CN106487201A - 一种结构紧凑型磁耦驱动电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种结构紧凑型磁耦电机，所述的磁耦电机包括电机壳体以及位于电机壳体中的内静子、内转子和内转轴。内转子呈圆筒状，内转子的两端分别连接在内转子前端轴承和内转子后端轴承上，在内转子的内外侧壁上均匀分布有内转子内磁体和内转子外磁体，在内转子内还套装有内转轴，内转轴与内转子的中轴线重合，内转轴的两端分别连接在内转轴前端轴承和内转轴后端轴承上。内转轴上还固定有与所述内转子内磁体相对应的内转轴永磁体，内转子与内转轴之间进行物理隔离。本发明有益效果是，满足柔性连接需求，布局巧妙，结构紧凑，永磁体磁场效率高、密封性好，节约了电机的轴向空间。

Description

一种结构紧凑型磁耦驱动电机
技术领域
本发明属于磁耦驱动电机技术领域，具体涉及一种结构紧凑型磁耦驱动电机。
背景技术
磁耦合电机是利用磁体的同性排斥、异性相吸作用进行磁场耦合的传动电机，可将电机的转子、静子与负载进行物理隔离，实现苛刻环境的零泄漏。通常，磁力耦合电机主要由三个基本部分组成：铜静子、永磁转子和磁耦单元。磁力耦合电机可以实现电机部件与负载之间的物理隔离，柔性连接及防止电机堵转，而且规避动密封，密封可靠性非常高，已经被广泛应用在化学、石油、有毒有害液体管道输送工业领域的生产实践中。常规磁耦电机的磁力耦合电机的转子与磁力耦合单元在物理上是隔离的，在改善传动柔性和防止电机堵转的同时，采用静密封设计可以保证密封的高可靠性。然而由于磁力耦合单元占据较大空间，因而电机整体的结构轴向尺寸显著增大，从而使得磁力耦合电机难以满足对空间要求苛刻的工程应用。
名称为《磁耦合泵装置》的中国专利（专利号：200610071880.7）中公开了一种能将驱动磁体高精度地在轴线方向及径向上定位的磁耦合泵装置。该装置具有由隔离壁隔出的泵室及电动机室，在所述电动机室中配置有：定子、转子、驱动磁体；所述泵室中配置有具有从动磁体的叶轮在该装置中，驱动磁体与从动磁体采用径向环状永磁体形式，其磁力耦合单元增加了泵的轴向方向尺寸，限制了该磁耦合泵的安装空间。同时，电机转子永磁体与磁力耦合用永磁体单独布置，磁场利用效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑型磁耦驱动电机。
本发明的技术方案为：
本发明的结构紧凑型磁耦电机，其特点是，本发明的磁耦电机包括电机壳体、内转轴前端轴承、内转子前端轴承、后端盖、内转轴后端轴承、后端轴承以及位于电机壳体中的内静子和内转子，所述内转子呈圆筒状。其连接关系是，内转子的两端分别与内转子前端轴承和内转子后端轴承连接，在所述内转子的内、外侧壁上分别均匀设置有数个内转子内磁体、内转子外磁体，在所述内转子内还套装有内转轴，内转轴与内转子为同轴心设置。所述内转轴的两端分别与内转轴前端轴承和内转轴后端轴承连接，内转轴外周固定设置有数个内转轴永磁体。所述内转子内磁体、内转子外磁体依次设置在内转轴永磁体外周。内转轴永磁体、内转子内磁体、内转子外磁体的永磁体极数均为相等的偶数极，且内转子内磁体与内转子外磁体的永磁体角度位置对等。内转轴、内转轴永磁体通过电机壳体与内转子、内转子内磁体、内转子外磁体物理隔离。内转子内磁体、内转子外磁体通过磁场耦合实现磁耦合旋转驱动。
所述电机壳体的后端呈开口状并通过后端盖密封，电机壳体的内侧设置有内凹槽，内凹槽的内侧壁对内转子与内转轴进行物理隔离。所述内转轴、内转轴前端轴承以及内转轴后端轴承均安装在电机壳体的内凹槽中。
在所述电机壳体内凹槽的前端槽口处设置有前端盖，所述内转轴从前端盖向外伸出。
所述后端盖与电机壳体之间通过后端盖锁定螺钉连接固定，前端盖与电机壳体之间通过前端盖锁定螺钉连接固定。
所述内转子的后端的外表面粘贴有霍尔永磁体，在电机壳体内设置有与霍尔永磁体直流无刷电机驱动用霍尔传感器电路板。
所述的内转轴前端轴承和内转轴后端轴承均为滑动轴承，内转子前端轴承和内转子后端轴承均为滚动轴承。
所述的电机壳体的内凹槽后端设置有轴用挡圈。
所述的内转轴永磁体与内转子内磁体的形状相同。
所述的内转轴的端部设置有销键槽。
所述的内转轴永磁体、内转子内磁体、内转子外磁体的永磁体极数的范围均为八、十、十二、十四、十六、十八。
本发明中，外部驱动电路通过内静子的磁激励带动内转子内磁体、内转子以及内转子外磁体转动，内转子内磁体通过磁场耦合作用带动内转轴永磁体以及内转轴转动，由于内转子与内转轴之间通过磁场耦合实现动力传输，可以设置物理隔离层实现物理隔离、柔性连接以及防止电机堵转，同时将内转轴套装在内转子内，可以节约空间，缩短电机轴向尺寸，满足结构紧凑型的需求。
为了满足磁动力传输效率，所述内转轴永磁体与所述内转子内磁体的极数相等且形状相同，两类永磁体可协同增强磁场强度，利于电机径向尺寸的降低。
为了满足电机的密封性，所述电机壳体的后端呈开口状并通过后端盖密封，电机壳体的前端内凹形成内凹槽，内凹槽的侧壁作为所述内转子和内转轴之间的物理隔离层，所述内转轴、内转轴前端轴承以及内转轴后端轴承均安装在所述电机壳体的前端内凹槽中。
为了便于负载连接，所述内转轴的端部设置有销键槽。
为了实现电机的转速检测，在所述内转子的后端的外表面粘贴有霍尔永磁体，在所述电机壳体内设置有与霍尔永磁体相对应的霍尔传感器电路板。
为了保证内转子的稳定性，电机壳体的内凹槽后端设置有轴用挡圈。
本发明的结构紧凑型磁耦驱动电机具有的有益效果是：
本发明采用磁耦连接，满足柔性连接需求，布局巧妙，结构紧凑，密封性好，效率高，节约了电机的轴向空间，同时也利于电机径向空间的降低。
附图说明
图1为本发明的结构紧凑型磁耦驱动电机结构示意图；
图2为图1的局部结构示意图；
图中，1.内转轴 2.前端盖 3.锁定螺钉 4.内转轴前端轴承. 5.电机壳体 6.内转子前端轴承 7.内静子 8.后端盖锁定螺钉 9.后端盖 10.霍尔传感器电路板 11.霍尔永磁体12.内转轴永磁体 13.内转轴后端轴承 14.轴用挡圈 15.内转子后端轴承 16.内转子内磁体 17.内转子 18.内转子外磁体.。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
图1为本发明的结构紧凑型磁耦驱动电机结构示意图，图2为图1的局部结构示意图。图2显示出内转轴永磁体12、内转子内磁体16、内转子外磁体18的轴向结构示意图。在图1、图2中，本发明的结构紧凑型磁耦电机，包括电机壳体5、内转轴前端轴承4、内转子前端轴承6、后端盖9、内转轴后端轴承13、后端轴承15以及位于电机壳体5中的内静子7和内转子17，所述内转子17呈圆筒状。其连接关系是，内转子17的两端分别连接在内转子前端轴承6和内转子后端轴承15上，在所述内转子17的内、外侧壁上分别均匀设置有数个内转子内磁体16、内转子外磁体18，在所述内转子17内还套装有内转轴1，内转轴1与内转子17为同轴心设置。所述内转轴1的两端分别与内转轴前端轴承4和内转轴后端轴承13连接，内转轴1外周固定设置有内转轴永磁体12。所述内转子内磁体16、转子外磁体18依次设置在内转轴永磁体12的外周。
如图2所示，内转轴永磁体12、内转子内磁体16、内转子外磁体18的永磁体极数均为相等的偶数极，本实施例中偶数极为八个，且内转子内磁体16与内转子外磁体18的永磁体角度位置对等。内转轴1、内转轴永磁体12通过电机壳体5与内转子17、内转子内磁体16、内转子外磁体18物理隔离。内转子内磁体16、内转子外磁体18通过磁场耦合实现磁耦合旋转驱动。
所述电机壳体5的后端呈开口状并通过后端盖9密封，电机壳体5的内侧设置有内凹槽，内凹槽的内侧壁作为内转子17与内转轴1的物理隔离层。所述内转轴1、内转轴前端轴承4以及内转轴后端轴承13均安装在电机壳体5的内凹槽中。
在所述电机壳体5内凹槽的前端槽口处设置有前端盖2，所述内转轴1从前端盖2向外伸出。
所述后端盖9与电机壳体5之间通过后端盖锁定螺钉8连接固定，前端盖2与电机壳体5之间通过前端盖锁定螺钉3连接固定。
所述内转子17的后端的外表面粘贴有霍尔永磁体11，在电机壳体5内设置有与霍尔永磁体11直流无刷电机驱动用霍尔传感器电路板10。
内转轴前端轴承4和内转轴后端轴承13为滑动轴承，内转子前端轴承6和内转子后端轴承15为滚动轴承。
所述的电机壳体5的内凹槽后端设置有轴用挡圈14。
所述的内转轴永磁体12与内转子内磁体16的形状相同。
所述的内转轴1的端部设置有销键槽。内转轴永磁体12、内转子内磁体16、内转子外磁体18材质采用永磁体。
为了保证电机壳体5的密封性能，所述电机壳体5的后端呈开口状并通过后端盖9密封，该电机壳体5内凹形成内凹槽，该内凹槽的侧壁作为所述内转子17和内转轴1之间的物理隔离层，所述内转轴1、内转轴前端轴承4以及内转轴后端轴承13均安装在所述电机壳体5的前端内凹槽中，为了便于负载连接，所述内转轴1的端部设置有销键槽，负载与内转轴1之间通过销键连接，电机壳体5与负载之间也可以通过法兰连接。
为了实现转速检测，在所述内转子17的后端的外表面粘贴有霍尔永磁体11，在所述电机壳体5内设置有与所述霍尔永磁体11相对应的霍尔传感器电路板10。
从图1还可以看出，在实施过程中，内转轴1的前后两段分别设置有内转轴前端轴承4和内转轴后端轴承13的止推凸台，内转子内磁体16和内转子外磁体18直接粘贴在内转子17上。
本发明的工作原理是：
外部驱动电路通过内静子7的磁激励带动内转子内磁体16、内转子17以及内转子外磁体18转动，内转子内磁体16通过磁场耦合作用带动内转轴永磁体12以及内转轴1转动，由于内转子17与内转轴1之间通过磁场耦合实现动力传输，能够实现物理隔离、柔性连接以及防止电机堵转，同时将内转轴1套装在内转子17内，能够节约空间，缩短电机轴向尺寸，满足结构紧凑型的需求。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，内转轴永磁体、内转子内磁体、内转子外磁体的永磁体极数均为相等的偶数极，本实施例中偶数极为十二个。

Claims (7)

1.一种结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的磁耦电机包括电机壳体（5）、内转轴前端轴承（4）、内转子前端轴承（6）、后端盖（9）、内转轴后端轴承（13）、后端轴承（15）以及位于电机壳体（5）中的内静子（7）和内转子（17），所述内转子（17）呈圆筒状；其连接关系是，所述的内转子（17）的两端分别与内转子前端轴承（6）、内转子后端轴承（15）连接，在所述内转子（17）的内、外侧壁上分别均匀设置有数个内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18），在所述内转子（17）内还套装有内转轴（1），内转轴（1）与内转子（17）为同轴心设置；所述内转轴（1）的两端分别与内转轴前端轴承（4）和内转轴后端轴承（13）连接，内转轴（1）外周固定设置有数个内转轴永磁体（12）；所述内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）依次设置在内转轴永磁体（12）外周；内转轴永磁体（12）、内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）的永磁体极数均为相等的偶数极，且内转子内磁体（16）与内转子外磁体（18）的永磁体角度位置相同；内转轴（1）、内转轴永磁体（12）通过电机壳体（5）与内转子（17）、内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）物理隔离；内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）通过磁场耦合实现磁耦合旋转驱动；
所述电机壳体（5）的后端呈开口状并通过后端盖（9）密封，电机壳体（5）的内侧设置有内凹槽，内凹槽的内侧壁作为内转子（17）与内转轴（1）的物理隔离层；所述内转轴（1）、内转轴前端轴承（4）以及内转轴后端轴承（13）均安装在电机壳体（5）的内凹槽中；
所述电机壳体（5）内凹槽的前端槽口处设置有前端盖（2），内转轴（1）从前端盖（2）向外伸出；
所述后端盖（9）与电机壳体（5）之间通过后端盖锁定螺钉（8）连接固定，前端盖（2）与电机壳体（5）之间通过前端盖锁定螺钉（3）连接固定；
所述内转子（17）的后端的外表面粘贴有霍尔永磁体（11），在电机壳体（5）内设置有与直流无刷电机驱动用霍尔传感器电路板（10）。
2.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的内转轴前端轴承（4）和内转轴后端轴承（13）均为滑动轴承，内转子前端轴承（6）和内转子后端轴承（15）均为滚动轴承。
3.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的电机壳体（5）的内凹槽后端设置有轴用挡圈（14）。
4.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的内转轴永磁体（12）与内转子内磁体（16）的形状相同。
5.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的内转轴（1）的端部设置有销键槽。
6.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的内转轴永磁体（12）、内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）材质采用永磁体。
7.根据权利要求1所述的结构紧凑型磁耦电机，其特征在于：所述的内转轴永磁体（12）、内转子内磁体（16）、内转子外磁体（18）的永磁体极数的范围均为八、十、十二、十四、十六、十八。
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