[实用新型]定转子交错叠置并且壳体旋转的直流电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及小型永磁体无刷直流电机，特别是涉及盘片型定子、转子交错叠置的轴向磁场电机。

背景技术

电机均包括定子和转子，其磁场通常为径向，绕组导体取轴向。作为电动机使用时，电流馈入绕组导体，受磁场作用产生切向推力，转子即开始旋转。作为发电机使用时，外力拖动转子旋转，绕组导体切割磁场中的磁力线而感生电势，从而发出电力。现有技术此种方式构造的直流电机，轴向长度较长，又因为使用铜、铁材料较多而造成重量大，并且运行起来能量损耗也大，电能-机械能转换效率低。从设计角度看，此种方式构造的电机一旦设计定型，其输出功率即基本确定，如要更改，须重做电磁计算和机械设计，生产部门也需要为每一种输出功率的电机准备一套模具和零部件，生产成本和管理成本都相对比较高。

名称为“永磁盘式电机”的两款中国专利03146898.5和03238349.5公开了一种轴向长度只有一般电机的1/3至1/5，效率高出现有电机1.2倍以上的小型/微型电机新技术。此种永磁体盘式电机包括至少一片盘形转子，以及含一片以上盘形定子的定子组。所述永磁体盘式电机技术避免了现有技术电机轴向尺寸长、重量大以及转换效率低的不足之处，但是仍然没有解决每一设计只对应一确定的输出功率，从而还是不方便系列产品的设计和生产管理。另外，所述永磁体盘式电机仍然还保留有机械换向器和电刷结构，这对于以该盘式电机为基础实施轴向级联以增大输出功率又不降低可靠性的要求是十分不利的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种永磁体磁极、无机械换向器的、由n片定子盘和n+1片转子盘同轴交错叠置并且壳体也旋转的轴向级联直流电机，其输出功率是1片定子盘夹在两片转子盘之间、同轴组装为一体的单级电机的n倍，此处n＝1，2，3，...，11，12，从而只须设计制造单级的此类电机作为基础产品，然后根据使用需要确定输出功率，再确定级联数n＝2，3，或者是4，5，甚至更大值，即可组装出来所需输出功率的无刷直流电机。

本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、制造一种定转子交错叠置并且壳体旋转的直流电机，包括用于输出或者输入机械功率的壳体及其端板，和用于安装固定的支承轴，尤其是，还包括由n片定子绕组盘和n+1片转子磁极盘交错叠置穿于同一支承轴上的定转子组件，其中所有定子绕组盘均至少在圆周方向固定于支承轴上而不允许转动，但所有转子磁极盘均可以在支承轴上转动却至少要在圆周方向固定于壳体内圆柱面而不能相对于该壳体转动，其中两转子磁极盘分别同轴固定于两端板内面并可以同该端板一起在支承轴上转动，而两端板在所述电机组装完成后被固定于所述壳体的两端部；所有各定子绕组盘的引出导线，包括安装于其上的磁场极性传感器的引出导线，均经支承轴内的轴向通孔，或者支承轴表面的轴向长槽引出至任一端板之外，电子换向电路板就固定在该端板外侧的支承轴上或者合并设置在所述电机的控制器内。对于只有一片定子绕组盘的情况，所述磁场极性传感器也可以装在位于所述端板外侧的电子换向电路板上，可以透过所述端板测得旋转着的磁场之极性变化；所有定子绕组盘连同支承轴一起构成所述电机的定子，所有各转子磁极盘连同壳体及其端板一起构成所述电机的转子；所述n片定子绕组盘和n+1片转子磁极盘中的n＝1，2，3，...，11或12，任选其一。

所述转子磁极盘是整片的高矫顽力硬磁材料，常用的是稀土元素合金，其中央部位有供支承轴穿越的通孔；借助充磁机将该转子磁极盘磁化为m块扇形磁化区，沿圆周方向N极和S极相间排列，与轴向相邻的转子磁极盘共同形成m对轴向磁场，此处m＝2，3，...，11或12。

所述壳体是一段软磁材料的圆管，该圆管的外圆柱面上沿轴向对称地压有至少两处窄槽，从而在该圆管的内壁相应地形成至少两条轴向凸起；所述各转子磁极盘的外圆周上与壳体内壁上的轴向凸起相对应地设置有至少两处缺口，用于在组装成所述电机时卡在所述轴向凸起上，并且所有各转子磁极盘上的各该两处缺口相对于该转子磁极盘上磁化区的任一径向分隔带的偏离角θ都有同样值，从而使得所有各转子磁极盘连同罩裹在它们外表面的壳体都同步旋转。特殊地，如果n＝1，只有两片转子磁极盘，那么该两片转子磁极盘上的各两处缺口相对于该磁极盘上磁化区的同一径向分隔带的偏离角θ应该互相相差10°～45°，即θ1-θ2＝10°～45°。

所述定子绕组盘包括非磁性材料制成的框架和该框架内的各线卷，所述框架及其内的各线卷经注塑或者模压工艺成型为薄片圆饼，在该圆饼中央有孔，用于将所述定子绕组盘固定在所述支承轴上。