專利名稱：端面作用式直流永磁無刷電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種采用轉(zhuǎn)子端面受力的直流永磁無刷電動機，屬于電動機制造的技術(shù)領(lǐng)域。
在直流電動機中，電動機轉(zhuǎn)子所受的電磁力都是來自轉(zhuǎn)子圓周外側(cè)的定子，為了提高效率，轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙要做得越小越好，因此使得制造工藝要求比較高。作為轉(zhuǎn)子本身要由多層硅鋼片疊加形成轉(zhuǎn)子骨架，然后在該轉(zhuǎn)子骨架的直槽中嵌入多組電磁線圈，每組線圈分別與換向器的電極相接，這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不但制造工藝非常復(fù)雜，成本高，而且技術(shù)要求也相當高，還不便于修理，只要其中一組線圈發(fā)生故障，整個電機就要報廢。另外，由于換向器與碳刷之間的長期磨擦，會使碳刷和換向器嚴重磨損，從而導(dǎo)致碳刷或換向器損壞，增加了直流電機的故障率。在耗材方面，電機轉(zhuǎn)子和定子除需大量的特殊加工的硅鋼片外，還要耗費大量的銅線，為了增大電機的功率，就必須將電動機的各種尺寸放大，從而使硅鋼片和銅線的耗量也隨之大幅上升，制造成本也將明顯提高。在電器性能方面，直流電機一旦發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時，電機的線圈電流大幅度上升使溫度會快速上升，時間一長就會將電機的線圈燒毀，整個電機就會報廢。盡管如此，由于沒有更好的直流電動機的出現(xiàn)，長期以來，這種傳統(tǒng)的直流電機還一直被在工業(yè)中或日常生活中采用。
本實用新型的目的就是提供一種制造工藝簡單、性能可靠、維修方便、成本低、不怕堵轉(zhuǎn)的端面作用式直流永磁無刷電動機。
本實用新型的端面作用式直流永磁無刷電動機由主軸、定子線圈、轉(zhuǎn)子、軸承、外殼、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器所組成，其中轉(zhuǎn)子由永磁環(huán)和磁環(huán)架組成，定子線圈由獨立的螺旋線圈組成，永磁環(huán)固定在磁環(huán)架上，磁環(huán)架固定在主軸上，定子線圈及霍爾傳感器位于永磁環(huán)端面的外側(cè)。其中，永磁環(huán)上設(shè)有1對以上的磁極，每對磁極對應(yīng)有一對定子線圈，定子線圈分別位于磁環(huán)上N極和S極處端面的外側(cè)。其中每一對定子線圈中的一個線圈接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的一個輸出端，定子線圈中的另一個線圈就接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的另一個輸出端。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端接有一只霍爾傳感器，該霍爾傳感器位于永磁環(huán)端面的外側(cè)。該電動機的工作原理和工作過程如下；雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個輸出端分別接一對定子線圈中的兩個線圈，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性，當一個輸出端輸出高電平時，另一端必然為低電平，因此，對應(yīng)的在一對定子線圈中，當一個定子線圈通電產(chǎn)生磁場時，另一個定子線圈則處于關(guān)閉狀態(tài)，當后一個定子線圈通電產(chǎn)生磁場時，原先導(dǎo)通的定子線圈則處于關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)這個工作過程，當某一對定子線圈中的一個定子線圈通電導(dǎo)通時，在線圈中則產(chǎn)生磁場，假設(shè)在線圈靠近轉(zhuǎn)子上永磁環(huán)的一側(cè)產(chǎn)生N極，該磁場就會作用于對面的永磁環(huán)端面的N極，使其發(fā)生轉(zhuǎn)動，直到永磁環(huán)上的S極轉(zhuǎn)到該定子線圈處為止，這時，設(shè)在永磁環(huán)端面外側(cè)的霍爾傳感器接到N、S極轉(zhuǎn)換的信號就會發(fā)出一個傳感信號，使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使得原先通電的定子線圈關(guān)閉，而原先關(guān)閉的定子線圈通電并產(chǎn)生磁場，該磁場在靠近永磁環(huán)側(cè)也為N極，則該磁場又會作用于永磁環(huán)上的N極，使S極轉(zhuǎn)至該處，此時雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又一次翻轉(zhuǎn)，就這樣周而復(fù)始地持續(xù)下去，該電動機的永磁環(huán)就會帶動主軸作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動。
本實用新型的優(yōu)點在于1、制造工藝簡單、成本低。由于轉(zhuǎn)子是由固定在主軸上的永磁環(huán)所組成，因此該轉(zhuǎn)子不帶電，不需要通常直流電動機的換向器，更沒有電磁線圈，且永磁環(huán)是一個實心的整體，而不是象一般直流電動機的轉(zhuǎn)子體是由多層硅鋼片疊加組成，且在轉(zhuǎn)子體的直槽中還需設(shè)置電磁線圈。因此其制造工藝非常簡單，成本明顯低于一般的直流電動機。
2、可靠性高且不怕堵轉(zhuǎn)。由于該電動機結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子與定子之間沒有直接接觸的點或面，因此不會出現(xiàn)一般直流電動機損壞轉(zhuǎn)子的現(xiàn)象(如燒轉(zhuǎn)子線圈或換向器)。而定子線圈是由獨立的螺旋線圈組成，當由于外部的原因使電動機發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，流過定子線圈的電流并不會由此而發(fā)生變化，因此也就不會發(fā)生燒毀電磁線圈的問題，進一步提高了該電機使用的可靠性。
3、結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。轉(zhuǎn)子是一體化的實心體，而定子是由各個獨立的螺旋線圈所組成，不論哪一個定子線圈出現(xiàn)問題，直接替換該定子線圈即可，而不與其它的定子線圈有關(guān)，各個部分互相獨立，互不交叉，因此維修十分方便，而不像通常所使用的直流電機，當某一組線圈出現(xiàn)問題，會影響到整個繞組，從而使整個電機報廢，不便于維修。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。其中有主軸1、定子線圈2、由永磁環(huán)3-1和磁環(huán)架3-2組成的轉(zhuǎn)子3、軸承4、外殼5、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6、霍爾傳感器6-1。
圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括線圈2-1、芯體2-2、鐵板3-21、非導(dǎo)磁材料的芯體3-22。
圖3是本實用新型的電機內(nèi)部平面結(jié)構(gòu)布局示意圖。
圖4是本實用新型中轉(zhuǎn)子為雙側(cè)受力的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的原理圖。
以下結(jié)合實施例，對本實用新型作進一步說明整個電動機主要由主軸、定子線圈、轉(zhuǎn)子、軸承、外殼、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及霍爾傳感器所組成，其中主軸上設(shè)有兩個軸承，該軸承固定在外殼上，在兩個軸承之間的主軸上，固定有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子是由永磁環(huán)和固定永磁環(huán)的磁環(huán)架構(gòu)成，磁環(huán)架固定在主軸上，該磁環(huán)架由一塊外徑與永磁環(huán)外徑相等的鐵板及外徑與永磁環(huán)內(nèi)徑相等的非導(dǎo)磁材料芯體構(gòu)成，永磁環(huán)的內(nèi)圓固定在磁環(huán)架非導(dǎo)磁材料的芯體上，永磁環(huán)的端面固定在磁環(huán)架的鐵板上，這樣由磁環(huán)架及永磁環(huán)組成一個轉(zhuǎn)子的整體。其中永磁環(huán)上的磁極設(shè)有至少對稱于其圓心的一對，根據(jù)其相對應(yīng)的定子線圈布局的情況，可將永磁環(huán)充上4對，6對或8對磁極(只要對應(yīng)的定子線圈在圓周上能容納下，其永磁環(huán)的磁極可設(shè)置更多對)，在永磁環(huán)的圓周上均勻分布，磁力線的方向是由永磁環(huán)的一側(cè)指向另一側(cè)，而且是相鄰兩對磁極方向相反。定子線圈固定外殼上，其線圈的對數(shù)是與永磁環(huán)磁極的對數(shù)相對應(yīng)的，其固定的位置也與永磁環(huán)上磁極的分布位置一樣，該定子線圈為平繞的螺旋線圈，在線圈的中心設(shè)有由軟磁材料制成的芯體，如鐵氧體材料等，其形狀為扁平條狀。均勻分布在圓周上的定子線圈，其每相隔的線圈相聯(lián)，如在由8個(即4對)定子線圈組成的電機中，按某一方向排列，第1、3、5、7號線圈相串連，第2、4、6、8號線圈相串聯(lián)，形成兩組定子線圈組，該兩組線圈的輸入端分別接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個輸出端，以保證當其中一組工作時，另一組關(guān)閉。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用一般的雙穩(wěn)態(tài)觸器的結(jié)構(gòu)，只是要增加其輸出功率，該雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)信號來自霍爾傳感器，而霍爾傳感器的信號來自轉(zhuǎn)動的永磁環(huán)，因此霍爾傳感器裝在永磁環(huán)端面外側(cè)的外殼上，其信號輸出端與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的信號輸入端相連，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器安裝在一塊線路板上，并置于該電動機的外殼內(nèi)，根據(jù)以上所述，便可組成本實用新型的端面作用式直流永磁無刷電動機。
權(quán)利要求1.一種端面作用式直流永磁無刷電動機，由轉(zhuǎn)子、定子外殼所組成，其特征在于電動機的轉(zhuǎn)子(3)，由永磁環(huán)(3-1)和磁環(huán)架(3-2)所組成，定子線圈(2)由獨立的螺旋線圈組成，永磁環(huán)(3-1)固定在磁環(huán)架(3-2)上，磁環(huán)架(3-2)固定在主軸91)上，定子線圈(2)及霍爾傳感器(6-1)位于永磁環(huán)(3-1)端面的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面作用式直流永磁無刷電動機，其特征在于永磁環(huán)(3-1)上有1對以上的磁極，每一對磁極對應(yīng)有一對定子線圈(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面作用式直流永磁無刷電動機，其特征在于定子線圈(2)分別位于永磁環(huán)(3-1)端面的兩側(cè)，定子線圈(2)中的芯體(2-2)為扁平條狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面作用式直流永磁無刷電動機，其特征在于每一對定子線圈(2)中的一個線圈接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)中的一個輸出端，定子線圈(2)中的另一個線圈就接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的另一個輸出端，霍爾傳感器(6-1)的信號輸出端接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端面作用式直流永磁無刷電動機，其特征在于每一對定子線圈(2)中的一個線圈接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)中的一個輸出端，定子線圈(2)中的另一個線圈接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的另一個輸出端?；魻杺鞲衅?6-1)的信號輸出端接雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端。
專利摘要端面作用式直流永磁無刷電動機是一種采用轉(zhuǎn)子端面受力的直流永磁無刷電動機，該電動機由主軸、定子線圈、轉(zhuǎn)子、軸承、外殼及驅(qū)動定子線圈的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器所組成，電動機的轉(zhuǎn)子由永磁環(huán)和磁環(huán)架所組成，定子線圈由獨立的螺旋線圈組成，永磁環(huán)固定在磁環(huán)架上，磁環(huán)架固定在主軸上，定子線圈及霍爾傳感器位于永磁環(huán)端面的外側(cè)，定子線圈與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端相接，霍爾傳感器與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端相接。
文檔編號H02K29/08GK2267575SQ9623198
公開日1997年11月12日 申請日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者酈永年, 顧偉, 孫曉宏 申請人:南通市宇生電器設(shè)備廠