直线步进电机在航空航天领域中的应用

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1、2008年第6期导弹与航天运载技术No.62008总第298期MISSILEANDSPACEVEHCILESumNo.298文章编号：1004-7182(2008)06-0045-04直线步进电机在航空航天领域中的应用胡长喜，贾玥（北京航天动力研究所，北京，100076）摘要：通过对直线步进电机的工作原理、结构与特点的分析，对比传统由旋转步进电机把旋转运动转换为直线运动的传动方式，从精度、效率、寿命和综合成本等方面详细阐述了直线步进电机的特点和优势，最后指出了其在航空航天领域中的应用前景。关键词：

2、直线步进电机；调节阀；航空航天中图分类号：V435.3文献标识码：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步进电机由旋转运动转换为直线运动的传直线步进电机是一种将电脉冲信号转换成微步直统结构线运动的驱动装置。在需要精密直线运动的地方，直1.1外部实现方法线步进电机是一种高速、高定位精度、高可靠性的数步进电机由旋转运动转换为直线运动的外部实现字直线运动随动系统的驱动元件，它可以代替间接地方法一般采用

5、旋转步进电机与传动机构的机械方法完由旋转步进电机，经过1套中间转换机构而得到直线成：齿条和齿轮传动、涡轮涡杆及皮带轮传动以及其运动的装置。直线步进电机结构简单，不需要中间转他联动机械，所有这些设计都需要各种机械零件。这换机构，可动部分质量轻、惯性小、无漂移、无累积些传动方式的缺点为精度低、噪音大、寿命无法保证、定位误差，是一种理想的且易推广和开发应用的高定结构复杂、综合成本高。位精度直线运动驱动装置。混合式直线步进电机发展1.2内部实现方法较快,在数控机床、自动绘图仪、计算机设备、机器人、完成由旋

6、转运动变为直线运动这种转变的最有效精密仪表、传输设备、自动开门以及检测控制等领域方法是在电机自身内部实现。在电机内部实现线性变得到广泛的应用。近年来，迅猛发展的微型计算机及换极大地简化了设计，使得在许多应用领域中能够在接口技术，使得直线步进电机的自动化和智能性控制不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线步进降低了成本，在航空航天领域具有很大的发展潜力和电机进行精密的线性移动。推广应用前景。1.2.1滚珠螺母和丝杠结合的直线步进电机最初的直线步进电机采用滚珠螺母和丝杠的结合体。滚珠丝杠副见图1，由

7、于旋转磁场的作用，电机转子转动，与转子成为一体的滚珠螺母同时转动，则滚收稿日期：2008-05-07；修回日期：2008-10-09作者简介：胡长喜（1973-），男，工程师，硕士研究生，研究方向为液体火箭发动机阀门设计46导弹与航天运载技术2008年珠丝杠被带动产生直线运动。滚珠丝杠副传动效率高，驱动装置，只要输入较小的电脉冲就能产生较大的推尽管转换旋转运动为线性运动的滚珠丝杠副是一种高力和微步直线运动，弥补了传统机械元件产生的弹性效的方法，但滚珠螺母对校准要求很高，滚珠丝杠一变形、摩擦、反向间

8、隙、非线性误差等缺陷。般螺距较大，造成机构分辨率低、体积大、费用昂贵、直线步进电机按其电磁推力的产生机理可以分为结构复杂、制造难、生产周期长等缺点。因此，在大变磁阻式和混合式两种。前者的优点是结构简单、成多数应用领域，滚珠丝杠并不是一个较实用的解决方本低；缺点是无定位力矩、不宜微步控制、推力仅靠法。磁路不对称提供、数值偏小、力矩波动大。而混合式直线步进电机在加入永磁体以后，即使在断电的情况下，永磁体也能够产生一定的定位力矩，并可保持动子在期望的步距位置上。在相同体积情况下产生的推力