CN201369615Y - 永磁外转子模块式无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

一种永磁外转子模块式无刷直流电机，属于供电系统设备技术领域；包括：主轴、端盖、外转子模块、磁钢体、定子模块、线圈、霍尔元件为主要部件构成；特征是：主轴上设有限制外转子模块与定子模块之间气隙尺寸的定位凸挡，定子模块内的线圈为无铁芯线圈，两侧磁场通过线圈偶合吸引构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥外转子模块运转；由于上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场中心内完成，因此电机起动扭距和工作力矩大，能量转换效率高，而且体积小，节能省料，成本低，尤其在于模块式设计的新方案，使扩大功率十分方便，只要增添外转子模块和定子模块的数量，就能增加电机的输出功率；非常适合于流水线大批量生产。

Description

永磁外转子模块式无刷直流电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁外转子模块式无刷直流电机，属于供电系统设备技术领域。

背景技术

在本实用新型以前的已有技术中，永磁无刷直流电机通常是采用磁钢体平铺粘贴在转子内，主轴压入定子矽钢片，定子绕组嵌入矽钢片内，由轴承支承，转子上装有端盖，采用电子换相，由脉冲分配器送出驱动脉冲，给由功率器件组成的功率转换电路去驱动电机。例如，专利号：03219125.1，其不足之处是：1.有矽钢片铁芯。2.由于磁钢体是平铺粘贴在转子内，距离定子铁芯和磁场绕组中心有较宽的间隙和距离，因此，限制了永磁磁场能量转换效率的进一步提高。3.绕线，嵌线，烘漆等传统的电机制作方法，工序多，生产复杂，不利于提高经济效益。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述不足之处，运用嶄新的技术方案，提供一种结构简单、起动电流小、输出力矩大、永磁磁场利用率高、无铁芯、能量转换效率高、扩大功率方便的永磁外转子模块式无刷直流电机来实现。

本实用新型的主要解决方案是：

主要采用磁钢体4分别嵌装固定在外转子模块3和7内，线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5内，主轴1装入定子模块5，导线17从主轴1内的管路16延伸到机体外侧与控制器连接，主轴1通过安装在端盖2中的轴承12支承，螺栓13将端盖2固定在外转子模块上构成，其特征是：线圈6内无铁芯，由线圈平面两侧外转子模块3和7内的磁钢体4，偶合的磁力线，通过线圈中心相对吸引，构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥外转子模块运转，由于上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场中心内完成，因此电机起动扭距和工作力矩特别大，能量转换效率奇高，而且体积小，节能省料，成本低，尤其在于模块式设计的新方案，使扩大功率十分方便，只要增添外转子模块和定子模块的数量，就能增加电机的输出功率。

本实用新型所述外转子模块3和7，由铝合金或软磁材料制成圆环形状，在圆环内嵌装一圈磁钢体4，该磁钢体的中心与线圈6的中心相对应，外转子模块上设有凹凸槽和槽口14，用于外转子模块3和7以及左右端盖2的组合装配衔接定位，同时，该槽口14可与外接部件支撑衔接，构成定位支承，例如：配套的风机风轮、电风扇风叶、车轮钢圈的定位衔接支撑，构成直流风机、直流电风扇、电动车车轮等产品。

所述磁钢体4为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱体或方块体或六角体，数量须等于或大于线圈6之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在外转子模块3和7的圆面积内。

所述定子模块5用无磁或软磁材料制成，中心开孔，套装固定在主轴1上，线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5内。

所述线圈6为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子模块5内，线圈的数量能被3和4整除，为12只或12+12N只，线圈中心与磁钢体4的中心相对应，构成两侧磁钢体通过线圈中心相对吸引的强磁场，线圈采用串并联复式连接。

所述主轴1由圆钢或不锈钢制成，轴中设有管路16、凸挡9、键槽10、导线17，凸挡9的外径大于主轴1的直径，作为定子模块5的靠山定位限制，以求精确限制外转子模块3和7与定子模块5之间的气隙尺寸。

所述气隙8的尺寸范围为0.2～3mm，根据磁钢体和电机功率大小选择。

所述霍尔元件15为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块5内的线圈旁，霍尔元件根据电机里面磁钢体4相对于线圈6的位置，感应霍尔信号传递给控制器，经控制器处理后，输出给电机线圈6相对应方向的电流，电机旋转，磁钢体4与线圈6发生转动，霍尔感应出新的位置信号，控制器又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转，进行自动电子换相，使电机正常运转。

本实用新型与已有技术相比有益效果是：

结构简单、部件少、耗材小、重量轻、体积小、成本低、扩大功率方便、制作工艺简单、并且无铁芯、无齿槽无、无电刷、无矽钢片、无静摩擦力矩、效率高、输出功率大、用途广，非常适合于流水线大批量生产。

拥有该项技术能制造用于市政建设中的各种电动工具、电动车、通风风机、建筑机械、纺织机械、交通、航空、医疗、工、农业生产、防暴及危险品作业场所、地下采矿领域所需的各种直流电机。

附图说明

附图1，永磁外转子模块式无刷直流电机的内部结构原理剖示图。

附图2，外转子模块3的主视图。

附图3，外转子模块3的剖示图。

附图4，外转子模块7的示意图。

附图5，定子模块5的主视图。

附图6，定子模块5的剖示图。

具体实施方式

以下实施例并不构成对本实用新型保护范围的任何限制。

实施例：附图1、2、3、4、5、6所示，一种永磁外转子模块式无刷直流电机，包括：1.主轴，2.端盖，3和7.外转子模块，4.磁钢体，5.定子模块，6.线圈，8.气隙，9.凸挡，10.键槽，11.挡圈，12.轴承，13.螺栓，14.槽口，15.霍尔元件，16.管路，17.导线。

外转子模块3和7，由铝合金材料制成圆环形状，在圆环内嵌装一圈磁钢体4，该磁钢体的中心与线圈6的中心相对应，外转子模块上设有槽口14，用于外转子模块3和7以及左右端盖2的组合装配衔接定位，同时，该槽口可以和任何与之配套的传动部件的定位、衔接，例如：构成风机风轮、车轮钢圈的定位支承等等。

磁钢体4为圆柱体，采用釹铁硼永磁材料制作，数量须等于或大于线圈6之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在外转子模块3和7的圆面积内，作为优选，本实施例的磁钢体选为36块。

定子模块5用无磁或软磁材料制成，中心开有圆孔，套装固定在主轴1上，线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5的圆面积内。

线圈6为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子模块5的圆面积内，线圈中心与磁钢体4的中心相对应，构成两侧磁钢体通过线圈中心相对吸引的强磁场；作为优选，本实施例的线圈选为36只，以每3只为1小组，每一相4小组，组成A、B、C三相绕组，绕组按一只正绕，一只反绕的顺序排列，依照A相--1小组--B相--1小组--c相--1小组-再A相--1小组的顺序嵌装，采用串并联复式连接。

主轴1由圆钢制成，轴中设有管路16、凸挡9、键槽10、挡圈11，凸挡9的外径大于主轴1的直径，作为定子模块5的靠山定位限制，以求精确限制外转子模块3和7与定子模块5之间的气隙尺寸。

气隙8的尺寸范围为0.2～3mm，根据磁钢体和电机功率大小选择，作为优选，本实施例的气隙为0.5mm。

霍尔元件15为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块5内的线圈旁。

装配程序：将磁钢体4分别嵌装固定在外转子模块3和7中的圆片面积内，线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5的圆面积内，主轴1装入定子模块5，导线17从主轴1内的管路16延伸到机体外侧与控制器连接，主轴1通过安装在端盖2中的轴承12支承，螺栓13将端盖2固定在外转子模块上构成。

本实用新型所述控制器，采用电子换向，由脉冲分配器输出驱动脉冲，给由功率放大器件组成的功率转换电路去驱动电机。

直流电源可以是电瓶蓄电池或者整流器装置，将交流电转换成适应的直流电，输出给控制器，由调速开关控制，给电机提供必要的脉冲电能。

Claims (7)

1.一种永磁外转子模块式无刷直流电机，包括：嵌装磁钢体(4)的外转子模块(3)、(7)，嵌装线圈(6)、霍尔元件(15)的定子模块(5)，主轴(1)、端盖(2)为主要部件；定子模块(5)固定在主轴(1)上，主轴通过端盖(2)中的轴承(12)支承，端盖由螺栓(13)分别与外转子模块(3)、(7)固定，导线(17)通过管路(16)与控制器连接；其特征在于：所述主轴(1)上设有凸挡(9)，凸挡的外径大于主轴(1)的直径，作为设置定子模块(5)的靠山定位限制，以精确限制外转子模块(3)、(7)与定子模块(5)之间气隙(8)的尺寸。

2.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说外转子模块(3)、(7)，由铝合金或软磁材料制成圆环形状，在圆环内嵌装一圈磁钢体(4)，该磁钢体的中心与线圈(6)的中心相对应，外转子模块上设有凹凸槽和槽口(14)，用于外转子模块(3)、(7)以及左右端盖(2)的组合装配衔接定位。

3.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说磁钢体(4)为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱体或方块体或六角体，数量须等于或大于线圈(6)之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在外转子模块(3)、(7)的圆面积内。

4.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说定子模块(5)用无磁或软磁材料制成，中心开孔，套装固定在主轴(1)上，线圈(6)和霍尔元件(15)分别嵌装在定子模块(5)的圆面积内。

5.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说线圈(6)为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子模块(5)的圆面积内，线圈的数量能被3和4整除，为12只或12+12N只。

6.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说气隙(8)的尺寸范围为0.2～3mm。

7.根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是：所说霍尔元件(15)为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块(5)内的线圈旁。

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