CN107994746A - 一种具有双磁场的微型空心杯电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有双磁场的微型空心杯电机，包括机壳、设置在该机壳内的空心杯转子，还包括沿空心杯转子的径向设置的内磁场和外磁场，内磁场和外磁场分别位于空心杯转子的线圈绕组内侧和外侧，内磁场的磁力线从右侧出发穿过线圈绕组后回归内磁场左侧，采用本发明的有益效果是圈绕组在旋转的过程中同时切割内磁场和外磁场的磁力线，电机的磁通量得到有效提升，使电机的扭矩得到大大增强，电机电流小，效率高，能满足高端客户的严苛要求，产品性能高。
Description
技术领域
本发明涉及微型电机技术领域，具体涉及一种具有双磁场的微型空心杯电机。
背景技术
微型电机，是体积、容量较小，输出功率一般在数百瓦以下的电机，其用途、性能及环境条件要求特殊。常用于控制系统中，实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。微型空心杯电机因具有体积小、转矩大、效率高等优点在微型遥控玩具、便携式电子设备、医疗保健等方面具有广泛应用。由于客户对于电机的扭矩、效率需求不断加大，电流要求越来越小，常规结构的空心杯电机难以满足客户日益提高的要求。如图5所示，常规的电机的力矩常数仅为0.608mNm/A，最高效率仅为60％左右。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种具有双磁场的微型空心杯电机。
技术方案如下：一种具有双磁场的微型空心杯电机，包括机壳、设置在该机壳内的空心杯转子，其关键在于：还包括沿所述空心杯转子的径向设置的内磁场和外磁场，所述内磁场和外磁场分别位于所述空心杯转子的线圈绕组内侧和外侧，所述内磁场的磁力线从右侧出发穿过所述线圈绕组后回归内磁场左侧；
所述外磁场由左外磁场和右外磁场组成，左外磁场的磁力线穿过所述线圈绕组后到达所述内磁场的左侧，所述右外磁场的磁力线从所述内磁场的右侧出发穿过所述线圈绕组后到达所述右外磁场。采用上述技术方案外磁场的磁力线穿过线圈绕组后与内磁场的部分磁力线交叉，线圈绕组在旋转的过程中同时切割内磁场和外磁场的磁力线，电机的磁通量得到有效提升，且内磁场和外磁场产生了两个相互叠加的洛仑磁力，从而使电机的扭矩得到大大增加，电机电流小，效率高，能满足高端客户的严苛要求，产品性能高。
作为优选：
上述左外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐收敛状，所述右外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐发散状。采用此方案单位面积的线圈绕组上穿过的磁力线更多，电机的效率提高更显著。
上述内磁场的磁力线闭合后，形成椭圆形的水平磁场。
上述内磁场的椭圆形长轴与所述外磁场的南北极之间的连线相互垂直。
上述线圈绕组的内侧设有圆筒状的内缸，该内缸的左半圆为南极，右半圆为北极，所述左半圆和右半圆之间形成所述内磁场。
上述线圈绕组的外侧正对设置有两个弧形板，其中一个弧形板为南极，另一个弧形板为北极，为南极的弧形板靠近所述内缸的北极，为北极的弧形板靠近所述内缸的南极，为北极的弧形板和所述内缸的南极部分之间形成所述左外磁场，所述内缸的北极部分和为南极的弧形板之间形成所述右外磁场；
两个弧形板的圆心线、内缸的两个半圆的圆心线分别与所述空心杯转子的旋转中心线重合。
上述机壳的横截面呈腰形，两个所述弧形板的外壁分别与所述机壳的弧形部分的内壁固定连接。采用该方案在提升磁通量的同时，线圈绕组和弧形板之间不存在夹角。
上述弧形板的两个侧边上分别设有倒角。采用该方案方便弧形板安装。
上述内缸和弧形板的材质均为钕铁硼磁钢。
两个所述弧形板、内缸的两个半圆以及所述空心杯转子的转轴在同一条直线上。
有益效果：采用本发明的有益效果是圈绕组在旋转的过程中同时切割内磁场和外磁场的磁力线，电机的磁通量得到有效提升，使电机的扭矩得到大大增强，电机电流小，效率高，能满足高端客户的严苛要求，产品性能高。
附图说明
图1为内磁场和外磁场的分布示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2的A-A’剖视图；
图4为图2的B-B’剖视图；
图5为普通电机的特性曲线图；
图6为本发明的特性曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种具有双磁场的微型空心杯电机，包括机壳1、设置在该机壳1内的空心杯转子，还包括沿所述空心杯转子的径向设置的内磁场和外磁场，所述内磁场位于所述空心杯转子的线圈绕组3内侧，外磁场位于所述空心杯转子的线圈绕组3外侧，所述内磁场的磁力线从其右侧出发穿过所述线圈绕组3后回归内磁场的左侧；
所述外磁场由左外磁场和右外磁场组成，左外磁场的磁力线穿过所述线圈绕组3后到达所述内磁场的左侧，所述右外磁场的磁力线从所述内磁场的右侧出发穿过所述线圈绕组3后到达所述右外磁场，所述左外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐收敛状，所述右外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐发散状。
所述内磁场的磁力线闭合后形成为椭圆形的水平磁场，所述内磁场的椭圆形长轴与所述外磁场的南北极之间的连线之间相互垂直。
如图1-4所示，所述机壳1的一端铆合有端盖组件9，所述机壳1内沿其长度方向设有圆筒状的衬套6，所述机壳1的另一端设有衬套孔，所述衬套6的外端与所述衬套孔过盈配合，所述空心杯转子的转轴2通过轴承10安装在所述衬套6内，所述轴承共两个且均为含油轴承，其中一个轴承10靠近所述衬套6的外筒口，另一个所述轴承10靠近所述衬套6的内筒口，所述转轴2的外端伸出所述机壳1，所述线圈绕组3通过线圈支架7固定安装在所述转轴2上，所述线圈绕组3的内侧设有圆筒状的内缸4，该内缸4固定套箍在所述衬套6外，所述内缸4的左半圆为南极，右半圆为北极，所述左半圆和右半圆之间形成所述内磁场。
所述线圈绕组3的外侧正对设置有两个弧形板5a，两个所述弧形板5a构成外缸5，其中一个弧形板5a为南极，另一个弧形板5a为北极，为南极的弧形板5a靠近所述内缸4的北极，为北极的弧形板5a靠近所述内缸4的南极，为北极的弧形板5a和所述内缸4的南极部分之间形成所述左外磁场，所述内缸4的北极部分和为南极的弧形板5a之间形成所述右外磁场；两个弧形板5a的圆心线、内缸4的两个半圆的圆心线分别与所述空心杯转子的旋转中心线重合，进一步地，两个所述弧形板5a、内缸4的两个半圆以及所述空心杯转子的转轴2在同一条直线上。
为节省安装空间，所述机壳1的横截面呈腰形，两个所述弧形板5a的外壁分别与所述机壳1的弧形部分的内壁固定连接，所述弧形板5a的两个侧边上分别设有倒角，所述弧形板5a的长度与所述线圈绕组3的长度相等，所述内缸4和弧形板5a的材质均为钕铁硼磁钢，所述机壳1的材质为非导磁材料。
为防止线圈绕组3在旋转的过程中不断向转轴2的输出端移动造成线圈支架7与内缸4之间的间隙不足而影响旋转的顺畅性，所述线圈支架7包括圆饼状的安装部，所述转轴2的内端与该安装部固定连接，所述线圈绕组3的内圈与所述安装部的圆周固定连接，所述安装部和衬套6之间的所述转轴2上套箍有调整垫圈8，所述安装部的中部向所述内缸4的内侧延伸并将所述调整垫圈8抵紧在所述衬套6上。
分别测定普通电机和本发明提供的电机的特性曲线和电特性。
图5为普通电机的特性曲线，该电机的电特性如表1所示。
图6为本发明提供的电机的特性曲线，该电机的电特性如表2所示.
表1普通电机的电特性
表2发明提供的电机的电特性
从表1和表2中可以看出，本发明提供的电机的启动力矩、力矩常数等均显著大于普通的单缸电机，且本发明提供的电机的最高效率可高达73.3％，而常规电机的最高效率仅为60％左右。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有双磁场的微型空心杯电机，包括机壳(1)、设置在该机壳(1)内的空心杯转子，其特征在于：还包括沿所述空心杯转子的径向设置的内磁场和外磁场，所述内磁场和外磁场分别位于所述空心杯转子的线圈绕组(3)内侧和外侧，所述内磁场的磁力线从右侧出发穿过所述线圈绕组(3)后回归内磁场左侧；
所述外磁场由左外磁场和右外磁场组成，左外磁场的磁力线穿过所述线圈绕组(3)后到达所述内磁场的左侧，所述右外磁场的磁力线从所述内磁场的右侧出发穿过所述线圈绕组(3)后到达所述右外磁场。
2.根据权利要求1所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述左外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐收敛状，所述右外磁场的磁力线沿其走向呈逐渐发散状。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述内磁场的磁力线闭合后，形成椭圆形的水平磁场。
4.根据权利要求3所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述内磁场的椭圆形长轴与所述外磁场的南北极之间的连线相互垂直。
5.根据权利要求1所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述线圈绕组(3)的内侧设有圆筒状的内缸(4)，该内缸(4)的左半圆为南极，右半圆为北极，所述左半圆和右半圆之间形成所述内磁场。
6.根据权利要求5所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述线圈绕组(3)的外侧正对设置有两个弧形板(5a)，其中一个弧形板(5a)为南极，另一个弧形板(5a)为北极，为南极的弧形板(5a)靠近所述内缸(4)的北极，为北极的弧形板(5a)靠近所述内缸(4)的南极，为北极的弧形板(5a)和所述内缸(4)的南极部分之间形成所述左外磁场，所述内缸(4)的北极部分和为南极的弧形板(5a)之间形成所述右外磁场；
两个弧形板(5a)的圆心线、内缸(4)的两个半圆的圆心线分别与所述空心杯转子的旋转中心线重合。
7.根据权利要求6所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述机壳(1)的横截面呈腰形，两个所述弧形板(5a)的外壁分别与所述机壳(1)的弧形部分的内壁固定连接。
8.根据权利要求6或7所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述弧形板(5a)的两个侧边上分别设有倒角。
9.根据权利要求6或7所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：所述内缸(4)和弧形板(5a)的材质均为钕铁硼磁钢。
10.根据权利要求5所述的一种具有双磁场的微型空心杯电机，其特征在于：两个所述弧形板(5a)、内缸(4)的两个半圆以及所述空心杯转子的转轴(2)在同一条直线上。
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