一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机制造技术

本发明专利技术属于轴向磁通永磁同步电动机技术领域，公开了一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，包括：中间的散热转子集成组件和关于其镜像对称的两个定子铁心组件；所述散热转子集成组件包括：转子支撑、N个磁钢、内压板、风扇支架和N个扇叶；所述转子支撑侧面沿圆周均匀分布N个磁钢安装孔，所述N个磁钢安装孔沿径向两端分别设有一个台阶；所述磁钢与磁钢安装孔形状相匹配，所述磁钢设置在所述磁钢安装孔内，所述内压板通过螺钉与转自支撑固定，所述内压板与磁钢安装孔的台阶共同用于对磁钢进行轴向限位；所述风扇支架通过螺钉固定在转自支撑圆周面上，所述风扇支架用于对磁钢进行径向限位；所述N个扇叶均匀布置在风扇支架上且位于风扇支架圆周面上。位于风扇支架圆周面上。位于风扇支架圆周面上。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机


[0001]本专利技术属于轴向磁通永磁同步电动机
，尤其涉及一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机。

技术介绍

[0002]电推进系统为飞机提供能源和用于克服阻力使飞机飞行的动力，主要由电池组、电动机、控制器和螺旋桨等组成。其中，电池组将化学能转换为电能，为飞机提供和所需的能量；电动机将电能转换为机械能，并由控制器控制满足不同飞行状态所需的输出功率；螺旋桨为飞机提供飞行的动力。
[0003]轴向磁通永磁同步电机也称盘式永磁电机，具有结构紧凑、效率高、功率密度大等优点，适用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等,尤其适用于安装在飞机电驱动系统上，以满足高转矩密度要求和空间紧凑的场合。
[0004]电机温升主要来自于定子部分，温升问题影响着电机极限容量、安全运行和使用寿命。目前，轴向磁通永磁同步电机多采用液冷或自然冷却。采用液冷方式，电机冷却效果良好，但是液冷相关结构组件影响电机的功率密度，不适用于安装在飞机等空间紧凑的场合；采用风冷方式，电机质量降低，电驱动系统功率密度提升，但对电机的功率和转矩影响较大，无法满足高速大直径螺旋桨的大扭矩要求。
[0005]风扇一般安置于电机端盖或定子侧，在电机运行过程当中，磁钢受热磁化性能会下降，严重时还会导致磁钢退磁，大大降低电机安全性与可靠性。且永磁体多采用表贴式，增加电机轴向长度，降低了电机功率密度。
[0006]对于机上螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电机来说，在不适用液冷散热的前提下，提高电动机的电磁性能，需要优化电动机定、转子部分的结构；为了满足螺旋桨大转矩需求，需要改善电动机散热方式，优化内部散热结构。

技术实现思路

[0007]目前，螺旋桨用轴向磁通驱动电机存在冷却性能差、带载能力低、功率密度低等问题，为解决上述问题，本专利技术提供了一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，冷却采用风冷，省去了液冷结构组件，降低了电动机质量，且能够满足螺旋桨大转矩需求和功率等级需求；且结构设计减少了转子内部结构应力，增强了电机整体可靠性，延长了转子使用寿命
[0008]本专利技术针对螺旋桨用轴向磁通永磁同步电机功率密度低、散热效果差、散热不均匀等问题设计了一种新型的轴向磁通永磁同步电动机结构以解决现有技术存在的问题，避免由于上述问题带来的电机磁钢失磁、电机失效等情况。
[0009]一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，包括：中间的散热转子集成组件和关于其镜像对称的两个定子铁心组件；
[0010]所述散热转子集成组件包括：转子支撑、N个磁钢、内压板、风扇支架和N个扇叶；
[0011]所述转子支撑侧面沿圆周均匀分布N个磁钢安装孔，所述N个磁钢安装孔沿径向两
端分别设有一个台阶；所述磁钢与磁钢安装孔形状相匹配，所述磁钢设置在所述磁钢安装孔内，所述内压板通过螺钉与转自支撑固定，所述内压板与磁钢安装孔的台阶共同用于对磁钢进行轴向限位；
[0012]所述风扇支架通过螺钉固定在转自支撑圆周面上，所述风扇支架用于对磁钢进行径向限位；
[0013]所述N个扇叶均匀布置在风扇支架上且位于风扇支架圆周面上。
[0014]进一步，所述磁钢顶角进行圆角过渡处理。
[0015]进一步，每个扇叶对应一个磁钢，扇叶与磁钢轴向重合，扇叶及风扇支架随散热转子集成组件同步旋转。
[0016]进一步，所述叶片以氩弧焊的方式与风扇支架固定。
[0017]进一步，每个定子铁心组件包括定子铁心和18个绕组；在10对极18槽的极槽配合方式下，槽距角为400
°
，极距为9/10。
[0018]进一步，每个绕组形式为Y接三相绕组，每相占用6个槽；绕线方式采用镜像对称方式。
[0019]进一步，两个定子绕组接线为并联形成“双三相”，同时通电为螺旋桨输出转矩，互为备份。
[0020]进一步，扇叶、风扇支架、转自支撑及内压板均为非导磁材料。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术针对螺旋桨用轴向磁通永磁同步电机功率密度低、散热效果差、散热不均匀等问题设计了一种新型的轴向磁通永磁同步电动机结构以解决现有技术存在的问题，避免由于上述问题带来的电机磁钢失磁、电机失效等情况。
[0023]本专利技术具体应用在某型号轻型电动飞机螺旋桨驱动用永磁同步电动机中，通过与电驱动系统控制器配套试验，电动机的散热能力、带载能力及可靠性显著提升。
附图说明
[0024]图1为轴向磁通电机基本机构图；
[0025]图2为散热转子集成组件结构；
[0026]图3为转子支撑结构图；
[0027]图4为风扇组件结构图；
[0028]图5为磁钢结构图；
[0029]图6为内压板结构图；
[0030]图7为装配顺序图；
[0031]图8为磁路原理图；
[0032]图9为磁钢设计流程图；
[0033]10
‑
散热转子集成组件，20
‑
镜像对称定子铁心组件，201
‑
扇叶，202
‑
风扇支架，203
‑
磁钢，204
‑
压板，205
‑
转子支撑。
具体实施方式
[0034]鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术涉及一种轴向磁通永磁同步电动机，其基本结
构图如图1所示。结构主要由散热转子集成组件10和镜像对称定子铁心组件20组成。
[0035]上述电动机的转子结构将风扇组件和转子进行一体化集成设计，用于将两侧定子铁心绕组产生的热量消散，并保证热量不会沉积于永磁体，且风扇组件不占用电机轴向空间，对电机质量和空间的增加远小于液冷组件，在满足电机转速和安全运行的同时，提高了电机的带载能力和转矩密度。
[0036]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0037]所述的轴向磁通永磁同步电动机包括中心的散热转子集成组件以及两侧的镜像对称定子铁心组件20。
[0038]如图2所示，所述的散热
‑
永磁体集成转子机构包括扇叶101、风扇支架12、磁钢103、内压板104和转子支撑105组成。其中扇叶101、风扇支架102共同构成风扇组件用于帮助散热，磁钢103用于为电动机提供磁势，内压板104用于固定磁钢103，如图3所示，转子支撑105作为整个转子的核心支架为其余零组件提供装配支撑，所述转子支撑侧面沿圆周均匀分布N个磁钢安装孔，所述N个磁钢安装孔沿径向两端分别设有一个台阶。
[0039]所述的扇叶101、风扇支架102以及压板104均采用材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢，其热处理温度为850～930℃，可满足加工要求。
[0040]如图4所示，所述的扇叶101一共20片，位于磁钢3外圈，沿转子支撑105均匀圆周分布，以氩弧焊方式均匀焊于风扇支架102共同构成风扇组件；风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，其特征在于：所述电动机包括：中间的散热转子集成组件和关于其镜像对称的两个定子铁心组件；所述散热转子集成组件包括：转子支撑、N个磁钢、内压板、风扇支架和N个扇叶；所述转子支撑侧面沿圆周均匀分布N个磁钢安装孔，所述N个磁钢安装孔沿径向两端分别设有一个台阶；所述磁钢与磁钢安装孔形状相匹配，所述磁钢设置在所述磁钢安装孔内，所述内压板通过螺钉与转自支撑固定，所述内压板与磁钢安装孔的台阶共同用于对磁钢进行轴向限位；所述风扇支架通过螺钉固定在转自支撑圆周面上，所述风扇支架用于对磁钢进行径向限位；所述N个扇叶均匀布置在风扇支架上且位于风扇支架圆周面上。2.根据权利要求1所述的螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，其特征在于：所述磁钢顶角进行圆角过渡处理。3.根据权利要求1所述的螺旋桨驱动用轴向磁通永磁同步电动机，其特征在于：每个扇叶对应一个磁钢，扇叶与磁钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：武思文，赵群弼，白金池，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：