[实用新型]端面作用式直流永磁无刷电动机

说明书

本实用新型是一种采用转子端面受力的直流永磁无刷电动机，属于电动机制造的技术领域。

在直流电动机中，电动机转子所受的电磁力都是来自转子圆周外侧的定子，为了提高效率，转子与定子之间的间隙要做得越小越好，因此使得制造工艺要求比较高。作为转子本身要由多层硅钢片叠加形成转子骨架，然后在该转子骨架的直槽中嵌入多组电磁线圈，每组线圈分别与换向器的电极相接，这种传统的结构不但制造工艺非常复杂，成本高，而且技术要求也相当高，还不便于修理，只要其中一组线圈发生故障，整个电机就要报废。另外，由于换向器与碳刷之间的长期磨擦，会使碳刷和换向器严重磨损，从而导致碳刷或换向器损坏，增加了直流电机的故障率。在耗材方面，电机转子和定子除需大量的特殊加工的硅钢片外，还要耗费大量的铜线，为了增大电机的功率，就必须将电动机的各种尺寸放大，从而使硅钢片和铜线的耗量也随之大幅上升，制造成本也将明显提高。在电器性能方面，直流电机一旦发生堵转故障时，电机的线圈电流大幅度上升使温度会快速上升，时间一长就会将电机的线圈烧毁，整个电机就会报废。尽管如此，由于没有更好的直流电动机的出现，长期以来，这种传统的直流电机还一直被在工业中或日常生活中采用。

本实用新型的目的就是提供一种制造工艺简单、性能可靠、维修方便、成本低、不怕堵转的端面作用式直流永磁无刷电动机。

本实用新型的端面作用式直流永磁无刷电动机由主轴、定子线圈、转子、轴承、外壳、双稳态触发器所组成，其中转子由永磁环和磁环架组成，定子线圈由独立的螺旋线圈组成，永磁环固定在磁环架上，磁环架固定在主轴上，定子线圈及霍尔传感器位于永磁环端面的外侧。其中，永磁环上设有1对以上的磁极，每对磁极对应有一对定子线圈，定子线圈分别位于磁环上N极和S极处端面的外侧。其中每一对定子线圈中的一个线圈接双稳态触发器中的一个输出端，定子线圈中的另一个线圈就接双稳态触发器的另一个输出端。双稳态触发器的输入端接有一只霍尔传感器，该霍尔传感器位于永磁环端面的外侧。该电动机的工作原理和工作过程如下；双稳态触发器的两个输出端分别接一对定子线圈中的两个线圈，由于双稳态触发器的特性，当一个输出端输出高电平时，另一端必然为低电平，因此，对应的在一对定子线圈中，当一个定子线圈通电产生磁场时，另一个定子线圈则处于关闭状态，当后一个定子线圈通电产生磁场时，原先导通的定子线圈则处于关闭状态。根据这个工作过程，当某一对定子线圈中的一个定子线圈通电导通时，在线圈中则产生磁场，假设在线圈靠近转子上永磁环的一侧产生N极，该磁场就会作用于对面的永磁环端面的N极，使其发生转动，直到永磁环上的S极转到该定子线圈处为止，这时，设在永磁环端面外侧的霍尔传感器接到N、S极转换的信号就会发出一个传感信号，使双稳态触发器发生翻转，使得原先通电的定子线圈关闭，而原先关闭的定子线圈通电并产生磁场，该磁场在靠近永磁环侧也为N极，则该磁场又会作用于永磁环上的N极，使S极转至该处，此时双稳态触发器又一次翻转，就这样周而复始地持续下去，该电动机的永磁环就会带动主轴作连续的旋转运动。

本实用新型的优点在于：

1、制造工艺简单、成本低。由于转子是由固定在主轴上的永磁环所组成，因此该转子不带电，不需要通常直流电动机的换向器，更没有电磁线圈，且永磁环是一个实心的整体，而不是象一般直流电动机的转子体是由多层硅钢片叠加组成，且在转子体的直槽中还需设置电磁线圈。因此其制造工艺非常简单，成本明显低于一般的直流电动机。

2、可靠性高且不怕堵转。由于该电动机结构简单，转子与定子之间没有直接接触的点或面，因此不会出现一般直流电动机损坏转子的现象(如烧转子线圈或换向器)。而定子线圈是由独立的螺旋线圈组成，当由于外部的原因使电动机发生堵转时，流过定子线圈的电流并不会由此而发生变化，因此也就不会发生烧毁电磁线圈的问题，进一步提高了该电机使用的可靠性。

3、结构简单，维修方便。转子是一体化的实心体，而定子是由各个独立的螺旋线圈所组成，不论哪一个定子线圈出现问题，直接替换该定子线圈即可，而不与其它的定子线圈有关，各个部分互相独立，互不交叉，因此维修十分方便，而不像通常所使用的直流电机，当某一组线圈出现问题，会影响到整个绕组，从而使整个电机报废，不便于维修。

图1是本实用新型的结构原理图。其中有主轴1、定子线圈2、由永磁环3-1和磁环架3-2组成的转子3、轴承4、外壳5、双稳态触发器6、霍尔传感器6-1。

图2是本实用新型的结构示意图。其中包括线圈2-1、芯体2-2、铁板3-21、非导磁材料的芯体3-22。