CN208656612U - 一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机 - Google Patents
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Abstract
一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，包括定子、转子和转轴；转子固定套设在转轴上，转子外侧设置有定子；本实用新型采用磁钢直接粘接于转子槽中，不必外加保护套，不仅简化转子结构与加工工艺，适应规模化批量生产，同时这种结构具有较好的强度及加工同轴度，电机运行更平稳；极弧系数设计在0.85以上，设计较小的极间距与桥距，减少极间漏磁与气隙漏磁磁通。
Description
技术领域
本实用新型属于电机技术领域，特别涉及一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机。
背景技术
电机制动时通常需要在电机轴上增加制动器，而制动器在使用过程中经常需要维护，不仅使系统结构复杂，而且还影响系统可靠性。无刷电机可以频繁制动停止，但频繁启动、停止时要求无刷电机控制器容量、电机功率要比普通负载选用的要大，否则无刷电机和控制器容易损坏，增加了系统使用维护的频率。
永磁无刷电动机是随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机，是现代电子技术(包括电力电子、微电子技术)、控制理论和电机技术相结合的产物，具有效率高、调速范围宽、动态响应快、寿命长、无需经常维护等优点。永磁无刷电动机的控制模式分为方波驱动和正弦波驱动。方波驱动时，其驱动电流为矩形波，电动机反电动势要求为梯形波；正弦波电流驱动时，其驱动电流为正弦波，电动机反电动势要求为正弦波。前者常称为永磁无刷直流电动机，后者称为永磁交流伺服电动机。就其位置传感器和控制电路而言，方波驱动相对简单、廉价，是目前绝大多数无刷直流电动机的驱动方式。正弦波驱动需要高分辨率位置传感器，如旋转变压器、光电编码器，控制电路相对复杂，成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，以解决上述问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，包括定子、转子和转轴；转子固定套设在转轴上，转子外侧设置有定子；
定子包括定子铁芯、定子线圈和线圈骨架；定子铁芯由若干个定子冲片叠加冲压形成，每个定子冲片沿圆周方向设置有若干齿槽；定子铁芯上设置有定子线圈和线圈骨架；定子冲片的内外径比值大于等于0.7；定子冲片上的齿宽/齿距比为0.54；
转子包括转子铁芯和磁钢；转子铁芯由若干个转子冲片叠加冲压形成，每个转子冲片上边缘沿圆周方向设置有若干转子槽；磁钢粘贴设置在转子槽内，相邻的两个磁钢的极性相反；转子铁芯上隔磁磁桥的宽度和长度均在0.5mm～1mm之间。
进一步的，转轴两端设置有轴承，定子和转子的一端设置有前端盖，另一端设置有后端盖，轴承设置在端盖上；定子外侧设置有机壳，机壳与前端盖和后端盖均连接。
进一步的，定子铁芯上的齿槽个数为，转子铁芯上转子槽的个数为。
进一步的，转子冲片上设置有若干扣铆点；转子冲片上转子槽内部设置有若干去重孔。
进一步的，磁钢的极弧系数大于0.85。
与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
本实用新型电机定子冲片设计时将定子内外径比值提高到了0.7以上(，这样方便设计较大的转子外径；由于定位转矩接近工作时额定转矩的50％，设计时采用较大的齿宽/齿距比0.54，这样有利于提高气隙磁密，提高气隙磁通量，由于齿槽转矩与气隙中永磁磁通的平方成正比，于是可以大幅度提高了电机齿槽转矩，保证电机在断电后较大的定位转矩，从而实现系统停转时的自锁功能，经验证，上述设计电机齿槽转矩达到了1.15Nm以上，是常规相同外形尺寸电机齿槽转矩的10倍以上，不仅在系统中正常驱动及频繁启、停运行，同时为系统提供制动定位力矩，省去制动器，简化结构，降低成本，并提高了系统可靠性。
本实用新型采用磁钢直接粘接于转子槽中，不必外加保护套，不仅简化转子结构与加工工艺，适应规模化批量生产，同时这种结构具有较好的强度及加工同轴度，电机运行更平稳；极弧系数设计在0.85以上，设计较小的极间距与桥距，减少极间漏磁与气隙漏磁磁通。
本实用新型8极12槽绕组方案，每个线圈绕在一个齿上，线圈之间没有交叉重叠，不仅可以缩短长度降低铜耗，同时适合规模化绕线工艺。
附图说明
图1为实用新型无刷直流电动机结构图；
图2为本实用新型的电机定子截面图；
图3为本实用新型电机定子冲片图；
图4为实用新型电机转子剖面图；
图5为实用新型电机转子冲片图。
其中：1、前端盖；2、定子；3、转子；4、后端盖；5、轴承；6、转轴；7、机壳；8、定子铁芯；9、定子线圈；10、线圈骨架；11、定子冲片；12、磁钢；13、转子铁芯；14、转子冲片；15、扣铆点；16、去重孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明：
请参阅图1-图5，一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，包括定子2、转子3和转轴6；转子3固定套设在转轴6上，转子3外侧设置有定子2；
定子2包括定子铁芯8、定子线圈9和线圈骨架10；定子铁芯由若干个定子冲片11叠加冲压形成，每个定子冲片11沿圆周方向设置有若干齿槽；定子铁芯8上设置有定子线圈9和线圈骨架10；定子冲片11的内外径比值大于等于0.7；定子冲片11上的齿宽/齿距比为0.54；
转子3包括转子铁芯13和磁钢12；转子铁芯13由若干个转子冲片14叠加冲压形成，每个转子冲片14上边缘沿圆周方向设置有若干转子槽；磁钢12粘贴设置在转子槽内，相邻的两个磁钢12的极性相反；转子铁芯13上隔磁磁桥的宽度和长度均在0.5mm～1mm之间。
转轴6两端设置有轴承5，定子2和转子3的一端设置有前端盖1，另一端设置有后端盖4，轴承5设置在端盖上；定子2外侧设置有机壳7，机壳7与前端盖1和后端盖4均连接。
定子铁芯8上的齿槽个数为12，转子铁芯13上转子槽的个数为8。
转子冲片上设置有若干扣铆点15；转子冲片上转子槽内部设置有若干去重孔16。
磁钢12的极弧系数大于0.85。
参见图1，本实用新型的无刷直流电机结构与普通直流电机基本相同，主要由前端盖、定子、转子、后端盖及轴承等组成，其中定子包括机壳、定子铁心、定子线圈、线圈骨架等；转子由转子铁心、磁钢、转轴组成，定、转子之间由轴承及前、后端盖支撑连接。实用新型电机与普通无刷直流电机在结构上相同，但由于断电保持制动及频繁起停等特殊要求，电机齿槽转矩的设计方向与常规电机相反，定子齿槽形状及定子内外径比值等结构设计应保证齿槽转矩远远大于常规无刷电机，因此实用新型电机定子冲片(见图3)与普通电机相比,在相同的外形尺寸ΦD1下，内孔ΦD2大，这样可以提高单位电磁力作用下的齿槽转矩值，同时提高齿距/齿宽的比值，即设计较小的槽形，保证足够空间容纳线圈外，这样可以增加气隙中较大的气隙磁通量，与此同时采用高性能稀土永磁材料，提供足够的剩磁与较强的矫顽力，为实现小体积电机产生较大定位转矩提供充足来源。
8极12槽极槽配合，作为分数槽每极每槽数q＝1/2，同等条件下齿槽定位转矩可能稍逊于整数槽的极槽配合方案，但在该极槽配合条件下，沿圆周均布的4个槽口相对磁场的位置是相同的，其产生的定位转矩可以叠加，从而可以产生较大的齿槽定位转矩，另外相对应的2组4个槽口分别与这4个槽口错开一定角度，使得电机具有较好的起动性能。通过理论分析及实际验证，8极12槽极槽配合，不仅可以产生略次于同等磁场条件下整数槽绕组的齿槽定位转矩，同时具有较好的快速起动性能。此外，8极12槽绕组方案，每个线圈绕在一个齿上，线圈之间没有交叉重叠(如图2所示)，不仅可以缩短长度降低铜耗，同时适合规模化绕线工艺。
采用内嵌式转子结构，如图4所示，磁钢直接粘接于转子槽中，不必外加保护套，不仅简化转子结构与加工工艺，适应规模化批量生产，同时这种结构具有较好的强度及加工同轴度，电机运行更平稳。图5为转子冲片图，图中尺寸A、B分别为隔磁磁桥宽度和长度，这两个尺寸的选取影响磁路的漏磁系数，可取0.5～1mm；尺寸C、D为扣铆点宽度与长度，以保证冲片叠压时整齐一致。由于转子外径尺寸较常规电机大，转子上增加了去重的设计，图4、图5中8个圆形孔就为去重孔，圆孔大小以不影响磁路及冲制时的强度为宜。
本实用新型利用永磁电机特有的齿槽定位转矩，设计了一种满足电机基本功能前提下的大齿槽转矩无刷直流力矩电机，当系统停止工作后，由该永磁无刷直流电动机提供制动力矩，使电机转轴保持制动在原来的位置。该电机不仅在系统中正常驱动及频繁启、停运行，同时为系统提供制动定位力矩，省去制动器，简化结构，降低成本，并提高了系统可靠性。
Claims (5)
1.一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，其特征在于，包括定子(2)、转子(3)和转轴(6)；转子(3)固定套设在转轴(6)上，转子(3)外侧设置有定子(2)；
定子(2)包括定子铁芯(8)、定子线圈(9)和线圈骨架(10)；定子铁芯由若干个定子冲片(11)叠加冲压形成，每个定子冲片(11)沿圆周方向设置有若干齿槽；定子铁芯(8)上设置有定子线圈(9)和线圈骨架(10)；定子冲片(11)的内外径比值大于等于0.7；定子冲片(11)上的齿宽/齿距比为0.54；
转子(3)包括转子铁芯(13)和磁钢(12)；转子铁芯(13)由若干个转子冲片(14)叠加冲压形成，每个转子冲片(14)上边缘沿圆周方向设置有若干转子槽；磁钢(12)粘贴设置在转子槽内，相邻的两个磁钢(12)的极性相反；转子铁芯(13)上隔磁磁桥的宽度和长度均在0.5mm～1mm之间。
2.根据权利要求1所述的一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，其特征在于，转轴(6)两端设置有轴承(5)，定子(2)和转子(3)的一端设置有前端盖(1)，另一端设置有后端盖(4)，轴承(5)设置在端盖上；定子(2)外侧设置有机壳(7)，机壳(7)与前端盖(1)和后端盖(4)均连接。
3.根据权利要求1所述的一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，其特征在于，定子铁芯(8)上的齿槽个数为(12)，转子铁芯(13)上转子槽的个数为(8)。
4.根据权利要求1所述的一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，其特征在于，转子冲片上设置有若干扣铆点(15)；转子冲片上转子槽内部设置有若干去重孔(16)。
5.根据权利要求1所述的一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机，其特征在于，磁钢(12)的极弧系数大于0.85。
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| CN201821246489.0U CN208656612U (zh) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | 一种无源自制动频繁启停的无刷直流电动机 |
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| CN109672283A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-23 | 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 | 一种新型直流无刷电机 |
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2018
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| CN109672283A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-23 | 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 | 一种新型直流无刷电机 |
| CN109672283B (zh) * | 2019-01-04 | 2025-01-24 | 首航慧通科技(北京)有限公司 | 一种直流无刷电机 |
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