專利名稱：一種永磁雙極直流無刷電機及其構(gòu)成的電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直流無刷電機，尤其涉及一種永磁雙極直流無刷電機及其構(gòu)成的電機組，所述永磁雙極直流無刷電機的定子轉(zhuǎn)子組能夠縮短磁路，減少漏磁，且能增加繞組匝數(shù)，定子轉(zhuǎn)子組可多組疊加并用；由永磁雙極直流無刷電機構(gòu)成的電機組能夠?qū)崿F(xiàn)小電能輸入，大動能產(chǎn)出，還可以帶動負載。
背景技術(shù)：
在一般永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)中，定子鐵芯是由硅鋼片沖成帶有齒槽的環(huán)型沖片疊加而成。在槽內(nèi)嵌放電樞繞組，當電機接上電源后，電流流入繞組，產(chǎn)生磁動勢，與轉(zhuǎn)子勵磁磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當電機帶著負載轉(zhuǎn)起來以后，便在繞組中產(chǎn)生反電動勢，吸收一定的電功率，并通過轉(zhuǎn)子輸出一定的機械功率，從而實現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)換為機械能的過程。電機由電能轉(zhuǎn)換成機械能主要是通過磁能的相互排斥而實現(xiàn)的，即定子與轉(zhuǎn)子的磁極相同。在同一臺電機中，要想提高轉(zhuǎn)子輸出機械功率，就要加大磁場強度。磁場強度 H=IXN / L,公式中I代表繞組中通過的電流，N代表繞組匝數(shù)，L代表磁路長度，繞組中通過的電流I和繞組匝數(shù)N的變化是提高磁場強度的關(guān)鍵。在一般直流無刷電機中，由于其結(jié)構(gòu)條件的制約，大幅提高繞組匝數(shù)難度很大，現(xiàn)有技術(shù)定子繞組總匝數(shù)一般在5000-6000 匝，大部分都采取加大電流強度以達到提高輸出功率的目的。在一定條件下，加大電流強度就要增加線徑，而增加線徑就要降低匝數(shù)，兩者矛盾很難協(xié)調(diào)。在電磁繞組通電后，鐵芯都能產(chǎn)生N、S兩個磁極，在原有電機中，只有效利用了一個磁極(N或S)，而另一個磁極隨著鐵芯傳導到另一端，由于磁路長，磁阻增加，磁漏嚴重， 被傳導到另一端的磁場強度大大減弱，從而造成浪費。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的之一是提供了一種永磁雙極直流無刷電機，其定子轉(zhuǎn)子組能夠縮短磁路，減少漏磁，且能增加繞組匝數(shù)，進而增加磁場強度。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種永磁雙極直流無刷電機用定子轉(zhuǎn)子組，包括定子，其包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯及與上定子鐵芯數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯，所述上定子鐵芯及下定子鐵芯縱截面均為C形，且上定子鐵芯及下定子鐵芯的外周均纏繞有定子繞組；轉(zhuǎn)子，位于上定子鐵芯及下定子鐵芯之間，包括軸體及分別位于軸體兩端的轉(zhuǎn)盤， 所述兩個轉(zhuǎn)盤側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵，且永久磁鐵以同名磁極相對的方式設(shè)置， 并所述永久磁鐵兩端面夾角為120°。本實用新型還提供了一種利用上述永磁雙極直流無刷電機構(gòu)成的永磁雙極直流無刷電機組，能夠?qū)崿F(xiàn)小電能輸入，大動能產(chǎn)出，還可以帶動負載。[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種永磁雙極直流無刷電機組，包括多個定子，每個定子包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯及與上定子鐵芯數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯，所述上定子鐵芯及下定子鐵芯縱截面均為C形，且上定子鐵芯及下定子鐵芯的外周均纏繞有定子繞組；多個轉(zhuǎn)子，位于上定子鐵芯及下定子鐵芯之間，并由一個連接軸相連，每個轉(zhuǎn)子均包括兩個分別對應(yīng)于上定子鐵芯及下定子鐵芯的兩個磁極端的轉(zhuǎn)盤，所述兩個轉(zhuǎn)盤側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵，且永久磁鐵以同名磁極相對的方式設(shè)置，并所述永久磁鐵兩端面夾角為120° ；和控制單元，用于提供該直流無刷電機的電力驅(qū)動及控制，包括控制電源、動力電源、控制轉(zhuǎn)盤、多個控制開關(guān)和與控制開關(guān)數(shù)目相當?shù)亩鄠€繼電器，其中控制轉(zhuǎn)盤設(shè)置在連接軸上，控制開關(guān)并聯(lián)與控制電源兩端，定子繞組并聯(lián)與動力電源的兩端，所述繼電器輸入端連接控制電源，并與控制開關(guān)相連，繼電器輸出端連接動力電源，并與定子繞組相連，所述控制開關(guān)數(shù)目為定子繞組數(shù)目的一半，且控制開關(guān)設(shè)置在與定子繞組相對應(yīng)的位置上；其中控制單元進一步地還包括兩個相對設(shè)置在控制轉(zhuǎn)盤上的轉(zhuǎn)盤觸片，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，所述轉(zhuǎn)盤觸片能夠接通或斷開控制開關(guān)。進一步地，本實用新型實施例中還包括負載電源和按鈕開關(guān)，負載電源通過按鈕開關(guān)連接繼電器輸出端和定子繞組，當按鈕開關(guān)按下時，動力電源接通；當按鈕開關(guān)松開時，動力電源松開，同時負載電源接通。進一步地，本實用新型實施例中所述控制開關(guān)為電磁式接近開關(guān)。進一步地，本實用新型實施例中所述繼電器為固態(tài)繼電器。本實用新型的有益效果1、定子的上定子鐵芯及下定子鐵芯縱截面均為C形，不僅能夠縮短磁路，減少了漏磁，而且能夠增加繞組匝數(shù)，實際生產(chǎn)過程中單組電機繞組匝數(shù)可達到36000匝以上，磁場強度能夠成倍增加；2、轉(zhuǎn)子包括軸體及轉(zhuǎn)盤，所述兩個轉(zhuǎn)盤側(cè)面均相對設(shè)置有兩個磁性相同的永久磁鐵，兩個轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵的磁性相異，將原來的單極激勵改為雙極激勵，充分利用了磁場能量提高了電能的利用率。3、本實用新型電機同一轉(zhuǎn)子上采用的是同一極性的永久磁鐵，因此在電機運轉(zhuǎn)時繞組無需變相，從而減少了控制環(huán)節(jié)，為電機的可靠運轉(zhuǎn)提供了保證；4、可以通過一個連接軸和一套控制單元將多個電機疊加構(gòu)成電機組，從而獲得更大的輸出功率。

圖1為本實用新型轉(zhuǎn)子定子組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的工作原理示意圖。圖4為本實用新型永磁雙極直流無刷電機組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為轉(zhuǎn)子與控制開關(guān)及轉(zhuǎn)盤觸片的結(jié)構(gòu)示意圖。[0030]圖6為圖5的側(cè)面示意圖。圖7為不帶負載的電器原理圖。圖8為帶負載的電器原理圖。圖中1、上定子鐵芯，2、永久磁鐵，3、轉(zhuǎn)盤，4、軸體，5、控制開關(guān)，6、轉(zhuǎn)盤觸片，7、繼電器，8、定子繞組，9、控制電源，10、動力電源，11、負載電源，12、按鈕開關(guān)，13、下定子鐵芯， 14、連接軸，15、控制轉(zhuǎn)盤，16、電機支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明，下述說明僅是示例性的，不限定本實用新型的保護范圍。參考附圖1、2，一種永磁雙極直流無刷電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，其中定子包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯1及與上定子鐵芯1數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯13，所述上定子鐵芯1及下定子鐵芯13縱截面均為C形，且上定子鐵芯1及下定子鐵芯13的外周均纏繞有定子繞組8 ；轉(zhuǎn)子位于上定子鐵芯1及下定子鐵芯13之間，所述轉(zhuǎn)子包括軸體4及分別位于軸體4兩端的轉(zhuǎn)盤3，所述兩個轉(zhuǎn)盤3側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵2，且永久磁鐵2以同名磁極相對的方式設(shè)置，并所述永久磁鐵2兩端面夾角為120°。參考附圖4 一種永磁雙極直流無刷電機組，包括多個定子、多個轉(zhuǎn)子和控制單元， 每個定子包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯1及與上定子鐵芯1數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯13，所述上定子鐵芯1及下定子鐵芯13縱截面均為C形，且上定子鐵芯1及下定子鐵芯13的外周均纏繞有定子繞組8 ；多個轉(zhuǎn)子位于上定子鐵芯1及下定子鐵芯13之間，并由一個連接軸14相連，每個轉(zhuǎn)子包括兩個分別對應(yīng)于上定子鐵芯1及下定子鐵芯13的兩個磁極端的轉(zhuǎn)盤3，所述兩個轉(zhuǎn)盤3側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵2，且永久磁鐵2以同名磁極相對的方式設(shè)置，并所述永久磁鐵2兩端面夾角為120° ；參考附圖7控制單元用于提供該直流無刷電機的電力驅(qū)動及控制，包括控制電源9、動力電源10、控制轉(zhuǎn)盤15、多個控制開關(guān)5和與控制開關(guān)5數(shù)目相當?shù)亩鄠€繼電器7，其中控制轉(zhuǎn)盤15設(shè)置在連接軸14上， 控制開關(guān)5并聯(lián)與控制電源9兩端，定子繞組8并聯(lián)與動力電源10的兩端，所述繼電器7 輸入端連接控制電源9，并與控制開關(guān)5相連，繼電器7輸出端連接動力電源10，并與定子繞組8相連，所述控制開關(guān)5數(shù)目為定子繞組8數(shù)目的一半，且控制開關(guān)5設(shè)置在與定子繞組8相對應(yīng)的位置上即電機支架16上。參考圖4、5、6控制單元進一步地的還包括兩個相對設(shè)置在控制轉(zhuǎn)盤15上的轉(zhuǎn)盤觸片6，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，所述轉(zhuǎn)盤觸片6能夠接通或斷開控制開關(guān)5。參考圖8，永磁雙極直流無刷電機組還包括負載電源11和按鈕開關(guān)12，負載電源 11 一端連接繼電器7輸出端，另一端連接定子繞組8，當按鈕開關(guān)12按下時，動力電源10 接通；當按鈕開關(guān)12松開時，動力電源10斷開，同時負載電源接通。本實用新型實際加工過程中，上定子鐵芯1及下定子鐵芯13的材料可以為硅鋼片、電工純鐵或坡莫合金，所述控制開關(guān)5為電磁式接近開關(guān)，所述繼電器7為固態(tài)繼電器， 電磁式接近開關(guān)靈敏度高，穩(wěn)定性強，而固態(tài)繼電器是無觸點繼電器，電路通斷時，無火花且通過電流大。當然本領(lǐng)域人員可以想到采用控制開關(guān)5可以采用機械式或電控式開關(guān)， 所述繼電器還可以為電磁繼電器。[0040]本實用新型實際加工過程中，所述控制電源9為5V-30V，動力電源10為50V-220V 之間.本實用新型的工作原理如下參考附圖3本實用新型電機通電后，定子繞組e、f、A、B和E、F、a、b帶電，產(chǎn)生磁場使轉(zhuǎn)子運動，這時，由于e和E帶電，產(chǎn)生推力，而C和c沒電，本身和永久磁鐵2產(chǎn)生自然吸引力，轉(zhuǎn)子的運動方向是朝著C和c作順時針運動，待永久磁鐵2完全進C和c繞組后， 該繞組通電，同時切斷e和E繞組電源，為永久磁鐵2的下次進入做準備，以此類推，使電機進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)。電機運轉(zhuǎn)時，始終保持8個繞組通電，4個繞組斷電，進一步降低了電能的消耗。參考附圖5、6、7、8，本實用新型的永磁雙極直流無刷電機的電路控制采用的是通過控制開關(guān)5 —繼電器7 —定子繞組8組合完成的?？刂崎_關(guān)5固定在與定子繞組8相對應(yīng)的位置，每個控制開關(guān)5控制一個繼電器7，每個繼電器7控制兩個定子繞組?？刂妻D(zhuǎn)盤 15與電機轉(zhuǎn)子同步運行。在控制轉(zhuǎn)盤15相應(yīng)位置鑲嵌兩塊與永久磁鐵2位置相同的轉(zhuǎn)盤觸片6，這樣在控制轉(zhuǎn)盤15隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時控制控制開關(guān)5，使其隨永久磁鐵運動而開閉相應(yīng)開關(guān)，保證定子繞組及時通、斷電源。參考附圖8當負載電源11連通發(fā)電機，具體操作如下當本實用新型電機需要啟動時按下按鈕開關(guān)12使a、b和e、f斷開，c、d和g、h接通，這時動力電源10接通。待本實用新型電機運轉(zhuǎn)正常，發(fā)電機發(fā)電時松開按鈕，這時a、b和e、f接通，c、d和g、h斷開， 使本實用新型電機正常運轉(zhuǎn)，發(fā)電機發(fā)出的電能除部分供電機使用外，多余電量可供其他設(shè)備使用。在試驗中，用直徑0. 5毫米銅線纏繞2000匝，通過0. 4安培電流，N極只可吸起5. 2 公斤鐵塊，這時在S極也放5. 2公斤鐵塊，它可同時吸起。在沒有增加任何能量的前提下， 雙極電磁鐵比單極電磁鐵功效提高了一倍。以上僅描述了本實用新型的基本原理和工作過程，本領(lǐng)域人員可以根據(jù)上述說明作出許多變化和改進，這些變化和改進應(yīng)該屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種永磁雙極直流無刷電機，其特征在于，包括定子，其包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯(1)及與上定子鐵芯(1)數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯(13)，所述上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(1 縱截面均為C形，且上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)的外周均纏繞有定子繞組(8)；轉(zhuǎn)子，位于上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)之間，包括軸體(4)及分別位于軸體(4) 兩端的轉(zhuǎn)盤(3 )，所述兩個轉(zhuǎn)盤(3 )側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵(2 )，且永久磁鐵(2 )以同名磁極相對的方式設(shè)置，并永久磁鐵(2)兩端面夾角為120°。
2.一種永磁雙極直流無刷電機組，其特征在于，包括多個定子，每個定子包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯(1)及與上定子鐵芯(I)數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯(13)，所述上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)縱截面均為C形， 且上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)的外周均纏繞有定子繞組(8)；多個轉(zhuǎn)子，位于上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)之間，并由一個連接軸(14)相連，每個轉(zhuǎn)子包括兩個分別對應(yīng)于上定子鐵芯(1)及下定子鐵芯(13)的兩個磁極端的轉(zhuǎn)盤(3)， 所述兩個轉(zhuǎn)盤(3)側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵(2)，且永久磁鐵(2)以同名磁極相對的方式設(shè)置，并永久磁鐵(2)兩端面夾角為120° ；和控制單元，用于提供該直流無刷電機的電力驅(qū)動及控制，包括控制電源(9)、動力電源 (10)、控制轉(zhuǎn)盤(15)、多個控制開關(guān)(5)和與控制開關(guān)(5)數(shù)目相當?shù)亩鄠€繼電器(7)，其中控制轉(zhuǎn)盤(15)設(shè)置在連接軸(14)上，控制開關(guān)(5)并聯(lián)與控制電源(9)兩端，定子繞組(8) 并聯(lián)與動力電源(10)的兩端，所述繼電器(7)輸入端連接控制電源(9)，并與控制開關(guān)(5) 相連，繼電器(7)輸出端連接動力電源(10)，并與定子繞組(8)相連，所述控制開關(guān)(5)數(shù)目為定子繞組(8)數(shù)目的一半，且控制開關(guān)(5)設(shè)置在與定子繞組(8)相對應(yīng)的位置上；其中控制單元進一步地的還包括兩個相對設(shè)置在控制轉(zhuǎn)盤(15)上的轉(zhuǎn)盤觸片(6)，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，所述轉(zhuǎn)盤觸片(6)能夠接通或斷開控制開關(guān)(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述永磁雙極直流無刷電機組，其特征在于其還包括負載電源(II)和按鈕開關(guān)(12)，負載電源(11)通過按鈕開關(guān)(2)連接繼電器(7)輸出端和定子繞組 (8)，當按鈕開關(guān)(12)按下時，動力電源(10)接通；當按鈕開關(guān)(12)松開時，動力電源(10) 斷開，同時負載電源接通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述永磁雙極直流無刷電機組，其特征在于所述控制開關(guān)(5) 為電磁式接近開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述永磁雙極直流無刷電機組，其特征在于所述繼電器為固態(tài)繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述永磁雙極直流無刷電機組，其特征在于所述控制電源(9) 為 5V-30V，動力電源(10)為 50V-220V。
專利摘要本實用新型公開了一種永磁雙極直流無刷電機及其構(gòu)成的電機組，所述永磁雙極直流無刷電機的定子轉(zhuǎn)子組能夠縮短磁路，減少漏磁，且能增加繞組匝數(shù)，定子轉(zhuǎn)子組可多組疊加并用；由永磁雙極直流無刷電機構(gòu)成的電機組能夠?qū)崿F(xiàn)小電能輸入，大動能產(chǎn)出，還可以帶動負載。所述永磁雙極直流無刷電機用定子轉(zhuǎn)子組，包括定子，定子包括多個相互平行間隔分布的上定子鐵芯及與上定子鐵芯數(shù)目相應(yīng)的下定子鐵芯，上定子鐵芯及下定子鐵芯縱截面均為C形；轉(zhuǎn)子包括軸體及分別位于軸體兩端的轉(zhuǎn)盤，所述兩個轉(zhuǎn)盤側(cè)面均相對設(shè)置有1對永久磁鐵，且永久磁鐵以同名磁極相對的方式設(shè)置。永磁雙極直流無刷電機組，包括多個定子,多個由一個連接軸相連的轉(zhuǎn)子。
文檔編號H02K16/00GK201985731SQ20112004514
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者張鐵智 申請人:張鐵智