CN219124080U - 多盘电磁线圈式三相直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的多盘电磁线圈式三相直流电机，包括机壳，机壳内腔沿着轴线设有轴，轴径向安装有至少一个塑脂定子，塑脂定子上嵌有若干呈圆周阵列布置的DT4铁芯，DT4铁芯周向套有电磁式线圈，塑脂定子周向与机壳固接，塑脂定子两侧且位于轴周向均固接有铝合金转子，铝合金转子表面开有若干呈圆周阵列布置的方孔，铝合金转子中心处开有轴孔，轴穿过轴孔，若干呈圆周阵列布置的方孔内交叉固接有S极磁钢和N极磁钢，塑脂定子和铝合金转子与轴同轴设置。本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机实现了一定子两转子，两定子三转子，三定子四转子，根据功率需要，任意组合；能通过改变转子尺寸，从而增大转子力矩。

Description

多盘电磁线圈式三相直流电机

技术领域

本实用新型涉及电机设备技术领域，具体涉及一种多盘电磁线圈式三相直流电机。

背景技术

直流电机是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时，可将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。电机的结构应由定子、转子、机壳三大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

现有盘式直流电机工作原理主要采用硅钢片制作定子轭部加绕组，通过对绕组中电流的换向来实现对转子上磁钢的推拉运动，从而让转子转动。

盘式直流电机存在以下缺陷和不足：1、生产工艺及结构复杂，维修成本高；2、大功率情况时，因轭部定子和转子的尺寸扩大造成其产品笨重，且生产成本明显升高；3、因轭部定子笨重故力矩受限，其使用场景受限；4、电能消耗较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多盘电磁线圈式直流电机，解决了现有技术中盘式直流电机因生产工艺及结构复杂导致维修、生产成本高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，多盘电磁线圈式三相直流电机，包括机壳，机壳内腔沿着轴线设有轴，轴径向安装有至少一个塑脂定子，塑脂定子上嵌有若干呈圆周阵列布置的DT4铁芯，DT4铁芯周向套有电磁式线圈，塑脂定子周向与机壳固接，塑脂定子两侧且位于轴周向均固接有铝合金转子，铝合金转子表面开有若干呈圆周阵列布置的方孔，铝合金转子中心处开有轴孔，轴穿过轴孔，若干呈圆周阵列布置的方孔内交叉固接有S极磁钢和N极磁钢，塑脂定子和铝合金转子与轴同轴设置。

本实用新型的特征还在于，

机壳相对应的两侧壁均嵌有轴承，轴外壁与轴承内壁抵接，轴周向靠近两个轴承相互对应的一侧均开有卡槽，卡槽内均卡接有弹簧卡，弹簧卡与轴承抵接，轴承另一侧外圈处均抵接有端盖，端盖与机壳通过螺栓连接，轴一端贯穿端盖。

铝合金转子上开有对称设置的丝孔，丝孔内设有螺栓，铝合金转子通过螺栓穿过丝孔与轴固接。

塑脂定子为环形结构。

铝合金转子表面开有若干呈圆周阵列的减重孔。

电磁式线圈与S极磁钢和N极磁钢之间存在气隙。

若干电磁式线圈形成三相绕组，绕组采用三相对称星形接法。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机实现了一定子两转子，两定子三转子，三定子四转子，根据功率需要，任意组合。

2.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机能通过改变转子尺寸，从而增大转子力矩。

3.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机磁钢采用与转子同平面安装，定子两面均安装定子线圈，故无需考虑转子磁钢漏磁。

4.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机与传统电机比较，同功率时，本实用新型质量更轻，输出扭矩提高30％。

5.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机结构更简捷，定子线圈分散，散热条件更好，维修更方便。

6.本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机为小尺寸电机时可实现10000r/min以上转速。

附图说明

图1是本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机的结构示意图；

图2是本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机中转子的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机中定子的结构示意图；

图中，1.DT4铁芯，2.塑脂定子，3.铝合金转子，4.端盖，5.轴承，6.轴，7.弹簧卡，8.机壳，9.丝孔，10.减重孔，11.轴孔，12.S极磁钢，13.N极磁钢，14.电磁式线圈，15.方孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1和图4所示，本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机，包括纵截面为矩形的机壳8，机壳8内腔沿着轴线设有轴6，轴6径向安装有至少四个塑脂定子2，塑脂定子2为环形结构，节约了生产成本，有利减轻电机整体质量，塑脂定子2上嵌有39个呈圆周阵列布置的DT4铁芯1，DT4铁芯1周向套有电磁式线圈14，塑脂定子2周向与机壳8固接，塑脂定子2两侧且位于轴6周向均固接有铝合金转子3，铝合金转子3中心处开有轴孔11，轴6穿过轴孔11，机壳8相对应的两侧壁均嵌有轴承5，轴6外壁与轴承5内壁抵接，用于承接轴6的径向力，并且减小摩擦，轴6周向靠近两个轴承5相互对应的一侧均开有卡槽，卡槽内均卡接有弹簧卡7，使用及拆卸方便简捷、收紧均匀、可反复使用，弹簧卡7与轴承5抵接，轴承5另一侧外圈处均抵接有端盖4，端盖4与机壳8通过螺栓连接，轴6一端贯穿端盖4，弹簧卡7和端盖4避免了轴承5脱落，铝合金转子3上开有对称设置的丝孔9，丝孔9内设有螺栓，铝合金转子3通过螺栓穿过丝孔9与轴6固接。

如图2和图3所示，铝合金转子3表面开有44个呈圆周阵列布置的方孔15，若干呈圆周阵列布置的方孔15内交叉固接有S极磁钢12和N极磁钢13，电磁式线圈14与S极磁钢12和N极磁钢13之间存在气隙并且电磁式线圈14分散，散热条件更好，维修更方便，铝合金转子3表面开有若干呈圆周阵列的减重孔10，节约了生产成本，当需要大功率的工况时，扩大铝合金转子3的尺寸，更有利于减轻电机整体质量，更有利于减轻电机整体质量。与传统电机比较，同功率时，本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机质量更轻，输出扭矩更高，塑脂定子2和铝合金转子3与轴6同轴设置，本实用新型多盘电磁线圈式直流电机还可以采用一定子两转子，两定子三转子，三定子四转子，根据功率需要，任意组合，有利于节约经济成本。

本实用新型的工作过程及原理为：

若干电磁式线圈形成三相绕组，绕组采用三相对称星形接法，与三相异步电动机类似。多盘电磁线圈式三相直流电机的铝合金转子3上粘有已充磁的S极磁钢12和N极磁钢13，为了检测铝合金转子3的极性，在本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机内安装位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等

主电路是电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。

磁钢N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号:101、100、110、010、011、001，通过电机驱动模块将直流母线电压依次加在U+V-、U+W-、V+W-、V+U-、W+U-、W+V-上，这样转子每转过一对N-S极，驱动模块功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，塑脂定子2绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，铝合金转子3跟随塑脂定子2磁场转动相当于60°电角度空间位置，铝合金转子3在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了驱动模块功率管的导通组合，使塑脂定子2绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环。

本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以无论铝合金转子3的起始位置处在何处，电机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此铝合金转子3上不需另设启动绕组。

由于塑脂定子2磁场轴线可视作同铝合金转子3轴线垂直，在DT4铁芯1不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，与他励直流电动机的电流-转矩特性一样。

本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机的转矩正比于绕组平均电流:

Tm＝KtIav(N·m)

电机两相绕组反电势的差正比于电机的角速度:

ELL＝Keω(V)

所以电机绕组中的平均电流为:

Iav＝(Vm-ELL)/2Ra(A)

其中，Vm＝δ·VDC是加在电机线间电压平均值，VDC是直流母线电压，δ是调制波的占空比，Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直机的电磁转矩:

Tm＝δ·(VDC·Kt/2Ra)-Kt·(Keω/2Ra)

Kt、Ke是电机的结构常数，ω为电机的角速度(rad/s)，所以，在一定的ω时，改变占空比δ，就可以线性地改变电机的电磁转矩。

本实用新型多盘电磁线圈式三相直流电机的转速设定，取决于速度指令Vc的高低，如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速:Vc(max)ón max，那么，+5V以下任何电平即对应相当的转速n，这就实现了变速设定。

当Vc设定以后，无论是负载变化、电源电压变化，还是环境温度变化，当转速低于指令转速时，反馈电压Vfb变小，调制波的占空比δ就会变大，电枢电流变大，使电机产生的电磁转矩增大而产生加速度，直到电机的实际转速与指令转速相等为止；反之，如果电机实际转速比指令转速高时，δ减小，Tm减小，发生减速度，直至实际转速与指令转速相等为止。

Claims (7)

1.多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，包括机壳(8)，所述机壳(8)内腔沿着轴线设有轴(6)，所述轴(6)径向安装有至少一个塑脂定子(2)，所述塑脂定子(2)上嵌有若干呈圆周阵列布置的DT4铁芯(1)，所述DT4铁芯(1)周向套有电磁式线圈(14)，所述塑脂定子(2)周向与机壳(8)固接，所述塑脂定子(2)两侧且位于轴(6)周向均固接有铝合金转子(3)，所述铝合金转子(3)表面开有若干呈圆周阵列布置的方孔(15)，所述铝合金转子(3)中心处开有轴孔(11)，所述轴(6)穿过轴孔(11)，若干呈圆周阵列布置的所述方孔(15)内交叉固接有S极磁钢(12)和N极磁钢(13)，所述塑脂定子(2)和铝合金转子(3)与轴(6)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，所述机壳(8)相对应的两侧壁均嵌有轴承(5)，所述轴(6)外壁与所述轴承(5)内壁抵接，所述轴(6)周向靠近两个轴承(5)相互对应的一侧均开有卡槽，所述卡槽内均卡接有弹簧卡(7)，所述弹簧卡(7)与轴承(5)抵接，所述轴承(5)另一侧外圈处均抵接有端盖(4)，所述端盖(4)与机壳(8)通过螺栓连接，所述轴(6)一端贯穿端盖(4)。

3.根据权利要求1所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，所述铝合金转子(3)上开有对称设置的丝孔(9)，所述丝孔(9)内设有螺栓，所述铝合金转子(3)通过螺栓穿过丝孔(9)与轴(6)固接。

4.根据权利要求3所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，所述塑脂定子(2)为环形结构。

5.根据权利要求3所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，所述铝合金转子(3)表面开有若干呈圆周阵列的减重孔(10)。

6.根据权利要求1所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，电磁式线圈(14)与S极磁钢(12)和N极磁钢(13)之间存在气隙。

7.根据权利要求1所述的多盘电磁线圈式三相直流电机，其特征在于，若干所述电磁式线圈(14)形成三相绕组，绕组采用三相对称星形接法。

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