銅鐵基混搭直流無刷電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述定子內(nèi)部或外部，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)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(shè)有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設(shè)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(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多20％以上。本發(fā)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(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機的振動，又減小電機克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉(zhuǎn)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(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及經(jīng)濟型直流無刷電機制造領(lǐng)域，特別涉及一種銅鐵基混搭直流無刷電機。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無刷電機是一種新型的具有優(yōu)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(zhuǎn)速范圍寬、適用負載大小幅度寬等特點，因而被迅速應(yīng)用于各行各業(yè)的電機市場。直流無刷電機可分為三相直流無刷電機及經(jīng)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(tǒng)，但三相直流無刷電機的驅(qū)動電路復(fù)雜，價格昂貴，通常應(yīng)用于高科技新興行業(yè)或特殊行業(yè)。經(jīng)濟型直流無刷電機通常為散熱系統(tǒng)電機，其功率微小，價格便宜。
[0003]經(jīng)濟型直流無刷電機是一款電極數(shù)與永久磁場表面磁極數(shù)對應(yīng)的電機。旋轉(zhuǎn)磁鐵磁力中心對應(yīng)電極磁場磁力分布中心I時，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場的作用力在切向的分力為零，電機輸出零轉(zhuǎn)矩。如圖1所示，當(dāng)電極表面設(shè)計成不對稱時，電極的表面靜止吸力中心2與轉(zhuǎn)子磁場吸力中心在靜止或啟動瞬間是對應(yīng)的，此時相位稱為啟動相位或靜止相位，轉(zhuǎn)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(yīng)中心點4與旋轉(zhuǎn)磁場表面漏磁的零磁場強度中心線5是對應(yīng)的，此時旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的位置，稱為感應(yīng)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(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩輸出，該負轉(zhuǎn)矩是由正轉(zhuǎn)矩瞬間轉(zhuǎn)換而來，中間幾乎沒有零轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩消耗電機功率，降低電機效率;而電機的這種內(nèi)部突然反轉(zhuǎn)矩輸出引起的振動，極易引起整個系統(tǒng)的劇烈共振，當(dāng)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(zhuǎn)速，電機無法輸出更大的功率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)矩輸出，消除電機切換振動的同時降低負轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速大幅提升。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:
[0006]—種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述定子內(nèi)部或外部，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)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(shè)有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設(shè)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(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多20%以上。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，優(yōu)選地，所述銅基電磁極的線圈圈數(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多50%以上。
[0008]作為一種優(yōu)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(cè)及永久磁極表面延伸的銅基電磁感應(yīng)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(cè)及永久磁極表面的鐵基電磁感應(yīng)頭，所述鐵基電磁感應(yīng)頭的寬度大于銅基電磁感應(yīng)頭的寬度。
[0009]作為一種優(yōu)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(yōu)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(yōu)選方案，所述銅基電磁感應(yīng)頭表面對應(yīng)永久磁極表面端為同心圓弧。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和優(yōu)勢，具體而言，間隔設(shè)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(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多20%或以上，這樣的設(shè)置既能消除電機在切換瞬間到理論死角點的反向轉(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機的振動，又能減小電機克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉(zhuǎn)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(yīng)頭的寬度大于銅基電磁感應(yīng)頭的寬度，這樣設(shè)置可以增加鐵基電磁感應(yīng)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(yīng)頭依然可對同性永久磁場產(chǎn)生吸力，從而避免負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)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(shè)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(yīng)頭表面對應(yīng)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(shè)計融合到一起，以得到最好的電機效率:如鐵基電磁感應(yīng)頭的長度大于銅基電磁感應(yīng)頭的長度后，通過鐵基電磁感應(yīng)頭沿鐵基極身中心線的不對稱設(shè)計即可保證電機的啟動性能，從而使銅基電磁感應(yīng)頭在設(shè)計時不必要考慮啟動性，當(dāng)銅基電磁感應(yīng)頭表面對應(yīng)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(fā)明的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)手段及其所達到的具體目的和功能，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明作進一步詳細說明:
【附圖說明】
[0015]圖1是傳統(tǒng)直流無刷電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明之實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是圖2中A-A處截面圖；
[0018]圖4是本發(fā)明之實施例1的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明之實施例2的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明之實施例3的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖7是本發(fā)明之實施例4的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8是本發(fā)明之實施例5的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖9是本發(fā)明之實施例6的定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖10是本發(fā)明之實施例7的定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖標(biāo)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(yīng)中心點，5-零磁場強度中心線，6-電機驅(qū)動電路，7-轉(zhuǎn)子，71-永久磁極，8-轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(qū)動電路6、轉(zhuǎn)子7、轉(zhuǎn)子輸出軸8、定子9和定子固定座10，所述轉(zhuǎn)子7固定連接于所述轉(zhuǎn)子輸出軸8，所述定子9安裝于定子固定座10上方，所述轉(zhuǎn)子7可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述定子9外部，所述轉(zhuǎn)子7上設(shè)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(shè)有多組周向均布的電磁極，所述電磁極包括間隔設(shè)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(shù)比鐵基電磁極93的線圈94圈數(shù)多20%以上。優(yōu)選地，所述銅基電磁極92的線圈94圈數(shù)比鐵基電磁極93的線圈94圈數(shù)多50%。這樣的設(shè)置既能消除電機在切換瞬間到理論死角點的反向轉(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機的振動，又能減小電機克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機達到更高的轉(zhuǎn)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(cè)及永久磁極表面延伸出的銅基電磁感應(yīng)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(cè)及永久磁極表面延伸出的鐵基電磁感應(yīng)頭932，所述鐵基電磁感應(yīng)頭932的寬度大于銅基電磁感應(yīng)頭922的寬度。這樣設(shè)置可以增加鐵基電磁感應(yīng)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(yīng)頭依然可對同性永久磁場產(chǎn)生吸力，從而避免負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)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(shè)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(cè)銅基電磁感應(yīng)頭922開設(shè)有缺槽923，所述位于鐵基極身931上部一側(cè)鐵基電磁感應(yīng)頭932同樣開設(shè)有缺槽933。
[0029]如圖5所示為本發(fā)明的實施例2，其與上述實施例的區(qū)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(fā)明的實施例3，其與上述實施例的區(qū)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(fā)明的實施例4，其與上述實施例的區(qū)別在于:所述銅基電磁感應(yīng)頭922表面對應(yīng)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(fā)明的實施例5，其與上述實施例的區(qū)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(fā)明的實施例6，其與上述實施例的區(qū)別在于:所述鐵基電磁感應(yīng)頭932的寬度大于銅基電磁感應(yīng)頭922的寬度，這樣設(shè)置可以增加鐵基電磁感應(yīng)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(yīng)頭932依然可對同性永久磁場產(chǎn)生吸力，從而避免負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)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(shè)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(cè)鐵基電磁感應(yīng)頭932開設(shè)有缺槽933，所述銅基電磁感應(yīng)頭922表面對應(yīng)永久磁極表面端為同心圓弧924，通過鐵基電磁感應(yīng)頭932沿鐵基極身931中心線的不對稱設(shè)計即可保證電機的啟動性能，從而使銅基電磁感應(yīng)頭922在設(shè)計時不必要考慮啟動性，當(dāng)銅基電磁感應(yīng)頭922表面對應(yīng)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(fā)明的實施例7，其與上述實施例的區(qū)別在于:所述轉(zhuǎn)子7可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述定子9內(nèi)部。所述位于鐵基極身931上部一側(cè)鐵基電磁感應(yīng)頭932開設(shè)有缺槽933，所述銅基電磁感應(yīng)頭922表面對應(yīng)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(fā)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(yīng)兩個鐵基電磁極，或一個鐵基電磁極對應(yīng)兩個銅基電磁極的現(xiàn)象。
[0036]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)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(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種銅鐵基混搭直流無刷電機，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述定子內(nèi)部或外部，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)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(shè)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(shè)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(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多20%以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鐵基混搭直流無刷電機，其特征在于:優(yōu)選地，所述銅基電磁極的線圈圈數(shù)比鐵基電磁極的線圈圈數(shù)多50%以上。3.根據(jù)權(quán)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(cè)及永久磁極表面延伸的銅基電磁感應(yīng)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(cè)及永久磁極表面延伸的鐵基電磁感應(yīng)頭，所述鐵基電磁感應(yīng)頭的寬度大于銅基電磁感應(yīng)頭的寬度。4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yīng)頭表面對應(yīng)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(fā)明人】高林發(fā)
【申請人】湖州佳星電機有限公司