專利名稱：永磁外轉子模塊式直流電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種永磁外轉子模塊式直流電機，屬于供電系統(tǒng)設備技術領域。
背景技術：
在發(fā)明以前的已有技術中，永磁無刷直流電機通常是采用磁鋼體平鋪粘貼 在殼體內，主軸壓入定子矽鋼片，定子繞組嵌入矽鋼片內，由軸承支承，轉子 上裝有端蓋，采用電子換相，由脈沖分配器送出驅動脈沖，給由功率器件組成
的功率轉換電路去驅動電機。例如，專利號03219125.1，其不足之處是1. 有矽鋼片鐵心。2.由于磁鋼體平鋪粘貼在外轉子的殼體內，距離定子鐵心和磁 場繞組中心有較寬的間隙和線圈距離，因此，限制了永磁磁場能量轉換效率的 進一步提高。3.繞線，嵌線，烘漆等傳統(tǒng)的電機制作方法，工序多，生產復雜， 不利于提高經(jīng)濟效益。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述不足之處，運用嶄新的技術方案，提供一種結構 簡單、起動電流小，輸出力矩大，永磁磁場利用率高，無鐵心，能量轉換效率 高的永磁外轉子模塊式直流電機來實現(xiàn)。
本發(fā)明的主要解決方案是
主要采用磁鋼體4分別嵌裝固定在外轉子模塊3和7內，線圈6和霍爾 元件15分別嵌裝在定子模塊5內，該定子模塊固定在主軸1上，通過端蓋2 中的軸承12支承，螺栓13將端蓋2固定在外轉子模塊上，導線17從主軸1 內的管路16延伸到機體外側與控制器連接構成，其特征是線圈6內無鐵心， 由線圈平面兩側外轉子模塊3和7內的磁鋼體4，偶合的磁力線，通過線圈平 面中心相對吸引，構成強磁場，輸入脈沖電流后，產生電磁力作用形成旋轉力矩，推斥外轉子模塊運轉，由于上述磁力作用是在線圈6和磁鋼體4偶合的磁場中心內完成，因此電機起動平穩(wěn)，線性好，噪音低，運轉吋，起動扭距和工作力矩特別大，能量轉換效率奇高，而且體積小，節(jié)能省料，成本低，尤其在于模塊式設計的新方案，使擴大功率十分方便，只要增添外轉子模塊7和定子模塊5的數(shù)量，就能增加電機的輸出功率。
本發(fā)明所述外轉子模塊3和7，由鋁合金或軟磁材料制成圓環(huán)形狀，在圓環(huán)內嵌裝一圈磁鋼體4，該磁鋼體的中心與線圈6的中心相對應，外轉子模塊設有凹凸槽和槽口 14，用于外轉子模塊3和7以及左右端蓋2的組合裝配銜接定位，同時，槽口 H可與外接部件支撐銜接，構成定位支承，例如配套的風
機風輪、電風扇風葉、車輪鋼圈的定位銜接支撐，構成直流風機、直流電風扇、電動車車輪等產品。
所述磁鋼體4為釹鐵硼永磁或釤鈷永磁或鋁鎳鈷永磁，形狀有圓柱體或方塊體或六角體，數(shù)量須等于或大于線圈6之數(shù)量，按S-N-S-N磁極順序排列固定在外轉子模塊3和7的圓面積內。
所述定子模塊5用無磁或軟磁材料制成，中心開孔，套裝固定在主軸1上，線圈6和霍爾元件15分別嵌裝在定子模塊5的圓面積內。
所述線圈6為無鐵心線圈，由高強度漆包線繞制成圓形片狀，嵌裝或壓制在定子模塊5的圓面積內部，線圈的數(shù)量能被3和4整除，例如12只、24只、36只、48只、60只、72只、96只、120只、144只、168只、192只或-一N只，線圈中心與磁鋼體4的中心相對應，構成兩側磁鋼體通過線圈中心相對吸引的強磁場，線圈采用串并聯(lián)復式連接。
所述主軸1由圓鋼或不銹鋼制成，軸中設有管路16、凸擋9、鍵槽10、擋圈1!，凸擋9的外經(jīng)大于主軸1的直徑，作為定子模塊5的靠山定位限制，以求精確限制外轉子模塊3和7與定子模塊5之間的氣隙尺寸；所述氣隙8的尺寸范圍為0. 2 5mm，根據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇。
所述霍爾元件15為3只，按照設定的間隔距離，分別嵌裝在定子模塊5內的線圈旁，霍爾元件根據(jù)電機里面磁鋼體4相對于線圈6的位置，感應霍爾信號傳遞給控制器，經(jīng)控制器處理后輸出給線圈6相對應方向的電流，電機旋轉，磁鋼體4與線圈6發(fā)生轉動，霍爾感應出新的位置信號，控制器又給電機線圈重新改變電流方向供電，電機繼續(xù)旋轉，進行自動電子換相，使電機正常運轉。
直流電源可以是電瓶蓄電池或者整流器裝置，將交流電轉換成適應的直流電，輸出給控制器和電機提供必要的電源。本發(fā)明與已有技術相比有益效果是
結構簡單、部件少、耗材小、重量輕、體積小、成本低、擴大功率方便、制作工藝簡單、并且無鐵心、無齒槽、無電刷、無矽鋼片、無靜摩擦力矩、效率高、噪音低、力矩大、輸出功率大、用途廣、非常適合于流水線大批量生產。
擁有該項技術能制造用于紡織機械中的各種電動工具、電動車、通風風機、建筑機械、工、農業(yè)生產、交通、航空、醫(yī)療、冶金、市政建設、防暴及危險品作業(yè)場所、地下采礦領域所需的各種直流電機。


附圖1， 一種永磁外轉子模塊式直流電機的內部結構原理剖示圖。附圖2， 一種擴大功率的永磁外轉子模塊式直流電機結構剖示圖。附圖3，外轉子模塊3的主視圖。附圖4，外轉子模塊3的剖示圖。附圖5，外轉子模塊7的主視圖。附圖6，定子模塊5的主視圖。附圖7，定子模塊5的剖示圖。
具體實施例方式
以下實施例并不構成對本實用新型保護范圍的任何限制。
實施例附圖1、 2、 3、 4、 5、 6、 7所示，永磁外轉子模塊式直流電機，
包括1.主軸，2.端蓋，3.外轉子模塊，4.磁鋼體，5.定子模塊，6.線圈，7.
外轉子模塊，8.氣隙，9.凸擋，10.鍵槽，11.擋圈，12.軸承，13.螺栓，14.
槽口， 15.霍爾元件，16.管路，17.導線。
外轉子模塊3和7，由鋁合金材料制成，在圓環(huán)內嵌裝一圈磁鋼體4，該磁
鋼體的中心與線圈6的中心相對應，外轉子模塊上設有槽口 14，用于外轉子模
塊3和7以及左右端蓋2的組合裝配銜接定位，槽口 14可以與鋼圈支撐銜接，
構成電動車輪鋼圈的定位支承。
磁鋼體4為圓柱體，采用斂鐵硼永磁材料制作，數(shù)量須等于或大于線圈6之數(shù)量，按S-N-S-N磁極順序排列固定在外轉子模塊3和7的圓面積內，作為優(yōu)選，本實施例的磁鋼體選為36塊。
定子模塊5用無磁或軟磁材料制成，中心開孔，套裝固定在主軸1上，線圈6和霍爾元件15分別嵌裝在定子模塊5的圓面積內。
線圈6為無鐵心線圈，由高強度漆包線繞制成圓形片狀，嵌裝或壓制在定子模塊5的圓面積內，線圈中心與磁鋼體4的中心相對應，構成兩側磁鋼體通過線圈中心相對吸引的強磁場；作為優(yōu)選，本實施例的線圈選為36只，以每3只為1小組，每一相4小組，組成A、 B、 C三相繞組，繞組按一只正繞，一只反繞的順序排列，依照A相一1小組--B相一1小組--c相--1小組-再A相--1小組的順序嵌裝，采用串并聯(lián)復式連接。主軸1由圓鋼制成，軸中設有管路16、凸擋9、鍵槽17、擋圈18，凸擋9的外經(jīng)大于主軸1的直徑，作為定子模塊5的靠山定位限制，以求精確限制外轉子模塊3和7與定子模塊5之間的氣隙尺寸。
氣隙8的尺寸范圍為0. 2 5mm，根據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇，作為優(yōu)選，本實施例的氣隙為O. 5mm。
霍爾元件15為3只，按照設定的間隔距離，分別嵌裝在定子模塊5內的線圈旁。
裝配程序將磁鋼體4分別嵌裝固定在外轉子模塊3和7中的圓片平面內，線圈6和霍爾元件15分別嵌裝在定子模塊5的圓面積內，主軸1裝入定子模塊5，導線17從主軸1內的管路16延伸到機體外側與控制器連接，主軸1通過安裝在端蓋2中的軸承12支承，螺栓13經(jīng)過槽口 14將端蓋2固定在外轉子模塊3和7上構成。
本發(fā)明所述控制器，采用電子換向，由設在控制器中的集成電路脈沖分配器輸出驅動脈沖，給由功率放大器件組成的功率轉換電路去驅動電機。
直流電源可以是電瓶蓄電池或者整流器裝置，將交流電轉換成適應的直流電，輸出給控制器和電機提供必要的電源。
根據(jù)上述實施例和工作原理，有些聰明的制造商試圖稍微改變或減少某一部件而制造的雷同產品，也屬于本發(fā)明的保護范疇之例。
權利要求
1.一種永磁外轉子模塊式直流電機，主要采用磁鋼體(4)分別嵌裝固定在外轉子模塊(3)和(7)內，線圈(6)和霍爾元件(15)分別嵌裝在定子模塊(5)內，該定子模塊固定在主軸(1)上，通過端蓋(2)中的軸承(12)支承，螺栓(13)將端蓋(2)固定在外轉子模塊上，導線(17)從主軸(1)內的管路(16)延伸到機體外側與控制器連接構成，其特征是線圈(6)內無鐵心，由線圈兩側永磁外轉子模塊(3)和(7)內的磁鋼體(4)，偶合的磁力線構成強磁場，輸入脈沖電流后，產生電磁力作用形成旋轉力矩，推斥外轉子模塊運轉，由于上述磁力作用是在線圈(6)和磁鋼體(4)偶合的磁場中心內完成，因此電機起動扭距和工作力矩特別大，能量轉換效率奇高，而且體積小，節(jié)能省料，尤其在于模塊式設計的新方案，使擴大功率十分方便，只要增添永磁外轉子模塊(7)和定子模塊(5)，就能增加電機的輸出功率；
2. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說永磁 外轉子模塊(3)和(7)，由鋁合金或軟磁材料制成圓環(huán)形狀，在圓環(huán)內平面上 嵌裝一圈磁鋼體(4)，該磁鋼體的中心與線圈(6)的中心相對應，外轉子模塊 設有凹凸槽和槽口 (14)，用于永磁外轉子模塊(3)和(7)以及左右端蓋(2) 的組合裝配銜接定位，槽口 (14)可與外接部件支撐銜接，構成定位支承。
3. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說磁鋼 體(4)為斂鐵硼永磁或釤鈷永磁或鋁鎳鈷永磁，形狀有圓柱體或方塊體或六角 體，數(shù)量須等于或大于線圈(6)之數(shù)量，按S-N-S-N磁極順序排列固定在永磁 外轉子模塊(3)和(7)的圓面積內。
4. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說定子 模塊(5)用無磁或軟磁材料制成，中心開孔，套裝固定在主軸(1)上，線圈(6)和霍爾元件(15)分別嵌裝在定子模塊(5)的圓面積內。
5. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說線圈 (6)為無鐵心線圈，由高強度漆包線繞制成圓形片狀，嵌裝或壓制在定子模塊(5)的圓周面積內，線圈的數(shù)量能被3和4整除，例如12只、24只、36只、 48只、60只、72只、96只、120只、144只、168只、192只或-—N只，線圈 中心與磁鋼體(4)的中心相對應，構成兩側磁鋼體通過線圈中心相對吸引的強磁場。
6. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說主軸(1)由圓鋼或不銹鋼制成，軸中設有管路(16)、凸擋(9)、鍵槽(10)、導線 (17)，凸擋(9)的外經(jīng)大于主軸(1)的直徑，作為定子模塊(5)的靠山定位限制，以求精確限制永磁外轉子模塊(3)和(7)與定子模塊(5)之間的氣隙尺寸。
7. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說氣隙 (8)的尺寸范圍為0.2 5mm，根據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇。
8. 根據(jù)權利要求1所述的永磁外轉子模塊式直流電機，特征是所說霍爾 元件(15)為3只，按照設定的間隔距離，分別嵌裝在定子模塊(5)內的線圈 旁，霍爾元件根據(jù)電機里面磁鋼體(4)相對于線圈(6)的位置，感應霍爾信 號傳遞給控制器，經(jīng)控制器處理后輸出給線圈(6)相對應方向的電流，電機旋 轉，磁鋼體(4)與線圈(6)發(fā)生轉動，霍爾感應出新的位置信號，控制器又 給電機線圈重新改變電流方向供電，電機繼續(xù)旋轉，進行自動電子換相，使電 機正常運轉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁外轉子模塊式直流電機，屬于供電系統(tǒng)設備技術領域。包括主軸、端蓋、外轉子模塊、磁鋼體、定子模塊、線圈、霍爾元件為主要部件構成；特征是線圈內無鐵心，由線圈兩側外轉子模塊內的磁鋼體，偶合的磁力線構成強磁場，輸入脈沖電流后，產生電磁力作用形成旋轉力矩，推斥外轉子模塊運轉，由于上述磁力作用是在線圈和磁鋼體偶合的磁場中心內完成，因此電機起動扭距和工作力矩特別大，能量轉換效率奇高，而且體積小，節(jié)能省料，成本低，尤其在于模塊式設計的新方案，使擴大功率十分方便，只要增添外轉子模塊(7)和定子模塊(5)，就能增加電機的輸出功率；非常適合于流水線大批量生產。
文檔編號H02K1/16GK101552505SQ20091009547
公開日2009年10月7日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權日2009年1月13日
發(fā)明者陳鴻雁 申請人:陳鴻雁