一种小型低压大电流直流无刷电机制造技术

本实用新型专利技术属于自动控制技术领域，涉及一种小型低压大电流直流无刷电机。是电机本体与驱动控制器一体化结构，可有效缩减整体电机体积和重量，增加了直流无刷电机产品的易用性。电机本体采用6极18槽的集中绕组设计，避免了绕组绝缘失效导致的相间短路的可能，减小电机端部尺寸，降低了定子电阻，有效提高系统的整体效率。为降低直流无刷电机齿槽转矩，采用齿顶开槽的方式。为使电机系统具有低压大电流特性，同时保证电机本体与驱动控制器一体化设计，驱动控制器采用功率器件并联的方式来实现大电流特性。为保证驱动控制器的大电流特性，同时减少驱动控制器发热量和驱动控制器PCB板的整体体积，驱动控制器的母线采用特殊结构的铝排设计。铝排设计。铝排设计。

【技术实现步骤摘要】
一种小型低压大电流直流无刷电机


[0001]本技术属于自动控制
，涉及一种小型低压大电流直流无刷电机。

技术介绍

[0002]在驱动控制技术发展的前期，电动机普遍采用有刷直流电机变速驱动。随着交流电动机控制技术和大功率电力电子器件的发展，交流驱动成为电机驱动的主流，在高性能永磁材料的支持下，直流无刷电机被广泛应用，由于具有高功率密度，体积小，重量轻，效率高等特点，在自动化控制领域中具有良好的应用前景。

技术实现思路

[0003]由于坦克战车采用蓄电池供电，需要电机装置实现较高的驱动效率使得电池的使用量降到最低，从而减轻系统重量；为增加坦克战车的有效载荷，还需要尽量减少电机装置的重量；电机装置的高效率化也能降低电机装置的发热，提高电机的使用寿命，使电机安全可靠运行。因此本文要针对直流无刷电机装置的轻量化一体化和低压大电流技术进行研究。
[0004]本技术的目的：本技术所要解决的技术问题是要提供一种体积紧凑、高功率密度和散热效果好的液压蓄能泵用一体化直流无刷电机。该电机系统主要用于制动系统液压中心站蓄能，是驱动齿轮泵负载的动力源。
[0005]本技术的技术方案：一种小型低压大电流直流无刷电机，是电机本体与驱动控制器一体化结构，电机本体包括前端盖1、定子2、电机转子、壳体3、后座5、后罩8、后端盖10；电机本体与驱动控制器通过电机转子的转子轴13同轴串联安装，定子2安装在壳体3内，前端盖1、后端盖10分别安装在壳体3的前后两端，后座5与后端盖10连接，所述驱动控制器的控制板4和驱动板9安装在后端盖10上，驱动板9上的功率器件直接与后端盖10紧贴；后罩8安装在后座5上，电气插座6、通信插座7安装在后罩8上。
[0006]所述驱动控制器的驱动电路由三相桥接的3个大功率MOSFET并作一路的6路开关器件与它们反向并联连接的18个续流二极管构成。
[0007]所述驱动控制器大电流母线采用铝排设计。
[0008]所述电机本体采用6极18槽绕组分布形式，采用齿顶开槽的方式，每个齿顶开2个半径0.4mm的半圆槽。
[0009]所述小型低压大电流直流无刷电机为组装式结构，采用径向磁路结构设计。
[0010]所述电机定子2由定子铁心和线圈组成；定子线圈为三相对称线圈，采用星形联结，安装在定子铁心的槽内。
[0011]所述电机转子是永磁体，主要由转子磁极12、磁轭和转子轴13组成；将转子磁极12用胶粘到磁轭表面，N、S极相间，然后将粘好转子磁极12的磁轭压入到转子轴13上，形成电机转子。
[0012]所述转子轴13端装有1片轴向充磁的换向磁极11，所产生的旋转磁场为控制板4上
的磁编码器提供电机转子角度测量依据。
[0013]所述电机机壳3和前端盖1及后端盖10采用硬铝材料。
[0014]本技术的技术效果：
[0015]1)直流无刷电机本体与驱动控制器一体化设计，可有效缩减整体电机体积和重量，增加了直流无刷电机产品的易用性。
[0016]2)电机本体采用6极18槽的集中绕组设计，避免了绕组绝缘失效导致的相间短路的可能，减小电机端部尺寸，降低了定子电阻，有效提高系统的整体效率。
[0017]3)为降低直流无刷电机齿槽转矩，采用齿顶开槽的方式。
[0018]4)为使电机系统具有低压大电流特性，同时保证电机本体与驱动控制器一体化设计，驱动控制器采用功率器件并联的方式来实现大电流特性。
[0019]5)改善驱动控制器上的功率器件的散热条件，即通过功率器件的合理选型，优选导通电阻小的MOSFET，同时采用功率器件直接与电机机壳相连的传导方式提高功率器件的散热效率，这样省去了驱动控制器的散热器，有效的降低了电机系统的重量。
[0020]6)为保证驱动控制器的大电流特性，同时减少驱动控制器发热量和驱动控制器PCB板的整体体积，驱动控制器的母线采用特殊结构的铝排设计。
附图说明
[0021]图1直流无刷电机结构示意图。
[0022]其中：1—前端盖；2—定子；3—壳体；4—控制板；5—后座；6—电气插座；7—通信插座；8—后罩；9—驱动板；10—后端盖；11—换向磁极；12—转子磁极；13—转子轴。
[0023]图2电机有限元分析模型。
[0024]图3齿顶开槽方式。
[0025]图4驱动控制器拓扑结构图。
[0026]图5 24V母线排。
[0027]图6 0V母线排。
具体实施方式
[0028]请参阅附图1所示，对本技术做进一步的描述。
[0029]如图1所示，本技术提供了一种液压蓄能泵用低压大电流直流无刷电机，所述电机组件为电机与驱动控制器一体化结构，即电机本体与驱动控制器同轴串联安装，这样充分利用空间，减小电机组件的重量。
[0030]所述电机与驱动控制器一体化的结构是指驱动控制器的控制板4和驱动板9安装在电机的后端盖10上，控制板4和驱动板9从硬件上是分离的，驱动板9上的功率器件直接与后端盖10紧贴，可以直接利用电机后座5进行散热，省去了驱动控制器功率器件的散热器，有效降低了系统的重量。
[0031]为了电机组件的轻量化和方便散热，电机机壳3和前端盖1及后端盖10采用硬铝材料，表面采用阳极氧化发黑处理，提高了辐射散热能力。
[0032]所述电机本体采用6极18槽绕组分布形式，避免了绕组绝缘失效导致的相间短路的可能，减小电机端部尺寸，降低了定子电阻，有效提高系统的整体效率。电机有限元分析
模型如图2所示。由于采用的是整数槽结构，并且电机的磁负荷较大，因此电机的齿槽转矩较大。为降低齿槽转矩，采用齿顶开槽的方式，每个齿顶开2个半径0.4mm的半圆槽，如图3所示。
[0033]电机为组装式结构，采用径向磁路结构设计。其中，电机定子2由定子铁心和线圈组成，电机转子是永磁体，主要由转子磁极12、磁轭和转子轴13组成。
[0034]直流无刷电机转子轴13端装有1片轴向充磁的换向磁极11，所产生的旋转磁场为控制板4上的磁编码器提供电机转子角度测量依据。
[0035]由于电机系统具有低压大电流的特性，为了保证足够大的驱动电流，驱动控制器的驱动电路由三相桥接的3个大功率MOSFET并作一路的6路开关器件与它们反向并联连接的18个续流二极管构成。这个驱动控制器电路分布在驱动板上，驱动控制器拓扑结构图如图4所示：
[0036]这种驱动控制器首先要解决的是并联MOSFET开关器件的均流问题，功率开关器件MOSFET的导通内阻的大小决定着功率开关器件上所流过的电流的大小，当并联的各MOSFET开关器件导通电阻不匹配时，MOSFET开关器件所流过的电流与导通电阻成反比关系，导通电阻最小的MOSFET开关器件将流过最大的电流，这样就会造成静态漏极电流的不均，如果超过MOSFET的电流续流极限，就会烧毁MOSFET开关器件，而一组中任意1个开关器件的不工作可能会导致另外2个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型低压大电流直流无刷电机，其特征在于，是电机本体与驱动控制器一体化结构，电机本体包括前端盖(1)、定子(2)、电机转子、壳体(3)、后座(5)、后罩(8)、后端盖(10)；电机本体与驱动控制器通过电机转子的转子轴(13)同轴串联安装，定子(2)安装在壳体(3)内，前端盖(1)、后端盖(10)分别安装在壳体(3)的前后两端，后座(5)与后端盖(10)连接，所述驱动控制器的控制板(4)和驱动板(9)安装在后端盖(10)上，驱动板(9)上的功率器件直接与后端盖(10)紧贴；后罩(8)安装在后座(5)上，电气插座(6)、通信插座(7)安装在后罩(8)上。2.如权利要求1所述的小型低压大电流直流无刷电机，其特征在于，所述驱动控制器的驱动电路由三相桥接的3个大功率MOSFET并作一路的6路开关器件与它们反向并联连接的18个续流二极管构成。3.如权利要求1所述的小型低压大电流直流无刷电机，其特征在于，所述驱动控制器采用的大电流母线采用铝排设计。4.如权利要求1所述的小型低压大电流直流无刷电机，其特征在于，所述电机本体采用6极18槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：肇健，张玉宝，
申请(专利权)人：北京青云航空仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：