[发明专利]永磁推挽无刷电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁无刷旋转电机，既可作发电机，又可作电动机。

背景技术

旋转电机是基于磁能生电、电能生磁和磁场与磁场间同名磁极相斥、异名磁极相吸的原理而制造的机电能量转换装置。现代电机产品种类繁多，应用十分广泛，但是，现有电机或多或少都存在一些缺陷。例如：交流异步电动机虽然具有结构简单、工作可靠、寿命长、成本低、保养简便的优点，但是，与直流电机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低，其旋转磁场的产生需要从电网吸取无功功率，故功率因素低，无形中损失了大量电能。同步电机尽管工作效率高、噪音低、转矩波动小，但存在着启动困难，容易发生失步和堵转的问题。开关磁阻电机结构简单、工作可靠、启动性能好、调速性能好，但存在转矩脉动大、噪声大、功率密度和效率相对永磁电机偏低的缺陷。有刷直流电机虽有启动转矩大、响应快、噪音低、运行效率高、调速性能好等优点，但缺点也很明显：①换向时产生电磁干扰；②可靠性差，寿命短，维修困难；③噪声大。传统的无刷直流电机既具有有刷直流电动机同样的性能，又依靠电子换向，除去了电刷和换向器，无刷直流电动机系统的变速范围更宽，运行更稳，而且起动力矩大、过载能力强、效率高、体积小、寿命长，但是需要启动装置，且存在转矩脉动的问题，使无刷直流电动机的应用受到了限制。

发明内容

本发明为克服旋转电机的缺点，提供了一种效率高、寿命长、噪音低、启动和运行平稳、无转矩脉动、无需启动装置、无电磁干扰的永磁推挽无刷电机。

本发明所述永磁推挽无刷电机(如图1)由转子1、定子2、转轴3、轴承5、端盖6、机壳7、电子开关电路8、叶轮9、转子位置传感器H等部分组成。其转子和定子的组合可以是内转子外定子，也可以是内定子外转子，还可以是一个定子两个转子，一个转子两个定子，或者是多定子多转子组合。电机的外形可以是圆柱状、菱柱状，或者是盘状。既可作电动机，又可作发电机。

本发明所述永磁推挽无刷电机是一种双气隙磁场电机，即定转子磁极两端分别存在气隙磁场的电机，其基本原理是：通过对转子永磁体或定子电磁铁进行变形处理(包括永磁体错开一定极距充磁、同绕组几个上下径向线圈错开一定极距装配等变形方法)，使转子磁极(或者定子磁极)在两端气隙磁场错开一定的极距，同时，通过扩大气隙的距离、减少线圈的匝数、减少永磁体的体积、减少永磁体的面积、减少永磁体的充磁量、采用不同的永磁材料等方法，使电机一端的气隙磁场小于另一端的气隙磁场。当气隙磁场强的那端的定子磁极与转子磁极在空间上对齐时，气隙磁场弱的那端定子磁极或转子磁极在空间上分别对应对方两个1/2左右的磁极，或者对应对方一个1/2左右的磁极(大于0，小于1)并与对方另一磁极接近。则定子磁极对对应或接近的转子同名磁极产生推力(排斥力)，对转子异名磁极产生拉力(吸引力)，从而使转子保持定向旋转。

本发明所述永磁推挽无刷电机的关键还在于转子永磁体(如图2、图3)和定子电磁铁(如图9)的形状及磁极的配置(如图11和图12)，且转子永磁体和定子电磁铁的形状具有互换性。当转子永磁体的形状为“”等异形磁铁，或者两段永磁体以“”形状排列时，与“”形或“”形定子电磁铁配置；当转子永磁体为“”形或“”时，定子电磁铁的形状为“”、、“”、“”或“”形；当转子永磁体及定子电磁铁均为“”形时，一端或两端采用“”、“”、或“”形等异形磁轭进行磁传导。转子磁极与定子磁极分别成对设置，且转子磁极与定子磁极之间的数量一般采用1:1、1:2或2:3的比例配置。