CN109347292B - 一种无人机用无铁芯盘式电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机用无铁芯盘式电机，包括机座盘、定子电枢盘、端盖盘和若干永磁体，所述机座盘与无人机的固定组件相连，所述定子电枢盘同轴固定于机座盘上；所述端盖盘外侧与无人机的待驱动组件固连；所述永磁体与定子电枢盘正对布置，永磁体沿端盖盘周向均匀间隔粘贴于端盖盘的内侧，且永磁体的N极和S极依次交替均匀分布；所述永磁体为不等厚永磁体，永磁体沿端盖盘的轴向充磁。本发明的有益效果为：本发明采用不等厚的永磁体交替分布，大大降低了无铁芯盘式电机谐波现象，继而减小了驱动时产生的噪声，电机运行更可靠。

Description

一种无人机用无铁芯盘式电机
技术领域
本发明涉及一种无铁芯盘式电机，具体涉及一种无人机用无铁芯盘式电机。
背景技术
无人机的运行需高效的驱动电机带动旋翼高速旋转，这就对驱动电机的重量与轴向长度有较苛刻的要求。目前，无人机常用径向磁通电机作为主要驱动电机，虽能达到性能要求，但其重量大，轴向尺寸长，不适用于对重量与体积要求高的场合，严重限制了无人机领域的发展；普通盘式电机能满足轴向尺寸短的要求，但其效率低，漏磁较严重，性能较低；普通无铁芯盘式电机质量较小，且轴向尺寸合理，但其谐波现象严重，噪声大，且磁能利用率不高，效率低，不适合对驱动电机有高性能要求的无人机领域。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种噪声小、平稳性高的无人机用无铁芯盘式电机。
本发明采用的技术方案为：一种无人机用无铁芯盘式电机，包括机座盘、定子电枢盘、端盖盘和若干永磁体，所述机座盘与无人机的固定组件相连，所述定子电枢盘同轴固定于机座盘上；所述端盖盘外侧与无人机的待驱动组件固连；所述永磁体与定子电枢盘正对布置，永磁体沿端盖盘周向均匀间隔粘贴于端盖盘的内侧，且永磁体的N极和S极依次交替均匀分布；所述永磁体为不等厚永磁体，永磁体沿端盖盘的轴向充磁。
按上述方案，所述永磁体整体呈T型结构，永磁体两端厚度与永磁体中部厚度之比为1:2。
按上述方案，所述端盖盘的外周面向下延伸，延伸段的内壁固定隔磁环，隔磁环的内圈与永磁体的外壁面粘贴，永磁体紧密贴合所述隔磁环的同时与所述端盖盘粘接；所述隔磁环采用不导磁材料制成。
按上述方案，在定子电枢盘的内侧开设有同轴的环形槽，环形槽内固定有调磁环。
按上述方案，端盖盘、隔磁环及永磁体组成电机转子；定子电枢盘、机座盘及调磁环组成电机定子，电机定子与转子间无机械接触。
按上述方案，所述调磁环包括若干依次相连的导磁块和非导磁块，导磁块和非导磁块均匀交替间隔布置。
按上述方案，所述永磁体与所述调磁环间设有轴向气隙。
按上述方案，导磁块的个数Z、永磁体的极对数Pb、定子电枢盘的电枢绕组极对数Pr三者应满足如下关系：
Z＝Pb+Pr。
按上述方案，定子电枢盘由已绕制完成的电枢绕组灌装而成，电枢绕组为三相绕组，按24槽8极单层链式绕组绕法绕制。
按上述方案，所述端盖盘外侧沿周向开设多个螺栓孔，端盖盘通过螺栓与无人机的待驱动组件固连。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用不等厚的永磁体交替分布，大大降低了无铁芯盘式电机谐波现象，继而减小了驱动时产生的噪声，电机运行更可靠。
2、与传统表贴式永磁体相比，本发明增加隔磁环辅助固定，在起隔磁作用的同时支撑永磁体，减小永磁体因高速而离心力过大产生的危险，增加电机安全性。
3、本发明引入调磁环，调磁环对电机磁场进行调制，仿真结果表明，相比于无调磁环电机，本发明所述电机磁链畸变更小，平稳性更高；
4、定子转子之间无机械接触，无外壳固定，定子与转子可灵活固定在无人机组件中，装配更灵活；
5、本发明所述无人机用无铁芯盘式电机，装配灵活，噪声小，运行可靠，解决了普通无铁芯盘式电机无法应用在无人机上的问题。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的主体装配图。
图2为图1的俯视图。
图3为本实施例装配部分局部放大图。
图4为本实施例中调磁环与永磁体的连接示意图。
图5为同等条件下本发明与采用普通永磁体电机、不采用调磁环电机空载磁链仿真对比图。
其中：1、机座盘；2、端盖盘；3、隔磁环；4、永磁体；5、定子电枢盘；6、第一粘接层；7、第二粘接层；8、调磁环；9、导磁块；10、非导磁块。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步地描述。
如图1～3所示的一种无人机用无铁芯盘式电机，包括机座盘1、定子电枢盘5、端盖盘2和若干永磁体4，所述机座盘与无人机的固定组件相连，所述定子电枢盘5同轴固定于机座盘1上(定子电枢盘5的外侧通过第二粘贴层7与机座盘1连接固定)，定子电枢盘5由已绕制完成的电枢绕组灌装而成，电枢绕组为三相绕组，按24槽8极单层链式绕组绕法绕制；所述端盖盘2外侧沿周向开设多个螺栓孔，端盖盘2通过螺栓与无人机的待驱动组件固连；所述永磁体4与定子电枢盘5正对布置，永磁体4沿端盖盘1周向均匀间隔粘贴于端盖盘1的内侧(通过第一粘贴层6粘贴)，且永磁体4的N极和S极依次交替均匀分布；所述永磁体4为不等厚永磁体，永磁体4沿端盖盘的轴向充磁。本实施例中，所述永磁体4整体呈T型结构，经仿真优化，当永磁体4两端厚度与永磁体4中部厚度之比为1:2，电机磁链畸变更小，平稳性更高。
优选地，端盖盘2的外周面向下延伸，延伸段的内壁固定隔磁环3(可粘贴)，隔磁环3的内圈与永磁体4的外壁面粘贴，永磁体4紧密贴合所述隔磁环3的同时与所述端盖盘2粘接；所述隔磁环3为轻型不导磁材料，起隔磁与支撑永磁体4的作用。
优选地，在定子电枢盘5的内侧开设有同轴的环形槽，环形槽内固定有调磁环8(可粘结)；如图4所示，所述调磁环8包括若干依次相连的导磁块9和非导磁块10，导磁块9和非导磁块10均匀交替间隔布置，所述调磁环8与所述永磁体4轴向正对布置。本实施例中导磁块9与非导磁块10均为8块。所述调磁环8上的导磁块9个数Z、所述永磁体4的极对数Pb、所述定子电枢盘5上的电枢绕组极对数Pr三者应满足如下关系：
Z＝Pb+Pr。
本发明中，各组件均同轴装配；端盖盘2、隔磁环3及永磁体4组成电机转子，用于输出转矩；定子电枢盘5、机座盘1及调磁环8组成电机定子；所述定子电枢盘5上开有多个用于安置霍尔传感器的通孔，定子电枢盘通过霍尔传感器与控制***相连。电机定子与转子间无任何机械接触，电机无外壳，可灵活将定子与转子安置在无人机组件上。电机定子与电机转子间设有气隙，即所述永磁体4与所述调磁环8间设有轴向气隙，气隙大小影响电机输出转矩。根据无人机实际性能要求与尺寸要求合理设置气隙长度。
本发明的工作原理为：定子上的定子电枢盘5通三相电流提供电枢磁场，转子上的永磁体4提供主磁场，调磁环8对两磁场进行调制，使调制后的谐波与对方相互作用，产生转矩提供输出。永磁体4为不等厚永磁体，合理设置不等厚程度，加上调制环磁场调制，有效减小了电机谐波现象，使电机运行更平稳，噪声更低。图5给出了同等条件下，本发明采用不等厚永磁体与采用普通永磁体电机、不采用调磁环电机空载磁链仿真对比图，从图中可知，本发明所述电机(图中样机)相比于其余两种电机，能有效较小电机磁链畸变，电机磁链波形更光滑，电机谐波现象更小，这对电机后续驱动控制起着重要作用。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，包括机座盘、定子电枢盘、端盖盘和若干永磁体，所述机座盘与无人机的固定组件相连，所述定子电枢盘同轴固定于机座盘上；所述端盖盘外侧与无人机的待驱动组件固连；所述永磁体与定子电枢盘正对布置，永磁体沿端盖盘周向均匀间隔粘贴于端盖盘的内侧，且永磁体的N极和S极依次交替均匀分布；所述永磁体为不等厚永磁体，永磁体沿端盖盘的轴向充磁；所述永磁体整体呈T型结构，永磁体两端厚度与永磁体中部厚度之比为1:2。
2.如权利要求1所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，所述端盖盘的外周面向下延伸，延伸段的内壁固定隔磁环，隔磁环的内圈与永磁体的外壁面粘贴，永磁体紧密贴合所述隔磁环的同时与所述端盖盘粘接；所述隔磁环采用不导磁材料制成。
3.如权利要求1所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，在定子电枢盘的内侧开设有同轴的环形槽，环形槽内固定有调磁环。
4.如权利要求1所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，端盖盘、隔磁环及永磁体组成电机转子；定子电枢盘、机座盘及调磁环组成电机定子，电机定子与转子间无机械接触。
5.如权利要求3所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，所述调磁环包括若干依次相连的导磁块和非导磁块，导磁块和非导磁块均匀交替间隔布置。
6.如权利要求3所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，所述永磁体与所述调磁环间设有轴向气隙。
7.如权利要求3所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，导磁块的个数Z、永磁体的极对数Pb、定子电枢盘的电枢绕组极对数Pr三者应满足如下关系：
Z＝Pb+Pr。
8.如权利要求1所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，定子电枢盘由已绕制完成的电枢绕组灌装而成，电枢绕组为三相绕组，按24槽8极单层链式绕组绕法绕制。
9.如权利要求1所述的无人机用无铁芯盘式电机，其特征在于，所述端盖盘外侧沿周向开设多个螺栓孔，端盖盘通过螺栓与无人机的待驱动组件固连。
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