專利名稱：單元層疊式全封閉直流電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機技術領域，尤其是涉及有不止一個轉子和定子的電機。
背景技術：
普通電機均由一個轉子、一個定子和相應的殼體等構成，一般轉子處于定子圍成的空腔內，直徑小，因此扭矩?。徽麢C除線圈外都由鐵磁性材料制作，渦流大、磁漏大、功耗高；因筒形結構，轉子和定子相對運動切割磁力線時，處于切線切割位置的面積小，效率受到限制；線圈繞組只有一層，空間利用率低；電機一旦燒壞，即停機，且修理成本高；為克服上述缺陷，我國公開的一項發(fā)明專利“多層式高效多功能電機”，公開號CN1093503A，其技術方案是，采用多層高磁積能永磁鐵提供強磁場，各磁鐵組徑向N、S極相互對應，并在其間留有氣隙，骨架和繞組組成的多層電樞分別插入氣隙中，并固定在支撐盤上，加上中心轉軸、外殼等部件組成電機；具有無磁滯、無渦流、漏磁減少、磁利用率高、體積小、重量輕、效率高等特點；但這種筒狀套疊的結構加工十分困難，轉子和定子間的間隙很難得到保證，因筒狀結構影響效率的缺陷同樣存在，同時還帶來裝配和維護方面的困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有技術之不足，提供一種高效、節(jié)能、易裝配、易維護，在多數情況下可不停機維修的一種單元層疊式全封閉直流電動機。
為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的一種單元層疊式全封閉直流電動機，包括有端蓋、轉軸、軸承及聯(lián)接緊固件等部件，所說的端蓋有前后兩個，在前后端蓋之間，是由n個圓盤狀的電機單元層疊而成的機芯，機芯中間由轉軸貫穿；這些層疊的電機單元是由轉子和定子間隔疊合的，每個轉子由一個非鐵性材料制作的轉盤和m個永磁鐵構成，m系偶數，以極性相間排列方式裝配在轉盤上，形成以轉軸為中心的s圈同心圓環(huán)，各圓環(huán)半徑不同，相互呈套接狀；每個定子由一個非鐵性材料制作的定子托架和若干個線圈構成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機的外殼，與端蓋一起形成全封閉結構；線圈以與轉子中永磁鐵相對應的s圈同心圓環(huán)排列方式裝配在定子托架上，各線圈間可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合相互聯(lián)接，引出線外接控制電子線路板；在每一個定子托架上設置有霍爾傳感元件，元件的輸入、輸出線外接控制電子線路板，以控制電路換相。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的一種單元層疊式全封閉直流電動機，具有如下優(yōu)點①單元層疊組合結構能有效利用空間，體積比同功率電動機??；且可根據需要，增加疊合單元，把電動機功率做得很大，甚至可超過300kw；也可做成功率小于20w的微型電動機。
②轉子磁鐵及定子線圈排列成的圓環(huán)達到同徑，扭矩大；③轉子與定子相對運動切割磁力線變圓周切割為平面切割，效率提高，與普通電動機相比，節(jié)電可達30％；④通過線圈的電流在控制電路中與以限定，線圈基本不發(fā)熱，在運行中一般不會被燒壞；⑤每個單元各自獨立控制，便于調控和維護，一般均可在不停機狀態(tài)下進行維修；此外，本機加工和裝配也較容易。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的結構剖視示意圖。
圖2是圖1右視圖。
圖3是本發(fā)明的轉子部件結構示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是實施例1中本發(fā)明的定子部件結構示意圖。
圖6是圖5的B-B剖視圖。
圖7是實施例4中本發(fā)明的定子部件結構示意圖。
圖8是本發(fā)明實施例1的控制驅動電路原理圖。
圖9是本發(fā)明實施例4的控制驅動電路框圖。
圖中1、后端蓋，2、定子托架，3、轉子轉盤，4、線圈M1，5、線圈M2，6、永磁鐵S1，7、永磁鐵S2，8、軸承，9、轉軸，10、前端蓋，11、支腳，12、集線盒，13、螺栓，14、霍爾傳感元件，15、霍爾傳感元件，16、線圈引出線，17、線圈引出線，18、線圈引出線，19、線圈引出線，20、線圈引出線，21、霍爾傳感元件，22、霍爾傳感元件，23、霍爾傳感元件。
具體實施例方式
實施例1由附圖1-6所示，本發(fā)明的一種單元層疊式全封閉直流電動機，包括有端蓋、轉軸9、軸承8、支腳11及螺栓13等部件，所說的端蓋有前后兩個10、1、，在前后端蓋之間，是由10個圓盤狀的電機單元層疊而成的機芯，機芯中間由轉軸貫穿；這些層疊的電機單元是由轉子和定子間隔疊合的，每個轉子由一個非鐵性材料制作的轉盤3和24個永磁鐵6、7構成，其中24個永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉盤上，永磁鐵間有一定的間隙，形成以轉軸9為中心的2圈同心圓環(huán)，各圓環(huán)半徑不同，相互呈套接狀；每個定子由一個非鐵性材料制作的定子托架2和24個線圈4、5構成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機的外殼，與端蓋一起構成全封閉結構；線圈排列的位置和永磁鐵的位置相對應；為防止電機起動死角，電機單元疊合時，各轉子的永磁鐵間間隙相互錯開；定子中的線圈以串聯(lián)方式相互聯(lián)接，引出線16和17通過集線盒12外接控制電子線路板；在每一個定子托架上設置有2個霍爾傳感元件14、15，沿定子徑向排列在任意兩個線圈之間，霍爾傳感元件的輸入、輸出線通過集線盒12外接控制電子線路板，以控制電路換相；本實施例中的永磁鐵截面為扇形；其中層疊的圓盤狀的電機單元數可根據功率需要任意改變。一般在1-100單元之間。
由圖8所示，電機控制電路是這樣的市電經電容器C2降壓，再經整流、濾波、穩(wěn)壓，輸出12V電壓，給控制電路供電，霍爾傳感元件IC1、IC2的輸出端分別通過電阻R6和R3接至晶體管BG1和BG2的基極；BG1的集電極通過二極管A7連接電阻R7和R9，分別接入晶體管BG3、BG4的基極；BG2的集電極通過二極管A9連接電阻R10和R12，分別接入晶體管BG5、BG6的基極，控制驅動電流的換向；電機驅動電路是這樣的市電經整流、濾波后作為該電機的驅動電壓，其高位接至晶體管BG3和BG6的集電極，晶體管BG3和BG6發(fā)射極與線圈A、B兩端連接，低位接至晶體管BG4和BG5的發(fā)射極，晶體管BG4和BG5集電極與線圈A、B兩端連接。
本發(fā)明的工作過程是接通電源，當轉子中磁鐵N極在霍爾傳感元件IC1的位置時，IC1輸出低電位，晶體管BG1截止，IC2輸出高電位，BG2飽和，BG3、BG4導通，BG5、BG6由于A9箝位截止；線圈A端輸入正電位，B端輸入負電位，線圈通電產生電磁場，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對應于線圈磁場的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動轉子相對于定子轉動；當轉子中磁鐵S極轉到霍爾傳感元件IC2的位置時，IC1輸出高電位，晶體管BG1飽和，IC2輸出低電位，BG2截止；BG3、BG4由于A7箝位截止，BG5、BG6導通，線圈A端輸入負電位，B端輸入正電位，線圈通電產生電磁場，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對應于線圈磁場的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動轉子相對于定子轉動。
實施例2
將實施例1中的永磁鐵及線圈個數改成12個，其余重復實施例1。
實施例3將實施例1中的永磁鐵及線圈個數改成48個，并將永磁鐵以極性相間排列在轉盤上的圓環(huán)圈數改為4圈，其余重復實施例1。
上述實施例的電機單元層數、永磁鐵及線圈的個數和永磁鐵的排列圓環(huán)數均可有多種不同的組合，不一一列舉。
實施例4由附圖1-4及圖7所示，本發(fā)明的一種單元層疊式全封閉直流電動機，包括有端蓋、轉軸9、軸承8及緊固螺栓13等部件，所說的端蓋有前后兩個10、1、，在前后端蓋之間，是由10個圓盤狀的電機單元層疊而成的機芯，機芯中間由轉軸貫穿；這些層疊的電機單元是由轉子和定子間隔疊合的，每個轉子由一個非鐵性材料制作的轉盤3和24個永磁鐵構成，其中24個永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉盤上，形成以轉軸9為中心的2圈同心圓環(huán)，各圓環(huán)半徑不同，相互呈套接狀；每個定子由一個非鐵性材料制作的定子托架2和18個線圈構成，形成2圈同心圓環(huán)排列裝配在定子托架上，18個線圈分為三組，每組線圈以串聯(lián)方式聯(lián)接，三組線圈的一端聯(lián)接在一起，與驅動電壓高位聯(lián)接，另一端端分別與引出線18、19、20聯(lián)接，通過集線盒12外接控制電子線路板；在每一個定子托架上設置有3個霍爾傳感元件21、22、23，霍爾傳感元件沿定子圓周排列在任意四個相鄰線圈組的每兩個線圈中間，霍爾傳感元件的輸入、輸出線通過集線盒12外接控制電子線路板，以控制電路換相；由圖9所示，本實施例的控制驅動電路原理為電機磁場信號經三個霍爾傳感元件IC1、IC2、IC3分別通過激勵電路接至晶體管BG1、BG2、BG3；BG1、BG2、BG3的發(fā)射極接地，集電極分別與線圈A1、A2、A3聯(lián)接；線圈A1、A2、A3的另一端與電源高位聯(lián)接。
本實施例的工作過程是接通電源，轉子在任意一點，霍爾傳感元件IC1、IC2、IC3會輸出一組控制信號，通過相應的激勵電路去驅動相應的晶體管導通，使相應的一組線圈通電，產生電磁場，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對應于線圈磁場的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動轉子相對于定子轉動；當轉子轉動一定的角度后，另外一路霍爾傳感元件會輸出一組新的控制信號，使另外一組線圈通電，產生電磁場做功；三組線圈在霍爾傳感元件IC1、IC2、IC3的控制下，輪流通電，電機就會不停的旋轉起來。
權利要求
1.一種單元層疊式全封閉直流電動機，包括有端蓋(1、10)、轉軸(9)、軸承(8)及螺栓(13)等部件，其特征在于所說的端蓋有前后兩個，在前后端蓋之間，是由圓盤狀的電機單元層疊而成的機芯，機芯中間由轉軸貫穿；這些層疊的電機單元是由轉子和定子間隔疊合的，每個轉子由一個非鐵性材料制作的轉盤(3)和多個永磁鐵(6、7)構成，永磁鐵個數為偶數，以極性相間排列方式裝配在轉盤上，永磁鐵間有間隙，形成以轉軸為中心的同心圓環(huán)，各圓環(huán)半徑不同，相互呈套接狀；每個定子由一個非鐵性材料制作的定子托架(2)和若干個線圈(4、5)構成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機的外殼，與端蓋一起構成全封閉結構；線圈以與轉子中永磁鐵相對應的同心圓環(huán)排列方式裝配在定子托架上，各線圈間可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合相互聯(lián)接，引出線外接控制電子線路板；在每一個定子托架上設置有霍爾傳感元件，霍爾傳感元件的輸入、輸出線外接控制電子線路板。
2.根據權利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的定子上的線圈個數及排列方式是和轉子上磁鐵一一相對應的。
3.根據權利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的轉子中永磁鐵有24個，其在轉盤上的排列形成以轉軸為中心的2個同心圓環(huán)；定子上的線圈是9個，以與轉子中永磁鐵相對應的2個同心圓環(huán)排列方式裝配在定子托架上。
4.根據權利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的永磁鐵截面為扇形。
5.根據權利要求1或2所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的霍爾傳感元件有兩個，是沿定子徑向排列在任意兩個線圈之間的。
6.根據權利要求1或3所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的霍爾傳感元件有3個，是沿定子圓周排列在任意四個相鄰線圈組的每兩個線圈中間的。
7.根據權利要求1或2所述的一種單元層疊式全封閉直流電動機，其特征在于所說的電機控制電路，一是控制市電經電容器C2降壓，再經整流、濾波、穩(wěn)壓，輸出12V電壓，給控制電路供電，霍爾傳感元件IC1、IC2的輸出端分別通過電阻R6和R3接至晶體管BG1和BG2的基極；BG1的集電極通過二極管A7連接電阻R7和R9，分別接入晶體管BG3、BG4的基極；BG2的集電極通過二極管A9連接電阻R10和R12，分別接入晶體管BG5、BG6的基極，控制驅動電流的換向；二是驅動市電經整流、濾波后作為該電機的驅動電壓，其高位接至晶體管BG3和BG6的集電極，晶體管BG3和BG6發(fā)射極與線圈A、B兩端連接，低位接至晶體管BG4和BG5的發(fā)射極，晶體管BG4和BG5集電極與線圈A、B兩端連接。
全文摘要
一種單元層疊式全封閉直流電動機，是由n個圓盤狀的電機單元層疊而成的機芯，機芯中間由轉軸貫穿；這些層疊的電機單元是由轉子和定子間隔疊合的，每個轉子由轉盤和永磁鐵構成，永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉盤上，形成以轉軸為中心的同心圓環(huán)；每個定子由托架和線圈構成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機的外殼，與端蓋一起形成全封閉結構；線圈以與轉子中永磁鐵相對應的s圈同心圓環(huán)排列方式裝配在定子托架上，各線圈間可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合相互聯(lián)接，引出線外接控制電子線路板；本發(fā)明具有高效、節(jié)能、易裝配、易維護，在多數情況下可不停機維修的特點。
文檔編號H02K1/27GK1633013SQ200410089489
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權日2004年12月8日
發(fā)明者張?zhí)忑?申請人:張?zhí)忑? 象山恒宇塑業(yè)有限公司