CN210157061U - 一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，包括机壳、盖板及输出轴，机壳内设有磁环组件、下极爪、线圈组件；下极爪设有短路环，短路环设于磁环组件与机壳之间；机壳内还设有齿轮座，齿轮座上设有上极爪；磁环组件上设有旋转柱，齿轮座开设有通孔，旋转柱上设有传动齿轮，旋转柱的侧壁设有限位块，旋转柱与输出轴间通过齿轮组件传动配合，齿轮组件包括定向齿轮，定向齿轮转动连接有定向片，定向片与限位块定向配合。本实用新型具有以下优点和效果：本方案利用新机械结构，具有启动时定向效果较好、噪音较小、运行更平稳的效果。

Description

一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构

技术领域

本实用新型涉及同步电机技术领域，特别涉及一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构。

背景技术

同步电机是一种常用的交流电机。同步电机是电力系统的心脏，它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件，其动态性能十分复杂，而且其动态性能又对全电力系统的动态性能有极大影响。

现有公开号为CN103956854A的中国专利公开了单向旋转马达，包括有安装在机壳内的齿轮座组件和线圈，齿轮座组件中部开有通孔，设置在机壳内的转子的主动轮一端伸出通孔外，齿轮座组件上设置有若干根用于安装齿轮的安装柱，其中一根安装柱上设置有与主动轮啮合的一号齿轮，一号齿轮下方设置有与其同轴的定向片，一号齿轮可带动定向片转动，定向片上设置有两个限位块，齿轮座组件上还设置有限位机构，限位机构设置在两个限位块之间，主动轮下方设置有锁止块，定向片的一端可抵在锁止块上阻止主动轮反向旋转。使用过程中，当马达停止工作时，马达的输出轴产生一定的回转，马达内的各齿轮也相应的产生一定的回转，此时，一号齿轮将带动定向片同向回转，同时，转子也在一号齿轮的带动下回转，在转子回转时，锁止块随同反向旋转，最后，定向片的一端将抵在锁止块上，相对应的，转子、机壳内的各齿轮都将停止转动，从而保证了马达输出轴在停止后继续反向旋转。

但上述单向旋转马达存在以下缺点：线圈通电时转子依靠同步转矩启动，通电瞬间转子有一个从震动加速到同步旋转的过程，期间可能会产生反向的电磁转矩使转子反转，若仅通过定向片进行定向，存在定向效果较差且电机启动时噪音较大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，采用短路环罩住机壳内下极爪的方式，使机壳内的两组极爪产生的磁通势存在一定的相位差，从而减小电机启动时磁环组件反转的概率，且定向片进行机械定向，具有启动定向效果较好、噪音较小、运行更平稳的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，包括机壳、盖板及伸出盖板的输出轴，机壳内设置有磁环组件、位于磁环组件四周的若干下极爪、套设于下极爪外的线圈组件；

下极爪上套设有短路环，短路环设置于磁环组件与机壳之间；机壳内还设置有齿轮座，齿轮座上沿轴向延伸设置有若干上极爪，上极爪与下极爪插接配合；

磁环组件上同轴设置有旋转柱，齿轮座开设有供旋转柱穿过的通孔，旋转柱上设置有传动齿轮，旋转柱的侧壁设置有限位块，旋转柱与输出轴之间通过齿轮组件传动配合，齿轮组件包括与传动齿轮相啮合的定向齿轮，定向齿轮转动连接有定向片，定向片与限位块定向配合。

通过采用上述技术方案，使上、下极爪插接排布，在空间上相差一定的电角度以便产生旋转磁场，这样组成了电机的定子。当线圈组件通单向电时，会在电机中产生轴向脉振磁通，这种脉振磁场经上、下极爪转化成旋转磁场，与磁环组件磁场匝链后使磁环组件振动而进入同步旋转，同时因为下极爪上的短路环将其中几个下极爪罩住，使两组极爪产生的磁通势在时间上存在相位差，也产生定向旋转的椭圆形旋转磁场，促使磁环组件快速进入同步旋转，减小电机启动时磁环组件反转的概率。此外，由于定向片与限位块的定向配合，当传动齿轮带动定向齿轮反向旋转时，将同时带动定向片转动，使定向片与限位块相抵，如此，磁环组件即可在综合磁场和定向片的共同作用下沿同一个方向旋转并输出力矩，具有启动定向效果较好、噪音较小、运行更平稳的效果。

本实用新型的进一步设置为：机壳内周向设置有八个下极爪，短路环对称开设有两组连接孔，下极爪对应穿过连接孔。

通过采用上述技术方案，当把短路环安装于机壳内时，将短路环上的连接孔对应可穿过下极爪。

本实用新型的进一步设置为：上极爪设置为七个，相邻的若干个上极爪与相邻的若干个下极爪相互交错式排布。

通过采用上述技术方案，将相邻的多个上极爪与相邻的多个下极爪交叉排布，在保证需要的输出力矩的基础上削弱了大部分易引起电机振动或抖动的磁通能量，使磁环组件启动和运行时比普通同类电机的振动更小、电机运转的噪音更低，消耗的电源功率更低。

本实用新型的进一步设置为：限位块以旋转柱为中轴线设置为两个，定向齿轮端面设置有连接柱，定向片开设有贯穿孔，定向片通过贯穿孔与连接柱转动连接。

通过采用上述技术方案，当把定向片安装于定向齿轮上时，将连接柱穿过贯穿孔，由于定向片与定向齿轮之间具有一定的摩擦力，所以当定向齿轮转动时，定向片也将转动一定的角度，直至与齿轮座的通孔侧壁或限位块相抵。

本实用新型的进一步设置为：定向片包括定位部和连接部，连接部设置为环状，且连接部开设有开口，连接部位于开口的一端设置有凸柱。

通过采用上述技术方案，由于连接部设置有开口，所以当定向片安装于连接柱上时，环状连接部将撑开发生一定的形变，且凸柱侧壁与连接柱侧壁相抵紧。

本实用新型的进一步设置为：机壳底部开设有两个对称的第一安装孔，齿轮座上开设有两个对称的第二安装孔，线圈组件下端面设置有第一安装柱，线圈组件的上端面设置有第二安装柱；第一安装柱与第一安装孔对应配合，第二安装柱与第二安装孔对应配合。

通过采用上述技术方案，当把线圈组件安装于机壳内时，将第一安装柱对准第一安装孔并插入，然后再将第二安装孔对准第二安装柱并插接在一起，如此即可快速方便地对机壳、线圈组件和齿轮座进行组装。

本实用新型的进一步设置为：短路环的两端开设有与第一安装孔一一对应的定位槽。

通过采用上述技术方案，当把短路环安装于机壳内时，将定位槽与第一安装孔一一对应，可起到快速定位的效果，进而提高安装效率。

本实用新型的进一步设置为：机壳底部开设有出线孔，线圈组件的导线通过出线孔伸出机壳外。

本实用新型的进一步设置为：齿轮组件还包括与定向齿轮同轴设置的从动齿轮，输出轴上设置有输出齿轮，从动齿轮与输出齿轮传动配合。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.采用短路环罩住机壳内的下极爪的方式，使机壳内的两组极爪产生的磁通势存在一定的相位差，从而减小电机启动时磁环组件反转的概率实现磁环组件定向旋转，且与定向片结合进行机械定向，具有启动定向效果较好、噪音较小、运行更平稳的效果；

2.采用多个相邻的上极爪与多个相邻的下极爪交叉排布设置，使磁环组件启动和运行时比普通同类电机的振动更小、电机运转的噪音更低，消耗的电源功率更低；

3.采用第一安装孔与第一安装柱定位配合，第二安装孔与第二安装柱定位配合的方式，可快速、方便地对机壳、线圈骨架和齿轮相支架进行组装。

附图说明

图1是实施例的各部分处于分离状态的结构关系示意图。

图2是实施例中定向片与定向齿轮处于分离状态的结构关系示意图。

图3是实施例的机壳的俯视图。

图4是实施例的齿轮座的俯视图。

图5是实施例的线圈骨架的结构关系示意图。

图中：1、机壳；11、下极爪；12、第一安装孔；13、出线孔；2、盖板；3、输出轴；31、输出齿轮；4、磁环组件；41、旋转柱；411、限位块；42、传动齿轮；5、短路环；51、连接孔；52、定位槽；6、线圈骨架；61、绕组；62、第一安装柱；63、第二安装柱；7、齿轮座；71、通孔；72、上极爪；73、齿轮轴；74、第二安装孔；8、齿轮组件；81、定向齿轮；811、连接柱；82、从动齿轮；9、定向片；91、贯穿孔；92、定位部；93、连接部；931、开口；932、凸柱；94、定位块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，如图1和图3所示，包括机壳1、盖于机壳1上的盖板2，还包括有伸出盖板2的输出轴3。机壳1内的中心设置有磁环组件4，机壳1底部冲制有八个大小一致的下极爪11，下极爪11沿机壳1轴向向上延伸，八个下极爪11精心设置呈一定角度分布在同一个圆周上，其中四个下极爪11上共同穿设有一个短路环5，短路环5设置于磁环组件4与机壳1之间，短路环5上开设有两组连接孔51，两个连接孔51为一组，四个下极爪11分别对应地穿过连接孔51。机壳1底部开设有两个对称的第一安装孔12，短路环5的两端开设有与第一安装孔12一一对应的定位槽52，当把短路环5安装于机壳1内时，将定位槽52与第一安装孔12一一对应，可起到快速定位的效果，进而提高安装效率。

如图1和图3所示，机壳1内还设置有线圈骨架6，线圈骨架6套于八个下极爪11形成的圆周外，线圈骨架6内绕设有绕组61，机壳1底部开设有出线孔13，连接于绕组61的导线通过出线孔13伸出机壳1外。机壳1内还设置有齿轮座7，齿轮座7的中心开设有通孔71，齿轮座7朝向机壳1底部的端面冲制有七个按一定角度排布的大小不一的上极爪72，上极爪72沿机壳1轴向向下延伸，上极爪72与下极爪11在同一圆周上交错排列，上下极爪按设定的排列规律排列于线圈骨架6内圈，使上下极爪间在空间上相差一定的电角度以便产生旋转磁场，这样组成了电机的定子；若干上极爪72与下极爪11的排布方式为：下下下上上下上下下上下上上下上，其中“下”表示下极爪11，“上”表示上极爪72。如此排布，在保证需要的输出力矩的基础上削弱了大部分易引起电机振动或抖动的磁通能量，使磁环组件4启动和运行时比普通同类电机的振动更小、电机运转的噪音更低，消耗的电源功率更低。

如图1、图2和图4所示，磁环组件4上端同轴设置有旋转柱41，旋转柱41穿过通孔71，旋转柱41的上端设置有传动齿轮42，旋转柱41的侧壁对称设置有呈扇形的限位块411；旋转柱41与输出轴3之间通过齿轮组件8传动配合，齿轮组件8包括同轴设置的定向齿轮81和从动齿轮82，齿轮座7上表面设置有齿轮轴73，齿轮组件8转动连接于齿轮轴73上；输出轴3位于机壳1内的一端设置有输出齿轮31，定向齿轮81与传动齿轮42相啮合，从动齿轮82与输出齿轮31相啮合。在传动过程中，磁环组件4在磁场的作用下转动并带动传动齿轮42旋转，传动齿轮42带动定向齿轮81旋转，从动齿轮82随定向齿轮81旋转即可带动输出齿轮31旋转。定向齿轮81与传动齿轮42相啮合，定向齿轮81下端面同轴设置有连接柱811，连接柱811上转动连接有定向片9，定向片9开设有贯穿孔91，定向片9通过贯穿孔91与连接柱811转动连接。

如图1和图2所示，定向片9包括定位部92和连接部93，定位部92设置于连接部93的侧壁，且定位部92的前端设置有定位块94，连接部93设置为环状，且连接部93开设有开口931，连接部93位于开口931的一端设置有凸柱932，定向片9与限位块411定向配合。当把定向片9安装于定向齿轮81上时，将连接柱811穿过贯穿孔91，由于连接部93设置有开口931，所以当定向片9安装于连接柱811上时，环状连接部93将撑开发生一定的形变，且凸柱932侧壁与连接柱811侧壁相抵紧。

如图1、图3和图5所示，线圈骨架6下端面设置有第一安装柱62，线圈骨架6的上端面设置有第二安装柱63，齿轮座7上开设有两个对称的第二安装孔74；第一安装柱62与第一安装孔12对应配合，第二安装柱63与第二安装孔74对应配合。当把线圈骨架6安装于机壳1内时，将第一安装柱62对准第一安装孔12并插入，然后再将第二安装孔74对准第二安装柱63并插接在一起，如此即可快速方便地对机壳1、线圈骨架6和齿轮座7进行组装。

本实用新型的基本工作原理为：当绕组61通单向电时，会在电机中产生轴向脉振磁通，这种脉振磁场经上、下极爪转化成旋转磁场，与磁环组件4磁场匝链后使磁环组件4振动而进入同步旋转，同时因为下极爪11上的短路环5将其中四个下极爪11罩住，使两组极爪产生的磁通势在时间上存在相位差。产生定向旋转的椭圆形旋转磁场，促使磁环组件4快速进入同步旋转，使电机启动时反向旋转的概率由普通电机的50%下降到2%左右。此外，由于定向片9与限位块411的定向配合，定向片9与定向齿轮81之间具有一定的摩擦力，所以当定向齿轮81转动时，定向片9也将转动一定的角度，直至与齿轮座7的通孔71侧壁相抵。当传动齿轮42带动定向齿轮81反向旋转时，将同时带动定向片9转动，使定向片9的定位块94与限位块411相抵，如此，磁环组件4即可在综合磁场和定向片9的共同作用下沿同一个方向旋转并输出力矩，具有启动定向效果较好、噪音较小、运行更平稳的效果。

通过与齿轮组件8配合，可以根据实际需要对齿轮组件8进行优化设计，使电机能按要求输出各种不同的转速和力矩，从而带动外部负载运行。本实用新型可广泛应用于各种小家电及壁炉产品的传动机构、各种定时器或仪表产品的传动控制机构等，尤其适用于各种低速、恒速、轻载、低噪音、低振动的装置。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，包括机壳(1)、盖板(2)及伸出所述盖板(2)的输出轴(3)，所述机壳(1)内设置有磁环组件(4)、位于所述磁环组件(4)四周的若干下极爪(11)、套设于所述下极爪(11)外的线圈组件，其特征在于：

所述下极爪(11)上套设有短路环(5)，所述短路环(5)设置于所述磁环组件(4)与所述机壳(1)之间；所述机壳(1)内还设置有齿轮座(7)，所述齿轮座(7)上沿轴向延伸设置有若干上极爪(72)，所述上极爪(72)与所述下极爪(11)插接配合；

所述磁环组件(4)上同轴设置有旋转柱(41)，所述齿轮座(7)开设有供所述旋转柱(41)穿过的通孔(71)，所述旋转柱(41)上设置有传动齿轮(42)，所述旋转柱(41)的侧壁设置有限位块(411)，所述旋转柱(41)与所述输出轴(3)之间通过齿轮组件(8)传动配合，所述齿轮组件(8)包括与所述传动齿轮(42)相啮合的定向齿轮(81)，所述定向齿轮(81)转动连接有定向片(9)，所述定向片(9)与所述限位块(411)定向配合。

2.根据权利要求1所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述机壳(1)内周向设置有八个所述下极爪(11)，所述短路环(5)对称开设有两组连接孔(51)，所述下极爪(11)对应穿过所述连接孔(51)。

3.根据权利要求2所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述上极爪(72)设置为七个，相邻的若干个所述上极爪(72)与相邻的若干个所述下极爪(11)相互交错式排布。

4.根据权利要求1所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述限位块(411)以所述旋转柱(41)为中轴线设置为两个，所述定向齿轮(81)端面设置有连接柱(811)，所述定向片(9)开设有贯穿孔(91)，所述定向片(9)通过所述贯穿孔(91)与所述连接柱(811)转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述定向片(9)包括定位部(92)和连接部(93)，所述连接部(93)设置为环状，且所述连接部(93)开设有开口(931)，所述连接部(93)位于所述开口(931)的一端设置有凸柱(932)。

6.根据权利要求1所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述机壳(1)底部开设有两个对称的第一安装孔(12)，所述齿轮座(7)上开设有两个对称的第二安装孔(74)，所述线圈组件下端面设置有第一安装柱(62)，所述线圈组件的上端面设置有第二安装柱(63)；所述第一安装柱(62)与所述第一安装孔(12)对应配合，所述第二安装柱(63)与所述第二安装孔(74)对应配合。

7.根据权利要求6所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述短路环(5)的两端开设有与所述第一安装孔(12)一一对应的定位槽(52)。

8.根据权利要求1所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述机壳(1)底部开设有出线孔(13)，所述线圈组件的导线通过所述出线孔(13)伸出所述机壳(1)外。

9.根据权利要求1所述的一种磁定向和机械定向混合并用的永磁同步电机新结构，其特征在于：所述齿轮组件(8)还包括与所述定向齿轮(81)同轴设置的从动齿轮(82)，所述输出轴(3)上设置有输出齿轮(31)，所述从动齿轮(82)与所述输出齿轮(31)传动配合。

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