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电机径向弧形长条形磁瓦结构件

项目分类:电机 发布时间:2022-05-30 ID:642475
  • 电机径向弧形长条形磁瓦结构件
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  该弧形长条形构件对应永磁电机径向励磁结构中的磁瓦类零件,在各类采用径向磁场布局的永磁电机中承担建立气隙励磁磁场的核心作用,常见于小型伺服驱动电机、直流无刷电机、便携通讯设备配套微型驱动电机、消费电子内置振动与动力模组当中。这类零件沿电机定子或转子的圆周方向贴装布置,多件磁瓦沿周向均匀排布后,其内弧面或外弧面与电机铁芯的圆柱安装面完全贴合,弧面曲率与配合铁芯的外径或内径保持一致,保证磁体与铁芯之间无安装间隙,既能够降低磁路气隙磁阻,提升永磁磁能的利用效率,也可以避免磁体局部悬空导致的固定失效风险。

  从结构形态来看,该零件为等截面长弧条构型,轴向长度远大于周向宽度与径向厚度,两个长边沿轴向平直延伸,两端的弧形边沿对应磁瓦的周向起止位置,径向厚度沿整个弧长方向保持均匀,这种等厚设计能够让磁体在整个气隙圆周范围内提供幅值一致的励磁磁密,减少气隙磁场的谐波分量,降低电机运行过程中的齿槽转矩与转矩脉动,让电机输出动力更加平顺,尤其适配对运行噪音、转速稳定性要求较高的便携通讯设备驱动场景。零件的两个径向表面分别为内外圆弧面,弧面的加工轮廓度直接决定磁体贴装后的贴合精度,建模过程中需要严格保证圆弧半径与配对铁芯的安装面尺寸匹配,周向两侧的直边在多片磁瓦拼接时形成均匀的周向间隙,该间隙既为磁瓦充磁后的磁极间隔提供物理空间,也为装配过程中的涂胶层、定位工装预留余量,避免相邻磁瓦因尺寸公差累积出现周向挤压、崩边碎裂的问题。

  设计这类径向磁瓦时,首先需要结合电机的电磁方案确定磁体的径向厚度,厚度取值需要同时兼顾励磁磁动势需求与磁体本身的机械强度:厚度过小会导致磁体提供的工作磁密不足,电机输出转矩达不到设计指标,同时磁瓦整体刚性偏弱,在电机高速旋转承受离心力时容易出现碎裂脱落;厚度过大则会挤占电机内部的铁芯与绕组空间,造成永磁材料浪费,还会增大电机整体径向尺寸,不利于便携设备的小型化布局。磁瓦的轴向长度需要与电机铁芯的叠长保持匹配,两端通常预留少量轴向避让距离,防止磁体轴向装配错位后超出铁芯端面,干扰端盖、轴承等周边部件的安装。零件的轴向两端边缘可根据装配工艺需求做微小倒角处理,既可以去除磁体烧结加工后产生的锋利毛边,避免装配过程中划伤操作人员或破坏绕组绝缘层,也能够减少磁瓦边角的应力集中,降低电机受振动冲击时边角崩损的概率。

  实际装配场景中,这类磁瓦如果作为转子表贴式磁极使用,会通过结构胶粘贴在转子铁芯的外圆柱面上,外圆侧后续通常会加装不锈钢或碳纤维材质的保护套,抵消电机高速运转时磁体承受的离心力,此时磁瓦的外弧面尺寸需要和保护套的内孔尺寸预留合理的配合公差,保证保护套压装或热套过程中不会挤压磁体造成破损。如果磁瓦作为定子内置磁极使用,则会嵌装在定子铁芯的内圆侧磁槽内部,弧面与槽底圆弧面贴合,周向两侧由铁芯的定位凸台限位,此时磁瓦的周向宽度尺寸需要和磁槽宽度形成小间隙配合,既方便涂胶后顺利压装,又能限制磁瓦在电机运行振动下出现周向窜动。建模阶段需要同步核对磁瓦安装后与相邻的电枢绕组、转子气隙、端盖轴承室之间的安全距离,保证磁体不会和旋转部件发生运动干涉,同时磁体的磁场作用范围不会对周边的霍尔传感器、通讯信号元器件造成不必要的磁干扰,尤其在通讯终端内置的微型驱动电机中,磁瓦的漏磁控制直接关系到设备天线信号的稳定性,结构设计时需要在磁瓦背部预留磁轭导磁路径,把绝大部分磁力线约束在电机磁路内部,减少向外扩散的漏磁。

  从安装边界来看,该长弧磁瓦的所有轮廓尺寸都需要纳入电机整体径向包络的校核当中,多片磁瓦沿圆周排布后形成的外圆或内圆轮廓,必须和电机的机壳内孔、转子外圆的设计尺寸形成匹配,轴向两端不能超出铁芯叠片的端面范围,周向拼接间隙均匀一致,装配后整周磁瓦的圆度跳动控制在设计允许范围内,避免气隙不均造成的电机单边磁拉力,降低轴承的附加载荷,延长电机整体使用寿命。

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