[发明专利]双极做功式永磁直流无刷电机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种新型的双极做功式永磁直流无刷电机。

背景技术

永磁直流无刷电机是已被广泛使用的动力设备，现有的电机均由圆形定子绕组和环形粘接的永磁转子组成，由于其结构上的固有缺陷，现有的双极做功式永磁直流无刷电机普遍存在以下不足之处：

1.定子绕组磁能利用率低，现有双极做功式永磁直流无刷电机的圆形定子绕组由于设计上的固有缺陷，每个线圈只能有一个极靴，线圈的另一端必然与转子相背；通电时线圈始终处于单极电磁场做功的工作状态，另一端的电磁场无法被利用，这直接导致了定子线圈的磁能利用率低；即使在线圈中使用高导磁铁铁心材料作为磁轭，仍存在严重的漏磁，磁场强度降低带来的直接后果就是电机的输出功率降低；

2.转子永磁块磁能利用率低，现有双极做功式永磁直流无刷电机转子上环形紧密粘接的永磁块由于设计上的固有缺陷，每个永磁块只能有一个极面与定子极靴相对应，永磁块涂胶粘接的一面必然与定子相背，永磁块始终处于单极磁场与定子的电磁场相互作用的工作状态，这直接导致了永磁块的磁能利用率低；即使粘接再紧密也不能发挥它的全部性能，而且紧密粘接成环的永磁块成本高、重量大，降低了电机的使用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种磁能利用率高、电机输出转矩和功率密度大、成本低、散热性能好、可靠性高的新一代双极做功式永磁直流无刷电机。

本发明的一种双极做功式永磁直流无刷电机包括壳体、固定于壳体内的定子、与壳体轴承连接的转子以及换组系统；

其中，转子包括圆环状的转盘体和2n个沿圆周方向等间距排列并镶嵌于转盘体上的扇形的永磁块，n大于1，永磁块为切向充磁，且相邻永磁块的磁极方向相反，相邻永磁块之间的圆心角为永磁块圆心角的2倍；

其中，定子包括环形的磁轭、设于磁轭上的圆形阵列的沿磁轭径向方向的6n个极靴以及6n组缠绕在磁轭上并由相邻极靴分隔的线圈，每组线圈与永磁块的圆心角一致，6n组线圈分为3个工作组，相隔120/n的圆心角的相邻线圈为同一工作组；

其中，换组系统包括位于定子上的检测元件、位于转子上的沿圆周方向等间距分布的6n个定位孔以及控制电路板，任一定位孔与检测元件位置相对时，对应有一工作组的线圈与永磁块相对，且该工作组前端的线圈为通电状态，通电状态的线圈磁极与最近的永磁块的磁极方向相反。

进一步地，定子位于转子的外部，转盘体上穿设有输出轴，输出轴与壳体轴承连接。

进一步地，定子位于转子内部，转子通过与转子连接盘输出动力，转子连接盘与壳体轴承连接。

进一步地，磁轭为数个环形硅钢片叠加固定组成。

本发明的一种双极做功式永磁直流无刷电机的有益效果如下：

1.本发明的电机在工作时，定子上三个工作组依次通电换组，线圈两极的电磁场同时对永磁块两极的永磁场做功，永磁块两端均受到磁场的作用力；两极同时做功加大了磁能利用率，增强了电机的输出转矩和功率密度；较少的永磁块降低了电机成本和重量；

2.以三个工作组进行换组通电工作，每次仅有2n线圈通电,因此，减少每频次换组工作的线圈，从而减小线圈内阻，降低铜损；

3.线圈为间隔性工作，节能的同时有利于热量充分消散，防止电机出现过热现象以及因过热导致的故障；

4.电机不需进行线圈通电电流的换向，有效降低电感线圈损耗；

5.定子和转子组成的动力转化模块厚度小，可将多组此类动力转化模块进行串联叠加，可便捷的拓展电机的功率，且电机结构简单，高效节能，属于新一代双极做功式永磁直流无刷电机，适于大力推广使用。

附图说明

图1是本发明电机的实施例一的结构示意图；

图2是图1中线圈绕组的结构示意图；

图3是本图1中电机的截面结构示意图；

图4是本发明的电机的实施例二的结构示意图；

图5是图4中线圈绕组的结构示意图；

图6是图4中的电机的截面结构示意图。

图中：1.壳体，2.线圈绕组，21.磁轭，211.极靴，22.线圈，3.转盘体，31.镂孔，4.永磁块，5.输出轴，6.键，7.轴承，8.支撑壳体，9.转子连接盘，10.轴承挡板，11.堵头。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-5所示，本发明的双极做功式永磁直流无刷电机，包括：