本發(fā)明涉及一種永磁直流電機(jī)，更確切地說(shuō)，是一種免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，電機(jī)是需求量會(huì)越來(lái)越大，其中永磁直流電機(jī)因其：效率高、功率密度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、調(diào)速平滑范圍廣等，廣泛應(yīng)用于各種便攜式的電子設(shè)備、器具、家電、醫(yī)療、汽車、摩托車、電動(dòng)自行車、蓄電池車、船舶、航空、機(jī)械等，我國(guó)每年生產(chǎn)的各種永磁直流電機(jī)達(dá)數(shù)十億臺(tái)以上。

永磁直流電機(jī)現(xiàn)階段有兩種類型：有刷永磁直流電機(jī)和無(wú)刷永磁直流電機(jī)，這兩種電機(jī)各存在一些缺陷，并且電機(jī)的質(zhì)量問(wèn)題95％是出在換向裝置上。碳刷永磁直流電機(jī)的缺陷：碳刷壽命短、機(jī)械摩擦噪音大、有電火花、電磁干擾、壓降電能損耗等；換向裝置零部件多，工藝復(fù)雜，暫時(shí)無(wú)法全自動(dòng)化生產(chǎn)，屬于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，微型碳刷永磁直流電機(jī)中換向裝置占電機(jī)50％的體積，20％的材料成本，30％的生產(chǎn)工時(shí)。

無(wú)刷永磁直流電機(jī)的缺陷：控制器是新起來(lái)的產(chǎn)業(yè)，還處于發(fā)展初期階段，不能做大功率控制器，電子元件較多，成本非常高(核心電子元件，芯片等質(zhì)量好的都需進(jìn)口，核心技術(shù)都被國(guó)外控制)，微型無(wú)刷永磁直流電機(jī)控制器占40％以上的材料成本，50％左右的體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，從而提供一種免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

本發(fā)明公開了一種免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)，包含：

一轉(zhuǎn)子機(jī)殼；

一對(duì)端蓋，所述的端蓋分別位于所述的轉(zhuǎn)子機(jī)殼的兩端，所述的端蓋的內(nèi)壁上分別設(shè)有一軸承；

一電機(jī)軸，所述的電機(jī)軸貫穿所述的軸承；

一環(huán)形的第一磁環(huán)和一環(huán)形的第二磁環(huán)，所述的第一磁環(huán)和第二磁環(huán)位于所述的轉(zhuǎn)子機(jī)殼的內(nèi)壁上；

一定子鐵芯，所述的電機(jī)軸貫穿所述的定子鐵芯；

一對(duì)絕緣架，所述的電機(jī)軸貫穿所述的絕緣架，所述的絕緣架分別位于所述的定子鐵芯的兩側(cè)，所述的絕緣架上纏繞漆包線；

其中，所述的絕緣架分別與所述的定子鐵芯嵌套連接。

作為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，

所述的定子鐵芯包含一圓筒狀的定子筒，所述的定子筒的外壁的上部設(shè)有若干組由第一線圈固定翼板組成的第一線圈固定翼板陣列，所述的定子筒的外壁的下部設(shè)有若干組由第二線圈固定翼板組成的第二線圈固定翼板陣列，所述的第一線圈固定翼板的末端分別設(shè)有一瓦狀的第一線圈固定弧板，所述的第二線圈固定翼板的末端分別設(shè)有一瓦狀的第二線圈固定弧板；

所述的絕緣架包含一圓筒狀的絕緣筒和一環(huán)形的絕緣環(huán)座，所述的絕緣環(huán)座的周向上設(shè)有若干組由限位支架組成的限位支架陣列和若干組由線圈隔離板組成的線圈隔離板陣列，所述的限位支架包含一長(zhǎng)條狀的限位長(zhǎng)條，所述的限位長(zhǎng)條的末端分別設(shè)有一弧形的限位弧條，所述的線圈隔離板包含一隔離翼板，所述的隔離翼板的末端分別設(shè)有一弧形的連接弧條和一對(duì)隔離叉條，相鄰的隔離叉條之間分別構(gòu)成一叉條槽口，所述的叉條槽口分別與所述的第一線圈固定翼板、第二線圈固定翼板相配合。

本發(fā)明還公開了一種免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)，包含一轉(zhuǎn)子機(jī)殼，所述的轉(zhuǎn)子機(jī)殼的兩端分別設(shè)有一端蓋，所述的端蓋的內(nèi)壁上分別設(shè)有一軸承，所述的軸承之間設(shè)有一電機(jī)軸，所述的轉(zhuǎn)子機(jī)殼的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)形的第一磁環(huán)和一環(huán)形的第二磁環(huán)，所述的電機(jī)軸上設(shè)有一定子鐵芯和一對(duì)絕緣架，所述的絕緣架位于所述的定子鐵芯的兩側(cè)，所述的絕緣架上纏繞漆包線；

所述的定子鐵芯包含一圓筒狀的定子筒，所述的定子筒的外壁的上部設(shè)有兩組由第一線圈固定翼板組成的第一線圈固定翼板陣列，所述的定子筒的外壁的下部設(shè)有兩組由第二線圈固定翼板組成的第二線圈固定翼板陣列，所述的第一線圈固定翼板的末端分別設(shè)有一瓦狀的第一線圈固定弧板，所述的第二線圈固定翼板的末端分別設(shè)有一瓦狀的第二線圈固定弧板，所述的第一線圈固定翼板陣列的設(shè)置方向與所述的第二線圈固定翼板陣列相互垂直；

所述的絕緣架包含一圓筒狀的絕緣筒和一環(huán)形的絕緣環(huán)座，所述的絕緣環(huán)座的周向上設(shè)有兩組由限位支架組成的限位支架陣列和兩組由線圈隔離板組成的線圈隔離板陣列，所述的限位支架陣列的設(shè)置方向與所述的線圈隔離板陣列相互垂直，所述的限位支架包含一長(zhǎng)條狀的限位長(zhǎng)條，所述的限位長(zhǎng)條的末端分別設(shè)有一弧形的限位弧條，所述的線圈隔離板包含一隔離翼板，所述的隔離翼板的末端分別設(shè)有一弧形的連接弧條和一對(duì)隔離叉條，相鄰的隔離叉條之間分別構(gòu)成一叉條槽口，所述的叉條槽口分別與所述的第一線圈固定翼板、第二線圈固定翼板相配合。

本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于少了復(fù)雜的換向裝置，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化制造。沒(méi)有了電氣換向部分，電機(jī)可靠性質(zhì)的飛躍提高。沒(méi)有換向過(guò)程就沒(méi)有交變磁場(chǎng)產(chǎn)生，就沒(méi)有鐵芯渦流損耗，電磁干擾，電機(jī)時(shí)間常數(shù)也縮短，電機(jī)反應(yīng)更靈敏。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)為另一個(gè)視角；

圖3為圖2中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)沿a-a線的剖視圖；

圖4為圖1中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖5為圖4中的永磁直流電機(jī)的進(jìn)一步的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖6為圖5中的永磁直流電機(jī)的進(jìn)一步的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖7為圖5中的永磁直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖5中的永磁直流電機(jī)的絕緣架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為圖8中的絕緣架的b區(qū)域的細(xì)節(jié)放大示意圖；

圖10為圖8中的絕緣架的c區(qū)域的細(xì)節(jié)放大示意圖；

圖11為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的原理圖；

圖12為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的電流/安培力方向示意圖；

圖13為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)為兩極；

圖14為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的絕緣架的立體結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)該絕緣架對(duì)應(yīng)圖13中的轉(zhuǎn)子；

圖15為圖13中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的電樞繞線圖；

圖16為圖13中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的安培力方向示意圖，此時(shí)n極永磁體受到安培力反作用力；

圖17為圖13中的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的安培力方向示意圖，此時(shí)s極永磁體受到安培力反作用力；

圖18為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的磁路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1至圖10所示，該免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)1包含一轉(zhuǎn)子機(jī)殼2，該轉(zhuǎn)子機(jī)殼2的兩端分別設(shè)有一端蓋3，該端蓋3的內(nèi)壁上分別設(shè)有一軸承5，該軸承5之間設(shè)有一電機(jī)軸4，該轉(zhuǎn)子機(jī)殼2的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)形的第一磁環(huán)6和一環(huán)形的第二磁環(huán)7，該電機(jī)軸4上設(shè)有一定子鐵芯8和一對(duì)絕緣架9，該絕緣架9位于該定子鐵芯8的兩側(cè)，漆包線10纏繞在絕緣架9上。該轉(zhuǎn)子機(jī)殼2、第一磁環(huán)6、第二磁環(huán)7、端蓋3和軸承5外圈固定成一整體且繞電機(jī)軸4能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。該定子鐵芯8、絕緣架9、漆包線10、電機(jī)軸4、軸承5內(nèi)圈固定成一整體，固定不動(dòng)。

該定子鐵芯8包含一圓筒狀的定子筒80，該定子筒80的外壁的上部設(shè)有兩組由第一線圈固定翼板81組成的第一線圈固定翼板陣列，該定子筒80的外壁的下部設(shè)有兩組由第二線圈固定翼板83組成的第二線圈固定翼板陣列，該第一線圈固定翼板81的末端分別設(shè)有一瓦狀的第一線圈固定弧板82，該第二線圈固定翼板83的末端分別設(shè)有一瓦狀的第二線圈固定弧板84，該第一線圈固定翼板陣列的設(shè)置方向與該第二線圈固定翼板陣列相互垂直。

該絕緣架9包含一圓筒狀的絕緣筒90和一環(huán)形的絕緣環(huán)座91，該絕緣環(huán)座91的周向上設(shè)有兩組由限位支架92組成的限位支架陣列和兩組由線圈隔離板93組成的線圈隔離板陣列，該限位支架陣列的設(shè)置方向與該線圈隔離板陣列相互垂直，該限位支架92包含一長(zhǎng)條狀的限位長(zhǎng)條921，該限位長(zhǎng)條921的末端分別設(shè)有一弧形的限位弧條922，該線圈隔離板93包含一隔離翼板931，該隔離翼板931的末端分別設(shè)有一弧形的連接弧條932和一對(duì)隔離叉條933，相鄰的隔離叉條933之間分別構(gòu)成一叉條槽口934，該叉條槽口934分別與該第一線圈固定翼板81、第二線圈固定翼板83相配合。

下面介紹該永磁直流電機(jī)工作原理：根據(jù)左手定則：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，伸直左手，拇指與食指垂直，讓磁力線垂直穿過(guò)掌心，食指指向電流的方向，拇指的指向即為受力方向，當(dāng)改變電流反向，受力反向，當(dāng)改變磁場(chǎng)極性時(shí)，受力反向，此力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度大小，電流大小成正比。

如圖11所示，漆包線10中bc/de段分別處在n/s極磁場(chǎng)下，通電流受到安培力繞h中心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°時(shí)，就分別處在s/n極磁場(chǎng)下，磁場(chǎng)極性變反向，那么所受到安培力也變反向，導(dǎo)致變漆包線反方向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)增加改變電流反向裝置，使所受的安培力也反向，最終所受的安培力始終朝一個(gè)方向做圓周旋轉(zhuǎn)。改變電流方向的過(guò)程在電機(jī)行業(yè)簡(jiǎn)稱換向，n/s永磁體在軸向上處于同一平面，那么圓周上必定有n/s磁極。

如圖12所示，磁極在軸向上偏置并排，其中bc/de導(dǎo)線分別處在n/s極磁場(chǎng)下，通電流受到安培力繞h中心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°時(shí)，再旋轉(zhuǎn)bc/de導(dǎo)線并沒(méi)有處在s/n極磁場(chǎng)下，處在無(wú)磁場(chǎng)狀態(tài)下，此時(shí)圓周方向延長(zhǎng)n/s極磁場(chǎng)，那么bc/de導(dǎo)線一直在n/s磁場(chǎng)下，所受到的安培力與起始位置方向一致，n/s極磁場(chǎng)延長(zhǎng)致一周，所受到的安培力也是一周方向旋轉(zhuǎn)，在此過(guò)程不需換向。該定子鐵芯8、漆包線10固定，那么第一磁環(huán)6、第二磁環(huán)7在安培力的反作用力下反方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)外產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩。

需要說(shuō)明的是，圖1至圖12中所示的電機(jī)具有四極，當(dāng)然，電機(jī)的極數(shù)可以根據(jù)需要自由改變。

如圖13和圖14所示，為本發(fā)明的免換向結(jié)構(gòu)的永磁直流電機(jī)的另一具體實(shí)施方式，此時(shí)，電機(jī)為兩極電機(jī)。

如圖16所示，定子鐵芯8為菱形截面結(jié)構(gòu)，起到引磁作用，第一磁環(huán)6與第二磁環(huán)7磁極面截面成菱形，必須菱形定子鐵芯8引磁，才能構(gòu)成兩磁環(huán)的磁通路徑。

該免換向永磁直流電機(jī)具備永磁直流電機(jī)本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)同時(shí)額外一些優(yōu)點(diǎn)：由于少了復(fù)雜的換向裝置，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化制造。沒(méi)有了電氣換向部分，電機(jī)可靠性質(zhì)的飛躍提高。沒(méi)有換向過(guò)程就沒(méi)有交變磁場(chǎng)產(chǎn)生，就沒(méi)有鐵芯渦流損耗，電磁干擾，電機(jī)時(shí)間常數(shù)也縮短，電機(jī)反應(yīng)更靈敏。

另外，需要說(shuō)明的是，該定子筒80的外壁的上部設(shè)有兩組由第一線圈固定翼板81組成的第一線圈固定翼板陣列，顯然，也可以設(shè)置多組，比如4組、8組等，那么相應(yīng)的第二線圈固定翼板83以及絕緣架9上對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的數(shù)量也隨之增加。

不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。