一種真空分子泵用霍爾永磁無刷直流高速電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種真空分子栗，特別是一種真空分子栗用霍爾永磁無刷直流高速電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的真空分子栗是一種機(jī)械式真空栗，它通過高速旋轉(zhuǎn)的多級渦輪轉(zhuǎn)子葉片和靜止渦輪葉片的組合進(jìn)行抽氣，在分子流區(qū)域內(nèi)對被抽氣體產(chǎn)生很高的壓縮比，從而獲得所需要的高真空和超高真空性能。分子栗的抽氣機(jī)理是，在分子流區(qū)域內(nèi)靠高速運動的剛體表面?zhèn)鬟f給氣體分子以動量，使氣體分子在剛體表面的運動方向上產(chǎn)生定向流動，從而達(dá)到抽氣的目的。由此可知:分子栗的轉(zhuǎn)子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度，具有這樣的高速度才能使氣體分子與動葉片相碰撞后改變隨機(jī)散射的特性而作定向運動。分子栗的轉(zhuǎn)速越高，對提高分子栗的各項性能越有利。同時，分子栗內(nèi)為真空環(huán)境，電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間是不接觸的，電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量只能通過熱輻射來散發(fā)，而且分子栗的使用工況是需要連續(xù)運行的，有時候一運行就是連續(xù)3個月，這些熱量會慢慢的累積起來，因此需要電機(jī)損耗盡量小，產(chǎn)生的熱量盡量少，最好能在熱輻射的情況下就能在較低溫度下達(dá)到熱平衡。傳統(tǒng)異步電機(jī)功率因素低，由其是在高速下，功率損耗大，會產(chǎn)生大量的熱量，因此限制了分子栗向超高速發(fā)展。而現(xiàn)有的有刷直流電機(jī)由于在高轉(zhuǎn)速下，電刷使用壽命極短也不適合采用。因此本方案中只能才有直流無刷永磁電機(jī)，直流無刷永磁電機(jī)的功率密度高，由其是在高轉(zhuǎn)速下能量損耗不到異步電機(jī)的50%，又因為分子栗的初始轉(zhuǎn)動慣量非常大，普通的無霍爾直流無刷電機(jī)影響分子栗的啟動效果，因此本方案最終確定采用霍爾永磁無刷直流電機(jī)?；魻栍来艧o刷直流電機(jī)所采用的霍爾元件容易受電機(jī)三相電流產(chǎn)生的電磁場干擾，而且霍爾元件在電機(jī)定子內(nèi)不容易安裝固定，導(dǎo)致這種電機(jī)批量生產(chǎn)非常困難。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、裝配簡單、性能穩(wěn)定可靠、霍爾傳感器屏蔽措施好、便于批量生產(chǎn)的霍爾永磁高速電機(jī)。
[0004]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計了內(nèi)轉(zhuǎn)子霍爾永磁高速(無刷直流)電機(jī)，由電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子兩大部分組成，其中電機(jī)轉(zhuǎn)子由合金鋼芯軸、永磁片或永磁環(huán)、合金護(hù)套三個部件組成。合金鋼芯軸由于需要保證強(qiáng)度要求，一般要經(jīng)過多次退火處理;為了降低電機(jī)驅(qū)動部分的設(shè)計難度和加強(qiáng)驅(qū)動部分的通用性，本方案電機(jī)采用I對級或是2對級方案，因此永磁可以采用永磁環(huán)或是用永磁環(huán)均勻割開的永磁片方式，這樣便于保證永磁安裝到芯軸上后的圓整度，永磁安裝到芯軸上采用高強(qiáng)度、耐高溫膠水固定；合金護(hù)套采用高強(qiáng)度低損耗合金材料，也是通過采用高強(qiáng)度、耐高溫膠水與永磁固定。
[0005]電機(jī)定子由定子鐵芯、線包繞組、霍爾傳感器及霍爾電路板、霍爾安裝基座、灌封樹脂及電機(jī)外套筒、引出線六個部件組成。定子鐵芯由0.15-0.5_厚的硅鋼片疊壓組成，形狀為6磁極、12磁極或24磁極，磁極采用馬蹄形，沿圓周均勻分布，為減小鐵損，磁極間隙設(shè)計小于4_。線包繞組采用容易塑型的自粘線，并采用多股方式，這樣便于下線和整形，線包繞組與定子鐵芯及線包繞組相互之間采用絕緣紙進(jìn)行屏蔽保護(hù)。方案中采用6個霍爾傳感器，按圓周均勻分布在電機(jī)定子內(nèi)圓，即每隔60°安裝一個，將6個霍爾3個一組分成兩組，實際使用時只選用其中相鄰的3個，另外3個備用，為簡化線路設(shè)計，便于霍爾的安裝，我們設(shè)計了專門的霍爾電路板來焊接固定霍爾的引腳，同時為了屏蔽電機(jī)電磁場對霍爾傳感器的影響，我們在霍爾電路板四周包裹了銅網(wǎng)屏蔽層。由于分子栗轉(zhuǎn)速很高，達(dá)到每分鐘20000轉(zhuǎn)以上，因此霍爾傳感器之間微小的相位差也會對電機(jī)的性能和使用效果產(chǎn)生很大的影響，因此為了減小這種誤差和提高生產(chǎn)效率，我們還設(shè)計了專門用來固定霍爾位置的霍爾安裝基座，通過安裝基座，霍爾傳感器的相對位置被嚴(yán)格的固定住了，保證了霍爾傳感器的高可靠性。為了優(yōu)化電機(jī)定子與外殼的導(dǎo)熱性能，我們還對安裝完的電機(jī)定子用導(dǎo)熱性能良好的環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌封，由于樹脂外形尺寸不容易控制，我們同時設(shè)計了電機(jī)外套筒，通過最后加工電機(jī)外套筒來保證電機(jī)定子的裝配精度。引出線采用絕緣層為鐵氟龍材料的高溫線，引出線分兩股從電機(jī)定子兩端分別引出，走大電流的電機(jī)三相電流引出線為一端，霍爾傳感器的信號線為另一端，同時對霍爾傳感器的引出線進(jìn)行加套屏蔽保護(hù)，這樣就能為霍爾傳感器有效的屏蔽了周圍的電磁場干擾。
[0006]本實用新型的真空分子栗用霍爾永磁無刷直流高速電機(jī)，包含電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子兩大部分，電機(jī)轉(zhuǎn)子部分包括合金鋼芯軸、永磁、合金護(hù)套，電機(jī)定子部分包括定子鐵芯、線包繞組、引出線、霍爾元件、霍爾傳感器、霍爾電路板、霍爾安裝基座、環(huán)氧樹脂、電機(jī)外套筒，所述霍爾安裝基座位于定子鐵芯朝向引出線一側(cè);所述霍爾元件的引腳焊接于霍爾電路板，所述霍爾電路板四周包裹有銅網(wǎng)屏蔽層;所述霍爾傳感器的相對位置通過霍爾安裝基座嚴(yán)格固定;所述引出線一端為霍爾傳感器的信號線，另一端為大電流的電機(jī)三相電電流引出線，其中對霍爾傳感器的引出線加套屏蔽保護(hù);所述電機(jī)定子安裝完后使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌封;所述電機(jī)外套筒用以保證電機(jī)定子的裝配精度。
[0007]作為優(yōu)選，所述的合金鋼芯軸經(jīng)過多次退火處理。
[0008]作為優(yōu)選，所述的電機(jī)采用I對級或2對級方案。
[0009]作為優(yōu)選，所述的永磁采用永磁環(huán)或永磁環(huán)均勻割開的永磁片方式，所述永磁采用高強(qiáng)度、耐高溫膠水固定于芯軸上。
[0010]作為優(yōu)選，所述的定子鐵芯由0.15-0.5mm厚的娃鋼片疊壓組成，形狀為6磁極、12磁極或24磁極，磁極采用馬蹄形，沿圓周均勾分布，磁極間隙小于4mm。
[0011]作為優(yōu)選，所述的線包繞組采用易塑形的自粘線，采用多股方式，所述線包繞組與定子鐵芯相互之間采用絕緣紙隔蔽保護(hù)。
[0012]作為優(yōu)選，所述的霍爾傳感器為6個，按圓周均勻分布在電機(jī)定子內(nèi)周，即每隔60°安裝一個，相鄰的3個一組分兩組，使用時僅用一組另一組備用。
[0013]作為優(yōu)選，所述的引出線采用絕緣層為鐵氟龍材料的高溫線。
[0014]本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果:1.降低電機(jī)驅(qū)動部分的設(shè)計難度和加強(qiáng)驅(qū)動部分的通用型；2.保證了永磁安裝到芯軸上后的圓整度;3.減小鐵損，便于下線和整形;4.簡化線路設(shè)計，便于霍爾的安裝;5.保證了霍爾傳感器的有效屏蔽周圍電磁場干擾，提高了可靠性，減小霍爾傳感器之間的相位差這種誤差，提高