉14为紧定螺钉，光栅尺16由胶黏贴于电机转子盖板18，黏贴时通过定位划线实现。
[0032] 插销17在读头安装过渡板9和读头安装板11的柱形卡槽内，通过推动插销17处于不同档位可以是插销进入或者离出电机转子盖板18的紧定孔中，这样可以对电机的转停进行控制。
[0033] 如附图1所示，大负载惯性稳定平台的方位电机系统结构，为了降低安装的难度增加装配的精度，在电机定子座2、电机转子座7加工了两个阶梯台19、20，便于安装定位。
[0034] 如附图1所示，为了实现光栅精确读数，光栅尺16在安装时要划线定位；光栅读头安装板11设计为不同厚度，以便于安装时根据具体情况进行厚度选择完成轴向调节实现精确定位；光栅读头安装板11紧定方式为有间隙的光孔，以便于完成径向调节实现精确定位。读头安装过渡板9、读头安装板11结合面处，光栅读头15、读头安装板11结合面需有较高的加工形状位置公差；电机转子盖板18外侧圆柱面也要有较高的加工形状位置公差。
[0035] 如附图1所示，为了实现大负载惯性稳定平台方位框架能处于静止状态，在读头安装过渡板9、读头安装板11上设计了由弹簧12、插销17组成的电机锁死机构，弹簧12两端分别顶住插销17和读头安装过渡板9、读头安装板11；弹簧12为电机的锁死提供了弹力。
[0036] 如附图2、3所示为方位电机的本体结构，可以看出电机极数多、电机的极距为6°均等分布且每极每相的槽数为60，这样降低了电机轭部的厚度、提高了电机转矩密度、减小电机定子外径、降低了电机重量、提高了槽的利用率且便与加工实现。此外，电机转子、电机定子间单边气隙为2mm，适当的增大了的电机内部气隙，有效地降低了电机组件安装误差带来的单边磁拉力及齿槽转矩波动。
[0037] 如附图4所示，电机转子永磁体经过优化设计采用外形为突出的馒头形，这样得到了一个较为正弦的气隙磁密波形。如附图2、5所示电机采用的绕组形式选为分数槽绕组，这样得到了较好的电势正弦波形、降低了永磁电机的齿槽效应。
[0038] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
