CN201369657Y - 模块式永磁直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块式永磁直流电机，属于供电系统设备技术领域。包括：主轴，端盖，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：线圈内无铁心，由线圈平面两侧转子壳体内的磁钢体，偶合的磁力线构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥转子模块连同主轴运转，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，只要增添转子模块和定子模块的片数数量，就能增加电机的输出功率；适合于流水线大批量生产。

Description

模块式永磁直流电机

技术领域

本实用新型涉及一种模块式永磁直流电机，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壳体内，主轴压入定子矽钢片，定子绕组嵌入矽钢片内，由轴承支承，转子壳体上装有端盖，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.有矽钢片铁心。2.由于磁钢体平铺粘贴在外转子的壳体内，距离内定子铁心磁场绕组中心有较宽的间隙和线圈距离，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、无铁心、能量转换效率高、扩大功率方便、可以组合装配的模块式永磁直流电机来实现。

本实用新型的主要解决方案是：

主要采用磁钢体6分别嵌装固定在转子模块5内，转子模块套装在主轴1上，由端盖4中的轴承3支承，端盖上设有一圈凹槽与定子模块7的凸圈卡接，螺栓13通过凹槽中开有的圆孔，将端盖固定在定子模块7上，该定子模块的圆周平面内嵌装线圈8，线圈导线穿过管路9与控制器11连接，霍尔元件14设置在端盖内侧，该霍尔元件的信号线与控制器11连接构成；特征是：线圈8内无铁心，由线圈平面两侧转子模块5内的磁钢体6，偶合的磁力线构成强磁场，输入脉冲电流后，线圈6产生的磁力线与磁钢体6的永磁横向磁力线切割，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥转子模块带动主轴1运转，上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场中心内完成，因此电机起动平稳，线性好，噪音低，运转时，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，尤其在于模块式设计的新方案，使扩大功率十分方便，只要增添转子模块5和定子模块7的数量，就能增加电机的输出功率，所以扩大功率方便。

所述转子模块5，由金属材料制成圆环形状，在圆环平面内嵌装一圈磁钢体6，该磁钢体的中心与线圈8的中心相对应。

所述磁钢体6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8之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在转子模块5的圆面积内。

所述定子模块7用无磁或软磁材料制成，中心开有圆孔，线圈8嵌装在定子模块7的圆面积内，线圈导线穿过管路9与控制器11连接。

所述线圈8为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子模块7的圆面积内，线圈的数量能被3和4整除，例如：12只、24只、36只、48只、60只、72只、96只、120只或---N只，线圈中心与磁钢体6的中心相对应，构成两侧或多侧磁钢体通过若干只线圈中心相对吸引的强磁场，采用串并联复式连接。

所述主轴1由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡17、键槽16、挡圈15，凸挡17的外经大于主轴1的直径，作为转子模块5的靠山定位限制，以求精确限制转子模块5与定子模块7之间的气隙尺寸，气隙尺寸的范围为0.2～3mm，根据磁钢体和电机功率大小选择。

所述轴承盖2内设有微调主轴径向和气隙间隙的垫圈18。

导线12由控制器11，经过电器盒10延伸到机体外侧与调速控制开关和直流电源连接。

所述霍尔元件14为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在端盖4内侧，信号线与控制器11连接。

霍尔元件根据电机里面磁钢体6相对于线圈8的位置，感应霍尔信号传递给控制器11，经控制器处理、功率放大后，输出给线圈8相对应方向的电流，电机旋转，磁钢体6与线圈8发生转动，霍尔感应出新的位置信号，控制器11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。

本实用新型与现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，并且无铁心，无齿槽，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各种用于市政建设中的电动工具、通风风机、建筑机械、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，模块式永磁直流电机的内部结构原理剖示图。

附图2，定子模块7的主视图。

附图3，定子模块7的剖示图。

附图4，转子模块5的主视图。

附图5，转子模块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所示，一种模块式永磁直流电机，包括：1.主轴，2.轴承盖，3.轴承，4.端盖，5.转子模块，6.磁钢体，7.定子模块，8.线圈，9.管路，10电器盒，11控制器，12导线，13.螺栓，14霍尔元件，15.挡圈，16.键槽，17.凸挡，18.垫圈。

转子模块5，由金属材料制成，在圆环内平面内嵌装一圈磁钢体6，该磁钢体的中心与线圈8的中心相对应，键槽16和凸挡17将若干只转子模块5固定在主轴1上，由安装在端盖4中的轴承3支承，端盖中设有一圈凹槽，凹槽与定子模块7的凸圈卡接，螺栓13通过凹槽中开有的圆孔，将端盖固定在定子模块7上，该定子模块的圆周平面内嵌装线圈8，线圈导线穿过管路9与控制器11连接，霍尔元件14设置在端盖内侧，信号线穿过端盖与控制器11连接，转子模块5的圆平面内开有5个圆孔用以减轻模块的重量。

磁钢体6为圆柱体，采用釹铁硼永磁材料制作，数量等于或大于线圈6之数量，按S-N-S-N的磁极顺序排列固定在转子模块5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7用无磁或软磁材料制成，中心开有圆孔，线圈8嵌装在定子模块的圆面积内，线圈导线穿过管路9与控制器11连接。

线圈8为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，在定子模块7的圆面积内嵌装或压制一圈，线圈8的中心与磁钢体6的中心相对应，构成两侧或多侧磁钢体通过若干只线圈中心相对吸引的强磁场；作为优选，本实施例的线圈8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由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡17、键槽16、挡圈15，凸挡17的外经大于主轴1的直径，作为转子模块5的靠山定位限制，以求精确限制转子模块5与定子模块7之间的气隙尺寸。

气隙的尺寸范围为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14为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在端盖4内侧，信号线与控制器11连接。

装配程序：将磁钢体6分别嵌装固定在转子模块5中的圆片平面内，线圈8嵌装在定子模块7的圆面积内，线圈导线从管路9与控制器连接，主轴1装入转子模块5，通过安装在端盖4中的轴承3支承，螺栓13将端盖4固定在定子模块7上构成。

本实用新型所述控制器11，采用电子换向，由集成电路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，输出给控制器和电机提供必要的电源。

根据上述实施例和工作原理，有些聪明的制造商试图稍微改变或减少某一部件而制造的雷同产品，也属于本发明的保护范畴之例。

Claims (8)

1.一种模块式永磁直流电机，主要采用磁钢体(6)分别嵌装固定在转子模块(5)内，转子模块套装在主轴(1)上，由端盖(4)中的轴承(3)支承，端盖上设有一圈凹槽，凹槽与定子模块(7)的凸圈卡接，螺栓(13)通过凹槽中开有的圆孔，将端盖固定在定子模块(7)上，该定子模块内嵌装线圈(8)，线圈导线穿过管路(9)与控制器(11)连接，霍尔元件(14)设置在端盖内侧，该霍尔元件的信号线与控制器(11)连接构成；特征是：线圈(8)内无铁心，由线圈平面两侧转子模块(5)内的磁钢体(6)，偶合的磁力线构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥转子模块运转。

2.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：所说转子模块(5)，由金属材料制成圆环形状，在圆环平面内嵌装一圈磁钢体(6)，该磁钢体的中心与线圈(8)的中心相对应。

3.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：所说磁钢体(6)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(8)之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在转子模块(5)的圆面积内。

4.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：所说定子模块(7)用无磁或软磁材料制成，中心开孔，线圈(8)嵌装在定子模块(7)的圆面积内，线圈导线穿过管路(9)与控制器(11)连接。

5.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：所说线圈(8)为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子模块7的圆面积内，线圈的数量能被3和4整除，为12只、24只、36只、48只、60只、72只、96只、120只或---N只，线圈中心与磁钢体(6)的中心相对应，构成两侧或多侧磁钢体通过若干只线圈中心相对吸引的强磁场。

6.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：所说主轴(1)由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡(17)、键槽(16)、挡圈(15)，凸挡(17)的外经大于主轴(1)的直径，作为转子模块(5)的靠山定位限制，以求精确限制转子模块(5)与定子模块(7)之间的气隙尺寸，气隙尺寸的范围为0.2～3mm。

7.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：轴承盖(2)内设有微调主轴径向和气隙间隙的垫圈(18)。

8.根据权利要求1所述的模块式永磁直流电机，特征是：霍尔元件(14)为3只，嵌装在端盖(4)的内侧，其信号线与控制器(11)连接。

Images