CN103001424B - 轴径向励磁永磁无刷外转电机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机领域，提供了一种轴径向励磁永磁无刷电机，包括：第一轴向转子、第二轴向转子、径向转子和定子组件。定子组件包括：固定轴、固定在固定轴的径向定子支架、第一轴向定子、第二轴向定子、径向定子、第一折叠绕组和第二折叠绕组，第一轴向定子、第二轴向定子和径向定子固定于径向定子支架。第一轴向转子和第二轴向转子穿设于所述固定轴两端且相对设置，各转子内均设置有永磁体。由第一轴向转子、第二轴向转子和径向转子组成一封闭空腔，所述定子组件固定在处于所述封闭空腔内的所述固定轴上。本发明能最大限度的利用电机内部的空间，提高电机的磁场强度分布，从而提高电机的效率。

Description

轴径向励磁永磁无刷外转电机

技术领域

本发明涉及电动机领域，更具体地说，涉及轴径向励磁永磁无刷电动机。

背景技术

轴径向励磁永磁无刷电动机是一种机电能量转换装置，其广泛应用于行走工具，行走工具所应用的电机有其特有的性能要求：起动力矩大、无极调速、电流小、功率密度大等。在行走行业大多要求高精度恒速驱动，另外在低振动、低噪音等方面要求越来越高；因此除了要求电机电流所产生的电磁力矩脉动要小外，还要求减少永磁磁场和铁芯结构产生的磁反应力矩变化要小。常用永磁电机的结构按磁通穿过气隙时的走向分为径向磁通圆柱式永磁电机和轴向磁通盘式永磁电机，每种单独类型电机的结构还不够紧凑，不能有效提高功率密度，例如，对于径向磁通圆柱式永磁电机，当电机长径比较小时，绕组端部长度占电机轴向长度的比例较大，并且槽底到轴间的很大一部分空间没被利用；而对于轴向磁通盘式永磁电机，在铁心内径和外径都有很大一部分空间浪费在端部绕组上。

发明内容

本发明提供了一种轴径向励磁永磁无刷电动机，目的在于解决现有技术中电机内部空间利用不足而造成的磁场强度不高，进而导致电机效率不高的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

轴径向励磁永磁无刷电机，包括：第一轴向转子、第二轴向转子、径向转子和设置有固定轴的定子组件，所述第一轴向转子和第二轴向转子穿设在所述固定轴的两端，所述径向转子设置在第一轴向转子和第二轴向转子之间；所述第一轴向转子、第二轴向转子和径向转子组成一封闭空腔，所述定子组件固定在处于所述封闭空腔内的所述固定轴上，所述定子组件还包括：径向定子支架、第一轴向定子、第二轴向定子、径向定子、第一折叠绕组和第二折叠绕组，所述径向定子支架垂直固定在所述固定轴上，所述第一轴向定子、第二轴向定子和径向定子固定于所述径向定子支架上，所述第一折叠绕组和第二折叠绕组分别缠绕在所述第一轴向定子、第二轴向定子上。

进一步地：所述第一轴向转子包括：第一轴向永磁铁、第一端盖、第一导磁盘和第一滚动轴承；所述第一端盖通过第一滚动轴承和所述固定轴的一端连接；所述第一导磁盘固定在所述第一端盖内侧，所述第一轴向永磁体固定在所述第一导磁盘内侧；所述第二轴向转子还包括：第二轴向永磁铁、第二端盖、第二导磁盘和第二滚动轴承；所述第二端盖通过第二滚动轴承和所述固定轴的另一端连接；所述第二导磁盘固定在第二端盖内侧，所述第二轴向永磁体固定在第二导磁盘内侧。。

进一步地：所述径向转子包括：径向永磁铁、机壳和导磁环；所述机壳为圆筒状，其两端面分别和第一轴向转子、第二轴向转子固定；所述导磁环固定在所述机壳内侧，所述径向永磁体固定在所述导磁环内侧。

进一步地：所述径向定子支架呈空心管状且和所述固定轴垂直交叉连接；所述径向定子固定于所述径向定子支架的两端面，所述第一轴向定子和第二轴向定子固定在所述径向定子支架外圆周且相对于所述固定轴轴心线对称分布。

进一步地：所述第一轴向转子和第二轴向转子相对设置。

进一步地：还包括三相电源引线，所述三相电源引线和第一折叠绕组或第二折叠绕组连接。

本发明提供的技术与现有技术相比的有益效果在于：本发明通过在空心圆管状的径向定子支架的圆周侧面上分别设置第一轴向定子、第二轴向定子以及在径向定子支架端面设置径向转子，并分别在第一轴向定子、第二轴向定子设置第一折叠绕组和第二折叠绕组，最大限度的利用了电机内部的空间，提高了电机内部的磁场密度，因此也提高了电机的功率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轴径向励磁永磁无刷电动机结构示意图；

图2为本发明实施例提供的轴径向励磁永磁无刷电动机的第一轴向转子结构示意图；

图3为本发明实施例提供的轴径向励磁永磁无刷电动机的径向转子结构示意图；

图4为本发明实施例提供的轴径向励磁永磁无刷电动机的定子组件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参考图1并结合图2、图3、图4。图1为本发明实施例提供的轴径向励磁永磁无刷电动机结构示意图。图2为第一轴向转子1的结构示意图，它和第二轴向转子2结构相同。

参考图1，本轴径向励磁永磁无刷电动机由第一轴向转子1、第二轴向转子2、径向转子3、定子组件4组成。定子组件4包括有固定轴46，第一轴向转子1和第二轴向转子2分别相对的穿过固定轴46，并且相对设置在固定轴46的两端。径向转子3则套设在固定轴46上，它在整体上呈空心圆筒状，它的两个端面分别和第一轴向转子1的内侧以及第二轴向转子2的内侧固定密封连接。因此，第一轴向转子1、第二轴向转子2以及径向转子3构成了一个套在固定轴46上的圆筒形空腔。定子组件4还包括有第一轴向定子41、径向定子支架42、径向定子43、第一折叠绕组44、第二折叠绕组48，第二轴向定子45、固定轴46。径向定子支架42为空心圆管状，它的轴心线和固定轴46垂直分布。第一轴向定子41、第二轴向定子45固定在径向定子支架42侧壁圆周上，第一折叠绕组44和第二折叠绕组48则分别缠绕在第一轴向定子41、第二轴向定子45上面。而在径向定子支架42的两端，则固定有径向定子43。上述结构的设计要点在于，利用径向定子支架42的有限长度，尽可能的多缠绕折叠绕组，提高电机内部空间的利用率，提升电机的的功率。

参考图1并结合图2，图3。第一轴向转子1包括：第一端盖11、第一导磁盘12、第一轴向永磁体13、第一滚动轴承14。第一导磁盘12固定在第一端盖11的内侧，第一轴向永磁体13固定在第一导磁盘12的内侧，第一端盖11通过第一轴承14连接在固定轴46的一端。由于第二轴向转子2的结构和第一轴向转子完全相同，即包括：第二端盖21、第二导磁盘22、第二轴向永磁体23、第二轴承24；第二导磁盘22的固定在第二端盖21的内侧，第二轴向永磁体23固定在第二导磁盘22的内侧。第二端盖21通过第一轴承24连接在固定轴46的另一端。由于第一轴向转子1和第二轴向转子2分别相对设置在固定轴46的两端，因此第一轴向永磁体13和第二轴向永磁体23相对设置。

参考图1并结合图3，图3为径向转子3的结构示意图。径向转子3包括：机壳31、导磁环32、径向永磁体33。机壳31呈圆筒状，导磁环32固定在机壳31的内侧，径向永磁体33固定在导磁环32的内侧。径向转子3的两端面分别和第一轴向转子1的第一端盖11和第二轴向转子2的第二端盖21用螺栓（图中未示出）可拆卸密封连接。因此第一轴向转子1、第二轴向转子2和径向转子3构成了一个密封的圆筒形的空腔，该空腔的内侧圆周设置了径向永磁体33，两底端则设置了第一轴向永磁体13和第二轴向永磁体23。相当于整个空腔的内侧都布满了磁场，这为电机产生电流提供了必要的磁场环境。

参考图4，为了更加有效的利用电机内部的有限空间，第一轴向定子41和第二轴向定子45相对于固定轴46轴心线对称分布。由于第一折叠绕组44和第二折叠绕组48缠绕在第一轴向定子41和第二轴向定子45外侧，因此，第一折叠绕组44和第二折叠绕组48也相对于固定轴46的轴心线对称分布，该结构使线圈绕组分布更加均匀，能最大限度的利用电机内部的磁通。

参考图4，此外，为了将电机产生的电流有效输送出去，还包括三相电源引线47，它和第一折叠绕组44或第二折叠绕组48连接，并通过固定轴46和外部的电能存储设备连接。为了达到电机平稳可靠运行，磁极对数和定子槽数的选配非常重要。q(每极每相槽数)等于整数的，叫整数槽绕组；等于分数的，叫分数槽绕组。在永磁同步电机中如果采用整数槽绕组，往往会产生定子的齿和转子的磁极相吸而产生类似与步进电动机的“齿极对齐”的现象，也就是齿槽效应引起的脉动，对电动机运行产生不良影响，因此这里采用分数槽绕组。

分数槽绕组的优点之一就是能把定子上的齿和转子上的磁极互相错开，从而改善了电动机的运行性能。

根据公式q=Z/2pm，当q为整数时，称整数槽绕组；q为分数时，称分数槽绕组。其中：q—每极每相槽数；Z—槽数；2P—极对数；m—相数。在本实施例中，电机采用分数槽绕组。分数槽绕组的槽和磁极配合很多，主要看整体电机技术指标，特别是转速，高转速磁极选配少一些；低速磁极选配多一些。如：m=3、Z=36、P=20，q=Z/2pm=3/10，适用于低速电机；m=3、Z=12、P=7，q=Z/2pm=2/7，适用于中低速电机。本设计为磁极8对，既16个极，则：q=Z/2pm=18/16*3=3/8这是一个不可再约的分数，所以它是一台分数槽绕组电动机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.轴径向励磁永磁无刷电机，其特征在于：包括：第一轴向转子、第二轴向转子、径向转子和设置有固定轴的定子组件，所述第一轴向转子和第二轴向转子相对设于所述固定轴的两端，所述径向转子设置在第一轴向转子和第二轴向转子之间，使所述第一轴向转子、第二轴向转子和径向转子组成一封闭空腔，所述定子组件处于该封闭空腔内，所述定子组件还包括：呈空心管状的径向定子支架、第一轴向定子、第二轴向定子、径向定子、第一折叠绕组和第二折叠绕组，所述径向定子支架垂直交叉固定在所述固定轴上，所述第一轴向定子和第二轴向定子分别固定在所述径向定子支架的外圆周上且相对于所述固定轴轴心线对称分布，所述径向定子固定于所述径向定子支架的两端面上，所述第一折叠绕组和第二折叠绕组分别缠绕在所述第一轴向定子、第二轴向定子的外侧上，且所述第一折叠绕组和第二折叠绕组相对于所述固定轴的轴心线对称分布，所述第一折叠绕组和第二折叠绕组为分数槽绕组。

2.如权利要求1所述的轴径向励磁永磁无刷电机，其特征在于：所述第一轴向转子包括：第一轴向永磁体、第一端盖、第一导磁盘和第一滚动轴承；所述第一端盖通过第一滚动轴承和所述固定轴的一端连接；所述第一导磁盘固定在所述第一端盖内侧，所述第一轴向永磁体固定在所述第一导磁盘内侧；所述第二轴向转子包括：第二轴向永磁体、第二端盖、第二导磁盘和第二滚动轴承，所述第二端盖通过第二滚动轴承和所述固定轴的另一端连接；所述第二导磁盘固定在第二端盖内侧，所述第二轴向永磁体固定在第二导磁盘内侧。

3.如权利要求1所述的轴径向励磁永磁无刷电机，其特征在于：所述径向转子包括：径向永磁体、机壳和导磁环；所述机壳为圆筒状，其两端面分别与第一轴向转子、第二轴向转子固定；所述导磁环固定在所述机壳内侧，所述径向永磁体固定在所述导磁环内侧。

4.如权利要求1所述的轴径向励磁永磁无刷电机，其特征在于：还包括三相电源引线，所述三相电源引线和第一折叠绕组或第二折叠绕组连接。