一种具备多种磁场冗余模式的外转子无刷直流电机的制作方法

1.本发明涉及外转子无刷直流电机领域，具体是一种具备多种磁场冗余模式的外转子无刷直流电机。


背景技术：

2.目前常见的外转子无刷直流电机主要可分为径向磁场电机和轴向磁场电机，其磁场方向一般都是固定不变的。其中，径向磁场电机较为普遍，广泛适用于高转速、低扭矩、功率密度要求不高的应用中。而轴向磁场电机由于具备大扭矩、功率密度高的特点，往往应用在一些高要求的行业中，如电动汽车、电动飞机等领域。但是，装载电机的各种设备在实际应用过程中，其工况要求往往复杂多变，并不是一尘不变的。装有径向磁场电机的设备有时可能需要应用于高要求的工况条件下(如大扭矩、高功率密度)，而装有轴向磁场电机的设备有时也可能要应用于一般的低工况要求条件下。此外，当设备需要在更高的工况要求下使用时，就需要电机内部能够形成轴/径向复合磁场。而这些要求都是目前市面上单一磁场方向电机无法满足的。
3.此外，现有的单磁场刷直流电机只具备一套磁场系统，当此系统受损时会直接导致电机停止工作甚至报废，进而严重影响安装此电机设备的正常、安全使用。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种具备多种磁场冗余模式的外转子无刷直流电机，通过切换磁场模式来满足不同的工况使用条件，并保证其中一套磁场系统受损后，依然有其他磁场系统支持电机继续正常工作。
5.本发明的技术方案为：
6.一种具备多种磁场冗余模式的外转子无刷直流电机，包括有转子机壳，固定于转子机壳顶端的转子上盖，固定于转子机壳底端的转子下盖，固定于转子上盖下端面上的一圈上轴向磁场磁钢，固定于转子下盖上端面上的一圈下轴向磁场磁钢，固定于转子机壳内壁上的一圈径向磁场磁钢，设置于转子机壳内且顶端与转子上盖固定连接的转轴，设置于转子机壳内且套装于转轴外周的定子支架，固定于定子支架外圈上的径向磁场绕组铁芯和轴向磁场绕组铁芯，固定于定子支架底端上的磁场模式切换控制电路板和三相电机绕组引出线接头，连接于磁场模式切换控制电路板上的模式选择开关；
7.所述的一圈上轴向磁场磁钢和一圈下轴向磁场磁钢沿电机的轴向一一相对；
8.所述的定子支架上设置有轴承，轴承的外圈与定子支架固定连接、轴承的内圈与转轴固定连接；
9.所述的一圈径向磁场磁钢中，相邻的径向磁场磁钢之间的间距相等；
10.所述的径向磁场绕组铁芯包括有环形的定位连接铁芯、固定于定位连接铁芯外壁上的一圈均匀分布的径向磁场绕组定位铁芯、缠绕于每个径向磁场绕组定位铁芯上的径向磁场绕组，每个径向磁场绕组定位铁芯的内端均固定于定位连接铁芯的外壁上且相邻的径
向磁场绕组定位铁芯之间设置有间隙；
11.所述的轴向磁场绕组铁芯为多个，每个轴向磁场绕组铁芯均包括有轴向磁场绕组定位铁芯和缠绕于每个轴向磁场绕组定位铁芯上的轴向磁场绕组，多个轴向磁场绕组铁芯呈圆环形分布，每个轴向磁场绕组铁芯均卡置于相邻的两个径向磁场绕组定位铁芯之间形成组合绕组铁芯；
12.所述的组合绕组铁芯的外圈与一圈径向磁场磁钢之间有一定气隙，所述的组合绕组铁芯的顶端与上轴向磁场磁钢之间有一定气隙，所述的组合绕组铁芯的底端与下轴向磁场磁钢之间有一定气隙；
13.所述的转子下盖为环形结构，所述的定子支架的底部伸入到转子下盖的内周；
14.所述的三相电机绕组引出线接头、径向磁场绕组铁芯、轴向磁场绕组铁芯均与磁场模式切换控制电路板连接。
15.所述的径向磁场绕组铁芯和轴向磁场绕组铁芯采用整体灌封连接为组合绕组铁芯。
16.所述的定子支架内置有水冷管道，定子支架的底端连接有与水冷管道连通的进水管接头和出水管接头。
17.所述的定子支架的底端连接有旋转变压器，用于反馈电机的绝对位置。
18.所述的模式选择开关为三档位旋钮开关，三档位旋钮开关包括有三个档位，分别为径向档位、轴向档位和复合档位。
19.所述的上轴向磁场磁钢、下轴向磁场磁钢和径向磁场磁钢均为硼钕合金永磁体贴片结构，一圈上轴向磁场磁钢和一圈下轴向磁场磁钢分别粘贴在转子上盖和转子下盖上，径向磁场磁钢粘接于转子机壳的内壁上。
20.本发明的优点：
21.本发明解决了以往单一磁场方向的电机无法满足设备多种使用工况的问题，使安装在一台设备上的电机在无需更换的情况下，也能具备多种磁场方向电机的功能，兼备高、中、低三种性能使用模式。本发明具有两套磁场系统，可以保证在其中一套磁场系统受损后，依然有其他磁场系统来支持电机继续正常工作，这大大的提高了电机的安全性和使用寿命。同时，由于电机的使用模式可以切换，其每种模式下的绕组、磁场等部件的使用时间将大大缩短，进而大大增加了电机的寿命。
附图说明
22.图1是本发明的主视图。
23.图2是本发明的仰视图。
24.图3是本发明的爆炸图。
25.图4是本发明径向磁场磁钢粘接于转子机壳上的结构示意图。
26.图5是本发明轴向磁场的磁钢排布图。
27.图6是本发明径向磁场绕组铁芯的结构示意图。
28.图7是本发明轴向磁场绕组铁芯的结构示意图。
29.图8是本发明组合绕组铁芯的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.见图1-图8，一种具备多种磁场冗余模式的外转子无刷直流电机，包括有转子机壳1，固定于转子机壳1顶端的转子上盖2，固定于转子机壳1底端的转子下盖3，固定于转子上盖2下端面上的一圈上轴向磁场磁钢4，固定于转子下盖3上端面上的一圈下轴向磁场磁钢5，固定于转子机壳1内壁上的一圈径向磁场磁钢6，设置于转子机壳1内且顶端与转子上盖2固定连接的转轴7，设置于转子机壳1内且套装于转轴7外周的定子支架8，固定于定子支架8外圈上的径向磁场绕组铁芯9和轴向磁场绕组铁芯10，固定于定子支架8底端上的磁场模式切换控制电路板11和三相电机绕组引出线接头12，连接于磁场模式切换控制电路板11上的三档位旋钮开关13；
32.一圈上轴向磁场磁钢4和一圈下轴向磁场磁钢5沿电机的轴向一一相对；
33.定子支架8上设置有轴承14，轴承14的外圈与定子支架8固定连接、轴承14的内圈与转轴7固定连接；
34.上轴向磁场磁钢4、下轴向磁场磁钢5和径向磁场磁钢6均为硼钕合金永磁体贴片结构，一圈上轴向磁场磁钢4和一圈下轴向磁场磁钢5分别粘贴在转子上盖2和转子下盖3上，径向磁场磁钢6粘接于转子机壳1的内壁上；一圈径向磁场磁钢6中，相邻的径向磁场磁钢6之间的间距相等；
35.径向磁场绕组铁芯9包括有环形的定位连接铁芯91、固定于定位连接铁芯91外壁上的一圈均匀分布的径向磁场绕组定位铁芯92、缠绕于每个径向磁场绕组定位铁芯92上的径向磁场绕组93，每个径向磁场绕组定位铁芯92的内端均固定于定位连接铁芯91的外壁上且相邻的径向磁场绕组定位铁芯92之间设置有间隙；
36.轴向磁场绕组铁芯10为多个，每个轴向磁场绕组铁芯10均包括有轴向磁场绕组定位铁芯101和缠绕于每个轴向磁场绕组定位铁芯101上的轴向磁场绕组102，多个轴向磁场绕组铁芯10呈圆环形分布，每个轴向磁场绕组铁芯10均卡置于相邻的两个径向磁场绕组定位铁芯92之间并采用整体灌封连接为组合绕组铁芯；
37.组合绕组铁芯的外圈与一圈径向磁场磁钢6之间有一定气隙，组合绕组铁芯的顶端与上轴向磁场磁钢4之间有一定气隙，组合绕组铁芯的底端与下轴向磁场磁钢5之间有一定气隙；
38.转子下盖3为环形结构，定子支架8的底部伸入到转子下盖3的内周；
39.三相电机绕组引出线接头12、径向磁场绕组铁芯9、轴向磁场绕组铁芯10均与磁场模式切换控制电路板11连接，三档位旋钮开关13的三档位分别为径向档位(中档位)、轴向档位(低档位)和复合档位(高档位)。
40.其中，定子支架8内置有水冷管道，定子支架8的底端连接有与水冷管道连通的进水管接头15和出水管接头16；定子支架8的底端连接有旋转变压器17，用于反馈电机的绝对位置。
41.使用时，将三相电机绕组引出线接头12和外部控制器连接，输入三相电流；当三档
位旋钮开关13旋至径向档位，磁场模式切换控制电路板11给径向磁场绕组铁芯9供电，径向磁场磁钢6带动转子机壳1转动，随之与转子机壳1固定连接的转子上盖2、转子下盖3和转轴7均进行同步转动，实现径向磁场驱动；当三档位旋钮开关13旋至轴向档位，磁场模式切换控制电路板11给轴向磁场绕组铁芯10供电，上轴向磁场磁钢4带动转子上盖2转动，下轴向磁场磁钢5带动转子下盖3同步转动，转子上盖2带动转轴7同步转动，实现轴向磁场驱动；当三档位旋钮开关13旋至复合档位，磁场模式切换控制电路板11给径向磁场绕组铁芯9和磁场绕组铁芯10同时供电，实现径向磁场和轴向磁场的同步驱动，此时转速最高。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。