CN115313788A - 一种三相直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三相直流无刷电机，包括三相电磁定子组件，三相电磁定子组件包括多个通电后可产生变化磁场且数量为3的倍数的多极定子；三相直流无刷电机还包括用于与多极定子固定连接的固定组件；三相电磁定子组件还包括绝缘线轴，绝缘线轴具有多个安装位，安装位具有用于供多个多极定子内侧穿过的第一开口以及用于供多个多极定子外侧穿过的第二开口；所述三相电磁定子组件具有安装腔，各所述多极定子环设于所述安装腔的周围；三相直流无刷电机还包括位于安装腔并具有永久磁性的第一转子和/或罩设于各多极定子的外侧并具有永久磁性的第二转子。本发明所提供的一种三相直流无刷电机，降低制造成本，尺寸小，功率重量比和尺寸比高。

Description

一种三相直流无刷电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种三相直流无刷电机。

背景技术

三相直流无刷电机是指具有三相的绕组、无电刷和换向器(或集电环)的电机，并采用直流电经过逆变电路进行驱动的电机。现有技术中的三相直流无刷电机结构上较为复杂，装配不便，制造成本高；另外，三相直流无刷电机中的转子是通过将永磁体插入叠层钢中制成的，这些转子由定子产生的变化磁场产生脉冲，导致叠层钢内磁场的压缩和减压，并导致涡流，从而使得固定磁铁的钢发热，用于低启动扭矩应用中可能会损坏永磁材料和电机，影响使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种三相直流无刷电机，结构简单，降低制造成本，且电机的效率得以提高。

本发明的技术方案是：一种三相直流无刷电机，包括三相电磁定子组件，所述三相电磁定子组件包括多个通电后可产生变化磁场的多极定子，且所述多极定子数量为3的倍数；所述三相直流无刷电机还包括固定组件，所述多极定子固定连接于所述固定组件；所述三相电磁定子组件还包括绝缘线轴，所述绝缘线轴具有多个用于安装各所述多极定子的安装位，所述安装位具有用于供多个所述多极定子内侧穿过的第一开口以及用于供多个所述多极定子外侧穿过的第二开口所述三相电磁定子组件具有安装腔，各所述多极定子环设于所述安装腔的周围；所述三相直流无刷电机还包括位于所述安装腔并具有永久磁性的第一转子和/或罩设于各所述多极定子的外侧并具有永久磁性的第二转子。

作为本技术方案的进一步改进，所述绝缘线轴具有中心孔，所述中心孔的轴线与所述安装腔的中轴线重合。

作为本技术方案的进一步改进，所述安装位包括用于与所述多极定子一端相抵的上抵壁和用于与所述多极定子另一端相抵的下抵壁；

所述上抵壁的两侧向远离所述多极定子的方向延伸设置有第一外延部，所述下抵壁的两侧向远离所述多极定子的方向延伸设置有第二外延部；所述三相电磁定子组件包括缠绕于上抵壁、下抵壁的外侧的线圈绕组，所述线圈绕组位于所述第一外延部、第二外延部之间。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一转子包括转轴，所述转轴固定连接有北极磁体和南极磁体，所述北极磁体和所述南极磁体均具有永久磁性且均呈半圆弧形。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一转子还包括设置于所述北极磁体和所述南极磁体两端的固定帽，所述固定帽套接于所述转轴；所述固定帽的内侧具有供所述北极磁体和所述南极磁体伸入的抵接槽。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一转子包括转轴，所述转轴固定连接有绝缘套筒，所述绝缘套筒具有多个沿所述转轴外周均匀分布具有永久磁性的北极磁体和南极磁体，所述北极磁体和所述南极磁体的数量相等且均呈半圆弧形。

作为本技术方案的进一步改进，所述第二转子包括固定连接于所述转轴的外转缸体，所述转轴穿设在所述外转缸体的中心处，所述外转缸体的内侧壁上设置有用于与各所述多极定子产生的磁场作用而驱动所述外转缸体转动的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和所述第二永磁体均呈半圆弧形。

作为本技术方案的进一步改进，所述固定组件包括供所述绝缘线轴一端插入的第一固定板和供所述绝缘线轴另一端插入的第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板固定连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一固定板具有供所述转轴一端穿过的第一中心孔，所述第二固定板具有供所述转轴另一端穿过的第二中心孔，所述第一中心孔和所述第二中心孔处均设置有套接于所述转轴的轴承。

作为本技术方案的进一步改进，所述多极定子采用铁粉在室温下氧化铁粉表面，再将其压制成型；

每立方厘米所述多极定子的电阻值不小于1000欧姆。

本发明所提供的一种三相直流无刷电机，通过设置有多个所述多极定子，所述绝缘线轴具有多个用于安装各所述多极定子的安装位，所述安装位具有用于供多个所述多极定子内侧穿过的第一开口以及用于供多个所述多极定子外侧穿过的第二开口，即多个多极定子装入两侧均具有开口的绝缘线轴，使得安装十分便利，所述三相电磁定子组件具有安装腔，各所述多极定子环设于所述安装腔的周围，本实施例中，各所述多极定子设置于所述安装腔的边缘处；所述安装腔设置有第一转子和/或罩设于各所述多极定子的外侧并具有永久磁性的第二转子，整体结构紧凑，电机整体的尺寸得以大幅减小，从而实现了更高的功率重量比和尺寸比，结构简单便于组装，同时降低制造成本；并且所述多极定子插入所述安装位且可以调整其插入所述安装位的深度，从而使得单个多极定子适应更大或更小外径的转子(第一转子、第二转子的外径可变)，根据每个预期设备的需要，所述三相无刷直流电机可以提供更多或更少的功率，且电机的效率得以提高，适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机的立体装配图；

图2是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机的另一立体装配图；

图3是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机的立体分解图；

图4是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中多极定子结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中绝缘线轴的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中三相电磁定子组件的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中第一转子的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中第一转子和第二转子的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机中第二转子的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种三相无刷直流电机的结构示意图；

图11是本发明另一实施例提供的一种三相无刷直流电机中第一转子的结构示意图。

图中标号：

1-多极定子，2-绝缘线轴，21-安装位，211-第一开口，212-第二开口，213-上抵壁，214-下抵壁，23-第一外延部，24-第二外延部；

3-安装腔，4-第一转子，5-转轴，6-固定帽，7-绝缘套筒，8-第二转子，9-外转缸体，10-南极磁体，11-北极磁体，12-第一永磁体，13-第二永磁体；

14-第一固定板，141-第一孔位，15-第二固定板，151-第二孔位。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图3以及图10所示，本发明实施例提供的一种三相直流无刷电机，包括三相电磁定子组件(如图6所示)，所述三相电磁定子组件包括多个通电后可产生变化磁场的多极定子1(如图4所示)，且所述多极定子1数量为3的倍数，具体地，本实施例中所述多极定子1设置6个，所述多极定子1可以设置3,6,9个等等，可以根据实际应用场景灵活设置；所述三相直流无刷电机还包括固定组件，所述多极定子1固定连接于所述固定组件；所述三相电磁定子组件还包括绝缘线轴2，如图5所示，所述绝缘线轴2具有多个用于安装各所述多极定子1的安装位21，所述安装位21具有第一开口211和第二开口212，第一开口211用于供多个所述多极定子1的内侧穿过，第二开口212用于供多个所述多极定子1的外侧穿过，所述三相电磁定子组件具有安装腔3，各所述多极定子1环设于所述安装腔3的周围，本实施例中，所述绝缘线轴2可以包括多个分线轴，多个分线轴围合形成容纳腔，通过固定组件将多个分线轴固定连接进而将多个多极定子1固定连接，通过将多个多极定子1插入所述绝缘线轴2，制成的三相电磁定子组件具有内部磁通量场(位于多极定子1的内侧以外的容纳腔)和外部磁通量场(位于多极定子1的外侧空间)，所述三相直流无刷电机还包括第一转子4和第二转子8，如图7至9所示，位于所述安装腔3并具有永久磁性的第一转子4和罩设于各所述多极定子1的外侧并具有永久磁性的第二转子8，即各所述多极定子1位于第一转子4和第二转子8之间；内部磁通量场与第一转子4和第二转子8同时相互作用，以及外部磁通量场与第一转子4和第二转子8同时相互作用，形成双永磁转子电机，例如，现有技术中单转子电机的定子高度为40mm，而相同功率的本实施例提供的双永磁转子电机中定子高度为20mm，其中第一转子4的高度为20mm和第二转子的高度为20mm，即可产生与定子高度40mm的单转子电机相同的力，电机整体的尺寸得以大幅减小，从而实现了更高的功率重量比和尺寸比。在其他的实施例中，所述三相直流无刷电机也可以只设置第一转子4或第二转子8，即内部磁通量场和外部磁通量场分别可以与第一转子4或第二转子8相互作用；所述多极定子1插入所述安装位21且可以调整其插入所述安装位21的深度，从而使得单个多极定子1适应更大或更小外径的转子，第一转子4、第二转子8的外径可变，根据每个预期设备的需要，所述三相无刷直流电机可以提供更多或更少的功率，适用范围更广，且电机的效率得以提高；并且，分线轴上直接绕线，而无需专门的设备绕组，简化绕线工序，成本大为降低。

进一步地，所述绝缘线轴2具有中心孔，所述中心孔的轴线与所述安装腔3的中轴线重合。具体应用中，本实施例通过多个分线轴(本实施例中6个)围合形成容纳腔，即所述中心孔为6个分线轴围合形成的容纳腔或容纳区域，所述安装位21为设置于所述分线轴的通孔，安装腔3即位于各所述多极定子1内侧的中心区域，中心孔的轴线与安装腔3的中心重合，对称性更佳，安装更为便利。

进一步地，所述安装位21包括用于与所述多极定子1一端相抵的上抵壁213和用于与所述多极定子1另一端相抵的下抵壁214；所述上抵壁213的两侧向远离所述多极定子1的方向延伸设置有第一外延部23，所述下抵壁214的两侧向远离所述多极定子1的方向延伸设置有第二外延部24；所述三相电磁定子组件包括线圈绕组，所述线圈绕组缠绕于上抵壁213、下抵壁214的外侧，所述线圈绕组位于所述第一外延部23、第二外延部24之间，传统层压钢电机定子所需的专用电机进行绕组，并且只能缠绕单一规格的线圈组，而本实施例中可以采用漆包线并将其绕于上抵壁213、下抵壁214的外侧，易于组装，无需缠绕设备和工具，且缠绕的线圈便于调节，降低制造成本。具体地，本实施例中所述安装位21为方孔，即所述上抵壁213为方孔的上孔壁，所述下抵壁214为方孔的下孔壁，方孔的结构便于加工和安装，通过上抵壁213、下抵壁214将所述多极定子1固定，固定方式简单、易于操作；所述固定组件包括供所述绝缘线轴2一端插入的第一固定板14和供所述绝缘线轴2另一端插入的第二固定板15，所述第一固定板14与所述第二固定板15固定连接，本实施例中，所述第一固定板14具有供所述绝缘线轴2一端插入的第一孔位141，所述第二固定板15具有供所述绝缘线轴2另一端插入的第二孔位151，由于本实施例中所述绝缘线轴2可以包括多个分线轴，第一外延部23可以设置多个，即每个分线轴的一端均设置有第一外延部23，第二外延部24可以设置多个，即每个分线轴的另一端均设置有第二外延部24，第一孔位141设置的数量与第一外延部23对应，第二孔位151设置的数量与第二外延部24对应，第一外延部23插入第一孔位141以将各个分线轴的一端固定，第二外延部24插入第二孔位151以将各个分线轴的另一端固定，分线轴更易于加工，数量可以根据需求调整，且组装成所述绝缘线轴2并用于固定多极定子1也更为简便，并且可以实现低成本生产，并进一步允许未来以较低的投入进行扩展设计。

进一步地，所述第一转子4包括转轴5，所述转轴5固定连接有北极磁体11和南极磁体10，所述北极磁体11和所述南极磁体10均具有永久磁性且均呈半圆弧形。所述第一转子4还包括设置于所述北极磁体11和所述南极磁体10两端的固定帽6，所述固定帽6套接于所述转轴5；所述固定帽6的内侧具有供所述北极磁体11和所述南极磁体10伸入的抵接槽。在第一转子4高速旋转过程中，固定帽6可以充当固定盖以保持北极磁体11和所述南极磁体10的磁体形状，用于将北极磁体11和所述南极磁体10固定于所述转轴5。这种夹持固定方式，可以使半圆弧形的北极磁体11和所述南极磁体10可靠地固定于转轴5，并靠近多极定子1放置，确保更强的磁通量传递和增加启动转矩，同时降低成本。

或者，作为上述实施例的替换方式，如图11所示，所述第一转子4包括转轴5，所述转轴5固定连接有绝缘套筒7，所述绝缘套筒7具有多个沿所述转轴5外周均匀分布具有永久磁性的北极磁体11和南极磁体10，所述北极磁体11和所述南极磁体10的数量相等且均呈半圆弧形，也能使北极磁体11和南极磁体10稳定可靠地固定于转轴5。

进一步地，所述第二转子8包括固定连接于所述转轴5的外转缸体9，所述转轴5穿设在所述外转缸体9的中心处，所述外转缸体9的内侧壁上设置有用于与各所述多极定子1产生的磁场作用而驱动所述外转缸体9转动的第一永磁体12和第二永磁体13，可以采用粘胶将第一永磁体12和第二永磁体13固定于所述外转缸体9的内侧壁，所述第一永磁体12和所述第二永磁体13均呈半圆弧形，本实施例中，所述第二转子8的转轴5与所述第一转轴5的转轴5为同一根转轴，使得复杂的双转子电机得以简化，结构更为紧凑，降低制造成本。在另一个实施例中，所述第二转子8的转轴也可以另外设置，结构上更为复杂。

进一步地，所述第一固定板14具有供所述转轴5一端穿过的第一中心孔，所述第二固定板15具有供所述转轴5另一端穿过的第二中心孔，所述第一中心孔和所述第二中心孔处均设置有套接于所述转轴5的轴承。本实施例中，轴承的设置使得第一转子4或第二转子8的转动更为流畅。

进一步地，所述多极定子1采用铁粉在室温下氧化铁粉表面，再将其压制成型；每立方厘米所述多极定子1的电阻值不小于1000欧姆。具体应用中，采用高电阻铁粉，室温预处理，即氧化铁粉表面，然后压制成型，形成铁芯块，制成电阻高于1000Ω/cm³的铁芯块，因此是一种良好的电磁“软磁”材料，易于改变磁化强度，可用作改进的电磁场磁通导体，并且可制成任何需要的形状或尺寸，还可以将多个铁芯块堆叠形成多极定子1；这与现有技术中通过氧化并加热到1000摄氏度或更高温度的铁氧体不同，与由普通低电阻钢材料制成的叠层钢板相比，减少了磁涡流损耗和磁滞损耗，从而提高电机效率，同时降低成本并简化组装。需进一步指出的是，经过预处理的铁粉保持与叠层钢定子相似的高磁导率。首先将铁粉压制成铁芯块，本实施例中，所述多极定子1可以采用两个(或两个以上)的铁芯块再堆叠形成，用于与磁线缠绕并在电机的多极定子1形成电磁体。此外，由于传统的转子是通过将永磁体插入叠层钢中制成的，这些转子与定子产生的变化磁场产生脉冲，并导致产生涡流，在低启动扭矩的应用中，可能会损坏永磁材料和电机，而通过将铁芯块堆叠并压到内部的转轴5上以代替叠层钢，可以消除第一转子4中的涡流，允许使用更低成本的永磁体也不至于损坏电机，降低制造成本。

本发明实施例所提供的一种三相直流无刷电机，通过设置有多个所述多极定子1，所述绝缘线轴2具有多个用于安装各所述多极定子1的安装位21，所述安装位21具有用于供多个所述多极定子1内侧穿过的第一开口211以及用于供多个所述多极定子1外侧穿过的第二开口212，即多个多极定子1装入两侧均具有开口的绝缘线轴2，使得安装十分便利，所述三相电磁定子组件具有安装腔，各所述多极定子1环设于所述安装腔3的周围；所述安装腔3设置有第一转子4和/或罩设于各所述多极定子1的外侧并具有永久磁性的第二转子8，电机整体的尺寸得以大幅减小，从而实现了更高的功率重量比和尺寸比，整体结构紧凑，结构简单便于组装，同时降低制造成本，并且所述多极定子1插入所述安装位21且可以调整其插入所述安装位21的深度，从而使得单个多极定子1适应更大或更小外径的转子(第一转子4、第二转子8的外径可变)，且电机的效率得以提高，根据每个预期设备的需要，所述三相无刷直流电机可以提供更多或更少的功率，适用范围更广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相直流无刷电机，其特征在于，包括三相电磁定子组件，所述三相电磁定子组件包括多个通电后可产生变化磁场的多极定子，且所述多极定子数量为3的倍数；所述三相直流无刷电机还包括固定组件，所述多极定子固定连接于所述固定组件；所述三相电磁定子组件还包括绝缘线轴，所述绝缘线轴具有多个用于安装各所述多极定子的安装位，所述安装位具有用于供多个所述多极定子内侧穿过的第一开口以及用于供多个所述多极定子外侧穿过的第二开口；所述三相电磁定子组件具有安装腔，各所述多极定子环设于所述安装腔的周围；所述三相直流无刷电机还包括位于所述安装腔并具有永久磁性的第一转子和/或罩设于各所述多极定子的外侧并具有永久磁性的第二转子。

2.如权利要求1所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述绝缘线轴具有中心孔，所述中心孔的轴线与所述安装腔的中轴线重合。

3.如权利要求1所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述安装位包括用于与所述多极定子一端相抵的上抵壁和用于与所述多极定子另一端相抵的下抵壁；

所述上抵壁的两侧向远离所述多极定子的方向延伸设置有第一外延部，所述下抵壁的两侧向远离所述多极定子的方向延伸设置有第二外延部；所述三相电磁定子组件包括缠绕于上抵壁、下抵壁的外侧的线圈绕组，所述线圈绕组位于所述第一外延部、第二外延部之间。

4.如权利要求1所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述第一转子包括转轴，所述转轴固定连接有北极磁体和南极磁体，所述北极磁体和所述南极磁体均具有永久磁性且均呈半圆弧形。

5.如权利要求4所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述第一转子还包括设置于所述北极磁体和所述南极磁体两端的固定帽，所述固定帽套接于所述转轴；所述固定帽的内侧具有供所述北极磁体和所述南极磁体伸入的抵接槽。

6.如权利要求1所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述第一转子包括转轴，所述转轴固定连接有绝缘套筒，所述绝缘套筒具有多个沿所述转轴外周均匀分布具有永久磁性的北极磁体和南极磁体，所述北极磁体和所述南极磁体的数量相等且均呈半圆弧形。

7.如权利要求4所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述第二转子包括固定连接于所述转轴的外转缸体，所述转轴穿设在所述外转缸体的中心处，所述外转缸体的内侧壁上设置有用于与各所述多极定子产生的磁场作用而驱动所述外转缸体转动的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和所述第二永磁体均呈半圆弧形。

8.如权利要求1所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述固定组件包括供所述绝缘线轴一端插入的第一固定板和供所述绝缘线轴另一端插入的第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板固定连接。

9.如权利要求8所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述第一固定板具有供所述转轴一端穿过的第一中心孔，所述第二固定板具有供所述转轴另一端穿过的第二中心孔，所述第一中心孔和所述第二中心孔处均设置有套接于所述转轴的轴承。

10.如权利要求1至9中任一项所述的三相直流无刷电机，其特征在于，所述多极定子采用铁粉在室温下氧化铁粉表面，再将其压制成型；

每立方厘米所述多极定子的电阻值不小于1000欧姆。

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