铜铁基混搭直流无刷电机的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种铜铁基混搭直流无刷电机，包括转子和定子，所述转子可转动地设置在所述定子内部或外部，所述转子上设有多个永久磁极，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯上设有多组周向均布的电磁极，所述电磁极包括间隔设置的铜基电磁极和铁基电磁极，所述铜基电磁极和铁基电磁极上分别绕有线圈，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多20％以上。本发明的有益效果在于：既消除电机在切换瞬间到理论死角点的反向转矩输出，从而消除电机的振动，又减小电机克服反转矩所消耗的能量，使电机达到更高的转速，得到更大的输出功率，并保持电机的高效率。
【专利说明】
铜铁基混搭直流无刷电机
技术领域
[0001]本发明涉及经济型直流无刷电机制造领域，特别涉及一种铜铁基混搭直流无刷电机。
【背景技术】
[0002]直流无刷电机是一种新型的具有优良综合性能的电机，是近代高科技集成电路的衍生物，是一款高科技的电机，它具有高效率、长寿命、适用负载转速范围宽、适用负载大小幅度宽等特点，因而被迅速应用于各行各业的电机市场。直流无刷电机可分为三相直流无刷电机及经济型直流无刷电机。三相直流无刷电机适用于任何负载系统，但三相直流无刷电机的驱动电路复杂，价格昂贵，通常应用于高科技新兴行业或特殊行业。经济型直流无刷电机通常为散热系统电机，其功率微小，价格便宜。
[0003]经济型直流无刷电机是一款电极数与永久磁场表面磁极数对应的电机。旋转磁铁磁力中心对应电极磁场磁力分布中心I时，旋转磁场相对定子的位置，称理论死角相位或O相位。在电极表面对称的情况下，理论死角相位即死角相位，此时电极磁场与旋转磁场的作用力在切向的分力为零，电机输出零转矩。如图1所示，当电极表面设计成不对称时，电极的表面静止吸力中心2与转子磁场吸力中心在静止或启动瞬间是对应的，此时相位称为启动相位或静止相位，转子磁场磁力中心3与理论死角点的夹角为A2;电机切换瞬间，感应中心点4与旋转磁场表面漏磁的零磁场强度中心线5是对应的，此时旋转磁场相对定子的位置，称为感应相位或切换相位，图1中，切换相位相对于死角相位提前了角度Al。正是由于电机的启动点与死角点不重合，电机才能自动启动，同时因为电机切换点的提前，电极磁场在电极切换瞬间到死角点这段距离就会产生负转矩输出，该负转矩是由正转矩瞬间转换而来，中间几乎没有零转矩的过渡，因此电机输出加速度由正到负，引起电机的振动；同时，负转矩消耗电机功率，降低电机效率;而电机的这种内部突然反转矩输出引起的振动，极易引起整个系统的剧烈共振，当功率越大时，对电机的影响越大，电机的效率迅速下降，电机无法达到更高的运行转速，电机无法输出更大的功率。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种铜铁基混搭直流无刷电机，它能有效消除电磁切换瞬间到理论死角点的负转矩输出，消除电机切换振动的同时降低负转矩的功率损耗，提升电机大功率时的运行效率，电机的功率及转速大幅提升。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:
[0006]—种铜铁基混搭直流无刷电机，包括转子和定子，所述转子可转动地设置在所述定子内部或外部，所述转子上设有多个永久磁极，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯上设有多组周向均布的电磁极，所述电磁极包括间隔设置的铜基电磁极和铁基电磁极，所述铜基电磁极和铁基电磁极上分别绕有线圈，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多20%以上。
[0007]作为一种优选方案，优选地，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多50%以上。
[0008]作为一种优选方案，所述铜基电磁极包括铜基极身和自铜基极身端部向两侧及永久磁极表面延伸的铜基电磁感应头，所述铁基电磁极包括铁基极身和自铁基极身端部向两侧及永久磁极表面的铁基电磁感应头，所述铁基电磁感应头的宽度大于铜基电磁感应头的宽度。
[0009]作为一种优选方案，所述铁基极身长度小于铜基极身长度。
[0010]作为一种优选方案，所述铁基极身的宽度大于铜基极身的宽度。
[0011]作为一种优选方案，所述铜基电磁感应头表面对应永久磁极表面端为同心圆弧。
[0012]本发明与现有技术相比，具有以下优点和优势，具体而言，间隔设置的铜基电磁极和铁基电磁极上分别绕有线圈，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多20%或以上，这样的设置既能消除电机在切换瞬间到理论死角点的反向转矩输出，从而消除电机的振动，又能减小电机克服反转矩所消耗的能量，使电机达到更高的转速，得到更大的输出功率，并保持电机的高效率;铁基电磁感应头的宽度大于铜基电磁感应头的宽度，这样设置可以增加铁基电磁感应头对永久磁场的吸力，在工作时避免铁基电磁极电磁场与永久磁场形成同性磁场相斥，即在铁基电磁极电磁场与永久磁场极性相同时，铁基电磁感应头依然可对同性永久磁场产生吸力，从而避免负转矩的产生，同时，在静止时对永久磁场的吸附力更大，通过不对称的大小头设计，使永久磁场的磁力线中心与电磁场的磁力线中心有效偏离，可提升电机的启动性能;铁基极身长度小于铜基极身长度，这样可以缩短相邻电磁极之间的磁通路最短距离，将磁阻减到最小，从而使电机效率得到进一步的提升;铁基极身的宽度大于铜基极身的宽度，宽大的铁基极身可以增加静止吸力，并可进一步将磁阻通路减小，提升电机效率;铜基电磁感应头表面对应永久磁极表面端为同心圆弧，保证主要功率输出的铜基电磁极与永久磁场的相互作用效率达到最佳，从而进一步提升电机的效率。
[0013]通常将上述铜铁基电机极的二种以上甚至所有形状设计融合到一起，以得到最好的电机效率:如铁基电磁感应头的长度大于铜基电磁感应头的长度后，通过铁基电磁感应头沿铁基极身中心线的不对称设计即可保证电机的启动性能，从而使铜基电磁感应头在设计时不必要考虑启动性，当铜基电磁感应头表面对应永久磁极表面端为同心圆弧时，其工作效率可以得到提升，由于铜基线包输出功率大，可提升电机的整体效率;而通过缩短铁基极身长度与加大铁基极身宽度，不但可以缩短磁路阻值，而且使得铁基电磁极的性能及效率可以得到进一步提升，从而使电机性能更趋向完美。
[0014]为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明:
【附图说明】
[0015]图1是传统直流无刷电机的结构示意图；
[0016]图2是本发明之实施例1的结构示意图；
[0017]图3是图2中A-A处截面图；
[0018]图4是本发明之实施例1的定子铁芯结构示意图；
[0019]图5是本发明之实施例2的定子铁芯结构示意图；
[0020]图6是本发明之实施例3的定子铁芯结构示意图；
[0021 ]图7是本发明之实施例4的定子铁芯结构示意图；
[0022]图8是本发明之实施例5的定子铁芯结构示意图；
[0023]图9是本发明之实施例6的定子铁芯结构示意图；
[0024]图10是本发明之实施例7的定子和转子的结构示意图。
[0025]附图标识说明:
[0026]1-磁铁磁力分布中心，2-电极表面静止吸力中心，3-磁场磁力中心，4-电机切换感应中心点，5-零磁场强度中心线，6-电机驱动电路，7-转子，71-永久磁极，8-转子输出轴，9-定子，91-定子铁芯，92-铜基电磁极，921-铜基极身，922-铜基电磁感应头，923-缺槽，924-同心圆弧，93-铁基电磁极，931-铁基极身，932-铁基电磁感应头，933-缺槽，94-线圈，10-定子固定座。
【具体实施方式】
[0027]如图2、3所示，一种铜铁基混搭直流无刷电机，包括电机驱动电路6、转子7、转子输出轴8、定子9和定子固定座10，所述转子7固定连接于所述转子输出轴8，所述定子9安装于定子固定座10上方，所述转子7可转动地设置在所述定子9外部，所述转子7上设有6个永久磁极71。所述定子9包括定子铁芯91，所述定子铁芯91上设有多组周向均布的电磁极，所述电磁极包括间隔设置的铜基电磁极92和铁基电磁极93，所述铜基电磁极92和铁基电磁极93上分别绕有线圈94，所述铜基电磁极92的线圈94圈数比铁基电磁极93的线圈94圈数多20%以上。优选地，所述铜基电磁极92的线圈94圈数比铁基电磁极93的线圈94圈数多50%。这样的设置既能消除电机在切换瞬间到理论死角点的反向转矩输出，从而消除电机的振动，又能减小电机克服反转矩所消耗的能量，使电机达到更高的转速，得到更大的输出功率，并保持电机的高效率。
[0028]如图4所示，所述铜基电磁极92包括铜基极身921和自铜基极身921的端部向两侧及永久磁极表面延伸出的铜基电磁感应头922，所述铁基电磁极93包括铁基极身931和自铁基极身931的端部向两侧及永久磁极表面延伸出的铁基电磁感应头932，所述铁基电磁感应头932的宽度大于铜基电磁感应头922的宽度。这样设置可以增加铁基电磁感应头对永久磁场的吸力，在工作时避免铁基电磁极电磁场与永久磁场形成同性磁场相斥，即在铁基电磁极电磁场与永久磁场极性相同时，铁基电磁感应头依然可对同性永久磁场产生吸力，从而避免负转矩的产生，同时，在静止时对永久磁场的吸附力更大，通过不对称的大小头设计，使永久磁场的磁力线中心与电磁场的磁力线中心有效偏离，可提升电机的启动性能。所述位于铜基极身921上部一侧铜基电磁感应头922开设有缺槽923，所述位于铁基极身931上部一侧铁基电磁感应头932同样开设有缺槽933。
[0029]如图5所示为本发明的实施例2，其与上述实施例的区别在于:所述铁基极身931长度小于铜基极身921长度。这样可以缩短相邻电磁极之间的磁通路最短距离，将磁阻减到最小，从而使电机效率得到进一步的提升。
[0030]如图6所示为本发明的实施例3，其与上述实施例的区别在于:所述铁基极身931的宽度大于铜基极身921的宽度，宽大的铁基极身931可以增加静止吸力，并可进一步将磁阻通路减小，提升电机效率。
[0031]如图7所示为本发明的实施例4，其与上述实施例的区别在于:所述铜基电磁感应头922表面对应永久磁极表面端为同心圆弧924，保证主要功率输出的铜基电磁极与永久磁场的相互作用效率达到最佳，从而进一步提升电机的效率。
[0032]如图8所示为本发明的实施例5，其与上述实施例的区别在于:所述铁基极身931长度小于铜基极身921长度，这样可以缩短相邻电磁极之间的磁通路最短距离，将磁阻减到最小，从而使电机效率得到进一步的提升。所述铁基极身931的宽度大于铜基极身921的宽度，宽大的铁基极身931可以增加静止吸力，并可进一步将磁阻通路减小，进一步提升电机效率。
[0033]如图9所示为本发明的实施例6，其与上述实施例的区别在于:所述铁基电磁感应头932的宽度大于铜基电磁感应头922的宽度，这样设置可以增加铁基电磁感应头932对永久磁场的吸力，在工作时避免铁基电磁极93电磁场与永久磁场形成同性磁场相斥，即在铁基电磁极93电磁场与永久磁场极性相同时，铁基电磁感应头932依然可对同性永久磁场产生吸力，从而避免负转矩的产生，同时，在静止时对永久磁场的吸附力更大，通过不对称的大小头设计，使永久磁场的磁力线中心与电磁场的磁力线中心有效偏离，可提升电机的启动性能。所述铁基极身931长度小于铜基极身921长度，这样可以缩短相邻电磁极之间的磁通路最短距离，将磁阻减到最小，从而使电机效率得到进一步的提升。所述铁基极身931的宽度大于铜基极身921的宽度，宽大的铁基极身931可以增加静止吸力，并可进一步将磁阻通路减小，进一步提升电机效率。所述位于铁基极身931上部一侧铁基电磁感应头932开设有缺槽933，所述铜基电磁感应头922表面对应永久磁极表面端为同心圆弧924，通过铁基电磁感应头932沿铁基极身931中心线的不对称设计即可保证电机的启动性能，从而使铜基电磁感应头922在设计时不必要考虑启动性，当铜基电磁感应头922表面对应永久磁极表面端为同心圆弧924时，其工作效率可以得到提升，由于铜基线包输出功率大，可提升电机的整体效率；
[0034]如图10所示为本发明的实施例7，其与上述实施例的区别在于:所述转子7可转动地设置在所述定子9内部。所述位于铁基极身931上部一侧铁基电磁感应头932开设有缺槽933，所述铜基电磁感应头922表面对应永久磁极表面端为同心圆弧924，保证主要功率输出的铜基电磁极92与永久磁场的相互作用效率达到最佳，从而进一步提升电机的效率。
[0035]需要说明的是本发明中的铜铁基电磁极可以间隙分布但不局限于间隙分布，即不排除一个铜基电磁极对应两个铁基电磁极，或一个铁基电磁极对应两个铜基电磁极的现象。
[0036]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种铜铁基混搭直流无刷电机，包括转子和定子，所述转子可转动地设置在所述定子内部或外部，所述转子上设有多个永久磁极，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯上设有多组周向均布的电磁极，其特征在于:所述电磁极包括间隔设置的铜基电磁极和铁基电磁极，所述铜基电磁极和铁基电磁极上分别绕有线圈，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多20%以上。2.根据权利要求1所述的铜铁基混搭直流无刷电机，其特征在于:优选地，所述铜基电磁极的线圈圈数比铁基电磁极的线圈圈数多50%以上。3.根据权利要求1所述的铜铁基混搭直流无刷电机，其特征在于:所述铜基电磁极包括铜基极身和自铜基极身端部向两侧及永久磁极表面延伸的铜基电磁感应头，所述铁基电磁极包括铁基极身和自铁基极身端部向两侧及永久磁极表面延伸的铁基电磁感应头，所述铁基电磁感应头的宽度大于铜基电磁感应头的宽度。4.根据权利要求3所述的铜铁基混搭直流无刷电机，其特征在于:所述铁基极身长度小于铜基极身长度。5.根据权利要求3所示的铜铁基混搭直流无刷电机，其特征在于:所述铁基极身的宽度大于铜基极身的宽度。6.根据权利要求3所述的铜铁基混搭直流无刷电机，其特征在于:所述铜基电磁感应头表面对应永久磁极表面端为同心圆弧。
【文档编号】H02K1/14GK105846563SQ201610404233
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】高林发
【申请人】湖州佳星电机有限公司