CN112600324A - 一种无铁芯无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程检测技术领域，具体涉及嵌入式注塑无铁芯异型线圈定子，包括定子组件、转子组件、机壳、电机出线固定轴和齿轮，定子组件与电机出线固定轴固定连接，转子组件通过轴承转动连接于电机出线固定轴；转子组件上下表面分别嵌有若干永磁体，定子组件表面设置有若干块由绝缘漆包铜膜或绝缘漆包铜线缠绕制成的绕组线圈。本发明取代了现有技术当中的铁芯电机，打破了传统电机带来的结构上的限制，改变了其传统电机结构的转动工作模式，减轻质量，减小体积，避免了损耗大量硅钢片。

Description

一种无铁芯无刷电机

技术领域

本发明属于电机技术，具体一种无铁芯无刷电机。

背景技术

无铁芯电机是电机行业未来发展方向的一种新型特种电机，分为无铁芯电动机和无铁芯发电机，采用无铁芯线圈、电刷、无磁阻尼、稀土永磁电动技术，改变了传统电机运用硅钢片与绕线定子结构，结合电子智能变频技术，使电机效率提高到95%以上。

无铁芯电机有三大技术优势。一是与传统径向磁场结构设计相比，采用了轴向磁场结构设计，大幅度提高功率密度和转矩体积比。二是采用新型绕制工艺、高压精密压铸成型及高分子材料，有效降低绕组铜损。三是不使用硅钢片作为定、转子铁芯材料，消除了磁阻尼及铁损，降低了驱动功率，减少了铁损发热源。

无铁芯电机涵盖了1KW-5500KW，可应用于量大面广的风机、水泵、压缩机等通讯设备，还可用在电动汽车、风力发电、数控机床、油田控油机、移动电站等领域。

现有技术当中，无铁芯电机在工作时，电刷的作用是将电刷多装配于换向器或滑环上，是一个滑动型接触体。需有光滑、耐磨、导电性良好等特性。根据不同的应用，它们要么是部分金属部件（铜、银、钼），丰富或完全由金属制成。实际使用中，一个滑环通常配最少两个电刷，避免因单个电刷接触不良而变成断路。但是电刷的磨损是无可避免的，轻度损坏导致输入/输出电流不稳定，重度损坏直接导致轴或电机失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无刷无铁芯电机，取代了现有技术当中的有刷无铁芯电机，打破了传统电机结构的限制，减轻质量，减小体积，避免了电刷损坏导致电机失效。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种无铁芯无刷电机，包括定子组件、转子组件、机壳、电机出线固定轴和齿轮，定子组件与转子组件均设置于机壳内，机壳与转子组件用于保护整个电机，转子组件包括第一转子组件和第二转子组件，定子组件位于第一转子组件和第二转子组件之间，三者之间存在间隙，第一转子组件和第二转子组件分别通过轴承与电机出线固定轴转动连接，定子组件中心与电机出线固定轴固连；所述机壳与转子组件固连，且电机出线固定轴下端伸出机壳，第一转子组件顶面中心设有一圈环形凸台，用于固定齿轮，且齿轮位于电机出线固定轴上方，两者不发生干涉，通过齿轮对转子组件输出或输入动力。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

本发明提供的一种无铁芯无刷电机，其工作模式与传统电机工作模式不同，在传统电机结构工作模式下，电机机壳固定，线圈转动切割永磁体间产生的磁感线从而产生电流，而在此电机结构中，线圈是不动的，由于齿轮转动带动转子组件和机壳一起转动，从而由转动的永磁体之间形成磁场，进而磁感线切割线圈产生电流通过引线引出。此电机结构替代了现有技术当中的有刷无铁芯电机结构，打破了由传统电机带来的结构上的限制，改变了传统电机的转动工作模式，减轻质量，减小体积，避免了电刷的损坏造成无铁芯电机损伤及失效。

附图说明

图1为本发明一种无铁芯无刷电机零件爆炸示意图。

图2为本发明一种无铁芯无刷电机零件组合示意图。

图3为本发明一种无铁芯无刷电机侧视图。

图4为本发明一种无铁芯无刷电机磁组嵌座剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1~图4，本发明公开了一种无铁芯无刷电机，包括定子组件1、转子组件2、机壳3、电机出线固定轴23和齿轮6，所述定子组件1与转子组件2均设置于机壳3内，转子组件2包括第一转子组件和第二转子组件，定子组件1位于第一转子组件和第二转子组件之间，三者之间存在间隙，第一转子组件和第二转子组件分别通过轴承4与电机出线固定轴23转动连接，定子组件1中心与电机出线固定轴23固连；所述机壳3顶端为开放端，底端为封闭端，通过第一转子组件的顶面作为机壳的顶端，起到电机完整以及保护电机的作用，机壳3与转子组件2固连，且电机出线固定轴23下端伸出机壳3，第一转子组件顶面中心设有一圈环形凸台，用于固定齿轮6，且齿轮6位于电机出线固定轴23上方，两者不发生干涉，通过齿轮6对转子组件2输出或输入动力。

所述定子组件1包括引线5、线圈架24、线圈架固定板25和若干线圈，电机出线固定轴23穿过线圈架固定板25和线圈架24中心，并与线圈架固定板25固连，所述线圈架24为圆环形镂空件，沿其径向被分割为若干扇环形的子线圈架，每个子线圈架上分别缠绕线圈，线圈采用绝缘漆包铜膜、或绝缘漆包铜线，引线5顶端与线圈架24上的线圈焊接，引线底端从电机出线固定轴23中穿出，在转动过程中，转子组件2产生的磁感线切割线圈架24上缠绕的线圈，从而线圈产生电流，使得引线5通电。

所述转子组件2包括第一转子组件和第二转子组件，所述第一转子组件包括上导磁板10、上磁组嵌座11和若干永磁体14，第二转子组件包括下磁组嵌座12、下导磁板13和若干永磁体14，上磁组嵌座11和下磁组嵌座12均为圆环形，所述上磁组嵌座11顶面和下磁组嵌座12底面对称开设有呈环形分布的若干磁体嵌槽15，每个磁体嵌槽15中嵌入一个永磁体14，两者过盈配合，同一个磁组嵌座上相邻两块永磁体14极性相反，上磁组嵌座11和下磁组嵌座12上位置对应的两块永磁体14极性相反。上导磁板10通过所述永磁体14磁力固定于上磁组嵌座11顶面，所述下导磁板13通过所述永磁体14磁力固定于下磁组嵌座12底面，所述上磁组嵌座11内环与轴承4外圈过盈配合，所述轴承4内圈与电机出线固定轴23过盈配合，所述下磁组嵌座12内环与轴承4外圈过盈配合，所述轴承4内圈与电机出线固定轴23过盈配合。

所述用于固定齿轮6的环形凸台设置于上磁组嵌座11顶面中心，上磁组嵌座11和下磁组嵌座12的圆周外壁分别与机壳3固连。

在定子组件中，线圈架24为注塑尼龙材质，线圈架固定板25为PCB板，线圈材质为绝缘漆包铜膜或绝缘漆包铜线；在第一转子组件中，上导磁板10为45#钢件材质，上磁组嵌座11为7A04#高强铝件材质；在第二转子组件中，下导磁板13为45#钢件材质，下磁组嵌座12为7A04#高强铝件材质；机壳3为不锈钢材质；轴承4为深沟球轴承。

在此电机结构中，定子组件1中的线圈是不动的，由于齿轮6转动带动转子组件2和机壳3一起转动，从而由转动的永磁体14之间形成磁场，进而磁感线切割线圈产生电流通过引线引出。

此电机为无铁芯无刷电机，与以往的传统电机结构不同，其转子组件2连同机壳3一起转动，这样的话就避免使用换向器，如果照传统的线圈转动切割磁感线的的话，在不用换向器的情况下导线就要被绞断，这种结构省去了换向器，使得结构简单；另外，转子组件2和机壳3一起转动是为了对永磁体14间的N极和S极的加强固定，从而更好的发电。此无铁芯无刷电机替代了现有技术当中的有刷无铁芯电机结构，打破了由传统电机带来的结构上的限制，减轻质量，减小体积，避免了电刷的损坏造成无铁芯电机损伤及失效。

发电机工作原理：

在工作过程当中，第一转子组件和第二转子组件分别通过轴承4与电机出线固定轴23转动连接，定子组件1中心与电机出线固定轴23固连；安装在上磁组嵌座11顶面中心上的齿轮6受外部动力传递旋转，进而齿轮6带动第一转子组件、第二转子组件和机壳3一起旋转，又因为绕组线圈缠绕在定子组件1的线圈架24上，上磁组嵌座11和下磁组嵌座12上嵌设的永磁体14之间极性相异，形成磁场，线圈在磁场内始终与磁感线垂直并切割磁感线，使线圈产生电流并通过引线5引出，引线顶端焊接连接于线圈上，下端连接设备，从而完成电机发电。

电机工作原理与发电机工作原理相反，当电流通过引线5，进入定子部件1，产生磁场，与转子部件2的磁场相斥，推动转子部件2旋转，带动齿轮6旋转，从而输出动能。

Claims (7)

1.一种无铁芯无刷电机，包括定子组件(1)、转子组件(2)、机壳(3)、电机出线固定轴(23)和齿轮(6)，其特征在于：定子组件(1)与转子组件(2)均设置于机壳(3)内，机壳(3)与转子组件(2)用于保护整个电机，转子组件(2)包括第一转子组件和第二转子组件，定子组件(1)位于第一转子组件和第二转子组件之间，三者之间存在间隙，第一转子组件和第二转子组件分别通过轴承(4)与电机出线固定轴(23)转动连接，定子组件(1)中心与电机出线固定轴(23)固连；所述机壳(3)与转子组件(2)固连，且电机出线固定轴(23)下端伸出机壳(3)，第一转子组件顶面中心设有一圈环形凸台，用于固定齿轮(6)，且齿轮(6)位于电机出线固定轴(23)上方，两者不发生干涉，通过齿轮(6)对转子组件(2)输出或输入动力。

2.根据权利要求1所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于，所述定子组件(1)包括引线(5)、线圈架(24)、线圈架固定板(25)和若干线圈，线圈架(24)固定在线圈架固定板(25)顶面，电机出线固定轴(23)穿过线圈架固定板(25)和线圈架(24)中心，并与线圈架固定板(25)固连，所述线圈架(24)为圆环形，沿其径向被分割为若干扇环形的子线圈架，每个子线圈架上分别缠绕线圈，引线(5)顶端与线圈架(24)上的线圈焊接，引线底端从电机出线固定轴(23)中穿出，在转动过程中，转子组件(2)产生的磁感线切割线圈架(24)上缠绕的线圈，从而线圈产生电流，使得引线(5)通电。

3.根据权利要求2所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于，所述线圈采用绝缘漆包铜膜、或绝缘漆包铜线。

4.根据权利要求2所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于，所述线圈架(24)为镂空件。

5.根据权利要求2所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于，所述第一转子组件包括上导磁板(10)、上磁组嵌座(11)和若干永磁体(14)，第二转子组件包括下磁组嵌座(12)、下导磁板(13)和若干永磁体(14)，上磁组嵌座(11)和下磁组嵌座(12)均为圆环形，所述上磁组嵌座(11)顶面和下磁组嵌座(12)底面对称开设有呈环形分布的若干磁体嵌槽(15)，每个磁体嵌槽(15)中嵌入一个永磁体(14)，两者过盈配合，所述上导磁板(10)通过所述永磁体(14)磁力固定于上磁组嵌座(11)顶面，所述下导磁板(13)通过所述永磁体(14)磁力固定于下磁组嵌座(12)底面，所述上磁组嵌座(11)内环与轴承(4)外圈过盈配合，所述轴承(4)内圈与电机出线固定轴(23)过盈配合，所述下磁组嵌座(12)内环与轴承(4)外圈过盈配合，所述轴承(4)内圈与电机出线固定轴(23)过盈配合，所述用于固定齿轮(6)的环形凸台设置于上磁组嵌座(11)顶面中心，上磁组嵌座(11)和下磁组嵌座(12)的圆周外壁分别与机壳(3)固连。

6.根据权利要求5所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于：同一个磁组嵌座上相邻两块永磁体(14)极性相反，上磁组嵌座(11)和下磁组嵌座(12)上位置对应的两块永磁体(14)极性相反。

7.根据权利要求6所述的一种无铁芯无刷电机，其特征在于：转动齿轮(6)时，定子组件(1)不动，转子组件(2)和机壳(3)一起转动，线圈缠绕于每个子线圈架上，上磁组嵌座(11)和下磁组嵌座(12)内的永磁体(14)对应产生磁感线，转动时，磁感线切割线圈，从而产生电流，使得引线(5)通电。

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