CN218071279U - 一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，包括定子和电机外转子，定子带有电枢的线圈绕组，电机外转子提供与定子电枢产生的电磁反应的磁场，电机外转子位于定子的外侧；所述定子包括铁芯套，铁芯套外边镶嵌有硅钢片铁芯，硅钢片铁芯上缠绕有电枢线圈，硅钢片铁芯感应的磁力矩传递到铁芯套；所述电机外转子绕铁芯套旋转，电机外转子包括磁钢，通电后电枢线圈形成的电磁与磁钢磁力相互作用驱动电机旋转。具有以下优点：该电机尺寸大小适合滚刷安装、低速大扭矩、过载能力强，能适应滚刷运转工况，填补了除雪车领域使用电机驱动的空白。

Description

一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种由车载直流电源驱动的无刷直流外转子永磁电机，该电机主要用于冬季扫雪滚刷刷轴驱动。

背景技术

常规能源是指已能大规模生产和广泛利用的一次能源，又称传统能源。常规能源以煤炭、石油等化石燃料为主，由于其含碳，燃烧生成的二氧化碳具有温室效应，并且排放形成大量的粉尘污染，不是环保的能源，并且不可再生。

随着科技发展，光电、风电、水电、波浪发电等新能源技术实用化，并且在总的能源占比越来也大，这类新能源碳排放少、环保无污染，不产生温室效应。新能源的使用，催生了各类行业、各种以新能源电力为主的新型电气、电动设备。

本发明主要提出了一种无刷直流外转子永磁电机，主要用于新能源除雪车滚刷刷轴驱动。除雪车是用于冬季机场、道路、街道、园区的除雪专用车辆，扫雪滚刷是其主要的作业装置，现有的扫雪滚刷主要以柴油机带动的液压马达驱动旋转，新能源锂电一类大容量储能装置的出现，使采用永磁大扭矩直流电机驱动滚刷刷轴得以实现，体现出新能源的低碳环保的优势。

现有技术的电机有各种型式，但是适用于扫雪滚刷的专用电机没有可选型的产品。扫雪滚刷的专用电机需要具备如下的技术要求：1、功率密度大，满足扫雪刷的安装尺寸要求；2、满足刷辊作业低转速要求(500或600转/分钟以下)；3、满足扫雪大扭矩要求；4、有散热能力；5、满足大电流高电压安全性要求；6、密封防尘、防水；7、过载能力强，堵转力矩高，堵转电流小，能承受一定的堵转运行；8、不需要高传动精度，成本低。

因此设计一款满足扫雪要求的直流无刷电机是以新能源为主的专用除雪车形成量产的关键环节。

发明内容

本发明目的是提供一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，主要用于冬季扫雪滚刷刷轴的驱动，该电机尺寸大小适合滚刷安装、低速大扭矩、过载能力强，能适应滚刷运转工况，填补了除雪车领域使用电机驱动的空白。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，包括定子和电机外转子，定子带有电枢的线圈绕组，电机外转子提供与定子电枢产生的电磁反应的磁场，电机外转子位于定子的外侧；

所述定子包括铁芯套，铁芯套外边镶嵌有硅钢片铁芯，硅钢片铁芯上缠绕有电枢线圈，硅钢片铁芯感应的磁力矩传递到铁芯套；

所述电机外转子绕铁芯套旋转，电机外转子包括磁钢，通电后电枢线圈形成的电磁与磁钢磁力相互作用驱动电机旋转。

进一步的，所述铁芯套和硅钢片铁芯均为圆环状，硅钢片铁芯的内孔均匀设有若干凸起，铁芯套外圆周均匀设有若干键槽，键槽与凸起的数量相同，凸起与键槽键合。

进一步的，所述硅钢片铁芯设有若干电枢线圈槽，电枢线圈槽内缠绕有电枢线圈。

进一步的，所述电枢线圈槽槽数为12个，磁钢为8片，电机采用12槽8 级，12槽分为3相或4相。

进一步的，所述定子中每相相同顺序的电枢线圈槽内安装有3个霍尔传感器，3个霍尔传感器之间呈120°夹角布置。

进一步的，所述霍尔传感器连接有电机控制器，检测三相的电枢线圈相对磁钢的位置信号，电枢线圈通过3根三相电枢接线连接有IGBT模组。

进一步的，所述电机外转子还包括电机外壳，磁钢的NS极交替布置镶嵌并用胶粘贴在电机外壳内圆面，通电后电枢线圈形成的电磁与磁钢磁力相互作用驱动电机旋转。

进一步的，所述电机外壳的两端各安装有一轴承，靠近散热风扇端的轴承设有风扇端轴承座，靠近三相电枢接线端的轴承设有接线端轴承座，风扇端轴承座和接线端轴承座通过铁芯螺母固定在硅钢片铁芯的两端，使之紧密固定成一体，轴承用于支撑电机外转子绕铁芯套旋转。

进一步的，所述电机外转子的端部固定有散热风扇，散热风扇通过风扇固定螺钉固定在电机外壳的端部。

进一步的，所述硅钢片铁芯、铁芯套、风扇端轴承座上面均设有通气孔，形成空气冷却循环通道。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

电动机提供动力的主要部件有定子和转子两大部分，定子带有线圈绕组，转子提供与定子电枢产生的电磁反应的磁场，定子电枢在内，转子在外的为外转子电机，外转子电机电枢接线在电机轴内不发生旋转运动，这种无刷的结构方式电线连接方便、电流传输不需要碳刷、无碳刷磨损寿命长、运转可靠，适合除雪车滚刷驱动。

扫雪滚刷转速一般0～600转/分钟，扫雪力大，因此本发明电机呈现出低速大扭矩特征。

本发明电机采用分数槽集中绕组，结构简单制做容易，节能、节材、轻量化、成本低。

本发明电机因为不需要高转动精度，采用中小气隙，降低制造成本，降低发热，提高扭矩。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，附图介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明中永磁电机的总体结构示意图(输出线端)；

图2为本发明中永磁电机的总体结构示意图(风扇端)；

图3为本发明中永磁电机接线端的结构示意图；

图4为本发明中永磁电机的剖视结构、冷却风道示意图；

图5为本发明中永磁电机的***结构示意图；

图6为本发明中永磁电机的三相电枢接线图；

图7为本发明中永磁电机三相电枢与IGBT接线图和霍尔元件分布图；

图8为本发明中硅钢片铁芯的结构示意图；

图9为本发明中铁芯套的结构示意图；

图中序号说明：1、散热风扇；2、风扇固定螺钉；3、轴承；4、电枢线圈； 5、硅钢片铁芯；6、电机外壳；7、接线端轴承座；8、风扇端轴承座；9、铁芯套；10、磁钢；11、铁芯螺母；12、霍尔传感器接线；13、三相电枢接线；14、通气孔；51、铁芯凸起；52、电枢线圈槽；91、键槽。

具体实施方式

实施例

如图1至图9所示，一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，包括定子和电机外转子，定子带有电枢的线圈绕组，电机外转子提供与定子电枢产生的电磁反应的磁场，电机外转子位于定子的外侧。

所述定子包括铁芯套9、硅钢片铁芯5、电枢线圈4、霍尔传感器H1、H2、 H3、霍尔传感器接线12、三相电枢接线13；电机外转子包括电机外壳6和磁钢 10。

所述铁芯套9外边镶嵌有硅钢片铁芯5，铁芯套9和硅钢片铁芯5均为圆环状，硅钢片铁芯5的内孔均匀设有若干凸起51，铁芯套9外圆周均匀设有若干键槽91，键槽91与凸起51的数量相同，凸起51与键槽91键合，这样的构造能将硅钢片铁芯5感应的磁力矩传递到铁芯套9。

所述硅钢片铁芯5设有若干电枢线圈槽52，电枢线圈槽52内缠绕有电枢线圈4，采用分数槽集中绕组，结构简单，轻量化、成本低，本发明电枢线圈槽52槽数为12个，电机采用12槽8级(8片磁钢10)，12槽分为3相或4 相，优选为3相，每相4个电枢线圈4。

所述磁钢10的NS极交替布置镶嵌并用胶粘贴在电机外壳6内圆面，通电后电枢线圈4形成的电磁与磁钢10磁力相互作用驱动电机旋转，磁钢10和电机外壳6构成电机外转子。

所述定子中每相相同顺序的电枢线圈槽52内安装有3个霍尔传感器(图7， H1、H2、H3)，3个霍尔传感器之间呈120°夹角布置，霍尔传感器连接有电机控制器，检测三相的电枢线圈4相对磁钢10的位置信号，电枢线圈4通过3 根三相电枢接线13连接有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模组，位置信号通过电机控制器进行放大，放大信号输出6路电压(V1-V6)输出至IGBT模组栅极，控制电机电枢逆变电压相位，继而控制电机旋转方向。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模组和电机控制器为现有技术，可以通过功率、电压、电流参数选型市购。

所述电机外壳6的两端各安装有一轴承3，靠近散热风扇1端的轴承3设有风扇端轴承座8，靠近三相电枢接线13端的轴承3设有接线端轴承座7，风扇端轴承座8和接线端轴承座7通过铁芯螺母11固定在硅钢片铁芯5的两端，使之紧密固定成一体，轴承3用于支撑电机外转子绕铁芯套9旋转，为了避免杂物进入电机，轴承3采用免维护角接触密封球轴承，两个轴承3外端设有密封圈。

所述电机外转子的端部固定有散热风扇1，散热风扇1通过风扇固定螺钉2 固定在电机外壳6的端部，本发明电机用于冬季除雪工况，转速慢，并且电机功率在10-40kW之间，电机发热量不是太大，故而采用空气冷却，电机外转子端部固定了一个散热风扇。

所述硅钢片铁芯5、铁芯套9、风扇端轴承座8上面均设有通气孔14，形成空气冷却循环通道。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：包括定子和电机外转子，定子带有电枢的线圈绕组，电机外转子提供与定子电枢产生的电磁反应的磁场，电机外转子位于定子的外侧；

所述定子包括铁芯套(9)，铁芯套(9)外边镶嵌有硅钢片铁芯(5)，硅钢片铁芯(5)上缠绕有电枢线圈(4)，硅钢片铁芯(5)感应的磁力矩传递到铁芯套(9)；

所述电机外转子绕铁芯套(9)旋转，电机外转子包括磁钢(10)，通电后电枢线圈(4)形成的电磁与磁钢(10)磁力相互作用驱动电机旋转。

2.如权利要求1所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述铁芯套(9)和硅钢片铁芯(5)均为圆环状，硅钢片铁芯(5)的内孔均匀设有若干凸起(51)，铁芯套(9)外圆周均匀设有若干键槽(91)，键槽(91)与凸起(51)的数量相同，凸起(51)与键槽(91)键合。

3.如权利要求1所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述硅钢片铁芯(5)设有若干电枢线圈槽(52)，电枢线圈槽(52)内缠绕有电枢线圈(4)。

4.如权利要求3所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述电枢线圈槽(52)槽数为12个，磁钢(10)为8片，电机采用12槽8级，12槽分为3相或4相。

5.如权利要求3所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述定子中每相相同顺序的电枢线圈槽(52)内安装有3个霍尔传感器，3个霍尔传感器之间呈120°夹角布置。

6.如权利要求5所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述霍尔传感器连接有电机控制器，检测三相的电枢线圈(4)相对磁钢(10)的位置信号，电枢线圈(4)通过3根三相电枢接线(13)连接有IGBT模组。

7.如权利要求1所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述电机外转子还包括电机外壳(6)，磁钢(10)的NS极交替布置镶嵌并用胶粘贴在电机外壳(6)内圆面。

8.如权利要求7所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述电机外壳(6)的两端各安装有一轴承(3)，靠近散热风扇(1)端的轴承(3)设有风扇端轴承座(8)，靠近三相电枢接线(13)端的轴承(3)设有接线端轴承座(7)，风扇端轴承座(8)和接线端轴承座(7)通过铁芯螺母(11)固定在硅钢片铁芯(5)的两端，使之紧密固定成一体，轴承(3)用于支撑电机外转子绕铁芯套(9)旋转。

9.如权利要求7所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述电机外转子的端部固定有散热风扇(1)，散热风扇(1)通过风扇固定螺钉(2)固定在电机外壳(6)的端部。

10.如权利要求8所述的一种扫雪滚刷专用的无刷直流外转子永磁电机，其特征在于：所述硅钢片铁芯(5)、铁芯套(9)、风扇端轴承座(8)上面均设有通气孔(14)，形成空气冷却循环通道。

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