【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及機(jī)電，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)及其設(shè)計(jì)方法、陀螺尋北儀。
技術(shù)介紹
1、電機(jī)作為基于旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的尋北儀的驅(qū)動(dòng)部件，是尋北儀關(guān)鍵部件之一。目前市場(chǎng)上已有的商用微型電機(jī)在體積方面無法滿足小型化尋北儀的需求，因此電機(jī)小型化也成為了電機(jī)設(shè)計(jì)的很關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開提供一種永磁同步電機(jī)及其設(shè)計(jì)方法、陀螺尋北儀，以解決相關(guān)技術(shù)中的不足。
2、根據(jù)本公開實(shí)施例的第一方面，提供一種永磁同步電機(jī)，包括
3、定子，所述定子包括定子鐵芯、n極磁體和s極磁體，所述n極磁體和所述s極磁體沿所述定子鐵芯的周向交替設(shè)置在所述定子鐵芯的內(nèi)側(cè)；
4、轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和柔性電路板繞組，所述轉(zhuǎn)子鐵芯和所述定子鐵芯同心設(shè)置，且所述轉(zhuǎn)子鐵芯位于所述定子鐵芯的內(nèi)側(cè)，所述柔性電路板繞組環(huán)繞設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)；
5、所述柔性電路板繞組包括沿柔性電路板繞組展開時(shí)的厚度方向堆疊的走線層，每一所述走線層包括平面形狀呈平行四邊形的導(dǎo)電塊，所述導(dǎo)電塊的短邊沿所述柔性電路板繞組展開時(shí)的長度方向設(shè)置，多個(gè)導(dǎo)電塊分別沿所述柔性電路板繞組展開時(shí)的長度方向間隔且絕緣設(shè)置。
6、可選的，所述平行四邊形的長邊均相對(duì)于所述柔性電路板繞組展開時(shí)的寬度方向傾斜設(shè)置；
7、所述走線層的層數(shù)為偶數(shù)，在所述走線層的堆疊方向上，排序?yàn)槠鏀?shù)的走線層的導(dǎo)電塊的長邊的傾斜方向相同、且傾斜角度相等，排序?yàn)榕紨?shù)的走線層的導(dǎo)電塊的長邊的傾斜方向相同、且傾斜角
8、排序?yàn)榕紨?shù)的走線層的導(dǎo)電塊的長邊的傾斜方向與排序?yàn)槠鏀?shù)的走線層的導(dǎo)電塊的長邊的傾斜方向相反。
9、可選的，所述柔性電路板繞組包括第n走線層和第n+1走線層，n為奇數(shù)；所述第n走線層包括多個(gè)第一導(dǎo)電塊，所述第n+1走線層包括多個(gè)第二導(dǎo)電塊；
10、多個(gè)第二導(dǎo)電塊分隔為包括重合區(qū)和第一凸出區(qū)，所述重合區(qū)位于所述第n走線層的下方，所述凸出區(qū)相對(duì)于所述第n走線層部分凸出設(shè)置；
11、在所述重合區(qū)和所述第n走線層上，同一相電流交替流經(jīng)所述第一導(dǎo)電塊和所述第二導(dǎo)電塊；
12、所述第n走線層設(shè)有相對(duì)于所述第n+1走線層凸出第二凸出區(qū)，所述第二凸出區(qū)設(shè)有2m個(gè)第一導(dǎo)電塊中，前m個(gè)第一導(dǎo)電塊與輸入的m個(gè)不同相電流一一對(duì)應(yīng)，后m個(gè)第一導(dǎo)電塊與輸出的m個(gè)不同相電流一一對(duì)應(yīng)，其中m為繞組相數(shù)且大于1；
13、在所述第一凸出區(qū)的2m個(gè)第二導(dǎo)電塊中，第w個(gè)第二導(dǎo)電塊和第w+m個(gè)第二導(dǎo)電塊電連接，使得同相電流在所述柔性電路板繞組展開時(shí)的長度方向上反向。
14、可選的，所述柔性電路板繞組還包括金屬化過孔，每一所述金屬化過孔連接單個(gè)第一導(dǎo)電塊和單個(gè)第二導(dǎo)電塊。
15、可選的，所述柔性電路板繞組繞所述轉(zhuǎn)子鐵芯k圈，k大于或者等于1；
16、所有柔性電路板繞組的多個(gè)走線層的導(dǎo)電塊的數(shù)量相等。
17、可選的，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括多層同心設(shè)置的環(huán)形硅鋼片；和/或，
18、所述s極磁體和所述n極磁體的平面形狀相同，且對(duì)應(yīng)尺寸參數(shù)相同；所述s極磁體的平面形狀包括長方形和等腰梯形，所述等腰梯形的下底邊與所述長方形的長邊相接。
19、可選的，所述s極磁體和所述n極磁體的棱角處均設(shè)有圓弧倒角；和/或
20、所述柔性電路板繞組為兩相繞組。
21、根據(jù)本公開實(shí)施例的第二方面，提供一種陀螺尋北儀，包括如上述中任一項(xiàng)實(shí)施例所述的永磁同步電機(jī)。
22、根據(jù)本公開實(shí)施例的第三方面，提供一種永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于如上述中任一項(xiàng)實(shí)施例所述的永磁同步電機(jī)，所述設(shè)計(jì)方法包括：
23、根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圈所需組裝的器件尺寸、所述定子鐵芯外圈組裝的器件尺寸以及所述永磁同步電機(jī)的帶載能力要求，確定定子鐵芯外徑尺寸、轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑尺寸和電機(jī)轉(zhuǎn)矩；
24、根據(jù)永磁同步電機(jī)的電機(jī)尺寸和性能要求，確定是否有刷、電機(jī)供電波形、電機(jī)相數(shù)和驅(qū)動(dòng)方式；
25、以所述永磁同步電機(jī)的磁通密度波形失真度作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，定子鐵芯外徑尺寸、轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑尺寸和實(shí)際加工制造要求作為優(yōu)化參數(shù)的約束條件，在定子鐵芯厚度取值范圍內(nèi)、轉(zhuǎn)子鐵芯厚度取值范圍內(nèi)、氣隙厚度取值范圍內(nèi)、繞組厚度取值范圍內(nèi)、磁體形狀和磁體各尺寸參數(shù)取值范圍內(nèi)，對(duì)永磁同步電機(jī)的三維模型進(jìn)行靜磁場(chǎng)仿真，遍歷優(yōu)化得到定子鐵芯厚度最優(yōu)解、轉(zhuǎn)子鐵芯厚度最優(yōu)解、氣隙厚度取值最優(yōu)解、繞組厚度最優(yōu)解、磁體形狀最優(yōu)解和磁體各尺寸的最優(yōu)解。
26、可選的，還包括：
27、根據(jù)所述繞組厚度最優(yōu)解、所述轉(zhuǎn)子鐵芯厚度最優(yōu)解和繞組參數(shù)，生成帶有定位線的柔性電路板圖形，所述定位線用于定位所述柔性電路板繞組纏繞于轉(zhuǎn)子鐵芯后導(dǎo)電塊的位置，所述繞組參數(shù)包括每極每相的導(dǎo)電塊條數(shù)，繞組纏繞圈數(shù)，導(dǎo)電塊絕緣間隙，導(dǎo)電塊軸向邊距，導(dǎo)電塊周向邊距，金屬化過孔內(nèi)徑、金屬化過孔外徑，金屬化過孔圓心間距，金屬化過孔周向邊距，金屬化過孔內(nèi)徑軸向邊距和定位線間隔角度；
28、對(duì)所述柔性電路板圖形進(jìn)行后處理，得到用于加工的柔性電路板繞組，所述后處理包括設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則，導(dǎo)電塊圖形批量鋪銅，添加機(jī)械層輪廓和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。
29、本公開的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
30、由上述實(shí)施例可知，本公開中柔性電路板繞組的設(shè)計(jì)，可以纏繞在轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)，質(zhì)量輕、體積小，且利于程序化設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)；基于定子鐵芯內(nèi)徑大于轉(zhuǎn)子鐵芯外徑，可以內(nèi)嵌更多的與n極磁體和s極磁體，提升永磁同步電機(jī)的磁通密度；柔性電路板繞組通過平面形狀為平行四邊形設(shè)置的導(dǎo)電塊可以增加導(dǎo)電面積，提升柔性電路板繞組在磁場(chǎng)中的受力面積，提高了空間利用率，基于體積相等的永磁同步電機(jī)，有利于提升永磁同步電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，在相同電機(jī)轉(zhuǎn)矩要求的情況下，有利于實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的小型化。
31、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種永磁同步電機(jī)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述平行四邊形的長邊均相對(duì)于所述柔性電路板繞組展開時(shí)的寬度方向傾斜設(shè)置；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述柔性電路板繞組包括第n走線層和第n+1走線層，n為奇數(shù)；所述第n走線層包括多個(gè)第一導(dǎo)電塊，所述第n+1走線層包括多個(gè)第二導(dǎo)電塊；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述柔性電路板繞組還包括金屬化過孔，每一所述金屬化過孔連接單個(gè)第一導(dǎo)電塊和單個(gè)第二導(dǎo)電塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述柔性電路板繞組繞所述轉(zhuǎn)子鐵芯K圈，K大于或者等于1；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括多層同心設(shè)置的環(huán)形硅鋼片；和/或，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述S極磁體和所述N極磁體的棱角處均設(shè)有圓弧倒角；和/或
8.一種陀螺尋北儀，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的永磁同步電機(jī)。
9.一
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種永磁同步電機(jī)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述平行四邊形的長邊均相對(duì)于所述柔性電路板繞組展開時(shí)的寬度方向傾斜設(shè)置；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述柔性電路板繞組包括第n走線層和第n+1走線層，n為奇數(shù)；所述第n走線層包括多個(gè)第一導(dǎo)電塊，所述第n+1走線層包括多個(gè)第二導(dǎo)電塊；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述柔性電路板繞組還包括金屬化過孔，每一所述金屬化過孔連接單個(gè)第一導(dǎo)電塊和單個(gè)第二導(dǎo)電塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張嶸，趙雪玲，李海霞，王舒可，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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