CN205123449U - 一种能实现高效直流动力的电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种能实现高效直流动力的电机，属于直流动力电机领域，采用的整体环状结构或多层环状结构可以让粘结钕铁錋磁体充磁成标准的正弦波磁极，减少了电机转矩脉动，使直流动力电机在弱磁、小电流的情况下产生稳定的大转矩(大扭矩)，并且可以让转子变成中空结构，解决了直流动力电机不能把转子结构变成中空结构的技术问题，以达到电机运转时不发热的效果，可以不用冷却装置就在高功率状态下工作。

Description

一种能实现高效直流动力的电机

技术领域

本发明属于直流动力电机领域。

背景技术

随着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢(最大磁能积约2.7kJ/m3)、钴钢(最大磁能积约7.2kJ/m3)等多种永磁材料。特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁(最大磁能积可达85kJ/m3)和50年代出现的铁氧体永磁(最大磁能积现可达40kJ/m3)，磁性能有了很大提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。永磁直流电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低(36～160kA/m)，铁氧体永磁的剩磁密度不高(0.2～0.44T)，限制了它们在电机中的应用范围。

汽车用电机的要求是质量轻、效率高、控制性能好、可靠性高，永磁直流电动机正好能满足这些要求，有的价格也最便宜。电机是汽车的关键部件，可以说，离开了电机就谈不上汽车的现代化。一辆超豪华轿车上，各种不同用途的电机达70余台，其中绝大多数是低压永磁直流微电机。我国已有多家企业批量生产铁氧体永磁和钕铁硼永磁的汽车、摩托车用起动机电动机。采用钕铁硼永磁并采用减速行星齿轮后，可使起动机电动机的质量减轻一半。但是现有的电机成本高，以及现有电机应用于汽车中还存在有限的恒功率范围、安全性稳定性差、磁体退磁和高速性能低等问题。

发明内容

本发明的目的提供一种能实现高效直流动力的电机，可以在弱磁、小电流的情况下产生稳定的大转矩(大扭矩)，并且减少定子线圈的缠绕圈数，减轻直流电动机的重量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：包括转子、直流动力电机驱动电路和定子，所述转子包括由内至外依次套设的转子轴、转子磁体支架、转子磁体和加固衬，所述转子磁体为由一根管状磁体构成的整体式结构或由多层管状磁体依次内外套设而成的多层结构，转子磁体的材质为粘接钕铁錋，转子磁体粘接在所述转子磁体支架外圈，转子磁体支架为铝支架，所述加固衬设置在转子磁体外圈，加固衬为钢丝或用玄武岩纤维，所述直流动力电机驱动电路为方波驱动电路，所述定子包括定子外壳、定子线圈、定子铁心和定子线圈槽，所述定子铁心设置在定子外壳内，所述定子铁心上设有数个定子线圈槽，所述定子线圈缠绕在定子线圈槽内，所述定子线圈由多根线圈线编制而成，所述定子线圈包括主线圈组和功能线圈，所述主线圈组包含数个主线圈，相邻两个同相主线圈之间有两个异相线主圈，所述相邻两个同相主线圈的缠绕方向相反，所述功能线圈为主线圈中的一根线圈线，所述转子磁体所产生的转子磁极数和所述定子线圈槽的数量比例为2∶3，所述直流动力电机驱动电路包括：AC/DC转换模块、电机驱动模块、主控芯片和霍尔传感器模块，所述AC/DC转换模块输入端与市电相连，AC/DC转换模块输出端与所述电机驱动模块的电源输入端相连；所述主控芯片的PWM输出端与所述电机驱动模块的PWM输入端连接；所述主控芯片的霍尔信号输入端与所述霍尔传感器模块的输出端连接，所述主线圈组的输入端与所述电机驱动模块的输出端连接，所述功能线圈的输入端与主线圈组的输入端极相相反的并联在一起。

所述定子线圈在每个定子线圈槽内的的缠绕圈数不超过9圈。

所述定子线圈由不超过9根线圈线编制而成。

所述转子磁体充磁成标准的正弦波磁极。

所述转子磁体的磁极与所述定子线圈槽在所述转子轴轴向上的夹角±1.5度之间。

所述转子还可以为整体铸造成一体结构。

所述定子线圈为星形接法。

本发明所述的一种能实现高效直流动力的电机采用粘接钕铁錋代替传统的烧结粘接钕铁錋来构成转子的磁体，实现了弱磁强扭矩的效果，并且本发明转子磁体为整体环状结构或多层环状结构的粘接钕铁錋，可以产生标准的正弦波磁极，减少了电机转矩脉动，转子结构采用中空结构，使得转子中空重量轻、没有铁损，不产生涡流，不会因为因涡流而引起温度增加；本发明还设有与主线圈组绕向相反的功能线圈，可以起到消除谐波的作用；本发明定子线圈绕线圈数在9圈以内，大大减少了电机的重量和简化了加工工艺；本发明的转子还可以采用一次注塑成型的加工方式加工，达到了电机运转时不发热的效果，不用冷却装置就可以在高功率状态下工作。

附图说明

图1是直流动力电机转子结构；

图2是直流动力电机定子结构；

图3是直流动力电机驱动电路图；

图4是直流动力电机定子绕组示意图；

具体实施方式

实施例1：

本发明所述的一种能实现高效直流动力的电机，包括转子、直流动力电机驱动电路和定子。

如图1所示：所述转子包括由内至外依次套设的转子轴8、转子磁体支架5、转子磁体6和加固衬7，所述转子磁体6为由一根管状磁体构成的整体式结构，转子磁体的材质为粘接钕铁錋，转子磁体6固定套设在所述转子磁体支架5外圈，在加工工艺上，粘接磁材容易加工成型，与传统的直流动力电机的转子相比，本发明采用的整体环状结构或多层环状结构可以让粘接钕铁錋磁体充磁成标准的正弦波磁极，减少了电机转矩脉动，使直流动力电机在弱磁、小电流的情况下产生稳定的大转矩(大扭矩)，并且可以让转子变成中空结构，解决了直流动力电机不能把转子结构变成中空结构的技术问题，而且转子也可以采用整体注塑成型的结构，以达到电机运转时不发热的效果，可以不用冷却装置就在高功率状态下工作。

所述转子磁体支架5套设在转子轴8外圈，转子磁体支架5为铝支架，转子磁体支架5固定连接在转子轴与转子磁体之间，使转子轴8与转子磁体6之间形成空腔9，使转子结构变成中空结构，使得转子中空重量轻、没有铁损，不产生涡流，不会因为因涡流而引起温度增加。

所述加固衬7套设在所述转子磁体6外圈，加固衬为钢丝缠绕管或玄武岩纤维套筒，用于保证转子转动时离心力损坏粘接钕铁錋磁环。

如过2所示定子包括定子外壳1，定子线圈3，定子铁心2和定子线圈槽4，所述定子铁心2设置在定子外壳1内，所述定子铁心2上设有数个定子线圈槽4，所述定子线圈3缠绕在定子线圈槽内4，所述定子线圈3不超过9根线圈线编制而成，如图3所示所述定子线圈包括主线圈组(L1、L2、L3)和功能线圈(L4、L5、L6)，所述主线圈组包含数个主线圈(L1、L2、L3)，如图4所示相邻两个同相主线圈之间(如A相主线圈)，在定子铁心的圆周方向上相差角度a＝90度，所述相邻两个同相主线圈的缠绕方向相反，所述功能线圈为主线圈中的一根线圈线，所述转子磁体2所产生的转子磁极数和所述定子线圈槽的数量比例为2∶3，所述定子线圈为星形解法。如图3所示所述主线圈组(L1、L2、L3)的输入端与所述电机驱动模块的输出端连接，所述功能线圈(L4、L5、L6)的输入端与主线圈组(L1、L2、L3)的输入端极相相反的并联在一起，功能线圈(L4、L5、L6)利用反向饶发发电后进行处理作为供电，可以起到消除谐波的作用。

定子线圈5的缠绕圈数在9圈以内。

如图1和2所示，所述转子磁体6充磁成标准的正弦波磁极，该磁极可以充磁成一定角度的磁极，及斜极转子，所述定子线圈槽4也可以开设为斜槽，所述转子磁体6的磁极与所述定子线圈槽4在所述转子轴轴向上的夹角±1.5度之间，有效的减少了谐波的产生。

如图3所示直流动力电机驱动电路包括：AC/DC转换模块，电机驱动模块，主控芯片，霍尔传感器模块，所述AC/DC转换模块输入端与市电相连，用于将交流点转化成直流电，AC/DC转换模块输出端与所述电机驱动模块的电源输入端相连；所述主控芯片的PWM输出端与所述电机驱动模块的PWM输入端连接；所述主控芯片的霍尔信号输入端与所述霍尔传感器模块的输出端连接，主控芯片采集霍尔传感器模块的信号并进行处理计算，最终输出PWM方波控制信号给电机驱动模块，电机驱动模块接收主控芯片的方波控制信号，并处理计算最终输出驱动直流动力电机的方波信号。

实施例2：

实施例2与实施例1的不同之处在于：所述转子磁体为由多层管状磁体依次内外套设而成的多层结构，当然，管状磁体15的材质也为粘接钕铁錋。

实施例3：

实施例3与实施例1的不同之处在于：所述转子磁体为整体铸造的一体结构转子，在电机工作时几乎不会发热，可以实现在不用冷却装置的条件下保持电机高功率工作状态。

Claims (7)

1.一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：包括转子、直流动力电机驱动电路和定子，所述转子包括由内至外依次套设的转子轴、转子磁体支架、转子磁体和加固衬，所述转子磁体为由一根管状磁体构成的整体式结构或由多层管状磁体依次内外套设而成的多层结构，转子磁体的材质为粘接钕铁錋，转子磁体固定在所述转子磁体支架外圈，转子磁体支架为铝支架，所述加固衬套设在转子磁体外圈，加固衬为钢丝缠绕管或玄武岩纤维套筒，所述直流动力电机驱动电路为方波驱动电路，所述定子包括定子外壳、定子线圈、定子铁心和定子线圈槽，所述定子铁心设置在定子外壳内，所述定子铁心上设有数个定子线圈槽，所述定子线圈缠绕在定子线圈槽内，所述定子线圈由多根线圈线编制而成，所述定子线圈包括主线圈组和功能线圈，所述主线圈组包含数个主线圈，相邻两个同相主线圈之间有两个异相线主圈，所述相邻两个同相主线圈的缠绕方向相反，所述功能线圈为主线圈中的一根线圈线，所述转子磁体所产生的转子磁极数和所述定子线圈槽的数量比例为2∶3，所述直流动力电机驱动电路包括：AC/DC转换模块、电机驱动模块、主控芯片和霍尔传感器模块，所述AC/DC转换模块输入端与市电相连，AC/DC转换模块输出端与所述电机驱动模块的电源输入端相连；所述主控芯片的PWM输出端与所述电机驱动模块的PWM输入端连接；所述主控芯片的霍尔信号输入端与所述霍尔传感器模块的输出端连接，所述主线圈组的输入端与所述电机驱动模块的输出端连接，所述功能线圈的输入端与主线圈组的输入端极相相反的并联在一起。

2.如权利要求1所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述定子线圈在在每个定子线圈槽内的的缠绕圈数不超过9圈。

3.如权利要求1所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述定子线圈由不超过9根线圈线编制而成。

4.如权利要求1所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述转子磁体充磁成标准的正弦波磁极。

5.如权利要求4所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述转子磁体的磁极与所述定子线圈槽在所述转子轴轴向上的夹角±1.5度之间。

6.如权利要求4所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述转子为整体铸造成一体结构。

7.如权利要求1所述的一种能实现高效直流动力的电机，其特征在于：所述定子线圈为星形接法。