CN109245363A - 永磁外叠加转子无刷节能电动机 - Google Patents
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Abstract
一种永磁外叠加转子无刷节能电动机，包括永磁转子体(1)、主轴(2)、定子体(6)、外壳体(3)、外壳端盖(4)组成，永磁转子体(1)是固定于主轴(2)的圆柱状永磁体且磁极为径向磁极；定子体(6)为圆筒状铁芯，其内表面均布有第一定子铁芯极靴(31)，和每个极靴相对应的定子体(6)外侧的径向方向上设置有永磁叠加转子轴，每个转子轴上都对应设置有能围绕自身转子轴灵活转动的永磁叠加转子，每个极靴两侧的铁芯上都缠绕有电磁线圈，两个电磁线圈的绕线方向相反，其通电方向由霍尔电路控制。本发明结构简单、节能效果更明显，同时用霍尔线路的检测信号通过控制器使其换向，减小了电机的体积和重量，实现了永磁能源的高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是一种永磁外叠加转子无刷节能电动机。
背景技术
目前市场上使用的永磁电机一般均是由转子、定子、端盖、机壳、硅钢片和齿槽极片等组成，通过在转子或定子上铠装磁条的方法来制造永磁电机，这种永磁电机的形状与传统电动机相似，使用成本较高、制造工艺较复杂，节能效果不明显，制约了永磁体在电机领域中的正常应用。本发明人在专利ZL201720019431.1中提出了一种永磁转子屏蔽式节能电动机，其结构简单、使用性能好、节能效果明显。但在进一步的研究中发现，永磁体的磁能没有充分地发挥出来，还有进一步改进的空间。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种结构简单、体积小、重量轻、成本低、力矩大、节能效果更明显的永磁外叠加转子无刷节能电动机，本发明是把定子体内的每个极靴的外侧均设置一个围绕自身转轴灵活旋转的永磁外叠加转子，该永磁外叠加转子的磁极叠加在对应的极靴上，增强极靴的磁性，增加永磁转子体(1)的力矩，在不增加电量的情况下，增加永磁转子体(1)的转速，达到了节能的目的。通过改变绕线方法实现无刷运转，由霍尔检测信号通过控制器使电流改变方向，达到无刷运转，其结构简单体积小。
本发明的永磁外叠加转子可以围绕自身的转子轴旋转换向，使永磁体上的磁极与电磁铁芯的磁极异性相吸，叠加到电磁铁芯的极靴上使极靴磁力增强磁转矩增大，从而达到高效节能的目的。本发明解决了使永磁体的磁能充分发挥在做有用功上，提高了永磁能源的高效利用。
本发明的目的是这样实现的：
一种永磁外叠加转子无刷节能电动机，包括永磁转子体(1)、主轴(2)、定子体(6)、外壳体(3)、第一外壳端盖(4)、第二外壳端盖(5)组成，其特征在于永磁转子体(1)是固定于主轴(2)的圆柱状永磁体且磁极为径向磁极；定子体(6)为圆筒状铁芯，其内表面均布有第一定子铁芯极靴(31)、第二定子铁芯极靴(32)、第三定子铁芯极靴(33)三个极靴，和每个极靴相对应的定子体(6)外侧的径向方向上设置有第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)，每个转子轴上都对应设置有能围绕自身转子轴灵活转动的第一永磁叠加转子(41)、第二永磁叠加转子(42)、第三永磁叠加转子(43)，每个永磁叠加转子均为圆柱状永磁体且磁极为径向磁极。
每个极靴两侧的铁芯上都缠绕有电磁线圈，两个电磁线圈的绕线方向相反，其通电方向由霍尔电路控制。
主轴(2)的两端由第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)支撑并可灵活旋转，定子体(6)由至少三个紧固螺丝(7)和垫片垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间，第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)和外壳体(3)的两端均垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间。
本发明结构简单、成本更低、节能效果更明显。增加了永磁体的叠加效果，使永磁体的磁能得到了有效发挥，同时用霍尔线路的检测信号通过控制器使其换向，取消了整流换向滑环和正负电极碳刷，减小了电机的体积和重量，实现了永磁能源的高效利用。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
图2为本发明的侧面局部剖视示意图。
图3为本发明的铁芯极靴、电磁线圈及绕线方向示意图。
图中标号：1-永磁转子体、2-主轴、3-外壳体、4-第一外壳端盖、5-第二外壳端盖、6-定子体、7-紧固螺丝、31-第一定子铁芯极靴、32-第二定子铁芯极靴、33-第三定子铁芯极靴、41-第一永磁叠加转子、42-第二永磁叠加转子、43-第三永磁叠加转子、51-第一永磁叠加转子轴、52-第二永磁叠加转子轴、53-第三永磁叠加转子轴。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图1、2、3，对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种永磁外叠加转子无刷节能电动机，包括永磁转子体(1)、主轴(2)、定子体(6)、外壳体(3)、第一外壳端盖(4)、第二外壳端盖(5)组成，永磁转子体(1)是固定于主轴(2)的圆柱状永磁体且磁极为径向磁极；定子体(6)为圆筒状铁芯，其内表面均布有第一定子铁芯极靴(31)、第二定子铁芯极靴(32)、第三定子铁芯极靴(33)三个极靴，和每个极靴相对应的定子体(6)外侧的径向方向上设置有第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)，每个转子轴上都对应设置有能围绕自身转子轴灵活转动的第一永磁叠加转子(41)、第二永磁叠加转子(42)、第三永磁叠加转子(43)，每个永磁叠加转子均为圆柱状永磁体且磁极为径向磁极，在定子体(6)和每个永磁叠加转子之间，定子体设计成圆弧凹形，可以缩小产品体积，使产品更紧凑，效率更高。
每个极靴两侧的铁芯上都缠绕有电磁线圈(参照图3)，两个电磁线圈的绕线方向相反(电磁线圈的通电方向由霍尔电路控制)，电磁线圈通电方向的改变可使极靴的极性发生改变，从而促使永磁转子体(1)的转动。
主轴(2)的两端由第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)支撑并可灵活旋转，定子体(6)由至少三个紧固螺丝(7)和垫片垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间，垫片位于极靴和外壳端盖之间的紧固螺丝上，用于调整极靴和两个外壳端盖之间的间隙，第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)和外壳体(3)的两端均垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间。
对照附图1和附图3，其工作原理是这样的：当第一定子铁芯极靴(31)两侧的电磁线圈通电时(两边为同一根导线，但缠绕方向相反)，极靴成为N极，由于异性相吸，这时，第一永磁叠加转子(41)的S极就会向下和极靴相吸引，从而增加了极靴的极性(磁场强度叠加)，同时，(经过叠加的)极靴的N极和永磁转子体(1)的N极相互排斥，使得永磁转子体(1)按照顺时针方向旋转做功。当永磁转子体(1)按照顺时针方向旋转一定角度时，改变电磁线圈的电流方向即可使永磁转子体(1)继续旋转下去。
电磁线圈的通电方向由霍尔电路(公知技术)控制。依次每次控制两个极靴上的电磁线圈的通电方向，当霍尔检测到所在位置的永磁转子体(1)的极性发生变化时，把信号传递给控制器，控制器使通电方向改变，使永磁转子体(1)一直旋转下去。
本发明的极靴所形成的磁场强度由永磁体和电磁铁芯的磁场强度叠加而成，增大了永磁转子体(1)的旋转力矩而使主轴(6)旋转。也就是说，用较小的电流产生了较大的旋转力矩。经反复试验和测算，节能可达75％。本发明所述的节能电动机结构简单，体积小，成本低，损耗降低，能效提高，节能效果明显。
在本发明中，电磁极靴及其对应的永磁叠加转子的个数并不局限于3个，设置6个、9个等均可，其节能工作原理是一样的。
以上所述，仅为本发明较好的实施例之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种永磁外叠加转子无刷节能电动机，包括永磁转子体(1)、主轴(2)、定子体(6)、外壳体(3)、第一外壳端盖(4)、第二外壳端盖(5)组成，其特征在于永磁转子体(1)是固定于主轴(2)的圆柱状永磁体且磁极为径向磁极；定子体(6)为圆筒状铁芯，其内表面均布有第一定子铁芯极靴(31)、第二定子铁芯极靴(32)、第三定子铁芯极靴(33)三个极靴，和每个极靴相对应的定子体(6)外侧的径向方向上设置有第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)，每个转子轴上都对应设置有能围绕自身转子轴灵活转动的第一永磁叠加转子(41)、第二永磁叠加转子(42)、第三永磁叠加转子(43)，每个永磁叠加转子均为圆柱状永磁体且磁极为径向磁极；
每个极靴两侧的铁芯上都缠绕有电磁线圈，两个电磁线圈的绕线方向相反，其通电方向由霍尔电路控制；
主轴(2)的两端由第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)支撑并可灵活旋转，定子体(6)由至少三个紧固螺丝(7)和垫片垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间，第一永磁叠加转子轴(51)、第二永磁叠加转子轴(52)、第三永磁叠加转子轴(53)和外壳体(3)的两端均垂直固定于第一外壳端盖(4)和第二外壳端盖(5)之间。
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