本實用新型涉及一種永磁直流電機，更確切地說，是一種免換向結構的永磁直流電機。

背景技術：

隨著社會進一步發(fā)展，電機是需求量會越來越大，其中永磁直流電機因其：效率高、功率密度大、結構簡單、可靠性高、調速平滑范圍廣等，廣泛應用于各種便攜式的電子設備、器具、家電、醫(yī)療、汽車、摩托車、電動自行車、蓄電池車、船舶、航空、機械等，我國每年生產的各種永磁直流電機達數十億臺以上。

永磁直流電機現階段有兩種類型：有刷永磁直流電機和無刷永磁直流電機，這兩種電機各存在一些缺陷，并且電機的質量問題95％是出在換向裝置上。碳刷永磁直流電機的缺陷：碳刷壽命短、機械摩擦噪音大、有電火花、電磁干擾、壓降電能損耗等；換向裝置零部件多，工藝復雜，暫時無法全自動化生產，屬于勞動力密集型產業(yè)，微型碳刷永磁直流電機中換向裝置占電機50％的體積，20％的材料成本，30％的生產工時。

無刷永磁直流電機的缺陷：控制器是新起來的產業(yè)，還處于發(fā)展初期階段，不能做大功率控制器，電子元件較多，成本非常高(核心電子元件，芯片等質量好的都需進口，核心技術都被國外控制)，微型無刷永磁直流電機控制器占40％以上的材料成本，50％左右的體積。

技術實現要素：

本實用新型主要是解決現有技術所存在的技術問題，從而提供一種免換向結構的永磁直流電機。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本實用新型公開了一種免換向結構的永磁直流電機，包含：

一轉子機殼；

一對端蓋，所述的端蓋分別位于所述的轉子機殼的兩端，所述的端蓋的內壁上分別設有一軸承；

一電機軸，所述的電機軸貫穿所述的軸承；

一環(huán)形的第一磁環(huán)和一環(huán)形的第二磁環(huán)，所述的第一磁環(huán)和第二磁環(huán)位于所述的轉子機殼的內壁上；

一定子鐵芯，所述的電機軸貫穿所述的定子鐵芯；

一對絕緣架，所述的電機軸貫穿所述的絕緣架，所述的絕緣架分別位于所述的定子鐵芯的兩側，所述的絕緣架上纏繞漆包線；

其中，所述的絕緣架分別與所述的定子鐵芯嵌套連接。

作為本實用新型較佳的實施例，

所述的定子鐵芯包含一圓筒狀的定子筒，所述的定子筒的外壁的上部設有若干組由第一線圈固定翼板組成的第一線圈固定翼板陣列，所述的定子筒的外壁的下部設有若干組由第二線圈固定翼板組成的第二線圈固定翼板陣列，所述的第一線圈固定翼板的末端分別設有一瓦狀的第一線圈固定弧板，所述的第二線圈固定翼板的末端分別設有一瓦狀的第二線圈固定弧板；

所述的絕緣架包含一圓筒狀的絕緣筒和一環(huán)形的絕緣環(huán)座，所述的絕緣環(huán)座的周向上設有若干組由限位支架組成的限位支架陣列和若干組由線圈隔離板組成的線圈隔離板陣列，所述的限位支架包含一長條狀的限位長條，所述的限位長條的末端分別設有一弧形的限位弧條，所述的線圈隔離板包含一隔離翼板，所述的隔離翼板的末端分別設有一弧形的連接弧條和一對隔離叉條，相鄰的隔離叉條之間分別構成一叉條槽口，所述的叉條槽口分別與所述的第一線圈固定翼板、第二線圈固定翼板相配合。

本實用新型還公開了一種免換向結構的永磁直流電機，包含一轉子機殼，所述的轉子機殼的兩端分別設有一端蓋，所述的端蓋的內壁上分別設有一軸承，所述的軸承之間設有一電機軸，所述的轉子機殼的內壁上設有一環(huán)形的第一磁環(huán)和一環(huán)形的第二磁環(huán)，所述的電機軸上設有一定子鐵芯和一對絕緣架，所述的絕緣架位于所述的定子鐵芯的兩側，所述的絕緣架上纏繞漆包線；

所述的定子鐵芯包含一圓筒狀的定子筒，所述的定子筒的外壁的上部設有兩組由第一線圈固定翼板組成的第一線圈固定翼板陣列，所述的定子筒的外壁的下部設有兩組由第二線圈固定翼板組成的第二線圈固定翼板陣列，所述的第一線圈固定翼板的末端分別設有一瓦狀的第一線圈固定弧板，所述的第二線圈固定翼板的末端分別設有一瓦狀的第二線圈固定弧板，所述的第一線圈固定翼板陣列的設置方向與所述的第二線圈固定翼板陣列相互垂直；

所述的絕緣架包含一圓筒狀的絕緣筒和一環(huán)形的絕緣環(huán)座，所述的絕緣環(huán)座的周向上設有兩組由限位支架組成的限位支架陣列和兩組由線圈隔離板組成的線圈隔離板陣列，所述的限位支架陣列的設置方向與所述的線圈隔離板陣列相互垂直，所述的限位支架包含一長條狀的限位長條，所述的限位長條的末端分別設有一弧形的限位弧條，所述的線圈隔離板包含一隔離翼板，所述的隔離翼板的末端分別設有一弧形的連接弧條和一對隔離叉條，相鄰的隔離叉條之間分別構成一叉條槽口，所述的叉條槽口分別與所述的第一線圈固定翼板、第二線圈固定翼板相配合。

本實用新型的免換向結構的永磁直流電機具有以下優(yōu)點：由于少了復雜的換向裝置，節(jié)約成本，簡化制造。沒有了電氣換向部分，電機可靠性質的飛躍提高。沒有換向過程就沒有交變磁場產生，就沒有鐵芯渦流損耗，電磁干擾，電機時間常數也縮短，電機反應更靈敏。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的立體結構示意圖；

圖2為圖1中的免換向結構的永磁直流電機的立體結構示意圖，此時為另一個視角；

圖3為圖2中的免換向結構的永磁直流電機沿A-A線的剖視圖；

圖4為圖1中的免換向結構的永磁直流電機的立體結構分解示意圖；

圖5為圖4中的永磁直流電機的進一步的立體結構分解示意圖；

圖6為圖5中的永磁直流電機的進一步的立體結構分解示意圖；

圖7為圖5中的永磁直流電機的轉子的立體結構示意圖；

圖8為圖5中的永磁直流電機的絕緣架的立體結構示意圖；

圖9為圖8中的絕緣架的B區(qū)域的細節(jié)放大示意圖；

圖10為圖8中的絕緣架的C區(qū)域的細節(jié)放大示意圖；

圖11為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的原理圖；

圖12為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的電流/安培力方向示意圖；

圖13為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的轉子的立體結構示意圖，此時為兩極；

圖14為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的絕緣架的立體結構示意圖，此時該絕緣架對應圖13中的轉子；

圖15為圖13中的免換向結構的永磁直流電機的電樞繞線圖；

圖16為圖13中的免換向結構的永磁直流電機的安培力方向示意圖，此時N極永磁體受到安培力反作用力；

圖17為圖13中的免換向結構的永磁直流電機的安培力方向示意圖，此時S極永磁體受到安培力反作用力；

圖18為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的磁路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1至圖10所示，該免換向結構的永磁直流電機1包含一轉子機殼2，該轉子機殼2的兩端分別設有一端蓋3，該端蓋3的內壁上分別設有一軸承5，該軸承5之間設有一電機軸4，該轉子機殼2的內壁上設有一環(huán)形的第一磁環(huán)6和一環(huán)形的第二磁環(huán)7，該電機軸4上設有一定子鐵芯8和一對絕緣架9，該絕緣架9位于該定子鐵芯8的兩側，漆包線10纏繞在絕緣架9上。該轉子機殼2、第一磁環(huán)6、第二磁環(huán)7、端蓋3和軸承5外圈固定成一整體且繞電機軸4能自由轉動。該定子鐵芯8、絕緣架9、漆包線10、電機軸4、軸承5內圈固定成一整體，固定不動。

該定子鐵芯8包含一圓筒狀的定子筒80，該定子筒80的外壁的上部設有兩組由第一線圈固定翼板81組成的第一線圈固定翼板陣列，該定子筒80的外壁的下部設有兩組由第二線圈固定翼板83組成的第二線圈固定翼板陣列，該第一線圈固定翼板81的末端分別設有一瓦狀的第一線圈固定弧板82，該第二線圈固定翼板83的末端分別設有一瓦狀的第二線圈固定弧板84，該第一線圈固定翼板陣列的設置方向與該第二線圈固定翼板陣列相互垂直。

該絕緣架9包含一圓筒狀的絕緣筒90和一環(huán)形的絕緣環(huán)座91，該絕緣環(huán)座91的周向上設有兩組由限位支架92組成的限位支架陣列和兩組由線圈隔離板93組成的線圈隔離板陣列，該限位支架陣列的設置方向與該線圈隔離板陣列相互垂直，該限位支架92包含一長條狀的限位長條921，該限位長條921的末端分別設有一弧形的限位弧條922，該線圈隔離板93包含一隔離翼板931，該隔離翼板931的末端分別設有一弧形的連接弧條932和一對隔離叉條933，相鄰的隔離叉條933之間分別構成一叉條槽口934，該叉條槽口934分別與該第一線圈固定翼板81、第二線圈固定翼板83相配合。

下面介紹該永磁直流電機工作原理：根據左手定則：通電導體在磁場中受到安培力的作用，伸直左手，拇指與食指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，食指指向電流的方向，拇指的指向即為受力方向，當改變電流反向，受力反向，當改變磁場極性時，受力反向，此力的大小與磁場強度大小，電流大小成正比。

如圖11所示，漆包線10中BC/DE段分別處在N/S極磁場下，通電流受到安培力繞H中心軸旋轉，當旋轉角度超過90°時，就分別處在S/N極磁場下，磁場極性變反向，那么所受到安培力也變反向，導致變漆包線反方向旋轉。此時增加改變電流反向裝置，使所受的安培力也反向，最終所受的安培力始終朝一個方向做圓周旋轉。改變電流方向的過程在電機行業(yè)簡稱換向，N/S永磁體在軸向上處于同一平面，那么圓周上必定有N/S磁極。

如圖12所示，磁極在軸向上偏置并排，其中BC/DE導線分別處在N/S極磁場下，通電流受到安培力繞H中心軸旋轉，當旋轉角度超過90°時，再旋轉BC/DE導線并沒有處在S/N極磁場下，處在無磁場狀態(tài)下，此時圓周方向延長N/S極磁場，那么BC/DE導線一直在N/S磁場下，所受到的安培力與起始位置方向一致，N/S極磁場延長致一周，所受到的安培力也是一周方向旋轉，在此過程不需換向。該定子鐵芯8、漆包線10固定，那么第一磁環(huán)6、第二磁環(huán)7在安培力的反作用力下反方向旋轉，對外產生扭轉力矩。

需要說明的是，圖1至圖12中所示的電機具有四極，當然，電機的極數可以根據需要自由改變。

如圖13和圖14所示，為本實用新型的免換向結構的永磁直流電機的另一具體實施方式，此時，電機為兩極電機。

如圖16所示，定子鐵芯8為菱形截面結構，起到引磁作用，第一磁環(huán)6與第二磁環(huán)7磁極面截面成菱形，必須菱形定子鐵芯8引磁，才能構成兩磁環(huán)的磁通路徑。

該免換向永磁直流電機具備永磁直流電機本質優(yōu)點同時額外一些優(yōu)點：由于少了復雜的換向裝置，節(jié)約成本，簡化制造。沒有了電氣換向部分，電機可靠性質的飛躍提高。沒有換向過程就沒有交變磁場產生，就沒有鐵芯渦流損耗，電磁干擾，電機時間常數也縮短，電機反應更靈敏。

另外，需要說明的是，該定子筒80的外壁的上部設有兩組由第一線圈固定翼板81組成的第一線圈固定翼板陣列，顯然，也可以設置多組，比如4組、8組等，那么相應的第二線圈固定翼板83以及絕緣架9上對應的結構的數量也隨之增加。

不局限于此，任何不經過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。