CN115864728A - 一种恒定直流式无刷电动机 - Google Patents

Abstract

一种恒定直流式无刷电动机，它不需要电刷和霍尔控制电路交换电流方向，在最高速运转时也保持强劲的扭矩力，且每一组驱动线圈都同时工作产生驱动力，它依据电动机左手定则即通电导线在南北极磁场中受洛伦兹力的作用向大拇指方向运动，它是把驱动线圈固定，让两端的磁铁分别带动一个内转动轮毂和外转筒转动，而内转动轮毂和外转筒通过一个连动齿轮来同步定位，因此它的这种驱动方式在最高的速度时也不会产生反电动势而大量耗电了。

Description

一种恒定直流式无刷电动机

技术领域

涉及无刷直流电动机主要涉及汽车用驱动电动机。

背景技术

当下新能源汽车的大力发展，特别是以电池为和氢燃料电池发电的电动汽车以方兴未艾的势头发展，其动力系统大多数采用的是永磁直流无刷电机，它的特点是体积小、燥音小、扭矩力大、使汽车加速快；其电动机的转动原理是定子励磁驱动线圈产生的磁场吸引转子上的异性磁极转动，当转子转动一定角度后霍尔控制电路把相对应的定子励磁驱动线圈断开电源再调换电流方向接通电源而使励磁驱动线圈产生相反的磁场吸引下一组转子上的异性磁极，就这样周而复始的连续转动下去输出动力；但是它的缺点是当汽车在高速路上行驶时当速度达到一百一二十码以上时由于此类电机的设计特性，励磁驱动线圈交换调相过快时产生的反电动势越强，此时电动机输出的扭矩力大幅度降低，为了保持扭矩力就必须增大励磁驱动线圈的电流消耗，因而电动车的续航里程大大缩短，因此电动车高速耗电成了很多人购买电动车的一个大的心里障碍；而此类型无刷电机只有三分之二线圈在时时工作另外三分之一线圈在待转换接续，所以能量密度还上还有一些欠缺；因此人们希望有这么一种电动机既有大的扭矩力、体积还更小、燥音也小且高转速时又不明显耗电。

发明内容

为了改变电动汽车在高速行驶下耗电高的这一缺陷本发明创造提供一种恒定直流式无刷电动机，它不需要电刷和霍尔控制电路交换电流方向，因而不会有反电动势产生所以在最高速运转时也保持强劲的扭矩力，而且每一组驱动线圈都同时工作产生驱动力能量密度更高；它依据的基本原理是电动机左手定则即通电导线在南北极磁场中受洛伦兹力的作用向大拇指方向运动，在这个创造发明中是把每一个驱动线圈固定在一根采用空心钢管的中心固定轴的门型支撑架上，支撑架采用铝合金材料防止导磁，上端嵌入硅钢片线槽以增强穿过驱动线圈磁场，驱动线圈绕制时下端是从中心固定轴一边的穿线孔穿入再从对向的穿线孔穿出使线圈下端隐藏在空心的中心固定轴内，这样组成一个定子驱动线圈绕组，把多个定子驱动线圈绕组沿中心固定轴安装一圈，把每个驱动线圈绕组的头尾并联在一起用两根连接导线从穿线孔穿入再从中心固定轴一端的中心穿出连接电源线；在驱动线圈绕组的门型支撑架内即中心固定轴中间位置设置了一个内转动轮毂，并通过轴承同中心固定轴相连接，内转动轮毂能够自由转动，内转动轮毂也是用不导磁的铝合金材料制作，在其表面安装一圈磁极同相的磁铁磁，铁数量与驱动线圈绕组相对应，并在内转动轮毂两侧面同转动轮毂同心各连接一个齿轮；再在定子驱动线圈的外圈设置一个外转筒，其外转筒内侧相对应内转动轮毂上磁铁数量安装一圈磁极相反的磁铁，把支撑外转筒两端的端盖内侧都设置一个同心的齿轮，其中一个端盖的外侧还设置一个同心齿轮作为动力输出，两端的端盖通过螺丝同外转筒相连接，端盖也是用轴承固定在中心固定轴上，这样就形成一个外转子；当电流流过定子驱动线圈绕组时线圈就会受洛伦兹力的作用就会产生一个绕中心固定轴一个方向旋转的力，而定子驱动线圈绕组是固定的，根据作用力与反作用力原理就只能是内外两块磁铁相对应的驱动线圈绕组往相反方向移动了，这样内转动轮毂和外转筒就转动起来了；为了让内外转子上的两个对应的磁铁保持磁力线对齐同步和内转动轮毂的力量输出我们把定子驱动线圈少安装一组留一个缺口，在两端这个缺口位置各安装一个轴承支撑座，把一个两端连接有齿轮的轴的连动齿轮通过轴承支撑座连接在一起，而连动齿轮分别同内转动轮毂上侧面的齿轮和外转筒两端的端盖内侧的齿轮相咬合，这样内转动轮毂就能够同外转筒同步转动；整个组装好后形成一个外转子恒流式无刷直流电动机；它最大的特点是每一组线圈同时参与工作，电动机的能量密度更高，并且在最高转速时也不会产生反电动势，扭矩力随控制驱动线圈的电压升高电流增大而增强，而且在需要时把电动机当作发电机用时回收能量更直接简便。

它的有益效果是让电动机高转速时不明显耗电且能量密度更高。

附图说明：图1为本发明创造半剖面局部立体结构图；图2为内部端面结构示意图。

图中：1中心固定轴；2穿线孔；3内转动轮毂；4内转动轮毂磁铁；5内转动轮毂齿轮；6门型支撑架；7硅钢片线槽；8线圈绕组；9轴承支撑座；10连动齿轮；11外转筒;12外转筒磁铁;13端盖；14端盖内齿轮;15端盖外齿轮;16电源线。

具体实施方式：将一根空心的钢管作为电动机的中心固定轴（1），在中部位置的两端绕钢管一圈开有多个穿线的孔（2），再将一个用铝合金材料做的一个内转动轮毂（3）套在中心固定轴（1）中间位置并通过轴承同中心固定轴相连接，在内转动轮毂（3）表面安装一圈磁极方向相同的磁铁（4），并在转动轮毂（3）两侧面同心各连接一个齿轮（5）；再将用铝合金材料做的门型支撑架（6）罩在内转动轮毂（3）上焊接在中心固定轴（1）上，驱动线圈绕组支撑架（6）上端嵌入硅钢片线槽（7），以增强穿过驱动线圈绕组（8）的磁场，将驱动线圈绕组（8）绕支撑架（6）绕制时上端嵌入硅钢片线槽(7)下端则穿入一端的穿线孔(2)并从对向的穿线孔穿出使线圈绕组(8)下端隐藏在空心的中心固定轴(1)内，组成一个定子驱动线圈绕组，再根据内转动轮毂上磁铁(4)数量将相同数量定子驱动线圈绕组对应绕中心固定轴安装一圈，但少安装一组留下一个缺口位置，在两端这个缺口位置各安装焊接一个轴承支撑座(9)把一个两端连接有齿轮的轴的连动齿轮(10)通过轴承同支撑座(9)连接在一起，连动齿轮(10)靠中心一端分别同内转动轮毂上两端的齿轮(5)相咬合连接，再把每一个驱动线圈绕组的头尾并联在一起用两根连接电源线(16)从其中一个穿线孔穿入再从中心固定轴一端的中心穿出，再将外转筒(11)套在驱动线圈外使其将内安装的一圈磁铁(12)磁极同内转动轮毂上磁铁(4)磁极对齐，再把支撑外转筒两端的端盖(13)从中心固定轴(1)上套入，端盖内侧的齿轮(14)也同连动齿轮(10)相咬合连接，两端的端盖(13)通过螺丝同外转筒(11)相连接，端盖中心也是用轴承固定在中心固定轴上，其中一个端盖外侧的齿轮（15）则输出动力，这样就组成一个外转子恒定直流式无刷电动机。

Claims (4)

1.一种恒定直流式无刷电动机，它的主要特征是：它不需要电刷和霍尔控制电路交换电流方向，把驱动线圈绕组固定在一根空心钢管制作的中心固定轴上，让驱动线圈绕组两端受反作用力移动的磁铁分别固定一个内转动轮毂和外转筒上，而内转动轮毂和外转筒通过一个连动齿轮来同步定位。

2.根据权利要求1所述中心固定轴，其要特征是：将一根空心的钢管作为电动机的中心固定轴，在中部位置的两端绕钢管一圈开有多个穿线的孔，将驱动线圈绕组绕制时下端则穿入一端的穿线孔并从对向的穿线孔穿出使线圈绕组下端隐藏在空心的中心固定轴内。

3.根据权利要求1所述内转动轮毂，其要特征是：用铝合金材料做的内转动轮毂套在中心固定轴中间位置并通过轴承同中心固定轴相连接，在内转动轮毂表面安装一圈磁极方向相同的磁铁，并在转动轮毂两侧面各连接一个同心齿轮。

4.根据权利要求1所述连动齿轮，其要特征是：把两个两端连接有齿轮的轴的连动齿轮通过轴承支撑座连接在一起，再分别把轴承支撑座焊接在两组线圈之间留出的缺口处，而两个连动齿轮分别同内转动轮毂侧面上的同心齿轮和外转筒两端的端盖内侧的同心齿轮相咬合。

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