一种浸水式集成化永磁同步电机制造技术

一种浸水式集成化永磁同步电机，通过驱动控制器供电驱动，带动外部连接机构以一定转速旋转，并采用霍尔传感器组件实现对电机位置和速度的闭环控制，解决了现有技术中多采用旋转变压器外加专用电路容易造成的成本过高、采用电机控制算法导致的控制性能不高的问题，采用霍尔传感器组件作为转子位置、速度反馈元件的新型电机系统，具有成本低廉、工作可靠、软件实现简单等优点。

A submerged integrated permanent magnet synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
一种浸水式集成化永磁同步电机
本专利技术涉及一种浸水式集成化永磁同步电机，属于水下机电伺服领域。
技术介绍
作为水下某执行机构的动力单元，需要使电机在水下输出规定的转速和转矩，并向控制器反馈其位置和速度，实现闭环控制。现有技术中多采用旋转变压器外加专用电路的方案，可保证较高的控制精度，但增加了电机制造成本、制造工序和引线数，降低了系统可靠性；另外，电机控制算法需耗费较多存储和计算资源，间接增加了系统成本和实现难度，使得该类型的电机难以在要求高性能、低成本的场合应用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统电机存在制造成本高、水下长时工作可靠性低的问题及难以在要求高性能、低成本的场合应用的困难，提出了一种浸水式集成化永磁同步电机。本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：一种浸水式集成化永磁同步电机，包括定子组件、转子组件、壳体、端盖、霍尔传感器组件、压板和驱动控制器，所述壳体包括转动段、控制段，用于产生转动力矩并带动外部连接机构共同转动的定子组件、转子组件设置于壳体的转动段内，对转子组件一端进行支撑的端盖热装于壳体转动段前端面内孔中，用于检测转子组件转速及位置精度的霍尔传感器组件紧贴于转动段与控制段连接面靠近控制段一侧表面，并利用压板对霍尔传感器组件进行固定，驱动控制器安装于控制段内，通过线缆与转子组件供电并通信，利用驱动控制器控制转子组件的启动或停止并检测转子组件的转速及位置精度。所述定子组件包括定子铁芯、定子绕组、和绝缘端板，所述定子绕组缠绕在定子铁芯上，用于减少铁芯损耗的绝缘端板粘接于用于支撑定子绕组并产生磁通回路的定子铁芯侧面。所述定子铁芯由M片硅钢片沿轴向叠压形成铁芯后，在外表面均布的三个R1处进行焊接连接，其中M为86。所述转子组件包括转子轴、转子磁轭、转子磁钢、霍尔检测磁钢、转子挡板、不锈钢套、不锈钢套、连接轴承，用于输出转速和扭矩并带动外部机构共同转动的转子轴与转子磁轭通过传动键连接，用于产生磁通的转子磁钢沿转子磁轭外表面等间距粘接在转子磁轭上，用于固定转子磁钢的不锈钢套沿转子轴热装于转子磁钢表面，用于产生检测磁通的霍尔检测磁钢沿转子轴外表面等间距粘接在转子轴上，用于固定霍尔检测磁钢的不锈钢套沿转子轴热装于霍尔检测磁钢表面，用于减少漏磁的转子挡板与不锈钢套、和转子轴于对接处外表面通过焊接连接，用于支撑转子组件的连接轴承设置于转子轴的端头处。所述转子磁钢与霍尔检测磁钢数量相同。所述转子磁轭上设置有均匀分布的凸键，通过凸键定位对中转子磁钢。所述连接轴承通过内孔与转子轴端头两侧过盈配合，并根据转子轴的轴肩定位。所述转子组件中，转子磁钢、霍尔检测磁钢数量均为14个，定子组件1的定子铁芯8采用15槽的结构。所述转子磁钢13、霍尔检测磁钢14采取同轴安装，充磁极性及波形均相同，材料均采用35UH钕铁硼永磁体。所述转子轴11为空心轴，定子铁芯8为半闭口平底槽。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术提供的一种浸水式集成化永磁同步电机，由驱动控制器供电驱动，带动外部连接机构以一定转速旋转，并采用霍尔传感器组件实现对电机位置和速度的闭环控制，能够凭借良好的机械结构，有效隔绝海水，可在水下500m深水环境下工作，且该电机与驱动控制器实现了集成一体化设计、装调、试验，提高了产品的集成性，具有较高性价比。附图说明图1为专利技术提供的电机结构示意图；图2为专利技术提供的定子组件平面结构图；图3为专利技术提供的定子铁芯结构图；图4为专利技术提供的转子组件平面结构图；图5为专利技术提供的转子磁钢和霍尔检测磁钢相对位置结构图；图6为专利技术提供的转子磁轭结构图；图7为专利技术提供的霍尔传感器组件结构图；图8为专利技术提供的端盖结构图；图9为专利技术提供的压板结构图；具体实施方式一种浸水式集成化永磁同步电机，针对现有技术中，无法满足浸水式、体积小、集成化、噪声低、长时稳定工作要求的问题进行了结构改进，如图1所示，具体包括定子组件1、转子组件2、壳体3、端盖4、霍尔传感器组件5、压板6和驱动控制器7；壳体3包括转动段、控制段，用于产生转动力矩并带动外部连接机构共同转动的定子组件1、转子组件2设置于壳体3的转动段内，端盖4热装于壳体3转动段前端面内孔中对转子组件2一端进行支撑，霍尔传感器组件5紧贴于转动段与控制段连接面靠近控制段一侧表面，主要用于检测转子组件2转速及位置精度，霍尔传感器组件5则通过压板6进行固定；霍尔传感器组件5如图7所示，端盖4结构如图8所示，压板6如图9所示；在控制段内，同时还安装有驱动控制器7，驱动控制器7通过线缆与转子组件2供电并通信，利用驱动控制器7控制转子组件2的启动或停止并检测转子组件2的转速及位置精度；在转动段内，如图2所示，定子组件1包括定子铁芯8、定子绕组9、和绝缘端板10，转子组件2包括转子轴11、转子磁轭12、转子磁钢13、霍尔检测磁钢14、转子挡板15、不锈钢套16、不锈钢套17、连接轴承18，用于减少铁芯损耗的绝缘端板10粘接于用于支撑定子绕组9并产生磁通回路的定子铁芯8侧面，而定子绕组9缠绕在定子铁芯8上，定子铁芯8由M片硅钢片沿轴向叠压形成铁芯后，在外表面均布的三个半圆R1处进行焊接连接，定子铁芯8如图3所示；如图4所示，转子轴11与转子磁轭12通过传动键连接并用于输出转速和扭矩并带动外部机构共同转动，用于产生磁通的转子磁钢13沿转子磁轭12外表面等间距粘接在转子磁轭12上，其中转子磁轭12采用均布的凸键来对中定位并对中转子磁钢13，保证转子磁钢13沿转子磁轭12外表面等距摆放并粘接，各转子磁钢13间隙均匀，且围绕磁轭中心孔对称分布有两个腰形孔，减轻磁轭重量；用于固定转子磁钢13的不锈钢套16沿转子轴11热装于转子磁钢13表面，用于产生检测磁通的霍尔检测磁钢14沿转子轴11外表面等间距粘接在转子轴11上，用于固定霍尔检测磁钢14的不锈钢套17沿转子轴11热装于霍尔检测磁钢14表面，用于减少漏磁的转子挡板15与不锈钢套16、17和转子轴11于对接处的外表面通过焊接连接，用于支撑转子组件2的两个轴承18内孔与转子轴11的端头过盈配合，通过转子轴11的轴肩定位；转子磁轭12结构如图6所示；在转子组件中，如图5所示，转子磁钢13与霍尔检测磁钢14数量相同，均为14个，保证转子组件2为14级结构，同时定子铁芯8采用15槽结构，降低了齿槽转矩，消除了不平衡磁拉力，减小了电机的电磁噪音。转子磁钢13、霍尔检测磁钢14采取同轴安装，充磁极性及波形均相同，材料均采用35UH钕铁硼永磁体，永磁体剩磁密度及矫顽力均很高，平行充磁，并采用表贴式，表面外加不锈钢套，抑制磁钢受热膨胀及长时间工作时磁钢的安全性和可靠性；转子轴11为空心轴，比同规格实心轴抗扭能力强且重量轻，实现了电机低速大扭矩平稳输出；定子铁芯8为半闭口平底槽，槽口对磁场影响小，平底、轭部较厚，有利于减少定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸水式集成化永磁同步电机，其特征在于：包括定子组件(1)、转子组件(2)、壳体(3)、端盖(4)、霍尔传感器组件(5)、压板(6)和驱动控制器(7)，所述壳体(3)包括转动段、控制段，用于产生转动力矩并带动外部连接机构共同转动的定子组件(1)、转子组件(2)设置于壳体(3)的转动段内，对转子组件(2)一端进行支撑的端盖(4)热装于壳体(3)转动段前端面内孔中，用于检测转子组件(2)转速及位置精度的霍尔传感器组件(5)紧贴于转动段与控制段连接面靠近控制段一侧表面，并利用压板(6)对霍尔传感器组件(5)进行固定，驱动控制器(7)安装于控制段内，通过线缆与转子组件(2)供电并通信，利用驱动控制器(7)控制转子组件(2)的启动或停止并检测转子组件(2)的转速及位置精度。/n

【技术特征摘要】
1.一种浸水式集成化永磁同步电机，其特征在于：包括定子组件(1)、转子组件(2)、壳体(3)、端盖(4)、霍尔传感器组件(5)、压板(6)和驱动控制器(7)，所述壳体(3)包括转动段、控制段，用于产生转动力矩并带动外部连接机构共同转动的定子组件(1)、转子组件(2)设置于壳体(3)的转动段内，对转子组件(2)一端进行支撑的端盖(4)热装于壳体(3)转动段前端面内孔中，用于检测转子组件(2)转速及位置精度的霍尔传感器组件(5)紧贴于转动段与控制段连接面靠近控制段一侧表面，并利用压板(6)对霍尔传感器组件(5)进行固定，驱动控制器(7)安装于控制段内，通过线缆与转子组件(2)供电并通信，利用驱动控制器(7)控制转子组件(2)的启动或停止并检测转子组件(2)的转速及位置精度。


2.根据权利要求1所述的一种浸水式集成化永磁同步电机，其特征在于：所述定子组件(1)包括定子铁芯(8)、定子绕组(9)、和绝缘端板(10)，所述定子绕组(9)缠绕在定子铁芯(8)上，用于减少铁芯损耗的绝缘端板(10)粘接于用于支撑定子绕组(9)并产生磁通回路的定子铁芯(8)侧面。


3.根据权利要求2所述的一种浸水式集成化永磁同步电机，其特征在于：所述定子铁芯(8)由M片硅钢片沿轴向叠压形成铁芯后，在外表面均布的三个R1处进行焊接连接，其中M为86。


4.根据权利要求1所述的一种浸水式集成化永磁同步电机，其特征在于：所述转子组件(2)包括转子轴(11)、转子磁轭(12)、转子磁钢(13)、霍尔检测磁钢(14)、转子挡板(15)、不锈钢套(16)、不锈钢套(17)、连接轴承(18)，用于输出转速和扭矩并带动外部机构共同转动的转子轴(11)与转子磁轭(12)通过传动键连接，用于产生磁通的转子磁钢(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻翠娟，杨晨炜，李国强，胡小飞，王智慧，程向丽，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11