CN202034879U - 一种无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机，包括外Halbach磁体、内Halbach磁体、转子轴及由绕组和骨架构成的空心杯定子。外Halbach磁体与内Halbach磁体均通过隔磁套筒连接到转子轴上，使外Halbach磁体和内Halbach磁体同转子轴同步旋转，空心杯定子安装固定在机壳上。外Halbach磁体、空心杯定子、内Halbach磁体及它们之间的气隙构成闭合的磁路，在两个Halbach磁体之间形成高密度的正弦磁场.本实用新型提供的无铁芯损耗无刷直流电机取消了定子铁芯和转子铁芯，使转子在任意的工作转速时均不产生铁芯损耗，从根本上解决了铁芯损耗问题，电机同时具有重量轻、功耗低及结构可靠等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无刷直流电机，特别是涉及一种无铁芯损耗无刷直流电机，可应用于高速、低功耗等场合。
背景技术
传统的无刷直流电机本体中多含有定子铁芯和转子铁芯，在电机运转时，定子铁芯和转子铁芯中磁场交替变化，产生磁滞损耗和涡流损耗，并且这些损耗随着转子旋转频率的增大而骤增。传统无刷直流电机应用于高速旋转的场合时，电机铁芯损耗较大，效率低。另外，由于定子齿槽的存在，在转子高速旋转时，会产生齿槽转矩和齿谐波，从而会使得转矩产生一定的脉动，造成一部分损耗。虽然无齿槽无刷直流电机可以消除齿槽转矩和齿谐波，使得转子转动趋于平稳，但是由于定子铁芯的存在，定子铁芯的损耗依然存在。所以，如何降低无刷直流电机高速旋转时在定子铁芯和转子铁芯上产生的巨大铁芯损耗是扩展其在高速场合应用的关键问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种无铁芯损耗无刷直流电机，与现有技术相比，其重量轻、功耗低且结构可靠等优点。
本实用新型为实现上述发明目的，采用如下技术方案：
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，其中内外Halbach磁体产生正弦磁场的原理为：采用如图4所示的充磁方式，内Halbach磁体与外Halbach磁体极对数相同，且每个磁极由3块Halbach磁体构成。外Halbach磁体的磁化强度为： 
产生内磁场；内Halbach磁体的磁化强度为： 产生外磁场。外Halbach磁体磁化强度径向分量在气隙中产生的磁场，与内Halbach磁体磁化强度径向分量在气隙中产生的磁场互相叠加，外Halbach磁体磁化强度切向分量在气隙中产生的磁场，与内Halbach磁体磁化强度切向分量在气隙中产生的磁场互相抵消，产生高强度的正弦气隙磁密。
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，包括外Halbach磁体、内Halbach磁体、转子轴以及由绕组和骨架构成的空心杯定子。空心杯定子的骨架为非导磁材料。外Halbach磁体与内Halbach磁体均连接到转子轴上，使得外Halbach磁体与内Halbach磁体同转子轴同步旋转，空心杯定子安装固定在机壳上。
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，外Halbach磁体与内Halbach磁体与转子轴同步旋转，相对于转子轴没有相对运动，从而不会转子轴中产生损耗。空心杯定子绕组中的霍尔元件检测Halbach磁体磁极的位置，根据霍尔元件的输出信号，在相应的绕组中通入相应电流，产生电枢磁场，该磁场与Halbach磁体产生的磁场相互作用，产生磁场力，使得外Halbach磁体与内Halbach磁体随转子轴同步旋转。空心杯定子没有铁芯，因此转子在任意转速时都不会在定子中产生铁芯损耗，故本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，可以消除铁芯损耗。
有益效果：
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，与传统无刷直流电机相比，没有齿槽，因此可以消除传统无刷直流电机的齿槽效应，使得转子转矩平稳，同时有利于散热，由于该种结构无刷直流电机的电枢反应弱，有利于各种控制方法的实现。与无齿槽无刷直流电机相比，本实用新型提供无铁芯损耗无刷直流电机取消了定子铁芯和转子铁芯，使得空心杯绕组独立于电机铁芯，从根本上解决了铁芯损耗问题。永磁体采用外Halbach磁体和内Halbach磁体结构，这两个Halbach磁体磁化强度径向分量在气隙中产生的磁场互相叠加，磁化强度切向分量在气隙中产生的磁场互相抵消，产生高强度的正弦气隙磁密。
附图说明：
图1一种无铁芯损耗无刷直流电机示意图；
图2一种无铁芯损耗无刷直流电机的空心杯定子结构示意图；
图3(a)为内Halbach磁体的充磁方式，(b)为Halbach磁体的充磁方式；
图4内Halbach磁体与外Halbach磁体的展开。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机(如图1所示)，包括外Halbach磁体(101)、由绕组和骨架组成的空心杯定子(102)、内Halbach磁体(103)、转子轴(104)以及隔磁套筒(105)。外Halbach磁体(101)与内Halbach磁体(103)均通过隔磁套筒(105)连接到转子轴(104)上，使得外Halbach磁体(101)与内转Halbach磁体(103)同转子轴(104)同步旋转，空心杯(102)定子安装固定在机壳(106)上。外Halbach磁体(101)的内径大于和内Halbach磁体(103)的外径，两者安装在隔磁套筒(105)的内表面。磁通经过内外Halbach磁体以及它们之间的气隙构成闭合的磁路。
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，其空心杯(102)的结构示意如图2所 示。所述空心杯定子由绕组(201)和骨架(202)组成，骨架(202)为非导磁材料，上开有槽，放置霍尔传感器(203)之用。共需要三个霍尔元件(203)，分别放置在电角度为120°的槽内，用于检测转子位置。绕组(201)绕制成链式缠绕在骨架(202)上，并用环氧树脂(204)灌封。
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，所用的转子轴(104)采用非导磁材料的铝、钛合金等制成。空心杯上的绕组(201)用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成。
本实用新型提供的一种无铁芯损耗无刷直流电机，其中内外Halbach磁体产生正弦磁场的原理为：采用如图4所示的充磁方式，内外Halbach磁体磁极数相同，且每个磁极由3块Halbach磁体构成。外Halbach磁体磁化强度径向分量 
在气隙中产生的磁场，与内Halbach磁体磁化强度径向分量 
在气隙中产生的磁场互相叠加，外Halbach磁体磁化强度切向分量 在气隙中产生的磁场，与内Halbach磁体磁化强度切向分量 
在气隙中产生的磁场互相抵消，产生高强度的正弦气隙磁密。
Claims (2)
1.一种无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机，由外Halbach磁体(101)、由绕组和骨架组成的空心杯定子(102)、内Halbach磁体(103)、转子轴(104)和隔磁套筒(105)组成，其特征在于：所述的外Halbach磁体(101)与内Halbach磁体(103)分别通过隔磁套筒(105)与转子轴(104)相连，使得外Halbach磁体(101)与内Halbach磁体(103)同转子轴(104)同步旋转，空心杯(102)定子安装固定在机壳(106)上；所述的外Halbach磁体(101)的内径大于和内Halbach磁体(103)的外径，两者安装在隔磁套筒(105)的内表面，外Halbach磁体(101)和内Halbach磁体(103)极对数相同。
2.根据权利要求书1所述一种无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机，其特征在于：该电机的内外磁极的极数相同，且每个磁极均由相同块数磁体组成。
Priority Applications (1)
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| CN2010206861514U CN202034879U (zh) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | 一种无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202034879U true CN202034879U (zh) | 2011-11-09 |
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ID=44897163
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| CN (1) | CN202034879U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108964308A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种大惯量外转子永磁无刷直流电机 |
| CN110277865A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-24 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 一种空心杯有刷直流电机及机器人 |
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2010
- 2010-12-29 CN CN2010206861514U patent/CN202034879U/zh not_active Expired - Fee Related
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