CN203368280U

CN203368280U - 一种永磁正五角星单转子无刷直流电动机

Info

Publication number: CN203368280U
Application number: CN 201320184219
Authority: CN
Inventors: 王明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-14
Filing date: 2013-04-14
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-04-14

Abstract

本实用新型公开了一种永磁正五角星单转子无刷直流电动机，为一种没有换相电路、没有碳刷换向装置的直流电动机，由机壳、定子和转子构成；机壳由左盖板、右盖板和筒体组成；定子由定子筒和定子线圈组成；转子由转子轴、正五角星铁芯和薄板永磁体组成；四个定子筒均匀间隔焊接于筒体壁上，外端开口，内端封闭，与机壳构成一整体；转子两端由轴承支撑在左盖板和右盖板上，左盖板和右盖板之间用长螺栓固定；通过以上的联接和固定，从而使机壳、定子和转子组成一个整体。转子的转动是靠定子对薄板永磁体的斥力和对转子铁芯的吸力来推动。本实用新型结构简单合理，安装拆卸方便，既是直流电动机，又是磁动机。

Description

一种永磁正五角星单转子无刷直流电动机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁直流电机，具体涉及一种带有特定安装结构的永磁正五角星单转子无刷直流电动机。

背景技术

现有技术中，永磁直流电机主要由盖体、定子、转子、碳刷（或换相电路）和电机轴组成。采用碳刷的永磁直流电机，当大电流流过碳刷时，易产生电弧火花，噪音大，对外界有很强的电磁干扰能力；另外，这种电机的碳刷易磨损，寿命短，其结构的精度要求高，拆卸和安装耗时耗力。无碳刷的永磁直流电机，采用了转子位置传感器或无传感器的换相电路，虽改进了有刷直流电机的某些不足之处，却增加了换相电路，提高了复杂程度。纯磁动机主要是利用永磁体之间的吸力或斥力作用来工作的，但没有充分利用永磁体对软磁性材料具有吸力的性质，输出转矩较小，且没有专门的控制装置，不易操作。

实用新型内容

本实用新型发明是提供一种结构简单、拆卸和安装简易、不需换相电路和换向装置、安装牢固、磁力驱动与电力驱动两用的直流电动机。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

1、一种永磁正五角星单转子无刷直流电动机，为一种没有换相电路、没有碳刷换向装置的直流电动机，由机壳、定子和转子构成；机壳由左盖板、右盖板和筒体组成；定子由定子筒和定子线圈组成；转子由转子轴、正五角星铁芯和薄板永磁体组成；四个定子筒均匀间隔焊接于筒体壁上，外端开口，内端封闭，与机壳构成一整体；转子两端由轴承支撑在左盖板和右盖板上，左盖板和右盖板之间用长螺栓固定；通过以上的联接和固定，从而使机壳、定子和转子组成一个整体。

2、借鉴和改进两极三转子定子线圈有刷直流电动机的换向原理，本实用新型采用四极和正五角星五角作为受力载体，当正五角星转子一角最接近一极时，该角既处于受力平衡位置即沿圆周切向受力为零和垂直受力最大，又处于即将换向的位置。此时另四角受定子的吸力和斥力，沿圆周切向分力方向相同（逆时针或顺时针方向），各角沿圆周切向合力方向也相同（逆时针或顺时针方向），四角沿圆周切向合力带动转子移动微小距离，使该角的脱离平衡位置，此角的受力急剧向另四角受力方向增大，从而使转子转向另一平衡位置。

3、利用高导磁材料的导磁性质进行磁屏蔽设计，把磁屏蔽材料粘合在薄板永磁体的一侧，使磁力线主要集中于高导磁性屏蔽材料中，与另一侧磁极构成部分磁短路，形成一个近似的“单磁极永磁体”，达到转子一角的平衡位置与受力突变处之间的距离为最小的目的。当转子一角稍微偏离平衡位置时，磁极突然改变，受同性磁极的相斥作用，使转子转向下一个平衡位置，实现连续转动。

4、由于磁屏蔽材料和薄板永磁体的存在，正五角星铁芯的一角接近某个定子筒时所做的正功，远远大于远离该定子筒时所做的负功。

5、通过调节定子筒定子线圈的电流强度，来控制定子筒的磁场强度，从而达到电动机的调速目的。

由于以上技术方案的运用，本实用新型较现技术下的永磁直流电机具有如下优点：1、结构简单、安装牢固、拆卸简易。2、无需换相电路和换向装置。3、可在定子筒中塞入永磁体替代铁芯，当磁动机使用。4、正五角星转子的薄板永磁体面向外侧的磁极性和安装位置，决定了本实用新型电动机的转向，如需紧急停转，可对换电源正负来实现。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图1是本实用新型实施的正面示意图（左盖板）：

图2是本实用新型实施的背面示意图（右盖板）：

图3是本实用新型的结构示意图：

图4是图3的A-A剖面图：

图5是正五角星铁芯装配示意图：

图6是本实用新型的装配示意图：

图7是定子线圈绕法和导线接法示意图：

图8是电机工作原理示意图：

图中：筒体1，左盖板2，右盖板3，定子筒4，正五角星铁芯5，薄板永磁体6，转子轴7，磁屏蔽材料8，定子线圈9，长螺栓杆10，螺栓11，螺栓孔12，转子轴螺栓13，卡鞘14，转子螺栓套15，轴承16，导线孔17，转子螺栓孔18，转子螺栓19，转子鞘槽20，转子轴鞘槽21，转子轴螺栓孔22，a、b 、c和 d是四个定子永磁体的编号，A、B、C、D和E是正五角星五个角的编号。

具体实施方式

图1～图8所示为本实用新型的实施例，包括筒体1、左盖板2（见图1）、右盖板3（见图2）、定子筒4、正五角星铁芯5（见图4和图5）和转子轴7等。转子（见图3、图4和图5），包括正五角星铁芯5、转子轴7和薄板永磁体6。正五角星铁芯5上的薄板永磁体6，同极性一面均朝外。定子筒4沿圆周均匀间隔排列，焊接于筒体1上的对应开口位置，其外侧开口，内侧封闭，能从外侧塞入铁芯或永磁体。定子筒4上绕有定子线圈9。

本实用新型装配见图6，具体如下：1、转子的安装。正五角星铁芯5上五个角的左侧或右侧，安装薄板永磁体6和磁屏蔽材料8，用转子螺栓19通过薄板永磁体6和磁屏蔽材料8上的孔，固定于转子螺栓孔18中。将正五角星铁芯5套在转子轴7的中间部位（转子轴鞘槽21和转子鞘槽20对齐的部位），用卡鞘14插入在正五角星铁芯5和转子轴7上的转子轴鞘槽21和转子鞘槽20中，再在两侧套入转子螺栓套15，用转子轴螺栓13固定在转子轴螺栓孔22上。2、定子的安装。先焊接定子筒4，再在其上套入定子线圈9固定。定子线圈9的导线从导线孔17引出，依次串接。从定子筒4的外侧塞入圆柱铁芯或永磁体，如塞入永磁体，则内侧的磁极性应与正五角星铁芯5上的薄板永磁体6朝外侧的磁极性相同，电动机才能转动。3、整体装配。转子转子轴7右侧插入轴承16中固定，轴承16固定在右盖板3中心孔中，左侧插入轴承16中固定，轴承16固定在左盖板2中心孔中。左盖板2和右盖板3的四个螺栓孔12对齐，再分别插入长螺栓杆10，两端用螺栓11拧紧。

正五角星铁芯5用电工纯铁软磁性材料制成。定子筒1为四个，沿筒体1圆周，均匀间隔排列，焊接在筒体1上，其外端开口，内端封闭；定子筒1旁边的筒体壁上至少设一个导线孔17，引出定子线圈9至外接导线。

薄板永磁体6的一侧设有磁屏蔽材料8，使磁屏蔽材料8靠正五角星铁芯5一侧无磁力线。磁力线从薄板永磁体6的一极出发，过空气再到磁屏蔽材料8的外边沿，从磁屏蔽材料8中回到薄板永磁体6的另一磁极，闭合。

正五角星铁芯5五个角的同一侧都布设有薄板永磁体6，同磁极性一侧朝外。薄板永磁体6靠铁芯一侧设有磁屏蔽材料8。当N极（S极）朝外，定子线圈9通有电流使定子筒4内侧也为N极（S极），电机才能转动；当N极（S极）朝外，定子线圈9通有电流使定子筒4内侧为S极（N极），电机会强行停转。

定子线圈9的绕法和匝数相同，定子线圈依次串联，使通过各个定子线圈9的电流相等，磁场强度也相同。定子线圈9通有电流时，每个定子线圈9朝内一端磁极性是相同的。当电流很小时，可塞入永磁体替代铁芯，增加转速，作为磁力机使用。

本实用新型的换向是借鉴两极三转子定子线圈有刷直流电动机的换向原理，利用磁极性突变来替代电流换向，因此装配近似的“单磁极永磁体”非常重要，从平衡位置到受力改变之间的距离应尽量小。

本实用新型的工作原理具体如下（见图8）：1、角A处于平衡位置时，角A所受沿圆周的切向力F_A=0，而此时F_B>0、F_C>0、F_D>0和F_E>0，方向均为逆时针，故转子逆时针转动。当角A偏离平衡位置一定距离L_min（称为最小临界距离）时，此时角受力方向与角B、C、D和E受力方向一致，均为逆针针，F_A>0，且逐渐增大，方向逆时针，转入下一个角平衡位置。2、角B处于平衡位置时，角B所受沿圆周的切向力F_B=0，而此时F_A>0、F_C>0、F_D>0和F_E>0，方向均为逆时针，故转子逆时针转动。当角B偏离平衡位置一定距离L_min时，则F_B>0，逐渐增大，方向逆时针，转入下一个角平衡位置。3、角C处于平衡位置时，角C所沿圆周的切向力F_C=0，而此时F_A>0、F_B>0、F_D>0和F_E>0，方向均逆时针，故转子逆时针转动。当角C偏离平衡位置一定距离L_min时，则F_C>0，逐渐增大，方向逆时针，转入下一个角平衡位置。4、角D处于平衡位置时，角D所受沿圆周的切向力F_D=0，而此时F_A>0、F_B>0、F_C>0和F_E>0，方向均为逆时针，故转子逆时针转动。当角D偏离平衡位置一定距离L_min时，则F_D>0，逐渐增大，方向逆时针，转入下一个角平衡位置。5、角E处于平衡位置时，角E所沿圆周的切向力F_E=0，而此时F_A>0、F_B>0、F_C>0和F_D>0，方向均为逆时针，故转子逆时针转动。当角E偏离平衡位置一定距离L_min时，则F_E>0，逐渐增大，方向逆时针，故转子逆时针转动。角A转至平衡位置，回到刚开始的状态，转子周而复始不停地转动。各角从平衡位置到受力突变之间的最小临界距离L_min决定了本实用新型的能否自启动，因此，需合理调整磁屏蔽材料与薄板永磁体的尺寸和位置，使L_min趋向于零。

Claims

1.一种永磁正五角星单转子无刷直流电动机，为一种没有换相电路、没有碳刷换向装置的直流电动机，由机壳、定子和转子构成；机壳由左盖板、右盖板和筒体组成；定子由定子筒和定子线圈组成；转子由转子轴、正五角星铁芯和薄板永磁体组成；四个定子筒均匀间隔焊接于筒体壁上，外端开口，内端封闭，与机壳构成一整体；转子两端由轴承支撑在左盖板和右盖板上，左盖板和右盖板之间用长螺栓固定；通过以上的联接和固定，从而使机壳、定子和转子组成一个整体，其特征在于：所述的左右盖板向外延伸，外端至少设两两相对的四个螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的永磁正五角星单转子无刷直流电动机，其特征在于：所述的定子筒旁边的筒体壁上至少设一个导线孔。

3.根据权利要求1所述的永磁正五角星单转子无刷直流电动机，其特征在于：所述的定子筒线圈通有电流时，每个线圈朝内一端磁极性是相同的。

4. 根据权利要求1所述的永磁正五角星单转子无刷直流电动机，其特征在于：所述的正五角星铁芯用电工纯铁软磁性材料制成。

5.根据权利要求1所述的永磁正五角星单转子无刷直流电动机，其特征在于：所述的薄板永磁体固定在转子上五角的同一侧，相同磁极性一面朝外。

6.根据权利要求1所述的永磁正五角星单转子无刷直流电动机，其特征在于：所述的薄板永磁体的朝向正五角星铁芯一角的一侧设有磁屏蔽材料。