CN2777836Y - 永磁直流无换向电动机 - Google Patents

Abstract

永磁直流无换向电动机，由两根转轴构成，其特点是在每个转轴上连接的同心心轴的两端分别装有径向磁性相反的环状永磁体，构成双轴永磁体转子；在每个环状永磁体的外周设置与永磁体同心并具有沿圆周等分分布枢槽的定子芯，在定子芯的枢槽中设有电枢绕组构成定子。本实用新型取消了换向器，运转时铁芯不产生涡流和涡流阻力矩，机电能量的转换效率可达η≥0.95，并可实现高转速运行。同时电枢绕组可方便的作各种连接，方便对电动机运行的控制。具有结构简单、可靠性高、寿命长、噪音低、机电能量转换效率高、控制方便、应用范围广等特点，特别适合电动行走车辆的拖动，为电动车的发展提供了崭新的途径。同时，本实用新型还可逆向作为发电机使用。

Description

永磁直流无换向电动机

                         技术领域

本实用新型涉及永磁直流电动机的改进，属电动机领域。

                         技术背景

目前的直流电动机都有换向装置，机械电刷换向或电子跟踪换向，因为运行中电枢处于交变的磁场中，电枢铁芯有涡流和涡流阻力矩产生(铁损)，使机电能量转换效率降低。目前机械电刷换向式电动机效率通常在η≤0.75，电子跟踪换向式电动机效率η≤0.8左右。由于运行中换向的电磁惯性，直流电动机实现高转速运行受到限制，同时换向器的存在使电动机的结构复杂、维护量大。

                         发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、机电能量转换效率高、控制运行方便、无换向装置的永磁直流无换向电动机。

实现本实用新型目的的技术方案是：

这种永磁直流无换向电动机，由两根转轴、端盖、机壳、机座等构成，其特点是在每个转轴上连接有与转轴同心的心轴，在每个心轴的一端装有环状、径向方向磁性的第一永磁体，在每个心轴的另一端装有与第一永磁体弧面磁性相反的环状、径向方向磁性的第二永磁体，两个心轴上同一侧的第一永磁体的弧面磁性相反，两个心轴另一侧的第二永磁体的弧面磁性相反，转轴与端盖转动连接后构成双轴永磁体转子；在第一永磁体的外周设置与第一永磁体同心并具有沿圆周等分分布枢槽的环状第一定子芯，在第二永磁体的外周设置与第二永磁体同心并具有沿圆周等分分布枢槽的环状第二定子芯，在两个第一定子芯之间以及两个第二定子芯之间设有连接轭铁，连接轭铁与定子芯之间具有绝缘涂层，在定子芯的枢槽中设有电枢绕组，连接轭铁与机座固定连接构成定子，在每个永磁体与定子芯间具有转动间隙δ。

所述的环状、径向方向磁性的永磁体可以是分瓣拼合组成的磁环，也可以是不拼合的整体磁环。

所述的定子芯枢槽中的电枢绕组在同侧相连接的两个定子芯内侧半圆的枢槽中绕有的是同心式电枢绕组，在两个定子芯外侧半圆的枢槽中绕有的是环形电枢绕组，电枢绕组引出定子芯外串联或并联连接。

在本实用新型的定子芯枢槽的电枢绕组中通以直流电流后与转子环状永磁体弧面磁性励磁场产生磁力作用，定子芯枢槽及电枢绕组不动，永磁体转子连续定方向各自转动，将两个转轴的转动力矩机械连接后输出电动机整体转动力矩，也可分别利用两个转轴的转动力矩。

本实用新型的永磁直流无换向电动机，从原理结构上取消了换向器，运转时铁芯不产生涡流和涡流阻力矩(没有铁损)，只有电枢绕组的电阻热耗和机械摩擦损耗，机电能量的转换效率高，可达η≥0.95，并可实现高转速运行。同时电枢绕组可很方便的直接引出接线做各种连接，方便对电动机运行的控制。

本实用新型的主要部件环状永磁体可选用现有的Nd-Fe-B等高磁能积永磁材料，定子芯用普通矽钢片、低碳钢等软磁材料，并采用常规工艺和设备加工制造容易实施，具有结构简单、可靠性高、寿命长、噪音低、机电能量转换效率高、控制方便、应用范围广等特点，特别适合电动行走车辆的拖动，为电动车的发展提供了崭新的途径。

                         附图说明

图1是本实用新型一种实施例沿图2中B-B向的剖面结构示意图。

图2是图1中的I-I向剖视结构示意图。

图3是图1中的II-II向剖视结构示意图。

图中：1永磁体，2定子芯，3心轴，4连接轭铁，5绝缘涂层，6电枢绕组，7转轴，8机壳，9端盖，10机座。

                         具体实施方式

下面结合附图和给出的实施例对本实用新型作进一步描述。

参照附图，本实施例给出的永磁直流无换向电动机由两个转轴7(7-1、7-2)、端盖9、机壳8、机座10等构成，在转轴7-1上连接有与转轴同心的心轴3(3-1)，在转轴7-2上连接有与转轴同心的心轴3(3-2)，在心轴3-1的两端分别装有相同的环状、径向方向磁性、弧面磁性相反的N磁性第一永磁体1-1和S磁性第二永磁体1-3；在心轴3-2的两端分别装有相同的环状、径向方向磁性、弧面磁性相反的S磁性第一永磁体1-2和N磁性第二永磁体1-4，转轴7-1、7-2分别与端盖9连接后构成具有4个环状永磁体的双轴永磁体转子。在第一永磁体和第二永磁体的外圆围分别对应设置同心并具有沿内圆周等分分布枢槽的环状第一定子芯2(2-1、2-2)和环状第二定子芯2(2-3、2-4)，在相连接的第一定子芯2-1、2-2内侧半圆的枢槽中设有同心式电枢绕组6-1，在第一定子芯外侧半圆的枢槽中设有环状电枢绕组6-3、6-4；在相连接的第二定子芯2-3、2-4内侧半圆的枢槽中设有相同的同心式电枢绕组6-2，在第二定子芯外侧半圆的枢槽中设有相同的环状电枢绕组6-5、6-6。在两个第一定子芯之间设有连接轭铁4(4-1、4-2)，在两个第二定子芯之间设有连接轭铁4(4-3、4-4)，在连接轭铁4-1与连接轭铁4-2、连接轭铁4-3与连接轭铁4-4之间以及连接轭铁4与定子芯2之间具有绝缘涂层5，连接轭铁与机座10固定连接后构成整体定子。两心轴一端(图1中右端)永磁体转子上的环状N磁性第一永磁体1-1与环状S磁性第一永磁体1-2构成右端部位励磁磁路的励磁；两心轴另一端(图1中左端)永磁体转子上的环状N磁性第二永磁体1-4与环状S磁性第二永磁体1-3构成左端部位励磁磁路的励磁，整体磁路经心轴3-1、3-2闭合，如图1中虚线所示。环状永磁体弧面与同心的定子芯内圆周间具有转动间隙δ(δ＝0.3-0.5毫米)。

定子芯枢槽电枢绕组中接通直流电流后，枢槽中电枢绕组中的负载电流与转子环状永磁体磁性弧面的励磁场产生相互磁力作用，定子芯枢槽及电枢绕组不动，转子永磁体则产生定方向转动，输出定向转动力矩，转动是在一个磁场方向连续不变的定方向中运行，定子芯枢槽电枢绕组中的电流不需换向。

运转中定子芯枢槽铁芯磁路磁场不变，没有涡流产生。由于转子环状永磁体磁性弧面的定方向转动，使定子芯枢槽铁芯(低碳钢或矽钢片制造)因割切磁场运动而产生的电势是定方向的。位于同一侧的两个定子芯与连接轭铁的连接处具有绝缘涂层，两个定子芯的枢槽铁芯中产生的电势被绝缘，两个定子芯枢槽铁芯中没有环电流产生(没有涡流)，因而没有涡电流的阻力矩(没有铁损)，电枢绕组设置合理电动机的机电能量转换效率可达η≥0.95。

根据需要电枢绕组可方便的在定子芯外做各种电连接接线，可在负载功率变化的运行过程中十分方便的实现对电动机转速、转矩的控制，这是传统具有换向器的直流电动机无法达到的。

同时，本实用新型还可逆向作为发电机使用。

Claims (3)

1、一种永磁直流无换向电动机，由两根转轴、端盖、机壳、机座构成，其特征在于在每个转轴上连接有与转轴同心的心轴，在每个心轴的一端装有环状、径向方向磁性的第一永磁体，在每个心轴的另一端装有与第一永磁体弧面磁性相反的环状、径向方向磁性的第二永磁体，两个心轴上同一侧的第一永磁体的弧面磁性相反，两个心轴另一侧的第二永磁体的弧面磁性相反，转轴与端盖转动连接后构成双轴永磁体转子；在第一永磁体的外周设置与第一永磁体同心并具有沿圆周等分分布枢槽的环状第一定子芯，在第二永磁体的外周设置与第二永磁体同心并具有沿圆周等分分布枢槽的环状第二定子芯，在两个第一定子芯之间以及两个第二定子芯之间设有连接轭铁，连接轭铁与定子芯之间具有绝缘涂层，在定子芯的枢槽中设有电枢绕组，连接轭铁与机座固定连接构成定子，在每个永磁体与定子芯间具有转动间隙δ。

2、根据权利要求1所述的永磁直流无换向电动机，其特征在于所述的环状、径向方向磁性的永磁体可以是分瓣拼合组成的磁环，也可以是不拼合的整体磁环。

3、根据权利要求1所述的永磁直流无换向电动机，其特征在于所述的定子芯枢槽中的电枢绕组在同侧相连接的两个定子芯内侧半圆的枢槽中绕有的是同心式电枢绕组，在两个定子芯外侧半圆的枢槽中绕有的是环形电枢绕组，电枢绕组引出定子芯外串联或并联连接。

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