專利名稱：?jiǎn)卧獙盈B式全封閉直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及有不止一個(gè)轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)。
背景技術(shù)：
普通電機(jī)均由一個(gè)轉(zhuǎn)子、一個(gè)定子和相應(yīng)的殼體等構(gòu)成，一般轉(zhuǎn)子處于定子圍成的空腔內(nèi)，直徑小，因此扭矩??；整機(jī)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(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子和定子相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，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(jī)一旦燒壞，即停機(jī)，且修理成本高；為克服上述缺陷，我國(guó)公開的一項(xiàng)發(fā)明專利“多層式高效多功能電機(jī)”，公開號(hào)CN1093503A，其技術(shù)方案是，采用多層高磁積能永磁鐵提供強(qiáng)磁場(chǎng)，各磁鐵組徑向N、S極相互對(duì)應(yīng)，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(zhuǎn)軸、外殼等部件組成電機(jī)；具有無(wú)磁滯、無(wú)渦流、漏磁減少、磁利用率高、體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)；但這種筒狀套疊的結(jié)構(gòu)加工十分困難，轉(zhuǎn)子和定子間的間隙很難得到保證，因筒狀結(jié)構(gòu)影響效率的缺陷同樣存在，同時(shí)還帶來裝配和維護(hù)方面的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種高效、節(jié)能、易裝配、易維護(hù)，在多數(shù)情況下可不停機(jī)維修的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，包括有端蓋、轉(zhuǎn)軸、軸承及聯(lián)接緊固件等部件，所說的端蓋有前后兩個(gè)，在前后端蓋之間，是由n個(gè)圓盤狀的電機(jī)單元層疊而成的機(jī)芯，機(jī)芯中間由轉(zhuǎn)軸貫穿；這些層疊的電機(jī)單元是由轉(zhuǎn)子和定子間隔疊合的，每個(gè)轉(zhuǎn)子由一個(gè)非鐵性材料制作的轉(zhuǎn)盤和m個(gè)永磁鐵構(gòu)成，m系偶數(shù)，以極性相間排列方式裝配在轉(zhuǎn)盤上，形成以轉(zhuǎn)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(gè)定子由一個(gè)非鐵性材料制作的定子托架和若干個(gè)線圈構(gòu)成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機(jī)的外殼，與端蓋一起形成全封閉結(jié)構(gòu)；線圈以與轉(zhuǎn)子中永磁鐵相對(duì)應(yīng)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(gè)定子托架上設(shè)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(shù)方案，本實(shí)用新型的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，具有如下優(yōu)點(diǎn)①單元層疊組合結(jié)構(gòu)能有效利用空間，體積比同功率電動(dòng)機(jī)??；且可根據(jù)需要，增加疊合單元，把電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。
②轉(zhuǎn)子磁鐵及定子線圈排列成的圓環(huán)達(dá)到同徑，扭矩大；③轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線變圓周切割為平面切割，效率提高，與普通電動(dòng)機(jī)相比，節(jié)電可達(dá)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(yùn)行中一般不會(huì)被燒壞；⑤每個(gè)單元各自獨(dú)立控制，便于調(diào)控和維護(hù)，一般均可在不停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行維修；此外，本機(jī)加工和裝配也較容易。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖2是圖1右視圖。
圖3是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子部件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是實(shí)施例1中本實(shí)用新型的定子部件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的B-B剖視圖。
圖7是實(shí)施例4中本實(shí)用新型的定子部件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例1的控制驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例4的控制驅(qū)動(dòng)電路框圖。
圖中1、后端蓋，2、定子托架，3、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤，4、線圈M1，5、線圈M2，6、永磁鐵S1，7、永磁鐵S2，8、軸承，9、轉(zhuǎn)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(shí)施方式
實(shí)施例1由附圖1-6所示，本實(shí)用新型的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，包括有端蓋、轉(zhuǎn)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(gè)10、1、，在前后端蓋之間，是由10個(gè)圓盤狀的電機(jī)單元層疊而成的機(jī)芯，機(jī)芯中間由轉(zhuǎn)軸貫穿；這些層疊的電機(jī)單元是由轉(zhuǎn)子和定子間隔疊合的，每個(gè)轉(zhuǎn)子由一個(gè)非鐵性材料制作的轉(zhuǎn)盤3和24個(gè)永磁鐵6、7構(gòu)成，其中24個(gè)永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉(zhuǎn)盤上，永磁鐵間有一定的間隙，形成以轉(zhuǎn)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(gè)定子由一個(gè)非鐵性材料制作的定子托架2和24個(gè)線圈4、5構(gòu)成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機(jī)的外殼，與端蓋一起構(gòu)成全封閉結(jié)構(gòu)；線圈排列的位置和永磁鐵的位置相對(duì)應(yīng)；為防止電機(jī)起動(dòng)死角，電機(jī)單元疊合時(shí)，各轉(zhuǎn)子的永磁鐵間間隙相互錯(cuò)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(gè)定子托架上設(shè)置有2個(gè)霍爾傳感元件14、15，沿定子徑向排列在任意兩個(gè)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(shí)施例中的永磁鐵截面為扇形；其中層疊的圓盤狀的電機(jī)單元數(shù)可根據(jù)功率需要任意改變。一般在1-100單元之間。
由圖8所示，電機(jī)控制電路是這樣的市電經(jīng)電容器C2降壓，再經(jīng)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(qū)動(dòng)電流的換向；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是這樣的市電經(jīng)整流、濾波后作為該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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。
本實(shí)用新型的工作過程是接通電源，當(dāng)轉(zhuǎn)子中磁鐵N極在霍爾傳感元件IC1的位置時(shí)，IC1輸出低電位，晶體管BG1截止，IC2輸出高電位，BG2飽和，BG3、BG4導(dǎo)通，BG5、BG6由于A9箝位截止；線圈A端輸入正電位，B端輸入負(fù)電位，線圈通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對(duì)應(yīng)于線圈磁場(chǎng)的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)子中磁鐵S極轉(zhuǎn)到霍爾傳感元件IC2的位置時(shí)，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(dǎo)通，線圈A端輸入負(fù)電位，B端輸入正電位，線圈通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對(duì)應(yīng)于線圈磁場(chǎng)的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)。
實(shí)施例2
將實(shí)施例1中的永磁鐵及線圈個(gè)數(shù)改成12個(gè)，其余重復(fù)實(shí)施例1。
實(shí)施例3將實(shí)施例1中的永磁鐵及線圈個(gè)數(shù)改成48個(gè)，并將永磁鐵以極性相間排列在轉(zhuǎn)盤上的圓環(huán)圈數(shù)改為4圈，其余重復(fù)實(shí)施例1。
上述實(shí)施例的電機(jī)單元層數(shù)、永磁鐵及線圈的個(gè)數(shù)和永磁鐵的排列圓環(huán)數(shù)均可有多種不同的組合，不一一列舉。
實(shí)施例4由附圖1-4及圖7所示，本實(shí)用新型的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，包括有端蓋、轉(zhuǎn)軸9、軸承8及緊固螺栓13等部件，所說的端蓋有前后兩個(gè)10、1、，在前后端蓋之間，是由10個(gè)圓盤狀的電機(jī)單元層疊而成的機(jī)芯，機(jī)芯中間由轉(zhuǎn)軸貫穿；這些層疊的電機(jī)單元是由轉(zhuǎn)子和定子間隔疊合的，每個(gè)轉(zhuǎn)子由一個(gè)非鐵性材料制作的轉(zhuǎn)盤3和24個(gè)永磁鐵構(gòu)成，其中24個(gè)永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉(zhuǎn)盤上，形成以轉(zhuǎn)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(gè)定子由一個(gè)非鐵性材料制作的定子托架2和18個(gè)線圈構(gòu)成，形成2圈同心圓環(huán)排列裝配在定子托架上，18個(gè)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(qū)動(dòng)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(gè)定子托架上設(shè)置有3個(gè)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(gè)相鄰線圈組的每?jī)蓚€(gè)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(shí)施例的控制驅(qū)動(dòng)電路原理為電機(jī)磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)三個(gè)霍爾傳感元件IC1、IC2、IC3分別通過激勵(lì)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(shí)施例的工作過程是接通電源，轉(zhuǎn)子在任意一點(diǎn)，霍爾傳感元件IC1、IC2、IC3會(huì)輸出一組控制信號(hào)，通過相應(yīng)的激勵(lì)電路去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，使相應(yīng)的一組線圈通電，產(chǎn)生電磁場(chǎng)，其N極與永磁鐵的N極相斥，而與永磁鐵的S極相吸，對(duì)應(yīng)于線圈磁場(chǎng)的永磁鐵S極，情況則相反，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度后，另外一路霍爾傳感元件會(huì)輸出一組新的控制信號(hào)，使另外一組線圈通電，產(chǎn)生電磁場(chǎng)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(jī)就會(huì)不停的旋轉(zhuǎn)起來。
權(quán)利要求1.一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，包括有端蓋(1、10)、轉(zhuǎn)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(gè)，在前后端蓋之間，是由圓盤狀的電機(jī)單元層疊而成的機(jī)芯，機(jī)芯中間由轉(zhuǎn)軸貫穿；這些層疊的電機(jī)單元是由轉(zhuǎn)子和定子間隔疊合的，每個(gè)轉(zhuǎn)子由一個(gè)非鐵性材料制作的轉(zhuǎn)盤(3)和多個(gè)永磁鐵(6、7)構(gòu)成，永磁鐵個(gè)數(shù)為偶數(shù)，以極性相間排列方式裝配在轉(zhuǎn)盤上，永磁鐵間有間隙，形成以轉(zhuǎn)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(gè)定子由一個(gè)非鐵性材料制作的定子托架(2)和若干個(gè)線圈(4、5)構(gòu)成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機(jī)的外殼，與端蓋一起構(gòu)成全封閉結(jié)構(gòu)；線圈以與轉(zhuǎn)子中永磁鐵相對(duì)應(yīng)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(gè)定子托架上設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的定子上的線圈個(gè)數(shù)及排列方式是和轉(zhuǎn)子上永磁鐵一一相對(duì)應(yīng)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的轉(zhuǎn)子中永磁鐵有24個(gè)，其在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤上的排列形成以轉(zhuǎn)軸為中心的2個(gè)同心圓環(huán)；定子上的線圈是9個(gè)，以與轉(zhuǎn)子中永磁鐵相對(duì)應(yīng)的2個(gè)同心圓環(huán)排列方式裝配在定子托架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的永磁鐵截面為扇形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的霍爾傳感元件有兩個(gè)，是沿定子徑向排列在任意兩個(gè)線圈之間的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的霍爾傳感元件有3個(gè)，是沿定子圓周排列在任意四個(gè)相鄰線圈組的每?jī)蓚€(gè)線圈中間的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的電機(jī)控制電路，一是控制市電經(jīng)電容器C2降壓，再經(jīng)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(qū)動(dòng)電流的換向；二是驅(qū)動(dòng)市電經(jīng)整流、濾波后作為該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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。
專利摘要一種單元層疊式全封閉直流電動(dòng)機(jī)，是由n個(gè)圓盤狀的電機(jī)單元層疊而成的機(jī)芯，機(jī)芯中間由轉(zhuǎn)軸貫穿；這些層疊的電機(jī)單元是由轉(zhuǎn)子和定子間隔疊合的，每個(gè)轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)盤和永磁鐵構(gòu)成，永磁鐵以極性相間排列方式裝配在轉(zhuǎn)盤上，形成以轉(zhuǎn)軸為中心的同心圓環(huán)；每個(gè)定子由托架和線圈構(gòu)成，定子托架的外圓周壁面疊合后成為電機(jī)的外殼，與端蓋一起形成全封閉結(jié)構(gòu)；線圈以與轉(zhuǎn)子中永磁鐵相對(duì)應(yīng)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；本實(shí)用新型具有高效、節(jié)能、易裝配、易維護(hù)，在多數(shù)情況下可不停機(jī)維修的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K29/06GK2779711SQ20042011412
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者張?zhí)忑?申請(qǐng)人:張?zhí)忑? 象山恒宇塑業(yè)有限公司