CN117097100B - 外转子电机及闸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及外转子电机，包括定子组件、转子组件、电机外壳：定子组件包括定子连接器、第一定子轴、第二定子轴、第一定子、第二定子，所述第一定子轴与所述第二定子轴呈中心对称设置且相邻端通过所述定子连接器连接，所述第一定子与所述第二定子并联接入外部电源；所述转子组件包括第一转子、第二转子、转子连接器，所述第一转子与所述第二转子中心对称且相邻端与所述转子连接器的两端贴合；所述电机外壳的内壁固设所述转子组件；将两个机芯连接成一个机芯、具有相同的电磁场从而协同工作，进而在扭力上使一个电机具有两个电机的扭力、在体积上又远小于两个电机的体积。

Description

外转子电机及闸机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及外转子电机及闸机。

背景技术

在检查通道中，闸机的体积大小和扭力大小是影响通关效率的重要因素，检查通道的总宽度已经确定，闸机体积越小，可设置通道数目就越多，单位时间就能通过更多的人数；闸机的大小受内部电机大小的制约，通常情况下电机越小扭力越小，因此在减小电机体积的前提下增大电机的扭力是提高通关效率的关键。

公开号为CN112838715A的发明专利公开了一种双电机同轴机芯及闸机，通过设置两个电机，并通过两个轴结构共同形成一个相互独立的轴结构，形成了双电机同轴机芯，减少了双电机的摆闸机芯的机身宽度，节省了机身内部空间；但此发明还存在以下问题：在电机体积固定的情况下，电机的扭力没有明显增大。

为此本发明提出一种外转子电机及闸机。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种外转子电机及闸机，旨在解决现有技术中狭小且固定的空间内如何显著增大闸机扭力的技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种外转子电机，包括定子组件、转子组件、电机外壳，

所述定子组件包括定子连接器、第一定子轴、第二定子轴、第一定子、第二定子，所述第一定子轴与所述第二定子轴呈中心对称设置且相邻端通过所述定子连接器连接，所述第一定子与所述第二定子呈中心对称设置且对应的导线穿过轴心并联于外部电源；

所述转子组件包括第一转子、第二转子、转子连接器，所述第一转子与所述第二转子呈中心对称设置且相邻端与所述转子连接器的两端贴合，所述第一转子和所述第二转子分别匹配套设于所述第一定子和所述第二定子外部，所述转子连接器套设于所述定子连接器外部；

所述电机外壳的内壁固定设置所述第一转子、第二转子、转子连接器。

进一步的，所述第一定子和所述第二定子是螺旋定子且绕线槽的螺旋角度和螺旋方向相同。

进一步的，所述定子连接器包括连接件和紧固件，所述第一定子轴和所述第二定子轴的连接段分别嵌套在所述连接件中，所述紧固件采用螺丝固定在所述连接件与所述连接段上方，所述连接段为定子轴嵌套在所述连接件的部分。

进一步的，所述连接件上开设有横截面为弧形的压接窗，所述紧固件的内壁设有第一压接面，所述连接段表面沿轴向开设有与所述第一压接面匹配的第二压接面，所述紧固件匹配嵌设于所述压接窗并通过螺丝固定以将所述第一压接面和第二压接面压紧固定。

进一步的，所述第一压接面的外边缘凸设有止挡部，所述止挡部匹配卡扣于所述紧固件的内边沿。

进一步的，所述第一定子轴和所述第二定子轴上对称设置有第一通线口和第二通线口，所述第二通线口在图中未显露出来，所述第一定子和所述第二定子上的导线沿相同方向在绕线槽上缠绕后，分别从所述第一通线口和所述第二通线口穿过定子轴的内部空间牵引至定子轴外部，并联接入电源。

进一步的，所述定子连接器与所述第一定子之间固定有支撑磁铁，所述支撑磁铁与所述第一定子在相邻侧的磁极极性相同。

进一步的，所述第一转子由磁铁和钢套组成，所述磁铁的长度由如下公式确定：

；

其中，是所述磁铁的长度，/>是所述第一定子的长度，/>是所述第一定子通电时的平均有效磁路长度，r是所述第一定子的外径；

所述第一转子中的磁铁的中心点与所述第一定子的中心点的连线与所述第一定子轴垂直，所述第二转子中的磁铁的中心点与所述第二定子的中心点的连线与所述第二定子轴垂直。

进一步的，所述第一转子、所述第二转子、所述转子连接器外部沿同一直线设置凹槽，所述电机外壳的内壁设置与所述凹槽匹配的凸起，所述转子组件通过所述凹槽和所述凸起固定在所述电机外壳的内壁。

一种闸机，采用上述的外转子电机，包括：

闸机机身，与外转子电机的电机外壳为一体结构；

闸门连接件，自闸机机身横向延伸预定长度形成，所述闸门连接件上固定闸门板。

本发明的有益效果是：

（1）通过将两个机芯连接成一个机芯，并将机芯的导线相连接，使两个机芯具有相同的电磁场从而协同工作，进而在扭力上一个电机具有两个电机的扭力，在体积上又远小于两个电机的体积；

（2）将两个机芯连接为一个机芯相较加工出一个大机芯在工艺上更容易成本更低；

（3）将本发明提出的双机芯电机融合在闸机的摆闸内部，增大闸机工作动力的同时进一步减小了闸机的体积。

附图说明

图1为本发明公开的一种外转子电机。

图2为本发明公开的一种闸机。

附图标记包括：

101—闸机机身，102—闸门连接件；

2—紧压块；

3—固定座；

10—电机外壳；

12—钢套；

13—转子磁铁；

104—第一定子，105—第一定子轴；

114—第二定子，115—第二定子轴；

120—第一转子，121—第二转子；

130—第一通线口，131—第二通线口；

140—定子连接器，141—转子连接器；

16—磁铁座；

17—校准磁铁；

18—编码器支座；

19—磁铁编码器；

21—紧固件；

22—连接件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，为本发明提出的外转子电机结构示意图。

本发明提出的外转子电机包括定子组件、转子组件、电机外壳10。

所述定子组件包括定子连接器140、第一定子轴105、第二定子轴115、第一定子104、第二定子114，所述第一定子轴105与所述第二定子轴115呈中心对称设置且相邻端通过所述定子连接器140连接，所述第一定子104与所述第二定子114呈中心对称设置且对应的导线穿过轴心并联于外部电源。

在一个实施例中，根据所需扭力设计电机的长度，进而确定定子组件的长度，再加工出两个完全一致符合扭力需求的定子14和两根定子轴，将定子14固定在定子轴上，定子轴一端设置固定座3和紧压块2用来将定子轴固定，另一端用来插入定子连接器140，这样两根定子轴就连接成一根，形成一个长的定子组件，两个定子14的导线缠绕后在连接器中间并联接入外部电源，实现了增加电机扭力且降低制造工艺复杂度的技术效果。

本方案还存在另一种实施方式，两个定子采用同一套导线，在第一个定子上缠绕后，再牵引到第二个定子上进行相同的缠绕，然后串联接入电源，绕在每个定子上的导线两端并联一个电压调节器，所述电压调节器是一个包含可变电阻和一个电压表的装置，通过调节可变电阻来调节电子两端的电压，使两个定子两端的电压一致，产生相同大小的电磁场。

在一个实施例中，所述第一定子104和所述第二定子114是螺旋定子且绕线槽的螺旋角度和螺旋方向相同。具体的，使用螺旋定子为电机的第一定子104和第二定子114，绕线槽按照相同的方向和角度螺旋，则通施加相同电压时产生的电磁场也是相同的，进而实现了使电机运行更加平稳顺畅的技术效果。

在一个实施例中，所述定子连接器140包括连接件22和紧固件21，所述第一定子轴105和所述第二定子轴115的连接段分别嵌套在所述连接件22中，所述紧固件21采用螺丝固定在所述连接件22与所述连接段上方，所述连接段为定子轴嵌套在所述连接件22的部分；具体的，连接件22为轴套，紧固件21为压轴块，定子插入连接件22之后，拧紧紧固块上的螺丝将定子轴与轴套固定；进而实现了将两个定子完全固定的技术效果。

在又一个实施例中，所述连接件22上开设有横截面为弧形的压接窗，所述紧固件21的内壁设有第一压接面，所述连接段表面沿轴向开设有与所述第一压接面匹配的第二压接面，所述紧固件21匹配嵌设于所述压接窗并通过螺丝固定以将所述第一压接面和第二压接面压紧固定。

具体的，所述连接件22为轴套，所述紧固件21为压轴块，所述连接段上的第二压接面设置在与紧固件21相邻的一面，连接段的尾端留有预定距离的部分，预留的这部分相对压接面是一小段凸起，起到阻挡作用，在紧固件21与连接段贴合后拧紧紧固螺丝，所述压接面与定子轴的表面形成棱角，棱角又与紧固件21内壁的棱角贴合，进而达到了定子轴与连接件22径向相互固定不会转动的技术效果。

在又一个实施例中，所述第一压接面的外边缘凸设有止挡部，所述止挡部匹配卡扣于所述紧固件21的内边沿。具体的，连接段尾端相对所述第二压接面凸起的预留部分会被紧固件21阻隔，进而达到了定子轴与连接件22轴向不会脱落的技术效果。

在又一个实施例中，所述第一定子轴105和所述第二定子轴115上对称设置有第一通线口130和第二通线口，所述第一定子和所述第二定子上的导线沿相同方向在绕线槽上缠绕后，分别从所述第一通线口和所述第二通线口穿过定子轴的内部空间牵引至定子轴外部，并联接入电源。

具体的，两个定子的绕线方式是一致的，且定子的绕线槽按照位置一一对应；另外，两个定子都要插入定子连接器140，定子连接器140中心是空的且刚好能够将定子插入，定子的导线在缠绕后，通过定子轴的通线口牵引出定子组件后并联接入电源，通线口与定子轴上切割出的平面形成直角，以防止定子轴在平面一侧因过于薄弱而易断不耐用，进而方便了将两个定子的导线牵引出定子组件的过程，实现了两个定子接入相同的电压产生相同的电磁场且电磁场同向分布进而共同驱动外转子组件的技术效果。

在一个实施例中，所述定子连接器140与所述第一定子104之间固定有支撑磁铁，所述支撑磁铁与所述第一定子104在相邻侧的磁极极性相同。

具体的，所述支撑磁铁是用来抵消所述第一定子104与所述第二定子114之间的吸引力的磁铁；两个定子通电后产生的磁场是同向的，相邻的两端的磁性相异，会产生吸引力，电压越强吸引力越强，因而定子会受到轴向力，妨碍电机的使用，所以在定子连接器140与所述第一定子104之间设置一个磁铁，磁铁与定子相邻端的磁极磁性相同，相互排斥，进而实现了将定子所受轴向力抵消的技术效果。

在又一实施例中，转子连接器141上安装有磁铁座16和校准磁铁17，跟随转子一起转动，定子连接器140上安装有编码器支座18和磁铁编码器19，磁铁编码器19通过感知校准磁铁17的磁场来感知外转子的磁场，进而达到了方便对外转子校准的技术效果。

在又一个实施例中，所述转子连接器141上对应定子连接器140中间的位置设置圆形的磁铁安装插孔，在所述磁铁安装插孔的位置沿所述转子连接器141的径向设置与所述磁铁座16匹配的凹陷，所述磁铁座16包括固定底座和插条，所述固定底座嵌入所述凹陷，通过螺丝与所述定子连接器140固定，所述插条的底部设置为与所述磁铁安装插孔匹配的圆柱结构，所述插条的主体设置为扁平的长方体结构，所述插条插入所述磁铁安装插孔，所述插条的顶端与所述编码器相对的位置固定所述校准磁铁17，所述插条的长度等于转子连接器的半径。通过设计上述的磁铁座安装结构，进而实现了可以从外转子外部完成对磁铁的安装和维护，结构精巧、方便。

在一个实施例中，所述转子组件包括第一转子120、第二转子121、转子连接器141，所述第一转子120与所述第二转子121呈中心对称设置且相邻端通过所述转子连接器141连接，还分别套设于所述第一转子120和所述第二转子121外部，所述转子连接器141套设于所述定子连接器140外部；具体的，所述转子连接器141为一个套筒，套筒通过卡槽将两个转子连接，进而实现了将两个转子连接为一个转子的技术效果。

在一个实施例中，所述第一转子120由转子磁铁13和钢套12组成，所述转子磁铁13的长度由如下公式确定：

；

其中，是所述转子磁铁13的长度，/>是所述第一定子104的长度，/>是所述第一定子104通电时的平均有效磁路长度，r是所述第一定子104的外径。所述第一转子120中的转子磁铁13的中心点与所述第一定子104的中心点的连线与所述第一定子轴105垂直，所述第二转子121中的转子磁铁13的中心点与所述第二定子114的中心点的连线与所述第二定子轴115垂直。

具体的，为了将转子磁铁13尽可能多得接收到电子产生的磁通量，同时，又不会因转子磁铁13过长而导致质量增大进而降低外转子的转速，所以设置转子磁铁13的最大长度为大于定子长度与定子外径的二倍长度之和，在不超过最大长度的前提下，根据定子通电时产生的磁场的平均有效磁路长度来设定转子磁铁13的长度，具体是，将平均有效磁路长度减去定子的长度得到的弧线长度视为一个圆，将圆的直径与定子长度相加得到转子磁铁13的长度，进而实现了在电压与定子一定的情况下，通过设置转子上转子磁铁13的长度来提高外转子转速的技术效果。

在一个实施例中，所述第一转子120、所述第二转子121、所述转子连接器141外部沿同一直线设置凹槽，所述电机外壳10的内壁设置与所述凹槽匹配的凸起，所述转子组件通过所述凹槽和所述凸起固定在所述电机外壳10内壁；具体的，所述凹槽和所述凸起各有3个，平均分布在外转子上和电机外壳10上，通过将电机外壳10与转子固定在一起，进而达到了减小电机整体体积的技术效果。

所述电机外壳10的内壁固定设置所述转子组件。

如图2所示，为采用上述的外转子电机的一种闸机，包括：

闸机机身101，与外转子电机的电机外壳10为一体结构。

闸门连接件102，自闸机机身101横向延伸预定长度形成，所述闸门连接件上固定闸门板。

在本方案中，采用上述方案中的电机驱动摆闸闸机，采用如图2所示的闸机机身101和闸门连接件102，电机两端及中间的轴固定，中间部分的外壳和闸门连接件102一起往复转动以进行开闸关闸，闸机的外壳最小可缩小至刚好贴合电机，如果需要闸机的体积更小，闸机可以不要外壳，上述的电机加上一个闸门连接件102就能满足需求，进而达到了大大缩小闸机体积增大通道宽度或通道数目的技术效果。

在一个实施例中，闸机采用上述的电机，双机芯结构使闸机具有体积小但扭力大的技术效果。

在另一个实施例中，采用与电机外壳10外形相同且包裹所述电机的闸机外壳，进而实现了极大缩小闸机的体积的技术效果。

在另一个实施例中，闸机机身上横向延伸出闸门连接件102，用来固定闸门，进而实现了闸门安装简单且易于维护的技术效果。

综上所述可知本发明乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种外转子电机，包括定子组件、转子组件、电机外壳（10），其特征在于，

所述定子组件包括定子连接器（140）、第一定子轴（105）、第二定子轴（115）、第一定子（104）、第二定子（114），所述第一定子轴（105）与所述第二定子轴（115）关于所述定子连接器（140）呈中心对称设置，且相邻端通过所述定子连接器（140）连接，所述第一定子（104）与所述第二定子（114）呈中心对称设置且对应的导线穿过轴心并联于外部电源；

所述转子组件包括第一转子（120）、第二转子（121）、转子连接器（141），所述第一转子（120）与所述第二转子（121）关于所述转子连接器（141）呈中心对称设置且相邻端与所述转子连接器（141）的两端贴合，所述第一转子（120）和所述第二转子（121）分别匹配套设于所述第一定子（104）和所述第二定子（114）外部，所述转子连接器（141）套设于所述定子连接器（140）外部；

所述电机外壳（10）的内壁固定设置所述第一转子（120）、所述第二转子（121）和所述转子连接器（141）；

所述第一转子（120）由磁铁（13）和钢套（12）组成，所述磁铁的长度由以下公式确定：

，

其中，是所述磁铁（13）的长度，/>是所述第一定子（104）的长度，/>是所述第一定子（104）通电时的平均有效磁路长度，r是所述第一定子（104）的外径；

所述第一转子（120）中的磁铁（13）的中心点与所述第一定子（104）的中心点的连线与所述第一定子轴（105）垂直，所述第二转子（121）中的磁铁的中心点与所述第二定子（114）的中心点的连线与所述第二定子轴（115）垂直。

2.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述第一定子（104）和所述第二定子（114）是螺旋定子且绕线槽的螺旋角度和螺旋方向相同。

3.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述定子连接器（140）包括连接件（22）和紧固件（21），所述第一定子轴（105）和所述第二定子轴（115）的连接段分别嵌设在所述连接件（22）中，所述紧固件（21）采用螺丝固定在所述连接件（22）与所述连接段上方。

4.根据权利要求3所述的外转子电机，其特征在于，所述连接件（22）上开设有横截面为弧形的压接窗，所述紧固件（21）的内壁设有第一压接面，所述连接段的表面沿轴向开设有与所述第一压接面匹配的第二压接面，所述紧固件（21）匹配嵌设于所述压接窗并通过螺丝固定以将所述第一压接面和第二压接面压紧固定。

5.根据权利要求4所述的外转子电机，其特征在于，所述第一压接面的外边缘凸设有止挡部，所述止挡部匹配卡扣于所述紧固件（21）的内边沿。

6.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述第一定子轴（105）和所述第二定子轴（115）上对称设置有第一通线口（130）和第二通线口，所述第一定子和所述第二定子上的导线缠绕于绕线槽后分别穿入所述第一通线口、所述第二通线口，且从第一定子轴（105）或第二定子轴（115）的外端口穿出后并联接入外部电源。

7.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述定子连接器（140）与所述第一定子（104）之间固定有支撑磁铁，所述支撑磁铁与所述第一定子（104）在相邻侧的磁极极性相同。

8.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述第一转子（120）、所述第二转子（121）、所述转子连接器（141）外壁面开设与外转子电机轴心线平行的凹槽，所述电机外壳（10）的内壁设置与所述凹槽匹配的凸起。

9.一种闸机，其特征在于，采用权利要求1—8的任一项所述的外转子电机，包括：

闸机机身(101)，与外转子电机的电机外壳（10）为一体结构；

闸门连接件（102），自闸机机身(101)横向延伸预定长度形成，所述闸门连接件（102）上固定闸门板。