CN205647214U - 直流无刷外转子电机及直流无刷外转子电机直驱型风机结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流无刷外转子电机及由该直流无刷外转子电机直驱型风机结构。该直流无刷外转子电机，包括电机主轴、滚动轴承、定子组件以及外转子组件，电机主轴上端套接有上端盖，电机主轴下端套接有下端盖，上、下端盖过盈配合组装，定子组件和外转子组件位于由上下端盖围成的内腔中；所述外转子组件包括若干片磁瓦、固定磁瓦的环形定位架以及导磁圈，导磁圈固定在内腔的内壁上，环形定位架固定在导磁圈内侧，磁瓦沿着环形固定架的圆周排列成环绕定子组件外周的永磁体；导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦与定子组件之间的空隙。本实用新型减少磁路磁阻，提高电机扭力，以达到实现提高电机效率达的目的。

Description

直流无刷外转子电机及直流无刷外转子电机直驱型风机结构

技术领域

本实用新型涉及一种电机结构及风机结构技术领域，具体涉及一种直流无刷外转子电机及直流无刷外转子电机直驱型风机结构。

背景技术

电机，俗称马达，是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。按照电源的种类划分，电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机由分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷；它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于录音座、录像机、电子仪器及自动设备中。现有的直流无刷电机存在运行效率较低、扭力偏小、电机效率低等缺陷。

电机是风机结构的重要组成部分。传统的工业级吊扇结构如图1所示，包括风机固定螺丝、拉绳、变频电机、风机支承架、齿轮减速箱、金属风叶、联轴器、变频控制器、导线等部件；这种风扇是采用感应电机提供动能，通齿轮减速箱来降低转速，提高输出扭力，风扇的调速需通过变频器的调频来实现。其缺点主要有：1）结构复杂，整机很重，安装不便，需要复杂的支承系统；2）因减速箱的存在，风机运行时机械噪音大；3）产品能效低；4）风机不能切换转向，不方便使用；5）造价高，维护成本也高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种直流无刷外转子电机，减少磁路磁阻，提高电机扭力，以达到实现提高电机效率达的目的。

本实用新型的另一个目的在于提供一种直流无刷外转子电机直驱型风机结构，简化风机结构，通过电机直接驱动，增大电机输出力矩，更适合大吊扇类风机、低转速和大扭力的要求。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

直流无刷外转子电机，包括电机主轴、位于电机主轴两端的滚动轴承、套接在滚动轴承之间的电机主轴上的定子组件以及位于定子组件外周的外转子组件，所述电机主轴上端套接有上端盖，电机主轴下端套接有下端盖，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件和外转子组件位于由上下端盖围成的内腔中；所述外转子组件包括若干片磁瓦、用于固定磁瓦的环形定位架以及位于磁瓦外侧的导磁圈，所述导磁圈固定在内腔的内壁上，环形定位架固定在导磁圈内侧，若干片磁瓦沿着环形固定架的圆周排列成环绕定子组件外周的永磁体；所述导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦与定子组件之间的空隙。

作为进一步的方案，本实用新型所述的环形定位架上设置有与磁瓦数量相等的定位片，每两个相邻的磁瓦通过定位片间隔分开。

作为进一步的方案，本实用新型所述的定子组件包括套在电机主轴上的定子铁芯，固定在定子铁芯上的绝缘架、缠绕在绝缘架上的定子线圈以及与定子线圈电连接的印刷电路板。

作为进一步的方案，本实用新型所述的定子线圈采用三相分布式线圈。

作为进一步的方案，本实用新型所述的磁瓦为钕铁硼磁瓦。

作为进一步的方案，本实用新型所述的上端盖的下端外壁沿其圆周向外延伸出上凸缘，下端盖的上端外壁沿其圆周向外延伸出下凸缘，上、下凸缘恰好重叠；所述上、下凸缘上对应设置有螺纹孔，上、下端盖过盈配合安装后通过螺丝穿过螺纹孔固定

直流无刷外转子电机直驱型风机结构，包括叶片组件、驱动电机、固定机构以及电机控制机构； 所述驱动电机为本实用新型所述的直流无刷外转子电机，该直流无刷外转子电机包括电机主轴、位于电机主轴两端的滚动轴承、套接在滚动轴承之间的电机主轴上的定子组件以及位于定子组件外周的外转子组件，所述电机主轴上端套接有上端盖，电机主轴下端套接有下端盖，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件和外转子组件位于由上下端盖围成的内腔中；其特征在于，所述外转子组件包括若干片磁瓦、用于固定磁瓦的环形定位架以及位于磁瓦外侧的导磁圈，所述导磁圈固定在内腔的内壁上，环形定位架固定在导磁圈内侧，若干片磁瓦沿着环形固定架的圆周排列成环绕定子组件外周的永磁体；所述导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦与定子组件之间的空隙。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述叶片组件包括金属叶片和连接板，所述下端盖底部设置有用于固定连接板的螺孔，连接板通过与所述螺孔相匹配的固定螺栓固定在下端盖底部，所述金属叶片以连接板的中心对称安装在连接板边缘。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述固定机构包括安装架、吊杆，所述安装架通过螺栓固定在房顶；所述吊杆上端固定在安装架上，下端固定在电机主轴上端；所述电机控制机构包括控制器、与控制器连接的电源线以及控制控制器开关的发射器，所述直流无刷外转子电机与控制器电连接。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述直流无刷外转子电机直驱型风机结构还包括照明灯，所述照明灯安装在连接板底部，并与控制器电连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1. 本实用新型所述的直流无刷外转子电机能够有效减小磁极间漏磁，将磁路压降集中在气隙上，为电机运转提供良好的永磁转子磁场，加大了电机输出扭力，提高了电机的工作效率；

2. 本实用新型所述的直流无刷外转子电机可以应用于各种风扇，尤其是吊扇中，为风机提供直驱动力，减少了能耗；

3. 本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构，简化风机结构，通过电机直接驱动，增大电机输出力矩，满足了大吊扇类风机结构、低转速和大扭力的要求。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为传统工业级吊扇结构示意图；

图2为本实用新型所述的直流无刷外转子电机结构示意图；

图3为本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构结构示意图；

其中，各附图标记为：1、螺丝；2、拉绳；3、变频电机；4、风机支承架；5、齿轮减速箱；6、金属风叶；7、联轴器；8、变频控制器；9、导线；10、电机主轴；11、上端盖；111、上凸缘；12、下端盖；121、下凸缘； 13、螺丝；20、滚动轴承；30、定子组件；31、定子铁芯；32、绝缘架；33、定子线圈；34、印刷电路板；40、外转子组件；41、磁瓦；42、环形定位架；43、导磁圈；100、叶片组件；101、金属叶片；102、连接板；103、固定螺栓；200、驱动电机；303、固定机构；301、安装架；302、吊杆；400、电机控制机构；401、控制器；402、电源线；500、照明灯。

具体实施方式

如图1所示，传统的工业级吊扇包括风机固定螺丝1、拉绳2、变频电机3、风机支承架4、齿轮减速箱5、金属风叶6、联轴器7、变频控制器8、导线9等部件；这种风扇是采用感应电机提供动能，通齿轮减速箱来降低转速，提高输出扭力，风扇的调速需通过变频器的调频来实现。

如图2所示，本实用新型所述的直流无刷外转子电机，包括电机主轴10、位于电机主轴10两端的滚动轴承20、套接在滚动轴承20之间的电机主轴10上的定子组件30以及位于定子组件30外周的外转子组件40，所述电机主轴10上端套接有上端盖11，电机主轴10下端套接有下端盖12，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件30和外转子组件40位于由上、下端盖围成的内腔中；所述外转子组件40包括若干片磁瓦41、用于固定磁瓦41的环形定位架42以及位于磁瓦41外侧的导磁圈43，所述导磁圈43固定在内腔的内壁上，环形定位架42固定在导磁圈43内侧，若干片磁瓦41沿着环形固定架42的圆周排列成环绕定子组件30外周的永磁体；所述导磁圈43的厚度大于或等于磁瓦41的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦41与定子组件30之间的空隙。在该方案中，由于导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，而导磁圈使用导性优异的金属材料；相邻的磁瓦间的间距大于磁瓦与定子组件之间的间隙，可以以减小磁极间漏磁，将磁路压降集中在气隙上，藉此提供良好的永磁转子磁场，加大电机输出扭力，提高电机效率。

进一步的，所述上端盖11的下端外壁沿其圆周向外延伸出上凸缘111，下端盖12的上端外壁沿其圆周向外延伸出下凸缘121，上、下凸缘恰好重叠；所述上、下凸缘上对应设置有螺纹孔，上、下端盖过盈配合安装后通过螺丝13穿过螺纹孔固定。

作为进一步的方案，本实用新型所述的环形定位架42上设置有与磁瓦数量相等的定位片（图中未示），每两个相邻的磁瓦41通过定位片间隔分开。

作为进一步的方案，本实用新型所述的定子组件30包括套在电机主轴10上的定子铁芯31，固定在定子铁芯31上的绝缘架32、缠绕在绝缘架32上的定子线圈33以及与定子线圈33电连接的印刷电路板34。

作为进一步的方案，本实用新型所述的定子线圈33采用三相分布式线圈。在该方案中，具体是采用三组线圈绕线，其中各相线圈为集中绕组，使用精密绕线机直接绕入，使绕组端部已达到最小，提高了线圈的利用率，降低线圈电阻，降低电机铜损，从而提高了电机效率；三组线圈按Y型联接后，通过导线与控制器相联。如电机功率较大，还可以在在定子组件上增加印刷线路板，将各相线圈通过印刷线路板并联后再按Y型联接。

作为进一步的方案，本实用新型所述的磁瓦41为采用磁性能良好的永磁体磁瓦，如高性能钕铁硼或其它高性能稀土磁瓦；优选的为钕铁硼磁瓦。同时配以的磁瓦定位架，使相邻的磁瓦间由一片定位片或二片定位片均匀隔开，磁瓦通过粘胶和永磁体定位座来固定。相比比采用单个金属弹片来定位永磁体要简单可靠，磁性能上比采用注射磁环要好很多。磁瓦位置分布均匀、有合理的间距，无任何损伤磁性能的结构，减小永磁体磁瓦间的漏磁，提高气隙磁通量，另外导磁圈厚度大于或等于磁瓦，能有效聚集磁力，减少磁路磁阻，降磁路磁压降集中在气隙上，提高气隙磁通量，为增加电机扭力提供良好的转子磁路保证，提高了发电机效率。

另外，在本实用新型中，定子槽数与转子极数采用分数式搭配，定子是12槽，转子是十极或十四极，这种设计能有效地降低电机换相时的转矩波动，增加电机扭力。行业无刷电机通常采用，定子十二槽，转子是八极的搭配。优点在于，定子采用十二槽，转子极数增加到十或十四极。

直流无刷外转子电机直驱型风机结构，包括叶片组件100、驱动电机200、固定机构300以及电机控制机构400； 所述驱动电机200为本实用新型所述的直流无刷外转子电机，该直流无刷外转子电机包括电机主轴10、位于电机主轴10两端的滚动轴承20、套接在滚动轴承20之间的电机主轴10上的定子组件30以及位于定子组件30外周的外转子组件40，所述电机主轴10上端套接有上端盖11，电机主轴10下端套接有下端盖12，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件30和外转子组件40位于由上、下端盖围成的内腔中；所述外转子组件40包括若干片磁瓦41、用于固定磁瓦41的环形定位架42以及位于磁瓦41外侧的导磁圈43，所述导磁圈43固定在内腔的内壁上，环形定位架42固定在导磁圈43内侧，若干片磁瓦41沿着环形固定架42的圆周排列成环绕定子组件30外周的永磁体；所述导磁圈43的厚度大于或等于磁瓦41的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦41与定子组件30之间的空隙。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述叶片组件100包括金属叶片101和连接板102，所述下端盖12底部设置有用于固定连接板102的螺孔，连接板102通过与所述螺孔相匹配的固定螺栓103固定在下端盖12底部，所述金属叶片101以连接板102的中心对称安装在连接板边102缘。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述固定机构300包括安装架301、吊杆302，所述安装架301通过螺栓固定在房顶上；所述吊杆302上端固定在安装架301上，下端固定在电机主轴10上端；所述电机控制机构400包括控制器401、与控制器401连接的电源线402以及控制控制器开关的发射器，所述直流无刷外转子电机与控制器401电连接。

作为进一步的方案，本实用新型所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构中，所述直流无刷外转子电机直驱型风机结构还包括照明灯500，所述照明灯500安装在连接板102底部，并与控制器401电连接。在本实用新型中，风机结构中采用发射器和控制器结构，扩大了工业风机结构的使用场合，更人性化，智能化，更安全节能可靠便捷；通过直接驱动控制风机结构的运行，不用单独分成驱动器和控制器，也无需另加变频器，减化结构，降低成本。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.直流无刷外转子电机，包括电机主轴、位于电机主轴两端的滚动轴承、套接在滚动轴承之间的电机主轴上的定子组件以及位于定子组件外周的外转子组件，所述电机主轴上端套接有上端盖，电机主轴下端套接有下端盖，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件和外转子组件位于由上下端盖围成的内腔中；其特征在于，所述外转子组件包括若干片磁瓦、用于固定磁瓦的环形定位架以及位于磁瓦外侧的导磁圈，所述导磁圈固定在内腔的内壁上，环形定位架固定在导磁圈内侧，若干片磁瓦沿着环形固定架的圆周排列成环绕定子组件外周的永磁体；所述导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦与定子组件之间的空隙。

2.根据权利要求1所述的直流无刷外转子电机，其特征在于，所述环形定位架上设置有与磁瓦数量相等的定位片，每两个相邻的磁瓦通过定位片间隔分开。

3.根据权利要求2所述的直流无刷外转子电机，其特征在于，所述定子组件包括套在电机主轴上的定子铁芯，固定在定子铁芯上的绝缘架、缠绕在绝缘架上的定子线圈以及与定子线圈电连接的印刷电路板。

4.根据权利要求3所述的直流无刷外转子电机，其特征在于，所述定子线圈采用三相分布式线圈。

5.根据权利要求1所述的直流无刷外转子电机，其特征在于，所述磁瓦为钕铁硼磁瓦。

6.根据权利要求1-5任一项所述的直流无刷外转子电机，其特征在于，所述上端盖的下端外壁沿其圆周向外延伸出上凸缘，下端盖的上端外壁沿其圆周向外延伸出下凸缘，上、下凸缘恰好重叠；所述上、下凸缘上对应设置有螺纹孔，上、下端盖过盈配合安装后通过螺丝穿过螺纹孔固定。

7.直流无刷外转子电机直驱型风机结构，包括叶片组件、驱动电机、固定机构以及电机控制机构；其特征在于， 所述驱动电机为权利要求1所述的直流无刷外转子电机，该直流无刷外转子电机包括电机主轴、位于电机主轴两端的滚动轴承、套接在滚动轴承之间的电机主轴上的定子组件以及位于定子组件外周的外转子组件，所述电机主轴上端套接有上端盖，电机主轴下端套接有下端盖，上、下端盖过盈配合组装，所述定子组件和外转子组件位于由上下端盖围成的内腔中；其特征在于，所述外转子组件包括若干片磁瓦、用于固定磁瓦的环形定位架以及位于磁瓦外侧的导磁圈，所述导磁圈固定在内腔的内壁上，环形定位架固定在导磁圈内侧，若干片磁瓦沿着环形固定架的圆周排列成环绕定子组件外周的永磁体；所述导磁圈的厚度大于或等于磁瓦的厚度，两片相邻的磁瓦之间的空隙大于磁瓦与定子组件之间的空隙。

8.根据权利要求7所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构，其特征在于，所述叶片组件包括金属叶片和连接板，所述下端盖底部设置有用于固定连接板的螺孔，连接板通过与所述螺孔相匹配的固定螺栓固定在下端盖底部，所述金属叶片以连接板的中心对称安装在连接板边缘。

9.根据权利要求8所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构，其特征在于，所述固定机构包括安装架、吊杆，所述安装架通过螺栓固定在房顶；所述吊杆上端固定在安装架上，下端固定在电机主轴上端；所述电机控制机构包括控制器、与控制器连接的电源线以及控制控制器开关的发射器，所述直流无刷外转子电机与控制器电连接。

10.根据权利要求8或9所述的直流无刷外转子电机直驱型风机结构，其特征在于，所述直流无刷外转子电机直驱型风机结构还包括照明灯，所述照明灯安装在连接板底部，并与控制器电连接。