[发明专利]一种高空无人机用高功率密度驱动器

说明书

本发明涉及电机技术领域，公开了一种高空无人机用高功率密度驱动器，包括电机外壳、电机转轴以及设于电机外壳内且自内而外依次同轴套装在电机转轴上的电机转子和电机定子，电机转子相对电机定子转动，电机转子包括转子铁芯和转子磁钢，转子铁芯与电机转轴固定连接，多个转子磁钢沿转子铁芯的圆周方向均匀布置，电机定子包括定子线圈和定子背铁，定子背铁的圆周方向上均布有多个定子齿槽，定子线圈绕设在定子齿槽内，其特征在于，转子磁钢为一字型内嵌式磁极结构，转子磁钢的充磁方向垂直于其一字型本体，相邻的两个转子磁钢的充磁方向相反。采用本发明，能够增大功率密度与转矩密度，降低转矩波动，而且可靠性更高，更易于加工。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种高空无人机用高功率密度驱动器。

背景技术

永磁同步电机作为驱动器的一种，其功率密度高，调速性能好，广泛应用于各种工业领域。国内外研制开发高效、高功率密度永磁同步电动机已有20多年的历史，并逐渐代替异步电机应用在电动汽车、车床、飞轮储能等领域广泛应用。而随着永磁同步电机应用领域越来越广，各种应用场合不仅对电机单项性能的需求越来越高，还要求电机同时具有更好的综合性能。例如机器人高功率密度关节驱动、航空航天等应用场合不仅对电机功率密度提出了更高的要求，还要求电机同时具有低转矩波动和高输出功率等优良特性。

由于无人机工作环境复杂、空间体积有限，对电机的功率密度、效率等提出了严苛要求，而传统电机难以适应无人机的复杂工况需求。因此研制具有高功率密度的无人机用电机，对于发掘电机的极限输出能力，解决在特殊场合下电机的应用受限问题，为我国高功率密度电机发展提供技术支撑等方面具有重要的现实意义。

永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关，随着永磁电机向高效、高速、高功率密度、微型化方向的发展，传统稀土永磁电机也表现出一定的局限性。如高速运转时，转子涡流损耗较大，效率不能保持较高水平；气隙磁密难以满足；转矩脉动相对较大等，从而产生振动噪声。

常规的永磁同步电机比如表贴结构，气隙磁场一般取1.0T左右，为实现高功率密度，很多采用高速和高电磁负荷设计，易造成电机温升过高，为电机稳定运行带来很大威胁。另外，由于高磁通意味着高磁密，在运行中极容易产生低阶数的振动。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够增大功率密度与转矩密度，降低转矩波动的高空无人机用高功率密度驱动器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高空无人机用高功率密度驱动器，其包括电机外壳、电机转轴以及设于所述电机外壳内且自内而外依次同轴套装在所述电机转轴上的电机转子和电机定子，所述电机转子相对所述电机定子转动，所述电机转子包括转子铁芯和转子磁钢，所述转子铁芯与所述电机转轴固定连接，所述转子磁钢设有多个，且多个所述转子磁钢沿所述转子铁芯的圆周方向均匀布置，所述电机定子包括定子线圈和定子背铁，所述定子背铁的圆周方向上均布有多个定子齿槽，所述定子线圈绕设在所述定子齿槽内，所述转子磁钢为一字型内嵌式磁极结构，所述转子磁钢的充磁方向垂直于其一字型本体，相邻的两个所述转子磁钢的充磁方向相反。

作为本发明优选的方案，形成所述定子齿槽的齿牙端部设有辅助槽。

作为本发明优选的方案，一个所述转子磁钢与至少三个所述定子齿槽相对。

作为本发明优选的方案，所述转子铁芯设有多个轴向贯穿的镂空孔，多个所述镂空孔沿所述转子铁芯的圆周方向均匀布置。

作为本发明优选的方案，所述镂空孔的数目与所述转子磁钢的数目一致。

作为本发明优选的方案，所述镂空孔的中心和所述转子磁钢的中心的连线延长线与所述转子铁芯的轴线相交。

作为本发明优选的方案，所述定子齿槽设有36个，所述转子磁钢设有10个，所述镂空孔设有10个。

实施本发明提供的一种高空无人机用高功率密度驱动器，与现有技术相比，其有益效果在于：