專利名稱：一種無定子鐵心無刷直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電動機，特別是一種無定子鐵心無刷直流電動機，屬電機領(lǐng)域，可用于低功耗、高速等場合。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無刷直流電動機本體與永磁同步電動機相同，由于定子鐵心的存在，在電機運轉(zhuǎn)時，會在定子鐵心中產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，這些損耗與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的1.3次方成正比，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時，會在定子鐵心中產(chǎn)生巨大的損耗，從而大大增加了電機的功耗。同時，由于定子齒槽的存在，會使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩和齒諧波，從而會使轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動并產(chǎn)生一定的損耗。無齒槽無刷直流電動機可以消除齒槽轉(zhuǎn)矩以及齒諧波，這樣可以有利于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)。但是定子鐵心損耗仍然存在。由此看來，減小轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時在定子中產(chǎn)生的巨大鐵耗是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是提供一種低功耗的無定子鐵心的無刷直流電動機。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種無定子鐵心的無刷直流電動機，其特點在于它包括外轉(zhuǎn)子鐵心、空心杯定子(包括繞組和骨架)、永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子軸，外轉(zhuǎn)子鐵心與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心均連接到轉(zhuǎn)子軸上，使外轉(zhuǎn)子鐵心與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心同轉(zhuǎn)子軸一同旋轉(zhuǎn)，永磁體安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心或外轉(zhuǎn)子鐵芯上，空心杯定子固定在機殼上。
本發(fā)明的原理是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵心分為外轉(zhuǎn)子鐵心和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心兩部分，兩者固定在轉(zhuǎn)子軸上并與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，永磁體相對于轉(zhuǎn)子鐵心沒有相對運動，從而不會在轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生損耗。置于杯形繞組中的霍爾元件檢測永磁體磁極的位置，根據(jù)霍爾元件的輸出信號，在相應(yīng)的相繞組中通以直流電流，這樣繞組中就會產(chǎn)生磁場，該磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，使得外轉(zhuǎn)子鐵心、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心以及轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明具有無定子鐵心、無齒槽轉(zhuǎn)矩、無鐵心損耗、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、電樞反應(yīng)小等優(yōu)點，這是由于(1)與傳統(tǒng)的無刷直流電機相比，由于本發(fā)明沒有齒槽，故消除了傳統(tǒng)無刷直流電機的齒槽效應(yīng)，同時還有利于散熱，由于該種結(jié)構(gòu)電機電樞反應(yīng)弱，還有利于無傳感器等各種控制方法的實現(xiàn)；(2)與無齒槽無刷直流電機相比，本發(fā)明取消了定子鐵心，使杯形繞組獨立于電機鐵心，并將轉(zhuǎn)子鐵心分為內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和外轉(zhuǎn)子鐵心兩部分，從而從根本上消除了定子鐵心損耗。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的空心杯定子結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由外轉(zhuǎn)子鐵心1、永磁體2、空心杯繞組3、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4和轉(zhuǎn)子軸5組成，外轉(zhuǎn)子鐵心1與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4均固定連接到轉(zhuǎn)子軸5上，這樣外轉(zhuǎn)子鐵心1與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4同轉(zhuǎn)子軸5一同旋轉(zhuǎn)，永磁體2可以安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4上，也可以安裝在外轉(zhuǎn)子鐵心1上，考慮到轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生巨大的離心力，一般將永磁體2置于外轉(zhuǎn)子鐵心1上，永磁體2采用衫鈷、鐵氧體、釹鐵硼等稀土永磁材料，永磁體2產(chǎn)生的磁通經(jīng)過外轉(zhuǎn)子鐵心1和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4以及它們之間的氣隙構(gòu)成閉合回路，空心杯繞組2固定于骨架并安裝在機殼7上。
當(dāng)轉(zhuǎn)子軸5采用導(dǎo)磁材料時，外轉(zhuǎn)子鐵心1與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4均需通過隔磁材料6固定連接到轉(zhuǎn)子軸5上，以減小漏磁。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸5采用非導(dǎo)磁材料如不銹鋼、鋁、鈦合金等時，外轉(zhuǎn)子鐵心1和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心4可以直接固定在轉(zhuǎn)子軸5上。
如圖2所示，空心杯形定子由繞組21和骨架22組成，骨架22上開有槽，繞組21繞成鏈?zhǔn)嚼p繞在骨架22上，并用環(huán)氧樹脂23灌封，三個霍爾元件24置于電角度為120度的槽內(nèi)，用于檢測轉(zhuǎn)子位置；溫控元件24置于其余的任意一個槽中，用于檢測繞組的溫度。
權(quán)利要求
1.一種無定子鐵心無刷直流電動機，其特征在于它包括外轉(zhuǎn)子鐵心(1)、永磁體(2)、空心杯繞組(3)、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(4)和轉(zhuǎn)子軸(5)，外轉(zhuǎn)子鐵心(1)與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(4)均固定連接到轉(zhuǎn)子軸(5)上，可使外轉(zhuǎn)子鐵心(1)與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(4)同轉(zhuǎn)子軸(5)一同旋轉(zhuǎn)，永磁體(2)安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(4)或外轉(zhuǎn)子鐵心(1)上，空心杯繞組(3)固定在骨架并安裝于機殼(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無定子鐵心無刷直流電動機，其特征在于所述的空心杯定子由杯形骨架和繞組組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無定子鐵心無刷直流電動機，其特征在于當(dāng)所述轉(zhuǎn)子軸(5)采用導(dǎo)磁材料時，外轉(zhuǎn)子鐵心(1)與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(4)均通過隔磁材料固定連接到轉(zhuǎn)子軸(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無定子鐵心無刷直流電動機，其特征在于所述的隔磁材料為銅、鋁、鈦合金等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無定子鐵心無刷直流電動機，其特征在于所述的永磁體為衫鈷、鐵氧體、釹鐵硼等稀土永磁材料。
全文摘要
一種無定子鐵心無刷直流電動機，主要包括外轉(zhuǎn)子鐵心、空心杯定子(包括繞組和骨架)、永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子軸，外轉(zhuǎn)子鐵心與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心均連接到轉(zhuǎn)子軸上，使外轉(zhuǎn)子鐵心與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心同轉(zhuǎn)子軸一同旋轉(zhuǎn)，永磁體安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心或外轉(zhuǎn)子鐵心上，空心杯定子固定在機殼上。永磁磁路經(jīng)過外轉(zhuǎn)子鐵心、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心以及它們之間的氣隙構(gòu)成閉合回路。本發(fā)明取消了傳統(tǒng)無刷直流電動機的定子鐵心，使轉(zhuǎn)子鐵心分為外轉(zhuǎn)子鐵心和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心兩部分，故從根本上消除了定子鐵耗，從而降低了電機的總損耗。
文檔編號H02K29/00GK1707921SQ200410101898
公開日2005年12月14日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者房建成, 孫津濟, 馬善振, 酈吉臣 申請人:北京航空航天大學(xué)