銅鐵基混搭直流無刷電機的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉子和定子，所述轉子可轉動地設置在所述定子內部或外部，所述轉子上設有多個永久磁極，所述定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯上設有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設置的銅基電磁極和鐵基電磁極，所述銅基電磁極和鐵基電磁極上分別繞有線圈，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多20％以上。本發明的有益效果在于：既消除電機在切換瞬間到理論死角點的反向轉矩輸出，從而消除電機的振動，又減小電機克服反轉矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉速，得到更大的輸出功率，并保持電機的高效率。
【專利說明】
銅鐵基混搭直流無刷電機
技術領域
[0001]本發明涉及經濟型直流無刷電機制造領域，特別涉及一種銅鐵基混搭直流無刷電機。
【背景技術】
[0002]直流無刷電機是一種新型的具有優良綜合性能的電機，是近代高科技集成電路的衍生物，是一款高科技的電機，它具有高效率、長壽命、適用負載轉速范圍寬、適用負載大小幅度寬等特點，因而被迅速應用于各行各業的電機市場。直流無刷電機可分為三相直流無刷電機及經濟型直流無刷電機。三相直流無刷電機適用于任何負載系統，但三相直流無刷電機的驅動電路復雜，價格昂貴，通常應用于高科技新興行業或特殊行業。經濟型直流無刷電機通常為散熱系統電機，其功率微小，價格便宜。
[0003]經濟型直流無刷電機是一款電極數與永久磁場表面磁極數對應的電機。旋轉磁鐵磁力中心對應電極磁場磁力分布中心I時，旋轉磁場相對定子的位置，稱理論死角相位或O相位。在電極表面對稱的情況下，理論死角相位即死角相位，此時電極磁場與旋轉磁場的作用力在切向的分力為零，電機輸出零轉矩。如圖1所示，當電極表面設計成不對稱時，電極的表面靜止吸力中心2與轉子磁場吸力中心在靜止或啟動瞬間是對應的，此時相位稱為啟動相位或靜止相位，轉子磁場磁力中心3與理論死角點的夾角為A2;電機切換瞬間，感應中心點4與旋轉磁場表面漏磁的零磁場強度中心線5是對應的，此時旋轉磁場相對定子的位置，稱為感應相位或切換相位，圖1中，切換相位相對于死角相位提前了角度Al。正是由于電機的啟動點與死角點不重合，電機才能自動啟動，同時因為電機切換點的提前，電極磁場在電極切換瞬間到死角點這段距離就會產生負轉矩輸出，該負轉矩是由正轉矩瞬間轉換而來，中間幾乎沒有零轉矩的過渡，因此電機輸出加速度由正到負，引起電機的振動；同時，負轉矩消耗電機功率，降低電機效率;而電機的這種內部突然反轉矩輸出引起的振動，極易引起整個系統的劇烈共振，當功率越大時，對電機的影響越大，電機的效率迅速下降，電機無法達到更高的運行轉速，電機無法輸出更大的功率。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術存在之缺失，提供一種銅鐵基混搭直流無刷電機，它能有效消除電磁切換瞬間到理論死角點的負轉矩輸出，消除電機切換振動的同時降低負轉矩的功率損耗，提升電機大功率時的運行效率，電機的功率及轉速大幅提升。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案:
[0006]—種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉子和定子，所述轉子可轉動地設置在所述定子內部或外部，所述轉子上設有多個永久磁極，所述定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯上設有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設置的銅基電磁極和鐵基電磁極，所述銅基電磁極和鐵基電磁極上分別繞有線圈，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多20%以上。
[0007]作為一種優選方案，優選地，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多50%以上。
[0008]作為一種優選方案，所述銅基電磁極包括銅基極身和自銅基極身端部向兩側及永久磁極表面延伸的銅基電磁感應頭，所述鐵基電磁極包括鐵基極身和自鐵基極身端部向兩側及永久磁極表面的鐵基電磁感應頭，所述鐵基電磁感應頭的寬度大于銅基電磁感應頭的寬度。
[0009]作為一種優選方案，所述鐵基極身長度小于銅基極身長度。
[0010]作為一種優選方案，所述鐵基極身的寬度大于銅基極身的寬度。
[0011]作為一種優選方案，所述銅基電磁感應頭表面對應永久磁極表面端為同心圓弧。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點和優勢，具體而言，間隔設置的銅基電磁極和鐵基電磁極上分別繞有線圈，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多20%或以上，這樣的設置既能消除電機在切換瞬間到理論死角點的反向轉矩輸出，從而消除電機的振動，又能減小電機克服反轉矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉速，得到更大的輸出功率，并保持電機的高效率;鐵基電磁感應頭的寬度大于銅基電磁感應頭的寬度，這樣設置可以增加鐵基電磁感應頭對永久磁場的吸力，在工作時避免鐵基電磁極電磁場與永久磁場形成同性磁場相斥，即在鐵基電磁極電磁場與永久磁場極性相同時，鐵基電磁感應頭依然可對同性永久磁場產生吸力，從而避免負轉矩的產生，同時，在靜止時對永久磁場的吸附力更大，通過不對稱的大小頭設計，使永久磁場的磁力線中心與電磁場的磁力線中心有效偏離，可提升電機的啟動性能;鐵基極身長度小于銅基極身長度，這樣可以縮短相鄰電磁極之間的磁通路最短距離，將磁阻減到最小，從而使電機效率得到進一步的提升;鐵基極身的寬度大于銅基極身的寬度，寬大的鐵基極身可以增加靜止吸力，并可進一步將磁阻通路減小，提升電機效率;銅基電磁感應頭表面對應永久磁極表面端為同心圓弧，保證主要功率輸出的銅基電磁極與永久磁場的相互作用效率達到最佳，從而進一步提升電機的效率。
[0013]通常將上述銅鐵基電機極的二種以上甚至所有形狀設計融合到一起，以得到最好的電機效率:如鐵基電磁感應頭的長度大于銅基電磁感應頭的長度后，通過鐵基電磁感應頭沿鐵基極身中心線的不對稱設計即可保證電機的啟動性能，從而使銅基電磁感應頭在設計時不必要考慮啟動性，當銅基電磁感應頭表面對應永久磁極表面端為同心圓弧時，其工作效率可以得到提升，由于銅基線包輸出功率大，可提升電機的整體效率;而通過縮短鐵基極身長度與加大鐵基極身寬度，不但可以縮短磁路阻值，而且使得鐵基電磁極的性能及效率可以得到進一步提升，從而使電機性能更趨向完美。
[0014]為更清楚地闡述本發明的結構特征、技術手段及其所達到的具體目的和功能，下面結合附圖與具體實施例來對本發明作進一步詳細說明:
【附圖說明】
[0015]圖1是傳統直流無刷電機的結構示意圖；
[0016]圖2是本發明之實施例1的結構示意圖；
[0017]圖3是圖2中A-A處截面圖；
[0018]圖4是本發明之實施例1的定子鐵芯結構示意圖；
[0019]圖5是本發明之實施例2的定子鐵芯結構示意圖；
[0020]圖6是本發明之實施例3的定子鐵芯結構示意圖；
[0021 ]圖7是本發明之實施例4的定子鐵芯結構示意圖；
[0022]圖8是本發明之實施例5的定子鐵芯結構示意圖；
[0023]圖9是本發明之實施例6的定子鐵芯結構示意圖；
[0024]圖10是本發明之實施例7的定子和轉子的結構示意圖。
[0025]附圖標識說明:
[0026]1-磁鐵磁力分布中心，2-電極表面靜止吸力中心，3-磁場磁力中心，4-電機切換感應中心點，5-零磁場強度中心線，6-電機驅動電路，7-轉子，71-永久磁極，8-轉子輸出軸，9-定子，91-定子鐵芯，92-銅基電磁極，921-銅基極身，922-銅基電磁感應頭，923-缺槽，924-同心圓弧，93-鐵基電磁極，931-鐵基極身，932-鐵基電磁感應頭，933-缺槽，94-線圈，10-定子固定座。
【具體實施方式】
[0027]如圖2、3所示，一種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括電機驅動電路6、轉子7、轉子輸出軸8、定子9和定子固定座10，所述轉子7固定連接于所述轉子輸出軸8，所述定子9安裝于定子固定座10上方，所述轉子7可轉動地設置在所述定子9外部，所述轉子7上設有6個永久磁極71。所述定子9包括定子鐵芯91，所述定子鐵芯91上設有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設置的銅基電磁極92和鐵基電磁極93，所述銅基電磁極92和鐵基電磁極93上分別繞有線圈94，所述銅基電磁極92的線圈94圈數比鐵基電磁極93的線圈94圈數多20%以上。優選地，所述銅基電磁極92的線圈94圈數比鐵基電磁極93的線圈94圈數多50%。這樣的設置既能消除電機在切換瞬間到理論死角點的反向轉矩輸出，從而消除電機的振動，又能減小電機克服反轉矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉速，得到更大的輸出功率，并保持電機的高效率。
[0028]如圖4所示，所述銅基電磁極92包括銅基極身921和自銅基極身921的端部向兩側及永久磁極表面延伸出的銅基電磁感應頭922，所述鐵基電磁極93包括鐵基極身931和自鐵基極身931的端部向兩側及永久磁極表面延伸出的鐵基電磁感應頭932，所述鐵基電磁感應頭932的寬度大于銅基電磁感應頭922的寬度。這樣設置可以增加鐵基電磁感應頭對永久磁場的吸力，在工作時避免鐵基電磁極電磁場與永久磁場形成同性磁場相斥，即在鐵基電磁極電磁場與永久磁場極性相同時，鐵基電磁感應頭依然可對同性永久磁場產生吸力，從而避免負轉矩的產生，同時，在靜止時對永久磁場的吸附力更大，通過不對稱的大小頭設計，使永久磁場的磁力線中心與電磁場的磁力線中心有效偏離，可提升電機的啟動性能。所述位于銅基極身921上部一側銅基電磁感應頭922開設有缺槽923，所述位于鐵基極身931上部一側鐵基電磁感應頭932同樣開設有缺槽933。
[0029]如圖5所示為本發明的實施例2，其與上述實施例的區別在于:所述鐵基極身931長度小于銅基極身921長度。這樣可以縮短相鄰電磁極之間的磁通路最短距離，將磁阻減到最小，從而使電機效率得到進一步的提升。
[0030]如圖6所示為本發明的實施例3，其與上述實施例的區別在于:所述鐵基極身931的寬度大于銅基極身921的寬度，寬大的鐵基極身931可以增加靜止吸力，并可進一步將磁阻通路減小，提升電機效率。
[0031]如圖7所示為本發明的實施例4，其與上述實施例的區別在于:所述銅基電磁感應頭922表面對應永久磁極表面端為同心圓弧924，保證主要功率輸出的銅基電磁極與永久磁場的相互作用效率達到最佳，從而進一步提升電機的效率。
[0032]如圖8所示為本發明的實施例5，其與上述實施例的區別在于:所述鐵基極身931長度小于銅基極身921長度，這樣可以縮短相鄰電磁極之間的磁通路最短距離，將磁阻減到最小，從而使電機效率得到進一步的提升。所述鐵基極身931的寬度大于銅基極身921的寬度，寬大的鐵基極身931可以增加靜止吸力，并可進一步將磁阻通路減小，進一步提升電機效率。
[0033]如圖9所示為本發明的實施例6，其與上述實施例的區別在于:所述鐵基電磁感應頭932的寬度大于銅基電磁感應頭922的寬度，這樣設置可以增加鐵基電磁感應頭932對永久磁場的吸力，在工作時避免鐵基電磁極93電磁場與永久磁場形成同性磁場相斥，即在鐵基電磁極93電磁場與永久磁場極性相同時，鐵基電磁感應頭932依然可對同性永久磁場產生吸力，從而避免負轉矩的產生，同時，在靜止時對永久磁場的吸附力更大，通過不對稱的大小頭設計，使永久磁場的磁力線中心與電磁場的磁力線中心有效偏離，可提升電機的啟動性能。所述鐵基極身931長度小于銅基極身921長度，這樣可以縮短相鄰電磁極之間的磁通路最短距離，將磁阻減到最小，從而使電機效率得到進一步的提升。所述鐵基極身931的寬度大于銅基極身921的寬度，寬大的鐵基極身931可以增加靜止吸力，并可進一步將磁阻通路減小，進一步提升電機效率。所述位于鐵基極身931上部一側鐵基電磁感應頭932開設有缺槽933，所述銅基電磁感應頭922表面對應永久磁極表面端為同心圓弧924，通過鐵基電磁感應頭932沿鐵基極身931中心線的不對稱設計即可保證電機的啟動性能，從而使銅基電磁感應頭922在設計時不必要考慮啟動性，當銅基電磁感應頭922表面對應永久磁極表面端為同心圓弧924時，其工作效率可以得到提升，由于銅基線包輸出功率大，可提升電機的整體效率；
[0034]如圖10所示為本發明的實施例7，其與上述實施例的區別在于:所述轉子7可轉動地設置在所述定子9內部。所述位于鐵基極身931上部一側鐵基電磁感應頭932開設有缺槽933，所述銅基電磁感應頭922表面對應永久磁極表面端為同心圓弧924，保證主要功率輸出的銅基電磁極92與永久磁場的相互作用效率達到最佳，從而進一步提升電機的效率。
[0035]需要說明的是本發明中的銅鐵基電磁極可以間隙分布但不局限于間隙分布，即不排除一個銅基電磁極對應兩個鐵基電磁極，或一個鐵基電磁極對應兩個銅基電磁極的現象。
[0036]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，故凡是依據本發明的技術實際對以上實施例所作的任何修改、等同替換、改進等，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉子和定子，所述轉子可轉動地設置在所述定子內部或外部，所述轉子上設有多個永久磁極，所述定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯上設有多組周向均布的電磁極，其特征在于:所述電磁極包括間隔設置的銅基電磁極和鐵基電磁極，所述銅基電磁極和鐵基電磁極上分別繞有線圈，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多20%以上。2.根據權利要求1所述的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:優選地，所述銅基電磁極的線圈圈數比鐵基電磁極的線圈圈數多50%以上。3.根據權利要求1所述的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:所述銅基電磁極包括銅基極身和自銅基極身端部向兩側及永久磁極表面延伸的銅基電磁感應頭，所述鐵基電磁極包括鐵基極身和自鐵基極身端部向兩側及永久磁極表面延伸的鐵基電磁感應頭，所述鐵基電磁感應頭的寬度大于銅基電磁感應頭的寬度。4.根據權利要求3所述的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:所述鐵基極身長度小于銅基極身長度。5.根據權利要求3所示的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:所述鐵基極身的寬度大于銅基極身的寬度。6.根據權利要求3所述的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:所述銅基電磁感應頭表面對應永久磁極表面端為同心圓弧。
【文檔編號】H02K1/14GK105846563SQ201610404233
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】高林發
【申請人】湖州佳星電機有限公司