CN101931292A - 双定转子直流无刷电动机 - Google Patents

Abstract

双定转子直流无刷电动机，属于电动机领域。适用于家用、商用电动跑步机及其它场合。包括定子、中心轴和转子，其特征在于：在中心轴(11)的两端部安装两个完全相同的定子，两个定子槽槽相对，两定子间用跨线(10)串联，定子的外端分别装置有圆柱滚子轴承(3)和双列球轴承(14)，外转子(12)安装在两个定子的外面，在外转子(12)内对应两个定子的位置粘接两组磁瓦(13)，两端通过左右端盖(2、15)固定。具有的体积小、重量轻、效率高、寿命长的特点，还可节省大量铸铁材料等优点。

Description

双定转子直流无刷电动机

技术领域

双定转子直流无刷电动机，属于电动机领域。适用于家用、商用电动跑步机及其它场合。

背景技术

电动跑步机是家庭及健身房常备的器材，而且是目前家庭健身器材中应用最为普遍的一种。近几年，电动跑步机得到长足发展，广泛深入到家庭之中。现在家庭用电动跑步机所配驱动系统一般采用：①普通直流永磁电动机加直流调速电源，达到驱动跑步带的功能；普通电动跑步机一般采用电机通过同步带轮减速，用同步带带动驱动辊，实现跑步带的直线运动。

②采用三相交流变频电动机加变频驱动器，或者采用永磁直流无刷电动机加无刷控制器达到驱动跑步带的功能；两种电机调速系统各有优缺点：普通直流永磁电动机加直流调速电源驱动系统具有结构简单，调速范围广，调速简单的优点，但是由于采用直流永磁电动机，内部含有电刷，电机使用寿命受到电刷的影响，一般使用1000-2000h之后需要更换电刷，若换向器磨损，电机即报废。三相交流变频电动机加变频驱动器驱动系统，寿命长，噪声低，但是由于采用交流电动机，体积大、重量大，调速方案复杂，系统整体效率偏低，不符合目前节能社会的需求。永磁直流无刷电动机加无刷控制器是近年来发展起来的新的电动跑步机驱动系统，各大电动跑步机厂家都注入相当大的精力，进行研制开发，近期并有批量上市。采用永磁直流无刷电动机加无刷控制器驱动系统，具有效率高、调速方便、寿命长、过载能力强、相同功率体积小的优点，缺点是价格偏高，整套系统与交流变频电动机加变频驱动器驱动系统价格相当，高于直流永磁电动机加直流调速电源的价格。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，设计一种体积小、重量轻、效率高、寿命长，还可节省大量原材料的双定转子直流无刷电动机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该双定转子直流无刷电动机，包括定子、中心轴和转子，其特征在于：在中心轴的两端部安装两个完全相同的定子，两个定子槽槽相对，两定子间用跨线串联，定子的外端分别装置有圆柱滚子轴承和双列球轴承，外转子安装在两个定子的外面，在外转子内对应两个定子的位置粘接两组磁瓦，两端通过左右端盖固定。

所述的两个定子分别由绕组线、槽楔、冲片和绝缘端板组成，冲片叠高相同，两端装置有绝缘端板，槽绝缘放入槽内，完成绕线后用槽楔固定。

所述的两组磁瓦片数和磁性能相同，每组磁瓦的片数为10片。

所述的电动机整体为长度600mm，直径90mm的细长结构。

工作原理

双定转子直流无刷电动机，使用在电动跑步机上，用驱动辊作为电机的外转子，同步带绕在外转子上，电机旋转时，直接驱动跑步带，实现跑步带直线运动。这样，整个系统省掉两个同步带轮，一条同步带，并可节省电动跑步机前面安装电机和同步带的空间，从而减少电动跑步机的总体长度，比较适合小居室家庭使用。

与现有技术相比，本发明的双定转子直流无刷电动机与同功率交流电动机相比，电机体积小、重量轻，具有较高的过载能力和启动转矩；与直流永磁电动机相比，由于采用无刷结构，寿命长、能有效减少电刷磨损产生的粉尘污染和对外界的电磁干扰。双定转子直流无刷电动机加无刷控制器调速方便，可靠性高，是典型的机电一体化产品，它具有细而长的体形，电机内部安装有两个完全相同的定子，分别位于电机的两端，易于绕线，由于分布在两端，传送转矩时，亦可有效消除对轴承的单边拉力。应用到电动跑步机上，作为电动跑步机的新型的驱动元件，不但具有一般直流无刷电机所具有的体积小、重量轻、效率高、寿命长的特点，还可节省大量铸铁材料，两个同步带轮的重量约为3-5Kg，不通过同步带传递能量，减少效率损失，适应当前节能社会的主旋律。细长的外转子直接作为电动跑步机的驱动辊，节省了两个同步带轮和一条同步带，可节省大量黑色金属，节约电动跑步机前面的空间，有效缩短电动跑步机的总长度，具有较为广阔的应用前景，适应当前节能社会的大环境。

附图说明

图1是本发明双定转子直流无刷电动机结构剖视示意图；

图2是定子结构示意图；

图3是定子冲片结构示意图；

图4是两个定子绕组接线图。

图1-4是本发明双定转子直流无刷电动机的最佳实施例。其中：1.轴用挡圈    2.左端盖    3.圆柱滚子轴承    4.孔用挡圈    5.绕组线    6.绝缘端板    7.冲片    8.槽绝缘    9.槽楔    10.跨线    11.中心轴    12.外转子    13.磁瓦    14.双列球轴承    15.右端盖    16.螺钉    17.引接线。

下面结合附图对本发明双定转子直流无刷电动机做进一步说明：

现有技术的电动跑步机采用直流永磁电动机或交流电动机及一般结构的直流无刷电动机及其驱动系统。由于电机直径较大，只能放置于电动跑步机的前端。

参照图1：

本发明双定转子直流无刷电动机由轴用挡圈1、左端盖2、圆柱滚子轴承3、孔用挡圈4、绕组线5、绝缘端板6、冲片7、槽绝缘8、槽楔9、跨线10、中心轴11、外转子12、磁瓦13、双列球轴承14、右端盖15、螺钉16和引接线17组成。在中心轴11的两端部安装两个完全相同的定子，两个定子槽槽相对，结构和电磁参数完全相同，两定子间用跨线10串联，使其在电气上同步，定子的外端分别装置有圆柱滚子轴承3和双列球轴承14，外转子12安装在两个定子的外面作为驱动辊，在外转子12内圆上对应定子位置粘接两组片数和磁性能相同的磁瓦13，两组磁瓦13片数和磁性能相同，每组磁瓦13的片数为10片，两端通过左右端盖2、15固定。电动机整体为长度600mm，直径90mm的细长结构。

参照图2：

两个定子分别由绕组线5、绝缘端板6、冲片7、槽绝缘8、槽楔9组成。冲片7叠高相同，以轴肩定位分别从中心轴11两端压入，槽内放入槽绝缘8，按图4所示绕线，用槽楔9固定。

参照图3：

定子冲片采用21槽均布结构，冷轧硅钢片，转子采用10片高磁能积钕铁硼磁钢，这种10极、21槽配合，有助于减小转矩波动，提高系统低速运行平稳性。

定子铁心分成两部分后，铁心长度缩短为原先的一半，提高了绕线、嵌线的工艺性；对应定子位置，在转子内圆上粘接两组片数和磁性能相同的磁瓦13，分布在跑步带驱动辊的两端，提高了磁瓦13粘接的可靠性和工艺性，亦可有效消除驱动辊工作时对轴承的单边拉力。驱动辊加工时可两端加工，只加工粘接磁瓦13部分，减少了加工量，提高了加工工艺性。

参照图4：

两组完全相同的定子结构，绕线方式相同，电磁方案相同，分别绕制完成后，用跨线10串联在一起，构成一个电气完整的定子。铁心变短，提高绕线工艺性。

该双定子外转子直流无刷电动机，结构细长，用在电动跑步机上，接通电源，电动机外转子12作为驱动辊直接驱动跑步带作直线运动，省去了两个同步带轮，一条同步带，节省了电动跑步机前放置电机的空间，使电动跑步机结构更加紧凑，更适用于小居室家庭使用。由于采用直接驱动结构，提高了电动跑步机的工作可靠性，提高了电动跑步机的动态响应。作为驱动该电机的直流无刷控制器原理与一般无刷电机控制器接近，由于可单独安装固定，故可设计为细长结构，独立安装在电动跑步机的某一支撑臂上，不影响使用；该电机结构新颖，可节省黑色金属和塑料使用量，非常适合当前节能型社会的大趋势，具有非常广阔的推广、使用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.双定转子直流无刷电动机，包括定子、中心轴和转子，其特征在于：在中心轴(11)的两端部安装两个完全相同的定子，两个定子槽槽相对，两定子间用跨线(10)串联，定子的外端分别装置有圆柱滚子轴承(3)和双列球轴承(14)，外转子(12)安装在两个定子的外面，在外转子(12)内对应两个定子的位置粘接两组磁瓦(13)，两端通过左右端盖(2、15)固定。

2.根据权利要求1所述的双定转子直流无刷电动机，其特征在于：所述的两个定子分别由绕组线(5)、槽楔(9)、冲片(7)和绝缘端板(6)组成，冲片(7)叠高相同，两端装置有绝缘端板(6)，槽绝缘(8)放入槽内，完成绕线后用槽楔(9)固定。

3.根据权利要求1所述的双定转子直流无刷电动机，其特征在于：所述的两组磁瓦(13)片数和磁性能相同，每组磁瓦(13)的片数为10片。

4.根据权利要求3所述的双定转子直流无刷电动机，其特征在于：所述的电动机整体为长度600mm，直径90mm的细长结构。

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