徑向對極無刷無鐵芯永磁電機的製作方法
2023-06-01 17:50:56 5
專利名稱：徑向對極無刷無鐵芯永磁電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於電氣製造技術領域，涉及一種徑向對極無刷無鐵芯永磁電機。
背景技術：
當前電機大多採用有刷有鐵芯結構，但此類電機存在較多的問題。這類電機主要 由外殼、鐵芯、電樞、電刷、換向器等構成，使得電機的銅損和鐵損較大，電機的發熱量過大， 影響了電機的效率，同時電機的發熱致使其可靠性下降。無鐵芯直流永磁電機的電樞克服 了有鐵芯電機的一些缺點，但使用電刷換向，存在接觸電阻以及摩擦損耗，導致電刷壽命有 限，需要定期維護。一般的無刷永磁電機具有鐵芯，但沒有換向器，電機的控制器通過檢測 電機轉子的位置來實現對電機繞組的換相。因此與有刷電機相比，具有結構可靠、無需維 護、轉速高和成本低等優點。雖然無刷電機克服了有刷電機的缺點，但是鐵芯結構電機的轉 動慣量大，因而導致電機的快速響應能力差，電樞反應明顯，過載能力差。同時電機具有渦 流損耗，電機的效率較低，轉動慣量大，力矩波動的以及響應慢等缺陷。隨著無刷無鐵芯盤 式電機的出現，解決了電機效率低，發熱量大的問題，這種電機的定子為盤式結構，當電機 需要較大轉矩時，電機的直徑較大，導致電機的重量增加，從而使電機的啟動電流與轉動慣 量增大。
發明內容
本發明的目的是要解決現有電機效率低，發熱量大，轉矩小，啟動電流大和轉動慣 量大等問題，提出一種高效率的徑向對極無刷無鐵芯永磁電機。本發明解決技術問題所採取的技術方案為本發明包括前端電機外殼、後端電機外殼、外導磁環、內導磁環、永磁體、定子繞 組、定子支架、電機軸和軸承。前端電機外殼和後端電機外殼均為內凹的圓盤，前端電機外殼與後端電機相對扣 接，扣接後形成的圓柱形空腔作為電機內腔；電機軸穿過前端電機外殼和後端電機外殼設 置，並通過軸承與前端電機外殼、後端電機外殼連接。電機內腔設置有一對外導磁環、一對內導磁環、多個永磁體、定子繞組和定子支 架；一個內導磁環的一個環形端面與前端電機外殼內壁固定，另一個環形端面懸空；另一 個內導磁環的一個環形端面與後端電機外殼固定，另一個環形端面懸空；外導磁環的內徑 大於內導磁環的外徑。每個內導磁環的外側圓周面上均勻固定有多個方形永磁體，每個外導磁環的內側 圓周面上均勻固定有多個方形永磁體，所述永磁體N極與S極交替分布，內導磁環上的永磁 體與外導磁環上的永磁體個數相同、位置相對，內導磁環與外導磁環上對應的永磁體極性 相反，從而構成徑向對極永磁體對。定子支架與電機軸固定連接；所述的定子支架的縱截面為工字形，包括固定連接 的支架板和支架筒，支架板設置在支架筒內，電機軸穿過支架板的中心設置。
支架筒位於內導磁環和外導磁環之間的居中位置，支架筒兩端外圓周面上布置有 定子繞組，定子繞組由三組線圈組成，每組線圈包括多個子線圈，子線圈的個數與永磁體對 數相同，每組線圈的引出線均與電機控制器連接。前端電機外殼、後端電機外殼、外導磁環、內導磁環、支架板、支架筒和電機軸為同 軸設置。本發明相對於現有技術具有以下有益效果本發明採用徑向對極永磁體對，形成 徑向磁場，與定子線圈保持一定的氣隙，因而直徑方向尺寸小，適合於直徑方向安裝尺寸較 小的場合。同時本發明無鐵芯和電刷，不存在磁滯損耗和電刷磨損，可以減少電機的維護。 此外，該電機具有生產成本低、啟動電流小、轉矩大、轉動慣量小以及效率高等優點，可適合 於中、小型風力發電用高效率電機及動態性能要求高的伺服電機。
圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明包括前端電機外殼8、後端電機外殼1、外導磁環9、內導磁環 3、永磁體2、定子繞組、定子支架、電機軸7和軸承6。前端電機外殼和後端電機外殼為內凹的圓盤，前端電機外殼與後端電機相對扣 接，扣接後形成的圓柱形空腔作為電機內腔。電機軸穿過前端電機外殼和後端電機外殼設 置，並通過軸承與前端電機外殼、後端電機外殼連接。電機內腔設置有一對外導磁環、一對內導磁環、23對永磁體、定子繞組和定子支 架；一個內導磁環的一個環形端面與前端電機外殼內壁固定，另一個環形端面懸空；另一 個內導磁環的一個環形端面與後端電機外殼固定，另一個環形端面懸空；外導磁環的內徑 大於內導磁環的外徑。每個內導磁環的外側圓周面上均勻固定有23個永磁體，永磁體N極與S極交替分 布；每個外導磁環的內側圓周面上均勻固定有23個徑向對極永磁體，永磁體N極與S極交 替分布；內導磁環上的永磁體與對應的外導磁環的永磁體位置相對、極性相反，構成一對徑 向對極永磁體對。定子支架與電機軸固定連接；定子支架的縱截面為工字形，包括固定連接的支架 板4和支架筒5，支架板設置在支架筒內，電機軸穿過支架板的中心設置。支架筒位於內導磁環和外導磁環之間的居中位置，支架筒兩端外圓周面上布置有 定子繞組，定子繞組由三組線圈組成，每組線圈包括23個子線圈。每組線圈的引出線均與 電機控制器連接，通過電機控制器給定子線圈供電，形成旋轉磁場，並作用於兩側的永磁 體，從而帶動定子支架旋轉，輸出功率。本發明的工作過程為用該電機的驅動器通過引線給定子繞組供電，使電機形成 旋轉磁場，該旋轉磁場作用於內、外磁環上的永磁體，永磁體、內外磁環以及前端電機外殼、 後端電機外殼轉動，從而輸出功率。
權利要求
徑向對極無刷無鐵芯永磁電機，包括前端電機外殼、後端電機外殼、外導磁環、內導磁環、永磁體、定子繞組、定子支架、電機軸和軸承，其特徵在於前端電機外殼和後端電機外殼均為內凹的圓盤，前端電機外殼與後端電機相對扣接，扣接後形成的圓柱形空腔作為電機內腔；電機軸穿過前端電機外殼和後端電機外殼設置，並通過軸承與前端電機外殼、後端電機外殼連接；電機內腔設置有一對外導磁環、一對內導磁環、多個永磁體、定子繞組和定子支架；一個內導磁環的一個環形端面與前端電機外殼內壁固定，另一個環形端面懸空；另一個內導磁環的一個環形端面與後端電機外殼固定，另一個環形端面懸空；所述的外導磁環的內徑大於內導磁環的外徑；每個內導磁環的外側圓周面上均勻固定有多個方形永磁體，每個外導磁環的內側圓周面上均勻固定有多個方形永磁體，所述永磁體N極與S極交替分布，內導磁環上的永磁體與外導磁環上的永磁體個數相同、位置相對，內導磁環與外導磁環上對應的永磁體極性相反，從而構成徑向對極永磁體對；定子支架與電機軸固定連接；所述的定子支架的縱截面為工字形，包括固定連接的支架板和支架筒，支架板設置在支架筒內，電機軸穿過支架板的中心設置；支架筒位於內導磁環和外導磁環之間的居中位置，支架筒兩端外圓周面上布置有定子繞組，定子繞組由三組線圈組成，每組線圈包括多個子線圈，子線圈的個數與永磁體對數相同，每組線圈的引出線均與電機控制器連接；所述的前端電機外殼、後端電機外殼、外導磁環、內導磁環、支架板、支架筒和電機軸為同軸設置。
全文摘要
本發明涉及一種徑向對極無刷無鐵芯永磁電機。傳統的電機效率較低，轉動慣量大。本發明包括前端電機外殼、後端電機外殼、外導磁環、內導磁環、永磁體、定子繞組、定子支架、電機軸和軸承。前端電機外殼和後端電機外殼對向拼接形成電機內腔。電機內腔設置有一對外導磁環、一對內導磁環、多個永磁體、定子繞組和定子支架；兩對磁環的一個端面懸空，另一個端面與外殼固定；外導磁環與內導磁相對面上分別布置多個永磁體，支架板固定在電機軸上，支架筒位於內導磁環和外導磁環之間的居中位置，支架筒兩端外圓周面上布置有定子繞組。本發明不存在磁滯損耗和電刷磨損，減少了電機的維護成本。
文檔編號H02K21/02GK101917083SQ20101024383
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者趙昌苗 申請人:趙昌苗