CN201393106Y - 永磁模块式无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种永磁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,转子模块、定子模块为主要部件构成;特征是:主轴上设有限制气隙尺寸的凸挡,定子模块内的线圈无铁芯,由定子模块两侧的转子模块内的磁钢体,偶合的磁力线形成强磁场,输入脉冲电流后,构成旋转力矩,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
技术领域
本实用新型涉及一种永磁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.有矽钢片铁芯。2.由于磁钢体平铺粘贴在外转子的壳体内,距离内定子铁芯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、无铁芯、能量转换效率高、扩大功率方便、可以组合装配的永磁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;特征是:所说主轴1上设有凸挡17,凸挡的外径大于主轴1的直径,作为设置转子模块5的靠山定位限制,以精确限制转子模块与定子模块的气隙尺寸;线圈8内无铁芯,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7的圆面积内,线圈的数量能被3和4整除,为12只或12N只,其中N>1,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的外径大于主轴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,并且无铁芯,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,永磁模块式无刷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,一种永磁模块式无刷直流电机,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为无铁芯线圈,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的外径大于主轴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)
1.一种永磁模块式无刷直流电机,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;特征是:所说主轴(1)上设有凸挡(17),凸挡的外径大于主轴(1)的直径,作为设置转子模块(5)的靠山定位限制,以精确限制转子模块与定子模块的气隙尺寸。
2.根据权利要求1所述的永磁模块式无刷直流电机,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所述的永磁模块式无刷直流电机,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所述的永磁模块式无刷直流电机,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所述的永磁模块式无刷直流电机,特征是:所说线圈(8)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7的圆面积内,线圈的数量能被3和4整除,为12只或12N只,其中N>1,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所述的永磁模块式无刷直流电机,特征是:所说转子模块(5)与定子模块(7)之间的气隙尺寸范围为0.2~3mm。
7.根据权利要求1所述的永磁模块式无刷直流电机,特征是:所说轴承盖(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所述的永磁模块式无刷直流电机,特征是:所说霍尔元件(14)为3只,按照设定的间隔距离,分别嵌装在端盖(4)的内侧,信号线与控制器(11)连接。
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