CN103095077B - 无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机，包括外壳、前端盖、后端盖、电机轴、转子、永磁体、定子，所述外壳前侧卡套前端盖，外壳后侧卡套后端盖；所述外壳内套接电机轴，所述前端盖内侧固定定子，所述后端盖内侧固定另一定子，所述两定子外侧设有一转子，所述转子内壁上与两定子分别相对设有永磁体。其旋转顺畅，内振动较低，噪音分贝低，而且没有切频音、哨音。

Description

无刷直流电机

技术领域

本发明涉及一种电机技术领域，具体是一种无刷直流电机。

背景技术

目前市场上的直流电机大概有三种：①有刷轴传动电机，②无刷轴传动电机，③无刷外转传动电机。而以上三种电机都有各自的缺点：

有刷轴传动电机虽然用价格较便宜的铁氧体磁铁，但它是通过碳刷和换向器的转换来完成的，而碳刷噪音大、寿命短，有刷马达的使用和维修成本大。

无刷轴传动电机因为是内转子传动，其转子的扭力不够，需用磁性很强的材料钕铁硼磁铁来保证扭力。而市场上现钕铁硼的材料价格相当昂贵，这样它的磁铁成本高。

无刷外传动电机，一般用作两端固定，中间悬空的行业使用。若要落地使用，需增加U形支架锁在定子的两端轴心上。但这种加U形支架方式在新机安装和电机维修时上卸传动带都很麻烦，而且拆卸时有可能会不慎损坏电机，故此种电机使用范围较窄。

上述三款直流电机除各自有缺点外，还有共同致命的缺点：

无论磁铁装在转子上还是定子上，其一定是N、S板相邻交替向同一个方向，而相邻的两片磁铁中间一定有缝隙，在旋转时用N、S极磁性的切换，一定会造成旋转时不顺畅，有卡卡的问题，受力时会有内振动、抖动的问题，在技术层面上为了解决这些问题，目前情况下只有增加平衡用的飞轮，通过飞轮的重量增加它的惯性力，来消除上述旋转时不顺及卡卡的问题点，而增加飞轮就会增加成本。

同时，上述三款直流电机在使用时还会有较大的切频音、哨音，这些声音对室内使用的电器产品，特别是要求安静程度较高的设施、产品都是致命的。目前在这个方面还无法完全解决，只能尽量修改相邻N、S极交接点的磁铁形状，增加矽钢片的槽数等来弥补，但也只能尽量将上述声音降低而已，不能百分百消除上述噪音。

此外，目前市场上的传统电机结构是一个转子及一个定子组成的，其矽钢片及铜线结构是：铜线是绕进矽钢片的槽中，而矽钢片绕进铜线后，将成为一个密闭的，几乎无缝隙的实体。而电机在一定的功率下，矽钢片是有一定长度的，在运转过程中，由于铜线会发热，而与之间相配的另一个转子或定子上的磁铁与矽钢片的气隙一般都很小，由于气隙小，那么矽钢片上的热能就很难散热，而矽钢片两头端面因与空气接触面积大比容易散热，而矽钢片外径上的热能靠近两个端面的散热也比较容易，但中间部位在气隙有限情况下很难将热能降到理想效果，当不能降到理想效果时，因有热能产生问题就会耗功，电机的功率就比正常功率下降低很多(功率会下降15％～20％左右)。

虽然目前市场上因电机发热问题有加风叶来解决降温问题，但当电机在低速运转时，风叶的风量就会很低，那么散热问题还是不能解决，而电机最容易发热时段是电机在低速下运转，因为低速时没有高速旋转时的惯性力大，而高速旋转时，由于旋转的惯性力，电机的功率就会增大，而当低速时，为了保证正常运转扭力要增大，耗功就会增大，那么电机就更容易发热，而低速风叶又不起作用，那么电机因发热原因就会容易烧坏。

虽然目前市场上有斜槽式矽钢片或者斜槽式磁铁，但斜槽式矽钢片在矽钢片叠加以及在绕铜线时很困难，工作效率很低，而斜槽磁铁在加工和装配时都很困难。再者，也无法完全解决切频音和哨音问题，所以，斜槽式结构目前市场上很难进行批量性生产，所以本发明的两个定子比市场上用矽钢片做定子或转子的电机有可调性。而市场上是整体固定的，很难解决上述电机所困扰的技术难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷直流电机，克服了现有技术的上述不足，其旋转顺畅，内振动较低，噪音分贝低，而且没有切频音、哨音。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无刷直流电机，包括外壳、前端盖、后端盖、电机轴、转子、永磁体、定子，所述外壳前侧卡套前端盖，外壳后侧卡套后端盖；所述外壳内套接电机轴，所述前端盖内侧固定定子，所述后端盖内侧固定另一定子，所述两定子外侧设有一转子，所述转子内壁上与两定子分别相对设有永磁体。

优选地，所述两定子错位设置，定子错位角度大于相邻两片永磁体之间的缝隙距离。

优选地，所述前端盖内侧锁固定子固定座，定子固定座套在电机轴外，固定座套外壁套固一定子，所述后端盖内侧锁固定子固定座，定子固定座套在电机轴外，固定座套外壁套固另一定子。

优选地，所述转子自两个定子之间与电机轴连接。

优选地，所述转子主要包括转子环、固定板，转子环为环形结构，转子环内侧中部焊接固定板，所述两组永磁体均沾接在转子环内壁上，两组永磁体分别设置在固定板两侧，固定板同侧的永磁体的排列方式为：相邻的永磁体的N极和S极交替向同一个方向。

更优选地，所述固定板上设有通风孔，通风孔与固定板一侧的永磁体相对且大于永磁体的面积，所述固定板的轴心处设有套孔，套孔套固在连接套的外壁上，所述连接套与固定板通过螺钉锁固。

更优选地，所述连接套中部设有套孔，套孔套接电机轴，并通过销固定，所述连接套两侧分别设有卡固在电机轴的卡簧槽内的卡簧，所述连接套的外延设有缺口。

更优选地，所述外壳下侧中部设有具有支撑作用的底座；所述前端盖外侧的电机轴末端设有台阶，所述后端盖外侧设有套接在电机轴上的风扇。

更优选地，所述前端盖和后端盖外沿相对设有连耳，前端盖和后端盖的连耳通过连杆连接。

更优选地，所述前端盖和后端盖上分别设有通风孔。

本发明所述的无刷直流电机的有益效果是：旋转顺畅，旋转时没有卡卡的问题，内振动较低，噪音分贝低，没有切频音、哨音；使用范围非常广，特别是对环境噪音要求分贝低的设施。产品与同行业产品相比更有优点，如：室内电器产品、医疗器材、健身器材、风机行业，精密机床，室内自动化设备等等。

该发明的无刷直流电机解决了上述电机使用的局限性，在任何范围及任何设施方面都得到很好的运用，同时也弥补了轴传动有刷电机及轴传动无刷电机因内转子转矩小带动轴传动而耗功大的问题，同时也弥补了外转动无刷电机的落地不方便的问题。

本发明的一个外转子与两个定子组成的无刷电机，除有容易落地装配效果外，在同等体积的情况下，该外转电机扭力比轴传动无刷电机以及轴传动碳刷电机大30％以上，而扭力增大，也就是效率增大，攻率变大。若在同一耗能情况下，本发明无刷电机的功率也大很多。若在同一功率情况下，本专利的无刷电机体积就会小很多，由于体积小，无形中省掉很多原材料，给社会节约资源，同时，在扭力、功率一样的情况下，本发明的磁铁可以用普通材质的铁氧体，而轴传动的无刷电机就必须要用强磁的钕铁錋材质，而同一功率的电机下本发明使用磁铁材质是铁氧体比目前市场上的轴传动无刷电机强性磁铁钕铁錋材质要便宜很多，其成本节省超过50％以上，而目前市场的外转无刷电机虽然有我们发明的上述优点，但其轴是不能转动的，落地使用很困难，所以轴不能传动的外转无刷电机很难在市场上大批量使用。

本发明因是两个定子，若是同一功率下只需将原有长度的矽钢片切一为二，这样中间较为密闭的位置相对少很多，而且原矽钢片侧面散热位置只有左右两个端面，而该定子改为两个后，其左右端面共有四个侧面的端面，这样散热效果提升很多，再者，中间密闭的相对位置比原整体型的矽钢片的长度少很多，那么密闭的区位少其散热效果也好，散热好就会增加散热效果，耗功率就会少。

本发明的装有矽钢片的两个定子比一个整体矽钢片的定子或转子，散热效果要提高50％以上，由于散热好，在同一功率下，本发明的无刷电机比其它的轴传动式电机或轴固定的外转电机的效率要提高10％以上。

本发明的电机是由两个定子组成的，组装时将两个定子的矽钢片的齿(电枢齿)错位一点，这样，其错位距离只要超过N、S极相邻两片之间的缝隙距离就就可以了，当这一边的线圈与N、S极相切时，另外一边的线圈可以在组装时旋转一点不与这一边相对称，既然不对称，那么就可以在一边相切时，另外一边还没有相切到，这样可以消除运转过程中的切频音，哨音，同时也可以解决旋转时不顺畅、抖动、卡卡的问题。

虽然我们将一个定子设计成两个定子，在旋转时正常理解下还是会有切频音，只是比原来的小声一点而已，但切频音、抖动是电机旋转切换时所造成的瞬间停止、无扭力转换所带来的声音及抖动，但本发明已完全解决了切频音、抖动的问题，因为当一端的定子与磁铁N、S极切换时，另外一端还在受力旋转来补偿了这一端在切换时所造成瞬间停止及无扭力的现象。而当另一端切换时，那么这一端已过切换位置已受力，同时也补偿另一端切换时的不足，那么切频音、抖动就会消除。而一个定子和一个转子的直流电机或无刷电机就无法做到这一点。因为它们都是单一一个整体，是无法可以自由调节的。而由于叠加起来矽钢片的定子或转子是一条直槽的，而磁铁因为是N、S极交替朝一个方向组装的，一定会有一个切换的缝隙或间隙，这样切频音、抖动、哨音是无法消除的，而两个定子因为可以可调，刚好突破了上述技术难点。

附图说明

图1是本发明所述的无刷直流电机的立体图。

图2是本发明所述的无刷直流电机的主视图。

图3是本发明所述的无刷直流电机的纵向剖视图。

图4是本发明所述的无刷直流电机的转子的剖视图。

图5是本发明所述的无刷直流电机的永磁体的示意图。

图6本发明所述的无刷直流电机的电机轴的示意图，其中中段部分剖视。

图7是图6所述电机轴的左视图。

图8是本发明所述的无刷直流电机的后端盖的纵向剖视图。

图中：1、外壳；2、底座；3、风扇；4、前端盖；5、后端盖；6、连杆；7、连耳；8、通风孔；9、散热孔；10、电机轴；11、转子；11-1、转子环；11-2、固定板；11-3、套孔；11-4、螺纹孔；11-5、通风孔；12、永磁体；13、定子；14、销；15、螺钉；16、台阶；17、轴承；18、连接套；19、螺纹孔；20、套孔；21、缺口；22、定子固定座；23、螺钉；24、卡簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图1-3和8所示，本发明实施例所述的无刷直流电机，包括外壳1、底座2、风扇3、前端盖4、后端盖5、电机轴10、转子11、永磁体12、定子13，所述外壳1为空心圆柱体结构，外壳1前侧卡套前端盖4，外壳1后侧卡套后端盖5，所述前端盖4和后端盖5外沿相对设有连耳7，前端盖4和后端盖5的连耳7通过连杆6连接，通过连杆6将前端盖4和后端盖5锁紧在外壳1两侧，落地使用方便，所述前端盖4和后端盖5上分别设有通风孔8，有利于散热；所述外壳1下侧中部设有具有支撑作用的底座2，所述外壳1内套接电机轴10，电机轴10两端分别通过轴承17套接在前端盖4和后端盖5的轴心，所述前端盖4外侧的电机轴10末端设有台阶16，所述后端盖5外侧设有套接在电机轴10上的风扇3，所述前端盖4内侧通过螺钉23锁固定子固定座22，定子固定座22套在电机轴10外，固定座22套外壁套固一定子13，所述后端盖5内侧通过螺钉23锁固定子固定座22，定子固定座22套在电机轴10外，固定座22套外壁套固另一定子13，所述两定子13外侧设有转子11，转子11自两个定子13之间与电机轴10连接，通过转子11带动电机轴10转动，所述转子11内壁上与两定子13分别相对设有永磁体12。

所述两定子13错位设置，定子13错位角度大于相邻两片永磁体12之间的缝隙距离，当这一边的线圈与N、S相切时，另外一边的线圈可以在组装时旋转一点不与这一边相对称，既然不对称，那么就可以在一边相切时，另外一边还没有相切到，这样可以消除运转过程中的切频音，哨音，同时也可以解决旋转时不顺畅、抖动、卡卡的问题。

所述无刷直流电机还包括直流电控驱动器，直流电控驱动器位于外壳1外部或用延长线的方式锁在底座2上。

所述后端盖5与定子13之间所形成的腔体中安装有霍尔电路板，霍尔支架，霍尔元件，两端定子13出来的电路用并联方式接入外围驱动器上。

如图3-8所示，所述转子11主要包括转子环11-1、固定板11-2，转子环11-1为环形结构，转子环11-1内侧中部焊接固定板11-2，所述两组永磁体12均沾接在转子环11-1内壁上，两组永磁体12分别设置在固定板11-2两侧，固定板11-2同侧的永磁体12的数量可以为4、6、8、12个，永磁体12数量越多电机的扭力越大，可根据使用功率大小确定，固定板11-2同侧的永磁体12的排列方式为：相邻的永磁体12的N极和S极交替向同一个方向，使用时，永磁体12可以用材质较便宜的铁氧体，也可以用钕铁硼。

所述固定板11-2上设有通风孔11-5，通风孔11-5与固定板11-2一侧的永磁体12相对且大于永磁体12的面积，便于固定板11-2两侧通风、散热，所述固定板11-2的轴心处设有套孔11-3，套孔11-3套固在连接套18的外壁上，所述连接套18上设有四个螺纹孔19，连接套18上的螺纹孔19通过螺钉15锁固在固定板11-2上的螺纹孔11-4上，从而将固定板11-2及其转子环11-1固定在连接套18上。

所述连接套18中部设有套孔20，套孔20套接电机轴10，并通过销14固定，使得连接套18与电机轴10同步转动，且通过销14可防止连接套18与电机轴10在径向方向相对转动，所述连接套18两侧分别设有卡固在电机轴10的卡簧槽内的卡簧24，通过卡簧24将连接套18在轴向卡固，所述连接套18的外延设有缺口21，通过缺口21有利于固定板11-2两侧通风，便于电机散热。

本具体实施方式只是用于说明本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定。

Claims (4)

1.一种无刷直流电机，包括外壳、前端盖、后端盖、电机轴、转子、永磁体、定子，所述外壳前侧卡套前端盖，外壳后侧卡套后端盖；所述外壳内套接电机轴，其特征在于：所述前端盖内侧固定定子，所述后端盖内侧固定另一定子，所述两定子外侧设有一转子，所述转子内壁上与两定子分别相对设有永磁体；

所述两定子错位设置，定子错位角度大于相邻两片永磁体之间的缝隙距离；

所述转子主要包括转子环、固定板，转子环为环形结构，转子环内侧中部焊接固定板，所述两组永磁体均粘接在转子环内壁上，两组永磁体分别设置在固定板两侧，固定板同侧的永磁体的排列方式为：相邻的永磁体的N极和S极交替向同一个方向；

所述固定板上设有通风孔，通风孔与固定板一侧的永磁体相对且大于永磁体的面积，所述固定板的轴心处设有套孔，套孔套固在连接套的外壁上，所述连接套与固定板通过螺钉锁固；

所述连接套中部设有套孔，套孔套接电机轴，并通过销固定，所述连接套两侧分别设有卡固在电机轴的卡簧槽内的卡簧，所述连接套的外延设有缺口；

所述外壳下侧中部设有具有支撑作用的底座；所述前端盖外侧的电机轴末端设有台阶，所述后端盖外侧设有套接在电机轴上的风扇；

所述前端盖和后端盖上分别设有通风孔。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述前端盖内侧锁固定子固定座，定子固定座套在电机轴外，定子固定座外壁套固一定子，所述后端盖内侧锁固另一定子固定座，所述另一定子固定座套在电机轴外，所述另一定子固定座外壁套固另一定子。

3.根据权利要求2所述的无刷直流电机，其特征在于：所述转子自两个定子之间与电机轴连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的无刷直流电机，其特征在于：所述前端盖和后端盖外沿相对设有连耳，前端盖和后端盖的连耳通过连杆连接。