CN1707921A - 一种无定子铁心无刷直流电动机 - Google Patents

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Abstract

一种无定子铁心无刷直流电动机，主要包括外转子铁心、空心杯定子(包括绕组和骨架)、永磁体、内转子铁心和转子轴，外转子铁心与内转子铁心均连接到转子轴上，使外转子铁心与内转子铁心同转子轴一同旋转，永磁体安装在内转子铁心或外转子铁心上，空心杯定子固定在机壳上。永磁磁路经过外转子铁心、内转子铁心以及它们之间的气隙构成闭合回路。本发明取消了传统无刷直流电动机的定子铁心，使转子铁心分为外转子铁心和内转子铁心两部分，故从根本上消除了定子铁耗，从而降低了电机的总损耗。

Description

一种无定子铁心无刷直流电动机
所属技术领域
本发明涉及一种无刷直流电动机，特别是一种无定子铁心无刷直流电动机，属电机领域，可用于低功耗、高速等场合。
背景技术
传统的无刷直流电动机本体与永磁同步电动机相同，由于定子铁心的存在，在电机运转时，会在定子铁心中产生磁滞和涡流损耗，这些损耗与转子旋转频率的1.3次方成正比，特别是当转子在高速旋转时，会在定子铁心中产生巨大的损耗，从而大大增加了电机的功耗。同时，由于定子齿槽的存在，会使得转子旋转时产生齿槽转矩和齿谐波，从而会使转矩发生脉动并产生一定的损耗。无齿槽无刷直流电动机可以消除齿槽转矩以及齿谐波，这样可以有利于转子转动的平稳。但是定子铁心损耗仍然存在。由此看来，减小转子高速旋转时在定子中产生的巨大铁耗是至关重要的。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提供一种低功耗的无定子铁心的无刷直流电动机。
本发明的技术解决方案是：一种无定子铁心的无刷直流电动机，其特点在于：它包括外转子铁心、空心杯定子(包括绕组和骨架)、永磁体、内转子铁心和转子轴，外转子铁心与内转子铁心均连接到转子轴上，使外转子铁心与内转子铁心同转子轴一同旋转，永磁体安装在内转子铁心或外转子铁芯上，空心杯定子固定在机壳上。
本发明的原理是：本发明的转子铁心分为外转子铁心和内转子铁心两部分，两者固定在转子轴上并与转轴一起旋转，永磁体相对于转子铁心没有相对运动，从而不会在转子铁心中产生损耗。置于杯形绕组中的霍尔元件检测永磁体磁极的位置，根据霍尔元件的输出信号，在相应的相绕组中通以直流电流，这样绕组中就会产生磁场，该磁场与永磁体产生的磁场相互作用，使得外转子铁心、内转子铁心以及转轴一同旋转。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明具有无定子铁心、无齿槽转矩、无铁心损耗、转矩平稳、电枢反应小等优点，这是由于：(1)与传统的无刷直流电机相比，由于本发明没有齿槽，故消除了传统无刷直流电机的齿槽效应，同时还有利于散热，由于该种结构电机电枢反应弱，还有利于无传感器等各种控制方法的实现；(2)与无齿槽无刷直流电机相比，本发明取消了定子铁心，使杯形绕组独立于电机铁心，并将转子铁心分为内转子铁心和外转子铁心两部分，从而从根本上消除了定子铁心损耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的空心杯定子结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由外转子铁心1、永磁体2、空心杯绕组3、内转子铁心4和转子轴5组成，外转子铁心1与内转子铁心4均固定连接到转子轴5上，这样外转子铁心1与内转子铁心4同转子轴5一同旋转，永磁体2可以安装在内转子铁心4上，也可以安装在外转子铁心1上，考虑到转子在高速旋转时会产生巨大的离心力，一般将永磁体2置于外转子铁心1上，永磁体2采用衫钴、铁氧体、钕铁硼等稀土永磁材料，永磁体2产生的磁通经过外转子铁心1和内转子铁心4以及它们之间的气隙构成闭合回路，空心杯绕组2固定于骨架并安装在机壳7上。
当转子轴5采用导磁材料时，外转子铁心1与内转子铁心4均需通过隔磁材料6固定连接到转子轴5上，以减小漏磁。当转子轴5采用非导磁材料如不锈钢、铝、钛合金等时，外转子铁心1和内转子铁心4可以直接固定在转子轴5上。
如图2所示，空心杯形定子由绕组21和骨架22组成，骨架22上开有槽，绕组21绕成链式缠绕在骨架22上，并用环氧树脂23灌封，三个霍尔元件24置于电角度为120度的槽内，用于检测转子位置；温控元件24置于其余的任意一个槽中，用于检测绕组的温度。

Claims (5)

1、一种无定子铁心无刷直流电动机，其特征在于：它包括外转子铁心(1)、永磁体(2)、空心杯绕组(3)、内转子铁心(4)和转子轴(5)，外转子铁心(1)与内转子铁心(4)均固定连接到转子轴(5)上，可使外转子铁心(1)与内转子铁心(4)同转子轴(5)一同旋转，永磁体(2)安装在内转子铁心(4)或外转子铁心(1)上，空心杯绕组(3)固定在骨架并安装于机壳(7)上。
2、根据权利要求1所述的无定子铁心无刷直流电动机，其特征在于：所述的空心杯定子由杯形骨架和绕组组成。
3、根据权利要求1所述的无定子铁心无刷直流电动机，其特征在于：当所述转子轴(5)采用导磁材料时，外转子铁心(1)与内转子铁心(4)均通过隔磁材料固定连接到转子轴(5)上。
4、根据权利要求3所述的无定子铁心无刷直流电动机，其特征在于：所述的隔磁材料为铜、铝、钛合金等。
5、根据权利要求1所述的无定子铁心无刷直流电动机，其特征在于：所述的永磁体为衫钴、铁氧体、钕铁硼等稀土永磁材料。
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