CN104810999A - H形超能直流永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种H形超能直流永磁电机，充分利用磁能，将磁能的损耗降至最低，进而实现节能的目的。一种H形超能直流永磁电机，包括机壳、永磁转子及定子，定子包括定子铁芯及定子绕组，定子铁芯采用多段式结构，各段之间间隔设置，且各段相邻磁极为异名磁极；永磁转子包括转轴、多个转盘及多个永磁块组，永磁块组设置在各段定子铁芯之间，每组永磁块组具有多个永磁块，永磁块的磁极按N-S交替分布在转盘外周方向。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流无刷电机，尤其涉及一种H形超能直流永磁电机，本发明将电磁绕组和永久磁铁的磁能利用率达到极致，同时在外型尺寸不变的情况下加大了转子半径，扭矩增加，从而达到节能的目的。
背景技术
在一般永磁无刷直流电机的结构中，定子铁芯是由硅钢片冲成带有齿槽的环型冲片叠加而成。在槽内嵌放电枢绕组，当电机接上电源后，电流流入绕组，产生磁动势，与转子励磁磁场相互作用而产生电磁转矩。当电机带着负载转起来以后，便在绕组中产生反电动势，吸收一定的电功率，并通过转子输出一定的机械功率，从而实现了将电能转换为机械能的过程。
电机由电能转换成机械能主要是通过磁能的相互排斥而实现的，即定子与转子的磁极相同。在同一台电机中，要想提高转子输出机械功率，就要加大磁场强度。磁场强度H=I×N／L,公式中I代表绕组中通过的电流，N代表绕组匝数，L代表磁路长度，绕组中通过的电流I和绕组匝数N的变化是提高磁场强度的关键。在一般直流无刷电机中，由于其结构条件的制约，大幅提高绕组匝数难度很大，现有技术定子绕组总匝数一般在5000-6000匝，大部分都采取加大电流强度以达到提高输出功率的目的。在一定条件下，加大电流强度就要增加线径，而增加线径就要降低匝数，两者矛盾很难协调。
在电磁绕组通电后，铁芯都能产生N、S两个磁极，在原有电机中，只有效利用了一个磁极（N或S），而另一个磁极随着铁芯传导到另一端，由于磁路长，磁阻增加，磁漏严重，被传导到另一端的磁场强度大大减弱，从而造成浪费。
发明内容
本发明提供了一种H形超能直流永磁电机，充分利用磁能，将磁能的损耗降至最低，进而实现节能的目的。
本发明采用以下技术方案：
一种H形超能直流永磁电机，包括机壳、永磁转子及定子，定子包括定子铁芯及定子绕组，定子铁芯采用多段式结构，各段之间间隔设置，且各段相邻磁极为异名磁极；永磁转子包括转轴、多个转盘及多个永磁块组，永磁块组设置在各段定子铁芯之间，每组永磁块组具有多个永磁块，永磁块的磁极按N-S交替分布在转盘外周方向。
上述H形超能直流永磁电机优选方案，定子铁芯包括依次设置的第一端铁芯、多个中间铁芯和第二端铁芯，第一端铁芯和第二端铁芯包括L形铁芯部和一字形铁芯部，中间转子纵截面为H形。
上述H形超能直流永磁电机优选方案，第一端铁芯及第二端铁芯的最外侧的两个磁极端的转盘上均相对设置有2对永磁块，且永磁块以同名磁极相对的方式设置，并永磁块两端面夹角为60°。
上述H形超能直流永磁电机优选方案，每组永磁块组具有4块沿转盘圆周方向排列的永磁块，相邻的永磁块之间以异名磁极的方式设置，关于转盘中心对称的两个磁块以同名磁极相对的方式设置。
上述H形超能直流永磁电机优选方案，每个永磁块截面为弧面，两端面夹角为60°。
本发明的有益效果：
充分利用了定子绕组的磁极，且永磁块的磁极能够充分利用，使磁能损耗降至最低，同加大了转子的旋转半径，在电机外形尺寸及输入电能不变的前提下，提高了输出动力。
附图说明
图1为本发明第一端铁芯结构示意图。
图2为本发明中间铁芯结构示意图。
图3为本发明第二端铁芯结构示意图。
图4为本发明永磁转子的结构示意图。
图5为电机的结构示意图。
图6为电机的侧面示意图。
图7为第一端铁芯及第二端铁芯的最外侧的两个磁极端的转盘上的永磁块布置示意图。
图中1、永磁块，2、转盘，3、转轴，4、定子铁芯，5、机壳，6、底座，4-1、第一端铁芯，4-2、中间铁芯，4-3、第二端铁芯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述说明仅是示例性的，不限定本发明的保护范围。
参考附图5，一种H形超能直流永磁电机，包括机壳5、永磁转子及定子，机壳5底部设有底座6，定子包括定子铁芯4及定子绕组，定子铁芯4采用多段式结构，各段之间间隔设置，且各段相邻磁极为异名磁极；参考附图4，永磁转子包括转轴、多个转盘2及多个永磁块组，转盘2与机壳5同轴设置，永磁块组设置在各段定子铁芯4之间，每组永磁块组具有多个永磁块1，永磁块1的磁极按N-S交替分布在转盘2外周方向。
参考图6，实施例中，每组永磁块组具有4块沿转盘2圆周方向排列的永磁块1，每个永磁块1截面为弧面，两端面夹角为60°，相邻的永磁块1之间以异名磁极的方式设置，关于转盘2中心对称的两个磁块以同名磁极相对的方式设置。此结构的永磁转子，不仅能有效利用定子绕组的双磁极，而且永磁块组的双磁极也能得到充分利用。
参考图1、图2、图3，本实施例中，定子铁芯4包括依次设置的第一端铁芯4-1、多个中间铁芯4-2和第二端铁芯4-3，第一端铁芯4-1和第二端铁芯4-3包括L形铁芯部和一字形铁芯部，中间铁芯4-2纵截面为H形。采用此结构定子铁线，不仅不会改变定子绕组的匝数，而且磁路更短，磁漏更少，电磁损耗更低。
参考图7，第一端铁芯4-1和第二端铁芯4-3的最外侧的两个磁极端的转盘2上均相对设置有2对永磁块1，且永磁块1以同名磁极相对的方式设置，并永磁块1两端面夹角为60°。
本实施例中，永磁块组设置在各段定子铁芯4之间，增加了永磁转子的旋转半径，电机输出扭矩即力矩的大小取决于力臂和力，根据公式：力矩M=力臂L×力F，在力F一定的情况下，增加力臂则成为增加力矩的关键，本发明最大程度的延长了力臂。
以外形直径200mm的电机为例，传统结构的直流永磁无刷电机半径为100mm，其中，外壳厚度为3mm，定子绕组铁芯高度为40mm，其转子的力臂为57mm。
本发明的永磁转子半径可增加40mm，其有效力臂可增加20mm。与传统结构的直流永磁无刷电机相比，在输入同等电能的前提下，电机的扭矩可增加30%以上。
以上仅描述了本发明的基本原理和工作过程，本领域人员可以根据上述说明作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种H形超能直流永磁电机，包括机壳、永磁转子及定子，其特征在于：定子包括定子铁芯及定子绕组，定子铁芯采用多段式结构，各段之间间隔设置，且各段相邻磁极为异名磁极；永磁转子包括转轴、多个转盘及多个永磁块组，永磁块组设置在各段定子铁芯之间，每组永磁块组具有多个永磁块，永磁块的磁极按N-S交替分布在转盘外周方向。
2.根据权利要求1所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：定子铁芯包括依次设置的第一端铁芯、多个中间铁芯和第二端铁芯，第一端铁芯和第二端铁芯包括L形铁芯部和一字形铁芯部，中间铁芯纵截面为H形。
3.根据权利要求2所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：第一端铁芯及第二端铁芯的最外侧的两个磁极端的转盘上均相对设置有2对永磁块，且永磁块以同名磁极相对的方式设置，并永磁块两端面夹角为60°。
4.根据权利要求1所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：永磁转子的纵截面为H形。
5.根据权利要求1所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：每组永磁块组具有4块沿转盘圆周方向排列的永磁块，相邻的永磁块之间以异名磁极的方式设置，关于转盘中心对称的两个磁块以同名磁极相对的方式设置。
6.根据权利要求5所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：每个永磁块截面为弧面，两端面夹角为60°。
7.根据权利要求1至6任一项所述H形超能直流永磁电机，其特征在于：机壳与转盘同轴设置，且机壳底部设有底座。
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