專利名稱：軸向磁路無刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用軸向磁路進(jìn)行工作的無刷直流電機(jī)。
在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)的磁路平面都是平行于電機(jī)的徑向平面的。有關(guān)這方面的情況可以查閱最新出版的電機(jī)構(gòu)造書藉來了解。這種徑向磁路直流電機(jī)因?yàn)槠涔ぷ鞔怕窞閺较虼怕?，故其工作時(shí)必需具有換向器，這樣就使得這種傳統(tǒng)的直流電機(jī)具有壽命短、有噪聲、換向時(shí)產(chǎn)生火花及電磁干擾等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種利用軸向磁路進(jìn)行工作的無刷直流電機(jī)。
本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造為在電機(jī)的非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸上套著一個(gè)永磁的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子軸向的中部有激磁線圈；定子處于轉(zhuǎn)子的外圈；定子兩頭有突出的齒部與轉(zhuǎn)子兩端相對(duì)形成了第一環(huán)形氣隙和第二環(huán)形氣隙；定子齒之間有繞組槽；繞組的工作邊就處于槽內(nèi)，繞組呈四邊形，除了工作邊處于繞組槽中外，其余幾邊均不處在繞組槽中(即不處在氣隙磁場(chǎng)中)；定子固定于非導(dǎo)磁的外殼上，外殼通過軸承與非導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)。本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的磁路為沿軸向經(jīng)過轉(zhuǎn)子→沿徑向經(jīng)過第一環(huán)形氣隙和定子齒部→沿軸向經(jīng)過定子→沿徑向經(jīng)過定子齒和第二環(huán)形氣隙→轉(zhuǎn)子；由此可見，本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造特征在于其磁路平面平行于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸。在如上所述的磁路中，當(dāng)磁通經(jīng)過環(huán)形氣隙時(shí)形成勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)，該勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)的特點(diǎn)為磁場(chǎng)中的每一條磁力線的延長(zhǎng)線都通過圓環(huán)的圓心，磁力線的方向相對(duì)于圓心是一致的(即方向都指向圓心或都背向圓心)；且任意相鄰兩條磁力線的夾角都相等。當(dāng)本發(fā)明中的軸向磁路無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子作定向勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組的工作邊相對(duì)于勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)來說是以固定的半徑和恒定的角速度作定向圓周運(yùn)動(dòng)來切割磁力線的。故在繞組的工作邊上感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為恒穩(wěn)電勢(shì)；反之，當(dāng)本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的繞組中通過電流時(shí)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子將輸出一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
由于本發(fā)明中的軸向磁路無刷直流電機(jī)的磁路為軸向磁路，當(dāng)磁通沿軸向磁路經(jīng)過環(huán)形氣隙時(shí)形成勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)；只要導(dǎo)線在勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向不變，那么在導(dǎo)線上感應(yīng)出的感生電動(dòng)勢(shì)的方向也不變；故本發(fā)明中的直流電機(jī)不需要換向電刷就能發(fā)出直流電(或用直流電工作)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明圖一是軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造圖；圖二是圖一的A-A剖面圖；圖三是磁路圖；圖四是勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)示意圖；圖五是繞組接線圖；

圖1所描述的軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造為轉(zhuǎn)軸(1)是非導(dǎo)磁性的，永磁性材料做成的轉(zhuǎn)子(3)緊套在轉(zhuǎn)軸(1)上共同形成電樞，在轉(zhuǎn)子(3)軸向中部有激磁線圈(6)它套在轉(zhuǎn)子(3)的外圈但處于定子(4)的內(nèi)圈；定子(4)兩端有定子齒(11)與轉(zhuǎn)子(3)相對(duì)，形成了第一環(huán)形氣隙(9)和第二環(huán)形氣隙(10)，定子(4)上的定子齒(11)之間有繞組槽(12)，繞組(5)的工作邊(5a)就處于繞組槽(12)中，定子(4)固定于非導(dǎo)磁的機(jī)殼(7)上；機(jī)殼通過軸承(2)與轉(zhuǎn)軸(1)相聯(lián)系；風(fēng)扇(8)是為加快電機(jī)的散熱設(shè)置的，由圖2可進(jìn)一步了解本發(fā)明中直流電機(jī)的各部分構(gòu)造。
圖3是本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的磁路圖，由激磁線圈(6)及轉(zhuǎn)子(3)的剩磁產(chǎn)生的磁通沿軸向穿過轉(zhuǎn)子(3)然后沿徑向到達(dá)第一環(huán)形氣隙(9)，當(dāng)磁通經(jīng)過第一環(huán)形氣隙(9)時(shí)形成了勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)(a)；磁通沿軸向穿過定子(4)，然后沿徑向到達(dá)第二環(huán)形氣隙(10)在這里磁通又形成了一個(gè)與勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)(a)方向相反的勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)(b)；磁通穿過環(huán)形氣隙(10)后又回到轉(zhuǎn)子(3)。
圖四表達(dá)了勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)的性質(zhì)，即每一條磁力線的延長(zhǎng)線都穿過圓環(huán)的圓心，且方向一致(都指向或都背向圓心)；任意相鄰兩條磁力線的夾角都相等(均為α)。
圖五是繞組接線圖，單個(gè)繞組(1.2.…)等的繞線方向應(yīng)當(dāng)一致，單個(gè)繞組之間應(yīng)當(dāng)首尾串聯(lián)；處于第一環(huán)形氣隙的所有單個(gè)繞組串聯(lián)形成一個(gè)總線圈(A)；處于第二環(huán)形氣隙的所有單個(gè)線圈(1a.2a…)串聯(lián)形成總線圈(B)；總線圈(A)和(B)既可分別單獨(dú)與外界相聯(lián)，也可串聯(lián)或并聯(lián)后再與外界相聯(lián)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造為在電機(jī)的非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸(1)上套著一個(gè)永磁的轉(zhuǎn)子(3)，轉(zhuǎn)子(3)軸向的中部有激磁線圈(6)；定子(4)處于轉(zhuǎn)子(3)的外圈；定子(4)兩頭有突出的齒部(11)與轉(zhuǎn)子(3)兩端相對(duì)形成了第一環(huán)形氣隙(9)和第二環(huán)形氣隙(10)；定子齒(11)之間有繞組槽(12)；繞組(5)的工作邊(5a)就處于槽內(nèi)，繞組(5)呈四邊形，除了工作邊(5a)處于繞組槽(12)中外，其余幾邊均不處在繞組槽中(即不處在氣隙磁場(chǎng)中)；定子(4)固定于非導(dǎo)磁的外殼(7)上，外殼(7)通過軸承(2)與非導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)軸(1)相聯(lián)。本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的磁路為沿軸向經(jīng)過轉(zhuǎn)子(3)→沿徑向經(jīng)過第一環(huán)形氣隙(9)和定子齒部(11)→沿軸向經(jīng)過定子(4)→沿徑向經(jīng)過定子齒(11)和第二環(huán)形氣隙(10)→轉(zhuǎn)子(3)；由此可見，本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的構(gòu)造特征在于其磁路平面平行于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，在本發(fā)明中所述軸向磁路無刷直流電機(jī)的磁路中，當(dāng)磁通經(jīng)過環(huán)形氣隙時(shí)形成勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)，該勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)的特點(diǎn)為磁場(chǎng)中的每一條磁力線的延長(zhǎng)線都通過圓環(huán)的圓心，磁力線的方向相對(duì)于圓心是一致的(即方向都指向圓心或都背向圓心)；且任意相鄰兩條磁力線的夾角都相等；當(dāng)本發(fā)明中的軸向磁路無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子作定向勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組的工作邊相對(duì)于勻強(qiáng)環(huán)形磁場(chǎng)來說是以固定的半徑和恒定的角速度作定向圓周運(yùn)動(dòng)來切割磁力線的，故在繞組的工作邊上感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為恒穩(wěn)電勢(shì)；反之，當(dāng)本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的繞組中通過電流時(shí)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子將輸出一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩；
3.根據(jù)權(quán)利要求1本發(fā)明中所述軸向磁路無刷直流電機(jī)的繞組接線方法為單個(gè)繞組(1.2.…)等的繞線方向應(yīng)當(dāng)一致，單個(gè)繞組之間應(yīng)當(dāng)首尾串聯(lián)；處于第一環(huán)形氣隙的所有單個(gè)繞組串聯(lián)形成一個(gè)總線圈(A)；處于第二環(huán)形氣隙的所有單個(gè)線圈(1a.2a…)串聯(lián)形成總線圈(B)；總線圈(A)和(B)既可分別單獨(dú)與外界相聯(lián)，也可串聯(lián)或并聯(lián)后再與外界相聯(lián)。
全文摘要
一種軸向磁路無刷直流電機(jī),由轉(zhuǎn)子(3),定子(4)及第一環(huán)形氣隙(9)和第二環(huán)形氣隙(10)組成其軸向磁路,繞組(5)只有工作邊(5a)處于繞組槽(12)中;當(dāng)轉(zhuǎn)子(3)作定向勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),繞組(5)的工作邊(5a)上就能感應(yīng)出恒穩(wěn)電勢(shì);反之,當(dāng)本發(fā)明的軸向磁路無刷直流電機(jī)的繞組(5)中通過直流電時(shí),該電機(jī)的轉(zhuǎn)子(3)將輸出一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)H02K57/00GK1196601SQ9811015
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月16日
發(fā)明者卜中山 申請(qǐng)人:卜中山