CN106787581B - 一种直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流无刷电机，包括转子轴，以及穿设在转子轴上的定子架和转子架；定子架上设置有若干电枢线圈，转子架上设有若干永磁体块，各电枢线圈处于以转子轴为圆心的第一圆周上，各永磁体块处于以转子轴为圆心的第二圆周上。本发明的结构使得电机散热效果很好，而且使得电机结构简单化，容易维护；同时还能有效降低电机运转过程中定子和转子之间的径向力，故障率低。

Description

一种直流无刷电机

技术领域

本发明涉及一种直流无刷电机。

背景技术

直流无刷电机理想的调速电机，直流无刷电机的控制技术也已是较为成熟的技术。它以电子方式控制电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。

目前，广泛使用的直流无刷电机的机械构架部分普遍含有绕电枢线圈用的槽形铁芯冲片的定子，如申请号为200620053694.6的中国专利文件记载的，定子铁芯采用冲片形式，也带有霍尔元件。

这样的结构不仅给缠绕电枢线圈带来很多不便，而且不利于散热；热量积累致使电动机的线圈损坏，是电动机失效的主要形式之一。同时，当电枢线圈通电时，在定子和转子之间会产生一定的径向力，当这个径向力不能被平衡抵消时，径向力的合力就会作用于轴承，让电动机产生振动及噪音，降低电动机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流无刷电机，用以解决现有冲片结构不利于散热的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种直流无刷电机，包括转子轴，以及穿设在转子轴上的定子架和转子架；定子架上设置有若干电枢线圈，转子架上设有若干永磁体块，各电枢线圈处于以转子轴为圆心的第一圆周上，各永磁体块处于以转子轴为圆心的第二圆周上。

进一步的，所述定子架和转子架为：转子轴上依次设置有第一定子支架、第一转子支架、第二转子支架和第二定子支架；所述第一定子支架、第一转子支架、第二转子支架和第二定子支架均由中心部位和中心部位上的若干辐条构成；所述第一、第二定子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的定子铁芯，定子铁芯上缠绕定子电枢线圈；所述第一、第二转子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的永磁体块。

进一步的，所述第一圆周半径大于第二圆周半径。

进一步的，电枢线圈数量小于永磁体块数量。

进一步的，所述第一或第二定子支架上设有霍尔元件。

进一步的，第一、第二定子支架的端部对应设有用于装卡定子铁芯的卡槽，卡槽沿转子轴径向的切线方向延伸，用于定子铁芯沿卡槽延伸方向的位置调整。

进一步的，所述第一、第二定子支架辐条端部之间还设有通过预紧定子支架的方式压紧定子铁芯的螺钉。

本发明的直流无刷电机，其定转子结构不采用冲片形式，而采用支架结构，利于散热，而且使得电机结构简单化，容易维护。

通过将定子架形成第一、第二定子支架结构，转子架形成第一、第二转子支架结构，定子架包围转子架，使电枢线圈与永磁体块在同一径向上设置，进一步优化了电机结构。采用辐条结构使得电机散热效果很好。同时还能有效降低电机运转过程中定子和转子之间的径向力，故障率低。

定子架的电枢线圈所处圆周大于转子架永磁体块所处圆周，即转子部分较小，利于电机结构优化。

附图说明

图1是本发明实施例的结构图；

图2是图1的A-A方向剖视图；

图3是原理示意图；

图4是图1的局部视图；

图5是实施例的控制框图；

101.电枢线圈接线端，102.电枢线圈，103.铁芯，104.永磁体块，201.定子架，202.转子架，203.霍尔元件，204.转子轴，205.电磁体，401.螺钉，402.磁感线，403.卡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1、图2所示的一种直流无刷电机，其定转子结构包括转子轴204，定子架和转子架，具体的，转子轴204上依次设置有第一定子支架201-1、第一转子支架202-1、第二转子支架202-2和第二定子支架201-2；第一、第二定子支架通过轴承装配在转子轴上，第一、第二转子支架固定穿设在转子轴上。

上述各支架形状相似，均由中心部位和中心部位上的若干辐条构成。辐条沿转子轴径向设置。

第一、第二定子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的铁芯103（如硅钢片铁芯），铁芯103上缠绕电枢线圈102；第一、第二转子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的永磁体块104。第一或第二定子支架上设有霍尔元件。各电枢线圈处于以转子轴为圆心的第一圆周上，各永磁体块处于以转子轴为圆心的第二圆周上。第一圆周大于第二圆周，定子架包围了转子架。

如图3、图4所示，铁芯卡装在设置于对应的定子支架辐条端部的卡槽403中。在卡槽内可以沿滑槽方向调整铁芯的位置。调节使定子电磁体205通电时，转子永磁体能带动转子支架转动到图4位置。螺钉401穿设于对应的定子支架辐条端部之间，由螺钉401预紧定子架的方式固定定子铁芯。

各个电磁体205都是独立的，可以方便取下更换；在定子支架的每一个有电枢线圈的位置都设有霍尔元件203（图3所示位置）用于检测转子的位置。

永磁体和电枢线圈的安装及其之间通电后的相互作用如图3、图4所示，定子支架和转子支架采用对称设计，定子上电枢线圈的数量少于转子上永磁体的数量，即转子之间辐条数大于定子支架辐条数，可保证电机转子的连续转动；每一对对称的定子电枢线圈通电，转子上对称的一对永磁体受力，可增大转子的输出扭矩，同时减轻转子转动过程中的振动。

在电机转子每转动到一个平衡态时，电机定子电枢线圈和转子之间的径向作用力非常小，且由于电机的这种结构使其在转动过程中定子与转子之间的作用力为转子的自重；而转子和定子支架的材料可用使用轻质的刚度大的非金属材料，从而可有效降低转子轴和定子之间的摩擦损耗和电机的振动。

本实施例的电机结构简单，拆装非常容易。

本实施例中定子架、转子架均设置为双层支架，作为其他实施方式，定子架、转子架均设置为单个支架；电枢线圈和永磁体块也可以在对应辐条的设定位置处。

作为其他实施方式，定子架、转子架也可以不设置辐条结构，比如定子架、转子架设置为与转子轴同轴的筒体结构。

图1-图4所示的电机很容易维护，使用方便。因其原理简单，也可用于无刷电动机基础理论的教学设备等。定子上有很多个电磁体，各个电磁体相互独立，暴露在电机的最外层，散热效果极佳，拆卸方便；当某个电磁体线圈出问题时，在不用停机的情况下可实现对其进行更换，特别适用于某些需电动机连续工作的场合。

本发明的控制系统如图5所示，主要由单片机及其附属控制电路、驱动放大电路、位置反馈电路和速度显示模块组成。启停及速度调控电路通过手动访问单片机的内部程序或是向单片机写入新程序，单片机根据启停及速度调控电路和位置反馈电路和直流动力电路共同作用于驱动放大电路；由于本发明中电动机的结构，驱动放大电路可直接作用于无槽形铁芯冲片直流无刷电机，而无需再布置逆变电路。电动机再通过位置反馈电路作用于单片机，单片机通过速度显示模块，对外显示出电动机的转动速度。霍尔元件的信号作为电机的位置反馈信号，控制系统根据反馈信号，控制电枢线圈的依此通电，使转子永磁体块连续受力，永磁体块通过转子架带动转子轴连续转动。具体控制过程属于现有技术，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种直流无刷电机，其特征在于，包括转子轴，以及穿设在转子轴上的定子架和转子架；定子架上设置有若干电枢线圈，转子架上设有若干永磁体块，各电枢线圈处于以转子轴为圆心的第一圆周上，各永磁体块处于以转子轴为圆心的第二圆周上；所述定子架和转子架为：转子轴上依次设置有第一定子支架、第一转子支架、第二转子支架和第二定子支架；所述第一定子支架、第一转子支架、第二转子支架和第二定子支架均由中心部位和中心部位上的若干辐条构成；所述第一、第二定子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的定子铁芯，定子铁芯上缠绕定子电枢线圈；所述第一、第二转子支架的各辐条端部之间均固定设有对应的永磁体块；所述电枢线圈的轴向为第一圆周在该电枢线圈处的切线方向；沿第二圆周在永磁体块处的切线方向，所述永磁体块一端为N极，另一端为S极，所述永磁体块为条形。

2.根据权利要求1所述 的一种直流无刷电机，其特征在于，所述第一圆周半径大于第二圆周半径。

3.根据权利要求1所述 的一种直流无刷电机，其特征在于，电枢线圈数量小于永磁体块数量。

4.根据权利要求1所述 的一种直流无刷电机，其特征在于，所述第一或第二定子支架上设有霍尔元件。

5.根据权利要求1所述 的一种直流无刷电机，其特征在于，第一、第二定子支架的端部对应设有用于装卡定子铁芯的卡槽，卡槽沿转子轴径向的切线方向延伸，用于定子铁芯沿卡槽延伸方向的位置调整。

6.根据权利要求5所述 的一种直流无刷电机，其特征在于，所述第一、第二定子支架辐条端部之间还设有通过预紧定子支架的方式压紧定子铁芯的螺钉。

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