一种双磁极永磁无刷直流电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双磁极永磁无刷直流电机，包括转子、定子、套设在定子外侧的壳体和后端盖，转子和定子之间设有径向气隙，转子包括空心转轴和套设在所述转轴上的磁钢，磁钢包括两个磁极，所述磁极沿周向按N‑S分布在所述转轴的外周，定子包括定子铁心和设置在定子铁心两端的绕组，定子铁心包括一组层叠的定子冲片，定子冲片内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽。本实用新型专利技术公开的永磁无刷直流电机采用整数槽配比，磁拉力对称故，使电机运行平稳，设置散热筋和风道，保证了电机长期可靠工作。

A Bipolar Permanent Magnet Brushless DC Motor

【技术实现步骤摘要】
一种双磁极永磁无刷直流电机
本技术属于电机的
，具体涉及一种双磁极永磁无刷直流电机。
技术介绍
永磁无刷直流电机以其优越的调速性能和较高的能量转换效率已广泛应用在电子信息、自动化领域和国防装备中。永磁无刷直流电机主要由永磁无刷直流电机本体、位置传感器装置和电子驱动器三部分组成。电机本体由定子和转子构成，结构与交流永磁同步电机相似，其与交流永磁同步电机的主要区别是转子省去了永磁同步电机异步启动的鼠笼绕组。目前，市场上常见的永磁无刷直流电机都是一些小功率低转速的，满足不了特殊需求用途。而且，当电机高速运转时，转子上的磁钢受磁钢抗拉强度和紧固强度的限制容易碎裂、散架，磁钢受温度的作用容易退磁，使电机的寿命严重缩短。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种双磁极永磁无刷直流电机，解决现有永磁无刷直流电机功率小的缺点。本技术采用的技术方案是，一种双磁极永磁无刷直流电机，包括转子、定子、套设在定子外侧的壳体和后端盖，转子和定子之间设有径向气隙，转子包括空心转轴和套设在转轴上的磁钢，气隙的宽度为2.8mm-3.5mm，磁钢为环形整体磁钢，磁钢包括两个磁极，磁极沿周向按N-S分布在所述转轴的外周，定子包括定子铁心和设置在定子铁心两端的绕组，定子铁心包括一组层叠的定子冲片，定子冲片内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽。本技术的技术特征还在于，其中，气隙的宽度为3mm。绕组为三相星形绕组。齿槽为对称的五边形，五边形的底边远离轴心，所述五边形的底边与相邻两边夹角为锐角，相邻两边与其余两边的夹角为钝角。定子靠近转子的一侧侧面上设置有定子护套，定子护套(12)采用钛合金TC4加工制作。转轴靠近一端端部的外侧面上沿周相设置有凹槽，磁钢嵌入所述凹槽内部，磁钢外侧设置有转子护套，转子护套采用钛合金TC4加工制作。定子冲片采用44V6铁镍钼合金带制作。定子铁心与壳体之间设置有散热筋和风道。本技术的有益效果是，采用两个磁极，磁钢为钕铁硼磁体N45UH制作的环形整体磁钢，避免了拼块磁钢带来的转子同轴度不易保证的缺点，使磁钢整体强度大大提高，也能够确保电机在高温下安全工作；定子冲片内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽，整数槽配比，磁拉力对称故不存在单边磁拉力，使其运行平稳；电机气隙为3mm，使齿槽转矩极低，将电机铁心涡流频率降至最低(2000Hz)；通过在定子铁心与壳体之间设置有散热筋和四条风道，风道掠过定子铁心外圆，定子铁芯和定子绕组集中了电机铁损和电机铜损，是电机热源，风道掠过定子铁心外圆是最为有效的散热方式；电机工作中在尾端连接散热风机进行散热，使电机温升满足使用要求，从而保证电机长期可靠工作；本实用双磁极永磁无刷直流电机的转速可达到12.5万转左右，在转速为11万转～12.5万转时，电机效率处于极高值范围，额定点转速为12万转时，电机的效率最高；本技术电机能广泛应用于超高速工业设备及军用设备领域中，电机性能稳定。附图说明图1是本技术永磁无刷直流电机的结构示意图；图2是本技术永磁无刷直流电机的左视图；图3是图2的E-E剖视图；图4是本技术永磁无刷直流电机的内部结构示意图；图5是本技术永磁无刷直流电机中定子冲片的结构示意图；图6是本技术永磁无刷直流电机中的绕组形式图；图7是本技术永磁无刷直流电机的右视图；图8是本技术实施例中电机的电流-转速曲线；图9是本技术实施例中电机的效率-转速曲线；图10是本技术实施例中电机转矩常数-转速曲线；图11是本技术实施例中电机输出功率-转速曲线；图12是本技术实施例中电机输出转矩-转速曲线；图13是本技术实施例中电机齿槽转矩曲线；图14是本技术实施例中电机气隙磁密曲线。图中，1.转子，2.定子，3.壳体，4.后端盖，5.气隙，6.转轴，7.磁钢，8.定子铁心，9.绕组，10.定子冲片，11.齿槽，12.定子护套，13.转子护套，14.风道。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明，但本技术并不局限于该具体实施方式。参照图1和图2，本技术一种双磁极永磁无刷直流电机，包括转子1、定子2、套设在定子2外侧的壳体3和后端盖4，转子1和定子2之间设有径向气隙5，气隙的宽度为3mm，使齿槽转矩极低；转子1包括空心转轴6和套设在所述转轴6上的磁钢7，磁钢7包括两个磁极，磁极沿周向按N-S分布在所述转轴6的外周，磁钢7为钕铁硼磁体N45UH制作的环形整体磁钢，避免了拼块磁钢带来的转子同轴度不易保证的缺点，使磁钢整体强度大大提高，该材料居里温度达到180℃，能够确保电机在高温下安全工作；磁钢沿轴向充磁，其气隙磁密平顶占到波长的80％以上，对方波驱动电机来说，能够获得2％以下的电机运行转矩波动，性能优异。参照图3和图4，转轴6靠近一端端部的外侧面上沿周相设置有凹槽，磁钢7嵌入凹槽内部，磁钢7外侧设置有转子护套13，转子护套13采用钛合金TC4加工制作，钛合金具有极高的密度强度比，能够保护转子永磁体安全运行；磁钢与转子护套之间通过DG-2胶粘剂固定连接，DG-2胶粘剂的粘接强度优异且能够耐受250℃高温。转轴选用30CrMnSi制作，该材料导磁性能优异，能够确保转子磁路不饱和，同时该材料抗弯强度极高，适用于超高速电机的转轴加工。参照图5，定子2包括定子铁心8和设置在定子铁心8两端的绕组9，定子铁心8包括一组层叠的定子冲片10，定子冲片10内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽11，齿槽11为对称的五边形，五边形的底边远离轴心，五边形的底边与相邻两边夹角为锐角，相邻两边与其余两边的夹角为钝角。定子冲片10采用德国ULTRAVAC44V6铁镍钼合金带制作，其铁损系数仅为普通硅钢片的1/3，饱和磁密也较低，为1.35T，普通硅钢片饱和磁密为1.7T。定子绕组9为三相星形绕组，绕组选用耐温等级220℃的QY-2聚酰亚胺漆包铜圆线，使电机能够耐受220℃的高温不损坏(见图6)。定子冲片加工时在内外圆皆留有加工余量，以冲片外圆定位整体叠压后进行绕组嵌线和整形，之后进行绕组浸漆以强化定子绝缘并固化电机绕组。最后分别以定子铁芯内、外圆定位磨加工定子铁芯外圆和内圆，使定子铁芯具有极高的内外圆同轴度，尽可能减少由于机械加工误差产生的定转子单边磁拉力，进而可能造成的颤动、噪声等现象。定子冲片采用高精度慢走丝线切割进行加工，尽可能减少由于机械加工误差产生的定转子单边磁拉力，进而可能造成的颤动、噪声等现象。定子2靠近转子的一侧侧面上设置有定子护套12，定子护套为薄壁零件，加工时先在定子护套内壁留出加工余量，护套外圆与铁心内孔采用过盈配合，护套安装到位后采用车加工将定子护套壁厚加工到位；定子护套12采用钛合金TC4加工制作，钛合金材料不导磁，在转子高速旋转时，护套内部不产生涡流损耗，采用定子护套支撑定子内孔可以使电机定子内孔形成光滑桶壁，防止电机转子带起的气流在定子齿部无序流动，阻碍风冷气流通过，第三钛合金导热系数较低，能够将定子产生的热量阻挡，防止电机转子过热，永磁体磁性能下降。参照图7，定子铁心8与壳体3之间设置有散热筋和四条风道14，风道掠过定子铁心外圆，定子铁芯和定子绕组集中了电机铁损和电机铜损，是电机热源，因此风道掠过定子铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双磁极永磁无刷直流电机，包括转子(1)、定子(2)、套设在定子(2)外侧的壳体(3)和后端盖(4)，所述转子(1)和定子(2)之间设有径向气隙(5)，所述转子(1)包括空心转轴(6)和套设在所述转轴(6)上的磁钢(7)，其特征在于，所述气隙(5)的宽度为2.8mm‑3.5mm，所述磁钢(7)为环形整体磁钢，所述磁钢(7)包括两个磁极，所述磁极沿周向按N‑S分布在所述转轴(6)的外周，所述定子(2)包括定子铁心(8)和设置在定子铁心(8)两端的绕组(9)，所述定子铁心(8)包括一组层叠的定子冲片(10)，定子冲片(10)内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽(11)。

【技术特征摘要】
1.一种双磁极永磁无刷直流电机，包括转子(1)、定子(2)、套设在定子(2)外侧的壳体(3)和后端盖(4)，所述转子(1)和定子(2)之间设有径向气隙(5)，所述转子(1)包括空心转轴(6)和套设在所述转轴(6)上的磁钢(7)，其特征在于，所述气隙(5)的宽度为2.8mm-3.5mm，所述磁钢(7)为环形整体磁钢，所述磁钢(7)包括两个磁极，所述磁极沿周向按N-S分布在所述转轴(6)的外周，所述定子(2)包括定子铁心(8)和设置在定子铁心(8)两端的绕组(9)，所述定子铁心(8)包括一组层叠的定子冲片(10)，定子冲片(10)内圈设置有沿周向均匀分布的六个齿槽(11)。2.根据权利要求1所述的一种双磁极永磁无刷直流电机，其特征在于，所述气隙(5)的宽度为3mm。3.根据权利要求1所述的一种双磁极永磁无刷直流电机，其特征在于，所述绕组(9)为三相星形绕组。4.根据权利要求1所述的一种双磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜怡，
申请(专利权)人：西安广源机电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61