銅鐵基混搭直流無刷電機(jī)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(jī)，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(jī)在切換瞬間到理論死角點(diǎn)的反向轉(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機(jī)的振動，又減小電機(jī)克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機(jī)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，得到更大的輸出功率，并保持電機(jī)的高效率。
【專利說明】
銅鐵基混搭直流無刷電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及經(jīng)濟(jì)型直流無刷電機(jī)制造領(lǐng)域，特別涉及一種銅鐵基混搭直流無刷電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無刷電機(jī)是一種新型的具有優(yōu)良綜合性能的電機(jī)，是近代高科技集成電路的衍生物，是一款高科技的電機(jī)，它具有高效率、長壽命、適用負(fù)載轉(zhuǎn)速范圍寬、適用負(fù)載大小幅度寬等特點(diǎn)，因而被迅速應(yīng)用于各行各業(yè)的電機(jī)市場。直流無刷電機(jī)可分為三相直流無刷電機(jī)及經(jīng)濟(jì)型直流無刷電機(jī)。三相直流無刷電機(jī)適用于任何負(fù)載系統(tǒng)，但三相直流無刷電機(jī)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(jì)型直流無刷電機(jī)通常為散熱系統(tǒng)電機(jī)，其功率微小，價格便宜。
[0003]經(jīng)濟(jì)型直流無刷電機(jī)是一款電極數(shù)與永久磁場表面磁極數(shù)對應(yīng)的電機(jī)。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(jī)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(diǎn)的夾角為A2;電機(jī)切換瞬間，感應(yīng)中心點(diǎn)4與旋轉(zhuǎn)磁場表面漏磁的零磁場強(qiáng)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(jī)的啟動點(diǎn)與死角點(diǎn)不重合，電機(jī)才能自動啟動，同時因為電機(jī)切換點(diǎn)的提前，電極磁場在電極切換瞬間到死角點(diǎn)這段距離就會產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩輸出，該負(fù)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(jī)輸出加速度由正到負(fù)，引起電機(jī)的振動；同時，負(fù)轉(zhuǎn)矩消耗電機(jī)功率，降低電機(jī)效率;而電機(jī)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(jī)的影響越大，電機(jī)的效率迅速下降，電機(jī)無法達(dá)到更高的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，電機(jī)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(jī)，它能有效消除電磁切換瞬間到理論死角點(diǎn)的負(fù)轉(zhuǎn)矩輸出，消除電機(jī)切換振動的同時降低負(fù)轉(zhuǎn)矩的功率損耗，提升電機(jī)大功率時的運(yùn)行效率，電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速大幅提升。
[0005]為實(shí)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(jī)，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(diǎn)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(jī)在切換瞬間到理論死角點(diǎn)的反向轉(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機(jī)的振動，又能減小電機(jī)克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機(jī)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，得到更大的輸出功率，并保持電機(jī)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(fù)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(jī)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(jī)效率得到進(jìn)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(jìn)一步將磁阻通路減小，提升電機(jī)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(dá)到最佳，從而進(jìn)一步提升電機(jī)的效率。
[0013]通常將上述銅鐵基電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)一步提升，從而使電機(jī)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(dá)到的具體目的和功能，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
【附圖說明】
[0015]圖1是傳統(tǒng)直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明之實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jī)切換感應(yīng)中心點(diǎn)，5-零磁場強(qiáng)度中心線，6-電機(jī)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(shí)施方式】
[0027]如圖2、3所示，一種銅鐵基混搭直流無刷電機(jī)，包括電機(jī)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(jī)在切換瞬間到理論死角點(diǎn)的反向轉(zhuǎn)矩輸出，從而消除電機(jī)的振動，又能減小電機(jī)克服反轉(zhuǎn)矩所消耗的能量，使電機(jī)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，得到更大的輸出功率，并保持電機(jī)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(fù)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(jī)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(shí)施例2，其與上述實(shí)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(jī)效率得到進(jìn)一步的提升。
[0030]如圖6所示為本發(fā)明的實(shí)施例3，其與上述實(shí)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(jìn)一步將磁阻通路減小，提升電機(jī)效率。
[0031]如圖7所示為本發(fā)明的實(shí)施例4，其與上述實(shí)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(dá)到最佳，從而進(jìn)一步提升電機(jī)的效率。
[0032]如圖8所示為本發(fā)明的實(shí)施例5，其與上述實(shí)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(jī)效率得到進(jìn)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(jìn)一步將磁阻通路減小，進(jìn)一步提升電機(jī)效率。
[0033]如圖9所示為本發(fā)明的實(shí)施例6，其與上述實(shí)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(fù)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(jī)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(jī)效率得到進(jìn)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(jìn)一步將磁阻通路減小，進(jìn)一步提升電機(jī)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(jī)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(jī)的整體效率；
[0034]如圖10所示為本發(fā)明的實(shí)施例7，其與上述實(shí)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(dá)到最佳，從而進(jìn)一步提升電機(jī)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(shí)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(shí)際對以上實(shí)施例所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)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(jī)，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(jī)，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(jī)，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(jī)，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(jī)，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(jī)，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(jī)有限公司