专利名称：永磁外转子模块式无刷直流电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁外转子模块式无刷直流电机，属于供电系统设备 技术领域。
背景技术：
在本实用新型以前的已有技术中，永磁无刷直流电机通常是采用磁钢体平 铺粘贴在转子内，主轴压入定子矽钢片，定子绕组嵌入矽钢片内，由轴承支承， 转子上装有端盖，采用电子换相，由脉冲分配器送出驱动脉冲，给由功率器件
组成的功率转换电路去驱动电机。例如，专利号03219125.1，其不足之处是 1.有矽钢片铁芯。2.由于磁钢体是平铺粘贴在转子内，距离定子铁芯和磁场绕 组中心有较宽的间隙和距离，因此，限制了永磁磁场能量转换效率的进一步提 高。3.绕线，嵌线，烘漆等传统的电机制作方法，工序多，生产复杂，不利于 提高经济效益。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述不足之处，运用嶄新的技术方案，提供一种 结构简单、起动电流小、输出力矩大、永磁磁场利用率高、无铁芯、能量转换 效率高、扩大功率方便的永磁外转子模块式无刷直流电机来实现。
本实用新型的主要解决方案是
主要采用磁钢体4分别嵌装固定在外转子模块3和7内，线圈6和霍尔元 件15分别嵌装在定子模块5内，主轴1装入定子模块5，导线17从主轴1内 的管路16延伸到机体外侧与控制器连接，主轴1通过安装在端盖2中的轴承 12支承，螺栓13将端盖2固定在外转子模块上构成，其特征是线圈6内无 铁芯，由线圈平面两侧外转子模块3和7内的磁钢体4，偶合的磁力线，通过线圈中心相对吸引，构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转 力矩，推斥外转子模块运转，由于上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场 中心内完成，因此电机起动扭距和工作力矩特别大，能量转换效率奇高，而且 体积小，节能省料，成本低，尤其在于模块式设计的新方案，使扩大功率十分 方便，只要增添外转子模块和定子模块的数量，就能增加电机的输出功率。
本实用新型所述外转子模块3和7，由铝合金或软磁材料制成圆环形状， 在圆环内嵌装一圈磁钢体4，该磁钢体的中心与线圈6的中心相对应，外转子 模块上设有凹凸槽和槽口 14，用于外转子模块3和7以及左右端盖2的组合装 配衔接定位，同时，该槽口 14可与外接部件支撑衔接，构成定位支承，例如 配套的风机风轮、电风扇风叶、车轮钢圈的定位衔接支撑，构成直流风机、直 流电风扇、电动车车轮等产品。
所述磁钢体4为敛铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱体或方 块体或六角体，数量须等于或大于线圈6之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固 定在外转子模块3和7的圆面积内。
所述定子模块5用无磁或软磁材料制成，中心开孔，套装固定在主轴1上， 线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5内。
所述线圈6为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制 在定子模块5内，线圈的数量能被3和4整除，为12只或12+12N只，线圈 中心与磁钢体4的中心相对应，构成两侧磁钢体通过线圈中心相对吸引的强磁 场，线圈采用串并联复式连接。
所述主轴1由圆钢或不锈钢制成，轴中设有管路16、凸挡9、键槽10、导 线17，凸挡9的外径大于主轴1的直径，作为定子模块5的靠山定位限制，以 求精确限制外转子模块3和7与定子模块5之间的气隙尺寸。所述气隙8的尺寸范围为0. 2 3mm，根据磁钢体和电机功率大小选择。
所述霍尔元件15为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块5 内的线圈旁，霍尔元件根据电机里面磁钢体4相对于线圈6的位置，感应霍尔 信号传递给控制器，经控制器处理后，输出给电机线圈6相对应方向的电流， 电机旋转，磁钢体4与线圈6发生转动，霍尔感应出新的位置信号，控制器又 给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转，进行自动电子换相，使电 机正常运转。
本实用新型与已有技术相比有益效果是 结构简单、部件少、耗材小、重量轻、体积小、成本低、扩大功率方便、 制作工艺简单、并且无铁芯、无齿槽无、无电刷、无矽钢片、无静摩擦力矩、 效率高、输出功率大、用途广，非常适合于流水线大批量生产。
拥有该项技术能制造用于市政建设中的各种电动工具、电动车、通风风机、 建筑机械、纺织机械、交通、航空、医疗、工、农业生产、防暴及危险品作业 场所、地下采矿领域所需的各种直流电机。
附图1，永磁外转子模块式无刷直流电机的内部结构原理剖示图。
附图2，外转子模块3的主视图。
附图3，外转子模块3的剖示图。
附图4，外转子模块7的示意图。
附图5，定子模块5的主视图。
附图6，定子模块5的剖示图。
具体实施方式
以下实施例并不构成对本实用新型保护范围的任何限制。实施例附图1、 2、 3、 4、 5、 6所示，一种永磁外转子模块式无刷直流电 机，包括1.主轴，2.端盖，3和7.外转子模块，4.磁钢体，5.定子模块， 6.线圈，8.气隙，9.凸挡，10.键槽，11.挡圈，12.轴承，13.螺栓，14.槽口， 15.霍尔元件，16.管路，17.导线。
外转子模块3和7，由铝合金材料制成圆环形状，在圆环内嵌装一圈磁钢 体4，该磁钢体的中心与线圈6的中心相对应，外转子模块上设有槽口 14，用 于外转子模块3和7以及左右端盖2的组合装配衔接定位，同时，该槽口可以
和任何与之配套的传动部件的定位、衔接，例如构成风机风轮、车轮钢圈的 定位支承等等。
磁钢体4为圆柱体，采用敛铁硼永磁材料制作，数量须等于或大于线圈6 之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在外转子模块3和7的圆面积内，作为 优选，本实施例的磁钢体选为36块。
定子模块5用无磁或软磁材料制成，中心开有圆孔，套装固定在主轴1上， 线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5的圆面积内。
线圈6为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定 子模块5的圆面积内，线圈中心与磁钢体4的中心相对应，构成两侧磁钢体通 过线圈中心相对吸引的强磁场；作为优选，本实施例的线圈选为36只，以每3 只为1小组，每一相4小组，组成A、 B、 C三相绕组，绕组按一只正绕，一只 反绕的顺序排列，依照A相一1小组一B相一1小组一c相一1小组一再A相--1 小组的顺序嵌装，采用串并联复式连接。
主轴1由圆钢制成，轴中设有管路16、凸挡9、键槽10、挡圈11，凸挡9 的外径大于主轴1的直径，作为定子模块5的靠山定位限制，以求精确限制外 转子模块3和7与定子模块5之间的气隙尺寸。气隙8的尺寸范围为0. 2 3mm，根据磁钢体和电机功率大小选择，作为优 选，本实施例的气隙为0. 5mm。
霍尔元件15为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块5内的线圈旁。
装配程序将磁钢体4分别嵌装固定在外转子模块3和7中的圆片面积内， 线圈6和霍尔元件15分别嵌装在定子模块5的圆面积内，主轴1装入定子模块 5，导线17从主轴1内的管路16延伸到机体外侧与控制器连接，主轴1通过安 装在端盖2中的轴承12支承，螺栓13将端盖2固定在外转子模块上构成。
本实用新型所述控制器，采用电子换向，由脉冲分配器输出驱动脉冲，给 由功率放大器件组成的功率转换电路去驱动电机。
直流电源可以是电瓶蓄电池或者整流器装置，将交流电转换成适应的直流 电，输出给控制器，由调速开关控制，给电机提供必要的脉冲电能。
权利要求1.一种永磁外转子模块式无刷直流电机，包括嵌装磁钢体(4)的外转子模块(3)、(7)，嵌装线圈(6)、霍尔元件(15)的定子模块(5)，主轴(1)、端盖(2)为主要部件；定子模块(5)固定在主轴(1)上，主轴通过端盖(2)中的轴承(12)支承，端盖由螺栓(13)分别与外转子模块(3)、(7)固定，导线(17)通过管路(16)与控制器连接；其特征在于所述主轴(1)上设有凸挡(9)，凸挡的外径大于主轴(1)的直径，作为设置定子模块(5)的靠山定位限制，以精确限制外转子模块(3)、(7)与定子模块(5)之间气隙(8)的尺寸。
2. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说 外转子模块(3)、 (7),由铝合金或软磁材料制成圆环形状，在圆环内嵌装一圈 磁钢体(4)，该磁钢体的中心与线圈(6)的中心相对应，外转子模块上设有凹 凸槽和槽口 (14)，用于外转子模块(3)、 (7)以及左右端盖(2)的组合装配 衔接定位。
3. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说 磁钢体(4)为敛铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱体或方块体或 六角体，数量须等于或大于线圈(6)之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在 外转子模块(3)、 (7)的圆面积内。
4. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说 定子模块(5)用无磁或软磁材料制成，中心开孔，套装固定在主轴(1)上， 线圈(6)和霍尔元件(15)分别嵌装在定子模块(5)的圆面积内。
5. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说 线圈(6)为无铁芯线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子 模块(5)的圆面积内，线圈的数量能被3和4整除，为12只或12+12N只。
6. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说气隙(8)的尺寸范围为0.2 3mm。
7. 根据权利要求1所述的永磁外转子模块式无刷直流电机，特征是所说 霍尔元件(15)为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在定子模块(5)内的线圈旁。
专利摘要一种永磁外转子模块式无刷直流电机，属于供电系统设备技术领域；包括主轴、端盖、外转子模块、磁钢体、定子模块、线圈、霍尔元件为主要部件构成；特征是主轴上设有限制外转子模块与定子模块之间气隙尺寸的定位凸挡，定子模块内的线圈为无铁芯线圈，两侧磁场通过线圈偶合吸引构成强磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥外转子模块运转；由于上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场中心内完成，因此电机起动扭距和工作力矩大，能量转换效率高，而且体积小，节能省料，成本低，尤其在于模块式设计的新方案，使扩大功率十分方便，只要增添外转子模块和定子模块的数量，就能增加电机的输出功率；非常适合于流水线大批量生产。
文档编号H02K29/08GK201369615SQ200920112869
公开日2009年12月23日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者王小士 申请人:王小士