CN201054539Y - 直流无刷节能电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流电动机。一种直流无刷节能电动机，定子固定在机壳内壁，转子位于定子中心位置通过转轴和轴承活动安装在机壳前、后端盖上，定子、转子均含有永磁体，定子各槽极由导磁体嵌装永磁体构成沿机壳内壁均匀分布，定子上各永磁体以同一极性指向转子，在转子圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性沿转子圆周顺序排列，定子上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出机壳外。本实用新型直流无刷节能电动机，结构简单，成本低；设计合理，实用性强。通过电子控制器充分利用永磁体同性相斥、异性相吸作用力转化为机械能作功，可大幅度节约电能，具有较好的应用前景和经济效益。

Description

直流无刷节能电动机

一、技术领域：

本实用新型涉及一种直流无刷电动机。

二、背景技术：

众所周知，直流电动机具有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所不具有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还需要通过安装换向极来改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。电刷和换向器的滑动接触、磨擦容易造成电机相关部件的机械磨损和产生火花，致使直流电动机存在故障率高、可靠性降低、使用寿命短、保养维护工作量大等缺陷。换向器产生的换向火花一方面造成了电刷部件的电腐蚀，同时还使电动机成为一个无线电干扰源，对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。其次，目前的直流励磁电动机大量使用励磁线圈，长时间运转线耗增加，产生大量热量，电能利用率低。因此当前无刷直流电动机正逐渐替代传统的直流励磁电动机广泛应用于工业和民用领域，如日渐普及的电动自行车，电动汽车及一些日常加工机械所使用的动力点击。无刷直流电动机以其故障率低、使用寿命长得到了广大消费者的喜爱。

目前市场上的无刷电机，工作原理都是基于传统的靠励磁线圈产生交变磁场驱动其中的电磁转子体运动，只是改进了传统直流电机的机械结构，在驱动原理和技术上没有实质性的突破，节电效果不明显，不符合当前节能降耗的大环境，电机耗电量高、电池频繁充电，加重消费者负担且给使用者增添麻烦，在能源消耗巨大、可再生能源日益匮乏的今天，由其不利于社会的长远发展。

三、发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题：为了克服现有直流无刷电动机性能上的不足，提出一种无刷直流节能电动机，它的定子和转子都采用永磁材料，充分利用磁性材料同性相斥、异性相吸的作用力，并巧妙利用电磁力克服同性相斥产生的障碍力，显著提高无刷电机机械能输出，降低电动机电能消耗。

本实用新型采用的技术方案：

一种直流无刷节能电动机，含有机壳，定子，转子，定子固定在机壳内壁，转子位于定子中心位置通过转轴和轴承活动安装在机壳前、后端盖上，定子、转子均含有永磁体，定子各槽极由导磁体嵌装永磁体构成，沿机壳内壁均匀分布，定子上各永磁体以同一极性指向转子，在转子圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性沿转子圆周顺序排列，定子上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出机壳外。

所述的直流无刷节能电动机，定子由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈。

所述的直流无刷节能电动机，定子上槽极数或者为3的整数倍个，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。

所述的直流无刷节能电动机，转子永磁体为四个，转子永磁体植入转子内部呈平极结构，定子呈凸极结构，在机壳内定子各槽极之间靠近转子永磁体均匀布置有三个霍尔元件，所述霍尔元件外部连接电子控制器，电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。

所述的直流无刷节能电动机，在转子的转轴两端或其中一端固定有散热风扇；所述永磁体由钕铁硼材料制成。

一种直流无刷节能电动机，含有转子机壳，定子，定子位于转子机壳内部，转子机壳通过轴承安装在定子两端的固定轴上和定子活动连接，转子机壳或通过磁悬浮方式与定子配合安装，所述定子、转子机壳均含有永磁体，沿定子圆周均匀分布的各槽极由导磁体嵌装永磁体构成，定子上各永磁体以同一极性指向转子，定子上各槽极缠绕励磁线圈，在转子机壳内壁圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性方向顺序排列，定子上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出转子机壳外。

所述的直流无刷节能电动机，定子由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈。

所述的直流无刷节能电动机，定子上槽极数或者为3的整数倍个，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。

所述的直流无刷节能电动机，转子永磁体为四个，转子永磁体植入转子机壳内部呈平极结构，定子呈凸极结构，在定子上各槽极之间靠近转子永磁体均匀布置有三个霍尔元件，所述霍尔元件外部连接电子控制器，所述电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型直流无刷节能电动机，结构简单，成本低；设计合理，实用性强。定子与转子皆采用永磁材料，充分利用永磁体同性相斥、异性相吸作用力转化为机械能作功，并巧妙利用电磁力克服永磁体同性相斥产生的障碍力，可大幅度节约电能，缓解当前用电紧张情况，具有较好的应用前景和经济效益。

2.本实用新型直流无刷节能电动机，减少了励磁线圈数量，提高了起动转矩，转子的永磁材料植入转子内部，呈平极结构，最大限度的减小了转子对空气的阻力，杜绝了永磁体飞散的现象，提高转子的转速和做功效率。

四、附图说明：

图1：本实用新型直流无刷节能电动机结构示意图之一

图2：图1所示直流无刷节能电动机内部定子、转子布置结构示意图

图3：本实用新型直流无刷节能电动机之二剖视结构示意图

图4：本实用新型直流无刷节能电动机工作原理示意

五.具体实施方式：

实施例一：参见图1、图2，本实用新型直流无刷节能电动机，含有机壳1，定子2，转子3，定子1固定在机壳内壁，转子3位于定子中心位置通过转轴4和轴承活动安装在机壳前、后端盖5上，所述定子、转子均含有永磁体，定子各槽极由导磁体嵌装永磁体构成，沿机壳1内壁均匀分布，定子2上各永磁体以同一极性指向转子，在转子3圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体6相对于定子2上各永磁体表现为双极性，转子永磁体6以同一极性沿转子圆周顺序排列，定子2上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出机壳外。

本实施例直流无刷节能电动机，定子2由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子2上各永磁体皆为N极(或皆为S极)指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈，转子永磁体6为四个，转子永磁体6植入转子3内部呈平极结构，定子2呈凸极结构，在机壳1内定子各槽极之间靠近转子永磁体均匀布置有三个霍尔元件7，所述霍尔元件7外部连接电子控制器，电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。所述永磁体由钕铁硼材料制成，根据使用要求，在机壳内转子3的转轴4两端或其中一端固定有散热风扇8。

图4为本实用新型直流无刷节能电动机工作原理示意图。三个霍尔元件相邻间隔地被放置在机壳内定子硅钢片的三个相邻的沟槽中心线上，霍尔元件输出连接PWM电子控制器，电子控制器的三个输出端分别对应连接电子开关G1、G2、G3的控制端，电子开关G1、G2、G3电源端连接供电电源，其输出端分别连接各定子上励磁线圈。当转子3经过某个霍尔元件附近时，转子永磁体6的磁场使巳通电的霍尔元件输出一个电压使指定的励磁线圈供电电路导通，给相应的励磁线圈供电，励磁线圈产生电磁力克服同性相斥产生的障碍力，推动转子3继续转动到下一位置，此时前一位置的霍尔元件停止工作，下一位置的霍尔元件导通，使下一励磁线圈绕组通电，产生磁场使转子继续转动。如此循环，将电磁力转化为机械能做功。转轴4一端安装的风扇8可以为高速旋转的转子降温。本实用新型主要是作为低压直流电机使用，也可用于制作220V的交流变直流的直流电源电机。在实现克服磁体同性相斥产生障碍阻力时，也可采用方波形发生器，使其频率与电机内结构绕组同性产生斥力的频率一致。

实施例二：本实施例直流无刷节能电动机，与实施例一不同的是：定子上槽极数为3的整数倍个，如6个，或9个等，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，各永磁体皆为N极(或皆为S极)指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。转子永磁体可为2个，或5个，或7个沿转子圆周均匀分布。

实施例三：参见图3、图4。本实施例直流无刷节能电动机，含有转子机壳1，定子2，定子2位于转子机壳1内部，转子机壳1通过轴承安装在定子两端的固定轴4上和定子活动连接，转子机壳或通过磁悬浮方式与定子配合安装，其转子机壳结构形式可为电风扇或吊扇电机，或电动自行车驱动电机，所述定子2、转子机壳1均含有永磁体，沿定子2圆周均匀分布的各槽极5由导磁体嵌装永磁体构成，定子各槽极5上嵌装的永磁体以同一极性指向转子，定子2上各槽极5缠绕励磁线圈，在转子机壳1内壁圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体3相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性方向顺序排列，定子2各槽极5上缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出转子机壳外。

本实施例直流无刷节能电动机，定子2由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子上各永磁体皆为N极(或皆为S极)指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈；转子永磁体3为四个，转子永磁体3植入转子机壳1内部呈平极结构，定子2呈凸极结构，在定子2上各槽极5之间靠近转子永磁体3均匀布置有三个霍尔元件7，所述霍尔元件7外部连接电子控制器，所述电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。

实施例四：本实施例直流无刷节能电机与实施例一不同之处是：定子上槽极数为3的整数倍个，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，定子上各永磁体皆为N极(或S皆为极)指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。

Claims (9)

1.一种直流无刷节能电动机，含有机壳，定子，转子，定子固定在机壳内壁，转子位于定子中心位置通过转轴和轴承活动安装在机壳前、后端盖上，其特征是：所述定子、转子均含有永磁体，定子各槽极由导磁体嵌装永磁体构成沿机壳内壁均匀分布，定子上各永磁体以同一极性指向转子，在转子圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性沿转子圆周顺序排列，定子上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出机壳外。

2.根据权利要求1所述的直流无刷节能电动机，其特征是：定子由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈。

3.根据权利要求1所述的直流无刷节能电动机，其特征是：定子上槽极数为3的整数倍个，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。

4.根据权利要求1或2或3所述的直流无刷节能电动机，其特征是：转子永磁体为四个，转子永磁体植入转子内部呈平极结构，定子呈凸极结构，在机壳内定子各槽极之间靠近转子永磁体均匀布置有三个霍尔元件，所述霍尔元件外部连接电子控制器，电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。

5.根据权利要求4所述的直流无刷节能电动机，其特征是：在转子的转轴两端或其中一端固定有散热风扇；所述永磁体由钕铁硼材料制成。

6.一种直流无刷节能电动机，含有转子机壳，定子，定子位于转子机壳内部，转子机壳和定子活动连接，其特征是：所述定子、转子机壳均含有永磁体，沿定子圆周均匀分布的各槽极由导磁体嵌装永磁体构成，定子上各永磁体以同一极性指向转子，定子上各槽极缠绕励磁线圈，在转子机壳内壁圆周间隔一定距离均匀分布的转子永磁体相对于定子上各永磁体表现为双极性，以同一极性方向顺序排列，定子上各槽极缠绕的励磁线圈两端分别通过连接导线引出转子机壳外。

7.根据权利要求6所述的直流无刷节能电动机，其特征是：定子由三个沟槽的硅钢片嵌装永磁体构成三个槽极，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，每个定子槽极上同向缠绕一个励磁线圈。

8.根据权利要求6所述的直流无刷节能电动机，其特征是：定子上槽极数为3的整数倍个，各槽极由硅钢片嵌装永磁体构成，定子上各永磁体皆为N极或S极指向转子，定子上各槽极按空间位置相对称分为三组，每组槽极上同向缠绕的励磁线圈相串联。

9.根据权利要求6或7或8所述的直流无刷节能电动机，其特征是：转子永磁体为四个，转子永磁体植入转子机壳内部呈平极结构，定子呈凸极结构，在定子上各槽极之间靠近转子永磁体均匀布置有三个霍尔元件，所述霍尔元件外部连接电子控制器，所述电动机通过电子控制器接通励磁线圈工作电源。

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