直線步進(jìn)電機(jī)在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

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1、2008年第6期導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)No.62008總第298期MISSILEANDSPACEVEHCILESumNo.298文章編號(hào)：1004-7182(2008)06-0045-04直線步進(jìn)電機(jī)在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用胡長(zhǎng)喜，賈玥（北京航天動(dòng)力研究所，北京，100076）摘要：通過(guò)對(duì)直線步進(jìn)電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)的分析，對(duì)比傳統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，從精度、效率、壽命和綜合成本等方面詳細(xì)闡述了直線步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，最后指出了其在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：

2、直線步進(jìn)電機(jī)；調(diào)節(jié)閥；航空航天中圖分類號(hào)：V435.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ALinearSteppingMotorandItsApplicationinAerospaceHuChangxi，JiaYue（BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing，100076）Abstract:Theprinciple,configurationandcharacteristicsoflinearsteppingmotoraredescribed.Comparedwiththe

3、traditionaltransmissionbyconvertingwhirligigtobeelinethroughrotarysteppingmotor,expoundingthecharacteristicandadvantageoflinearsteppingmotorintheaspectofprecision,efficiency,lifeandcost.Finally,theapplicationprospectoflinearsteppingmotorinthefieldofae

4、ronauticsandaerospaceisindicated.KeyWords:Linearsteppingmotor；Regulatingvalve；Aeronauticsandarospace0引言1步進(jìn)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳直線步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成微步直統(tǒng)結(jié)構(gòu)線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。在需要精密直線運(yùn)動(dòng)的地方，直1.1外部實(shí)現(xiàn)方法線步進(jìn)電機(jī)是一種高速、高定位精度、高可靠性的數(shù)步進(jìn)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的外部實(shí)現(xiàn)字直線運(yùn)動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件，它可以代替間接地方法一般采用

5、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械方法完由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)過(guò)1套中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而得到直線成：齒條和齒輪傳動(dòng)、渦輪渦桿及皮帶輪傳動(dòng)以及其運(yùn)動(dòng)的裝置。直線步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要中間轉(zhuǎn)他聯(lián)動(dòng)機(jī)械，所有這些設(shè)計(jì)都需要各種機(jī)械零件。這換機(jī)構(gòu)，可動(dòng)部分質(zhì)量輕、慣性小、無(wú)漂移、無(wú)累積些傳動(dòng)方式的缺點(diǎn)為精度低、噪音大、壽命無(wú)法保證、定位誤差，是一種理想的且易推廣和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的高定結(jié)構(gòu)復(fù)雜、綜合成本高。位精度直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置?；旌鲜街本€步進(jìn)電機(jī)發(fā)展1.2內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方法較快,在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繪圖儀、計(jì)算機(jī)設(shè)備、機(jī)器人、完成由旋

6、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)這種轉(zhuǎn)變的最有效精密儀表、傳輸設(shè)備、自動(dòng)開(kāi)門以及檢測(cè)控制等領(lǐng)域方法是在電機(jī)自身內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。在電機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)線性變得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，迅猛發(fā)展的微型計(jì)算機(jī)及換極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，使得在許多應(yīng)用領(lǐng)域中能夠在接口技術(shù)，使得直線步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)化和智能性控制不安裝外部機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的情況下直接使用直線步進(jìn)降低了成本，在航空航天領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿碗姍C(jī)進(jìn)行精密的線性移動(dòng)。推廣應(yīng)用前景。1.2.1滾珠螺母和絲杠結(jié)合的直線步進(jìn)電機(jī)最初的直線步進(jìn)電機(jī)采用滾珠螺母和絲杠的結(jié)合體。滾珠絲杠副見(jiàn)圖1，由

7、于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，與轉(zhuǎn)子成為一體的滾珠螺母同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，則滾收稿日期：2008-05-07；修回日期：2008-10-09作者簡(jiǎn)介：胡長(zhǎng)喜（1973-），男，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)橐后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門設(shè)計(jì)46導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)2008年珠絲杠被帶動(dòng)產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠副傳動(dòng)效率高，驅(qū)動(dòng)裝置，只要輸入較小的電脈沖就能產(chǎn)生較大的推盡管轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為線性運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠副是一種高力和微步直線運(yùn)動(dòng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械元件產(chǎn)生的彈性效的方法，但滾珠螺母對(duì)校準(zhǔn)要求很高，滾珠絲杠一變形、摩擦、反向間

8、隙、非線性誤差等缺陷。般螺距較大，造成機(jī)構(gòu)分辨率低、體積大、費(fèi)用昂貴、直線步進(jìn)電機(jī)按其電磁推力的產(chǎn)生機(jī)理可以分為結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此，在大變磁阻式和混合式兩種。前者的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，滾珠絲杠并不是一個(gè)較實(shí)用的解決方本低；缺點(diǎn)是無(wú)定位力矩、不宜微步控制、推力僅靠法。磁路不對(duì)稱提供、數(shù)值偏小、力矩波動(dòng)大。而混合式直線步進(jìn)電機(jī)在加入永磁體以后，即使在斷電的情況下，永磁體也能夠產(chǎn)生一定的定位力矩，并可保持動(dòng)子在期望的步距位置上。在相同體積情況下產(chǎn)生的推力