永磁直流电机的结构设计

ABS电机的总成设计

ABS电机包括定子和转子，定子包括机壳、安装在机壳内侧的磁钢、以及与机壳配合的端盖组件，下图所示：定子具有6个磁极，两段安装用于支撑转子的转轴轴承，以固定转子在相对位置处转动，端盖上安置两个提供电流的电刷组件，通过插头与外电源连接。换向器包括18个换向片，换向片数量是转子齿数的两倍，这18个换向片分布在换向器基体的外周表面，各个换向片之间通过绝缘膜彼此绝缘。转轴为偏心结构，其输出两端安装有轴承，在使用时，泵的两个活塞径向部分抵到轴承的外环表面，偏心轴上的轴承外环将挤推活塞，输出端的转动中心线偏离轴承的中心，轴承的作用类似于一个凸轮，使ABS的活塞杆进行线性方向的往复运动。

转子部分结构设计

如下图，转子是电机输出转矩的重要部件，由转轴、换向器、端部绝缘板、电枢叠片和转子绕组等组成。

电枢冲片复合式结构设计

此种复合结构的优势在于可以压缩电枢轴向尺寸，电机可以做得更小而不影响整体性能，其设计概念是相当于在电枢冲片两断面沉孔，换向器和轴承等零件被压入到芯片沉孔中，从而有效地缩短电枢轴向尺寸，进而减少电机的体积，如下图所示，通过冲片的复合式结构设计，整个电枢尺寸可以缩短约18%左右。

偏心转轴的强度校核

电机转轴是支撑转子运行，连接负载和输出转矩的重要零件，因此转轴需要有一定的强度和刚度，否则就会产生振动，或者转矩输出过程中被扭歪，从而使转子不能正常转动。其结果表明：45#钢的偏心转轴（0.97mm偏心量）其结构强度能满足使用要求，并能承受短时的过负载（超过500N径向载荷）。

电机轴承结构强度校核

建立ABS电机轴承的有限元模型如下图所示，B轴承上承担来自ABS泵体上柱塞杆的径向载荷250N，相当于100Bar油压，轴承A和轴承C在电机中起支撑旋转的作用，轴承材料为GCr15轴承钢。电机各轴承结构强度能满足使用要求，并且具有较大的安全系数。

定子部分结构设计

机壳因经常暴露在外面，需要具有良好的抗腐蚀性能，通常在机壳表面加电镀或喷粉等表面处理。机壳材料采用新型高抗腐蚀性材料ZAM，ZAM是一种新型热浸镀涂层钢，其预处理涂层工艺使得此材料在使用过程中无需额外的表面涂覆保护工艺，具备较强的抗腐蚀性能及机械性能，对环境友好，同时节约能源。

端盖组件设计

端盖上安置两个电刷组件，并且通过插头与外电源连接，是电机电路中的一部分，端盖采用塑胶材料PA66（GF35%），轴承与塑胶料在模具中二次成型形成融合的结构件，免去了轴承的装配工序，由于胶料与轴承融合在一起，其结合强度也得到了保障。

通过有限元显示，当电机承受250N的径向负载时，端盖结构强度能满足使用要求。端盖采用塑胶材料以及胶盖与轴承的二次成型，降低了端盖组件的成本。

通过以上的实验和有限元分析，电机各部件的结构强度及相应的配合强度都能满足使用要求，在电机整体上，进一步通过相关测试验证了设计的可靠性。