基于无刷直流电机一体化设计的舵面电磁锁制系统设计
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ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｕ ｎ ｌ ｏ ｃ ｋ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｏ ｔ ｆ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｌ ｏ ｃ ｋ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ
摘
要 ：本 文介 绍了一种与无刷直 流电动机一体化设计 的新型舵面 电磁锁 制系统 ，分析 了其在 导弹 电动舵 机系统 中
的工作原理 ，通 过对其进行结构设计 、电磁设计 以及系统解锁 电路与控制 软件设计 ，实Hale Waihona Puke 了在 电动舵机 系统 中通 过
电磁 锁 制 器 对 舵 面 的 锁 定 和 解 锁 功 能 。
重量 ，系统单 通道 的工作 原理 图如 图 １所示 。
压气 进 入 缸 体 ，推 动 机 构 运 动 ，将 机 械 销 拔 出 ，实
常发 射 时再将 舵 面解 锁 。传 统 气 动 锁 制 方 式 采 用 高 压气 源作 为 能 源 ，在 解 锁 时通 电将 电 爆 管 打 开 ，高
要 求 的低 速高 转矩 输 出 ，驱 动舵 面旋 转 。
电磁 锁制 器 的 工作 原 理 正是 利 用 了 电 机 轴 到舵
轴 的力矩 放 大传 动 特 点 ，通 过 限 制 电 机 轴 的转 动来 间接 实现 对舵 面 的锁 定 ，大 大 减 小 锁 制 器 的 体 积 和
于风标 极 限 位 置 ，则 归 零 时 间较 长 ，从 而 延 长 导 弹
定 电机 轴 ，从 而 间 接 的 将 舵 面 锁定 在 零 位 范 围 ，通 过 加 电产生 电磁 力解 除 电 机 轴 的 旋 转 限 制 ，从 而 实 现 舵 面解锁 功 能 。
１ 系统 工 作 原 理
Ｂ Ｌ ＤＣ Ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，
导弹 电动舵 机 系统 中 的传 动 链 主要 由伺 服 电动
机 、减 速装 置 和 舵 轴 组 成 。无 刷 直 流 电 动机 产 生 的 高速低 转矩 转 动 通 过 减 速装 置适 当减 速后 变 为 系统
的离 梁 时 间 ，缩 短 攻 击 区 ； 当 导 弹 需 应 急 发 射 时 ， 若 舵 面不 在 零 位 ，将 影 响 载机 的发 射 安 全 。故 在 这 种 类 型 的导 弹 上 ，一 般 都 需 将 舵 面 锁 定 在 零 位 ，正
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ － ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ．
关键词 ：电动舵 机 ；无刷直流 电动机 ；一体 化 ；电磁锁制器
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｍ ３ ６＋１ 文 献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ ０ ９ ５ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｌｏ ｃ ｋ－ ａ ｐ ｐａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ； ＢＬＤＣＭ ；ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ； ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ － ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ
第４ ８卷 第 ５期
２ ０１ ５正
Ｖｏ １ ． ４ ８ ．Ｎ ｏ ． ５
Ｍａ Ｖ ． ２ ０１ ５
５月
基 于 无 刷 直 流 电 机 一 体 化 设 计 的 舵 面 电磁 锁 制 系统 设 计
彭科 容 ，何 卫 国
（ 中国空空导弹研究 院，河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ９ ）
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗｉ ｔ ｈ ＢＬＤＣＭ
ＰＥＮＧ Ｋｅ ｒ ｏ ｎ ｇ，Ｈｅ Ｗｅ ｉ ｇ ｕｏ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｉ ｒ ｂ ｏ ｍ ｅ Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ，Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ７ １ ０ ０ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎｏ ｖ ｅ ｌ ｔ ｙ ｐ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｌ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ— ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
０ 引 言
对 于 正常 式 布 局 的机 载 导 弹 ， 由于 受 到 洗 气 流 的影 响 ，在 空 中挂 飞 时 ，舵 面 会 不 停 摆 动 ， 由此 产 生 的摩 擦会 消 耗 舵 机 中的传 动机 构 和 位 置 传 感 器 的 使 用 寿命 ；导 弹 发 射 时 ，需 要 舵 面 归零 ，若 舵 面 处
摘
要 ：本 文介 绍了一种与无刷直 流电动机一体化设计 的新型舵面 电磁锁 制系统 ，分析 了其在 导弹 电动舵 机系统 中
的工作原理 ，通 过对其进行结构设计 、电磁设计 以及系统解锁 电路与控制 软件设计 ，实Hale Waihona Puke 了在 电动舵机 系统 中通 过
电磁 锁 制 器 对 舵 面 的 锁 定 和 解 锁 功 能 。
重量 ，系统单 通道 的工作 原理 图如 图 １所示 。
压气 进 入 缸 体 ，推 动 机 构 运 动 ，将 机 械 销 拔 出 ，实
常发 射 时再将 舵 面解 锁 。传 统 气 动 锁 制 方 式 采 用 高 压气 源作 为 能 源 ，在 解 锁 时通 电将 电 爆 管 打 开 ，高
要 求 的低 速高 转矩 输 出 ，驱 动舵 面旋 转 。
电磁 锁制 器 的 工作 原 理 正是 利 用 了 电 机 轴 到舵
轴 的力矩 放 大传 动 特 点 ，通 过 限 制 电 机 轴 的转 动来 间接 实现 对舵 面 的锁 定 ，大 大 减 小 锁 制 器 的 体 积 和
于风标 极 限 位 置 ，则 归 零 时 间较 长 ，从 而 延 长 导 弹
定 电机 轴 ，从 而 间 接 的 将 舵 面 锁定 在 零 位 范 围 ，通 过 加 电产生 电磁 力解 除 电 机 轴 的 旋 转 限 制 ，从 而 实 现 舵 面解锁 功 能 。
１ 系统 工 作 原 理
Ｂ Ｌ ＤＣ Ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，
导弹 电动舵 机 系统 中 的传 动 链 主要 由伺 服 电动
机 、减 速装 置 和 舵 轴 组 成 。无 刷 直 流 电 动机 产 生 的 高速低 转矩 转 动 通 过 减 速装 置适 当减 速后 变 为 系统
的离 梁 时 间 ，缩 短 攻 击 区 ； 当 导 弹 需 应 急 发 射 时 ， 若 舵 面不 在 零 位 ，将 影 响 载机 的发 射 安 全 。故 在 这 种 类 型 的导 弹 上 ，一 般 都 需 将 舵 面 锁 定 在 零 位 ，正
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ － ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ．
关键词 ：电动舵 机 ；无刷直流 电动机 ；一体 化 ；电磁锁制器
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｍ ３ ６＋１ 文 献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ ０ ９ ５ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｌｏ ｃ ｋ－ ａ ｐ ｐａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ； ＢＬＤＣＭ ；ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ； ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ － ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ
第４ ８卷 第 ５期
２ ０１ ５正
Ｖｏ １ ． ４ ８ ．Ｎ ｏ ． ５
Ｍａ Ｖ ． ２ ０１ ５
５月
基 于 无 刷 直 流 电 机 一 体 化 设 计 的 舵 面 电磁 锁 制 系统 设 计
彭科 容 ，何 卫 国
（ 中国空空导弹研究 院，河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ９ ）
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗｉ ｔ ｈ ＢＬＤＣＭ
ＰＥＮＧ Ｋｅ ｒ ｏ ｎ ｇ，Ｈｅ Ｗｅ ｉ ｇ ｕｏ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｉ ｒ ｂ ｏ ｍ ｅ Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ，Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ７ １ ０ ０ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎｏ ｖ ｅ ｌ ｔ ｙ ｐ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｌ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ— ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
０ 引 言
对 于 正常 式 布 局 的机 载 导 弹 ， 由于 受 到 洗 气 流 的影 响 ，在 空 中挂 飞 时 ，舵 面 会 不 停 摆 动 ， 由此 产 生 的摩 擦会 消 耗 舵 机 中的传 动机 构 和 位 置 传 感 器 的 使 用 寿命 ；导 弹 发 射 时 ，需 要 舵 面 归零 ，若 舵 面 处