CN1091321C - 无级调速盘式永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无级调速盘式永磁电动机，它由机壳，轴承，定子，转子，输出轴组成，定子和转子均为盘式结构。该电机还具有一个无级调速部分，无级调速部分以电磁离合器方式与转子相互作用，可达到调速的目的。本发明的优点在于转矩大，效率高，轴向尺寸小，能满足调速驱动的要求，特别适用于电动汽车中车轮的驱动。

Description

无级调速盘式永磁电机
本发明涉及一种无级调速盘式永磁电机。
永磁电机一般设计为同心的转子和定子，形成径向气隙，转子与定子作相对运动，把电能转变成机械能。但在一些应用场合，如电动汽车中需要轴向尺寸小的电动来驱动车轮，故出现了盘式永磁电机。例如由中国专利CN1054151A公开了一种盘式永磁直流电机，在该电机中，永久磁铁固装在一个可转动的铁质圆盘上，线圈固定在一个绝缘板上，数个装有磁铁的圆盘和装有线圈的绝缘板轴向相间排列，形成轴向气隙，除轴的两端的铁质圆盘只内侧单面装有磁铁外，中间的铁质圆盘两侧均装有磁铁。直流电源通过轴端的换向器、电刷使线圈内产生交变磁场，绝缘板上的线圈穿过绝缘板其产生的磁场与两侧对应磁铁产生的磁场发生作用，推动装有磁铁的圆盘转动。
这种盘式永磁电机具有结构简单，节省材料，转矩大，效率高的优点。但是，这种盘式永磁电机是有刷电机，调速困难，并由于有换向器，轴向尺寸不能足够小，因此在需要调速的应用场合，不能满足使用要求。
本发明的目的在于开发一种转矩大、效率高且结构相对简单的无级调速盘式永磁电机，以满足调速应用场合的要求。
根据本发明，该目的是这样实现的，即设计了一种无级调速盘式永磁电机，它由机壳、轴承、定子、转子、输出轴组成，其特征在于：定子由绝缘板及装在绝缘板中的多个线圈组成，它被固定在机壳上；转子由带轴向外边缘的铁质圆盘及固定在铁质圆盘上的多个相间排列的N极与S极永久磁块组成，该转子通过轴承安装在输出轴上，磁块与线圈之间具有一个轴向小气隙；该电机还具有一个无级调速部分，该无级调速部分由带轴向外缘的调速铁盘及固定在该铁盘中的调速线圈组成，调速铁盘刚性地固定在输出轴上，其轴向外边缘位于转子轴向外边缘的径向外侧，两者之间其有一个径向小气隙；多个定子线圈经串并联后的两个输出端子经机壳中的孔连接到接线盒中，调速线圈的两个端子通过输出轴中的槽与滑环相连接，碳刷及刷握装在端盖上，碳刷的连接线也通过机壳中的孔连接到接线盒中；输出轴分别通过各轴承支承在机壳及端盖中。
由于根据本发明的上述无级调速盘式永磁电机是无刷式永磁电机，它可由带反电势检测及具有一定频率交变电压输出的驱动电路驱动。由于具有上述以电磁离合器方式工作的无级调速部分，因此通过改变调速线圈的电流便可改变转速。本发明的无级调速盘式永磁电动机，不仅转矩大，效率高，并且轴向尺寸小，能任意进行调速，特别适用于调速应用场合，如电动汽车中车轮的驱动。
为了更好地理解本发明，以下将借助附图中表示的实施例来详细地说明本发明的无级调速盘式永磁电动机。附图为：
图1是根据本发明一个实施例的无级调速盘式永磁电机的结构图；
图2是图1中电机的定子装配图；
图3是图2中的A-A剖面；
图4是图1中电机的转子装配图。
图1是根据本发明一个优选实施例的无级调速盘式永磁电机的结构图。该电机具有径向为圆形的外部机壳6a及端盖6b。在机壳6a及端盖6b封闭的内空间中，自左至右布置着定子3，转子4，无级调速部分5，滑环7a和碳刷/刷握7b。
定子3的结构如图2及图3所示，其中在一块圆形绝缘板，例如夹布胶木板3b中加工有依次相隔90°的四个圆形线圈孔。四个圆形线圈3a的外表面正好卡在绝缘板的线圈孔中并用胶粘住。这些线圈孔及线圈不一定为圆形，其数目也可不为四个，例如其形状也可为三角形或椭圆形，数目也可为6个或8个等。这里每个线圈3a用Ψ0.4-1mm的铜线三股并做一股绕制而成，每个线圈52匝，上下两个线圈串联，左右两个线圈串联，然后并联。定子3借助多个螺丝8固定在机壳6a的台6c上。
转子4的结构如图4所示，它由带轴向外边缘4c的铁质圆盘4b及固定在铁质圆盘4b上的多个相间排列的N极与S极永久磁铁块4a组成，永久磁铁块4a可用胶粘在铁质圆盘4b上，也可用压带及螺丝(未示出)定在该铁质圆盘上。该转子4通过中心轴承9b安装在输出轴1上，磁铁块4a与线圈3a之间具有一个轴向小气隙。
该电机还具有一个无级调速部分5，该无级调速部分5如图1中所示，由带轴向外边缘5c的调速铁盘5a及固定在该铁盘5a中的调速线圈5b组成。调速铁盘5a刚性地固定在输出轴1上，它的轴向外边缘5c位于转子轴向外边缘4c的径向外侧，两者之间具有一个径向小气隙。
调速线圈5a的两个端子通过输出轴1中的槽分别与各滑环7a相连接。碳刷/刷握7b装在端盖6b上，碳刷的连接线及定子线圈的连接线均通过机壳6a中的孔连接到接线盒中。
输出轴1分别通过轴承9a及轴承9c支承在机壳6a及端盖6b中。
本发明的无级调速盘式永磁电机是这样工作的，即由一个带反电势检测并具有一定频率交变输出的驱动电路对定子线圈3a供电，由此使转子4通过轴承9b相对输出轴1以一定速度，例如1500转/分转动。调速线圈5b中将通过可调节的直流电流，当调速线圈5b中无电流或通过很小电流时，调速铁盘5a无磁场吸力或吸力很小，则不能使调速铁盘外边缘5c与转子外边缘4c彼此吸住，因此不足以带动输出轴1及负载转动或输出轴以很小速度转动。随着调速线圈5b中直流电流的增大，吸力将增大，输出轴的转速增大，由此可使转速从零无级地调节到最大速度(例如1500转/分)。
这种无级调速盘式永磁电机实际上轴向尺寸可作得很小，它们可装在电动汽车轮心的外侧，其输出轴与轮心相连接，而机壳通过适当的连接装置与车架相连接。当然，本发明的无级调速盘式永磁电机的结构并不限制在上述实施例上，在本发明精神的范围内，它们可视具体的应用以各种合适的方式实施。

Claims (1)

1.无级调速盘式永磁电机，它由机壳，轴承，定子，转子，输出轴组成，其中：
定子(3)由绝缘板(3b)及装在绝缘板(3b)中的多个线圈(3a)组成，它被固定在机壳(6a)上；
转子(4)由带轴向外边缘(4c)的铁质圆盘(4b)及固定在铁质圆盘(4b)上的多个相间排列的N极与S极永久磁铁块(4a)组成，该转子(4)通过轴承(9b)安装在轴(1)上，磁铁块(4a)与线圈(3a)之间具有一个轴向小气隙；
其特征在于：
该电机还具有一个无级调速部分(5)，该无级调速部分(5)由带轴向外边缘(5c)的调速铁盘(5a)及固定在该铁盘中的调速线圈(5b)组成，调速铁盘(5a)刚性地固定在输出轴(1)上，其轴向外边缘(5c)位于转子轴向外边缘(4c)的径向外侧，两者中间具有一个径向小气隙；
多个定子线圈(3a)经串并联后的两个输出端子经机壳(6a)中的孔连接到接线盒(10)中，调速线圈(5b)的两个端子通过输出轴中的槽与两个滑环(7a)连接，碳刷及刷握(7b)装在端盖(6b)上，碳刷的连接线也通过机壳(6b)中的孔连接到接线盒(10)中，输出轴(1)分别通过轴承(9a)及轴承(9c)支承在机壳(6a)及端盖(6b)中。
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