无铁芯永磁电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电机，特别是一种无铁芯永磁电机。
【背景技术】
[0002]永磁电机有比传统的电机效率高、损耗小、体积小等优点，但永磁电机中有铁芯，铁芯有磁滞效应，还会产生涡流，这势必要耗费能量，所以永磁电机节能效果并不显著。永磁电机中的永磁体主要用来励磁，永磁体力的利用率很低。如何充分提高永磁力的利用率，是现代科技的重大课题。
【发明内容】
[0003]本实用新型设计一种无铁芯永磁电机，目的是充分有效地利用永磁力，从而提供一种能耗小且环保的动力源。
[0004]本实用新型按下述技术方案实现。
[0005]本实用新型由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成。定子有若干组绕在非磁性绝缘芯外的电磁线圈，电磁线圈的端面沿圆周方向，定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、非磁性绝缘体及若干永磁体组成多磁极转子，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间布置，永磁体沿圆周方向充磁，且相邻的永磁体同性磁极相对。转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系。转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子。定子电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源。控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子电磁线圈的磁极的位置信号，然后给定子各组电磁线圈间隔交替通不同方向的电流，则转子因其永磁极受到定子电磁线圈的磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而向外输出功率。
[0006]假设将所述无铁芯永磁电机中的转子用纯软铁做成有若干齿的转子代替，那么它的工作原理与开关磁阻电机很相似，不计损耗，开关磁阻电机输出能量等于输入的电能，并不节能。而本实用新型使转子永磁极同时获得定子一个电磁极吸引力矩和定子另一个电磁极的斥力矩，而且引力矩或斥力矩均由电磁场与永磁场共同提供；开关磁阻电机仅是定子齿的电磁力吸引其转子的软铁齿，而且这个引力仅由电磁场提供。本实用新型定子的电磁极与转子永磁极之间作用力大小与在它们之间间隙中的磁感应强度的平方成正比，而此磁感应强度值是电磁极和永磁极磁感应强度的叠加值，若保持此值不变，提高永磁极在所述间隙中的磁感应强度值，等量地减小电磁极在所述间隙中的磁感应强度值，能减少所需电力。所以，所述无铁芯永磁电机比开关磁阻电机节能明显。
[0007]还应该指出，本实用新型的结构和工作原理与永磁电机(详细了解可参考有关资料)有实质上的不同，永磁电机利用定子的旋转电磁场与含有永磁体的转子磁场相互作用驱动转子，是基于电磁感应原理，而本实用新型基于电磁体与永磁体之间的引力和斥力。永磁电机定子电磁力与转子永磁力对其转子产生的转矩不如本实用新型的大，原因是这种定子电磁力仅对转子产生引力矩，而本实用新型转子永磁极同时受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩。永磁电机定子的旋转电磁场会在转子铁心和永磁体中感应出祸流造成能量损耗，而且涡流生热造成危害，旋转电磁场还会在转子铁心中产生磁滞损耗。而本实用新型的定子磁场进入转子的磁力线很少，在转子中感应很弱。所以所述无铁芯永磁电机节能也比永磁电机显著。
[0008]本实用新型有益的效果是:
[0009]1、本实用新型充分利用永磁体的磁力，所以耗电很少，损耗小，效率极高，节能，因而运行费用很低；
[0010]2、本实用新型，不产生有害气体，噪音小，发热较少。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图；
[0012]图2为图1的A-A剖面图；
[0013]图3为本实用新型启动过程转子转过一角度后的位置示意图；
[0014]图4为图3中转子转到永磁体与定子电磁线圈对齐时的示意图。
[0015]下面结合【具体实施方式】进一步对本实用新型详细说明。
【具体实施方式】
[0016]如图1图2示。定子组成:机座I与非磁性圆形机壳7外圆联结，电磁线圈18绕制在非磁性绝缘环芯8的环槽处，非磁性绝缘环芯8联接在机壳7内壁中部，非磁性绝缘环芯8与机壳7同心，电磁线圈18有若干组，在机壳7内壁沿径向对称设置一号启动电磁体21和二号启动电磁体22，左轴承外圈6装在左端盖2中部，右轴承外圈9装在右端盖10中部，左端盖2、右端盖10分别与机壳7的左端面、右端面联接。转子组成:花键形非磁性绝缘体19固套在转轴5外；沿圆周方向充磁的永磁体20有若干个，每个永磁体20对应嵌入非磁性绝缘体19的一个凹槽，且相邻的永磁体20同性磁极相对，从图1看，永磁体20和非磁性绝缘体19的中部凹下形成环槽；左非磁性端板3和右非磁性端板17夹住并联接永磁体20、非磁性绝缘体19的端面；左轴承内圈4、右轴承内圈11分别套在转轴5左部、右部。所述转子装在所述定子内，电磁线圈18和非磁性绝缘环芯8，处于永磁体20和非磁性绝缘体19的中部凹下形成的环槽内且离开一间隙，所述转子不与所述定子接触，转子与定子通过所述轴承的内外圈联系。
[0017]在转轴5的一端联接传感器的转盘12，传感器的传感头15用支板16固定于右端盖10，传感器是光电型的或霍尔型的或电磁型的或其它形式的；电磁线圈18的引线18-1与控制器14连接，传感器的传感头15用导线13与控制器14连接，一号启动电磁体21、二号启动电磁体22均与控制器14连接；控制器14外接电源。转轴5的另一端可安装动力输出轮。
[0018]图2为图1的A-A剖面图，也是转子一种停止状态示意图。如图2示，当转子在此停止位置，而且永磁体20正对着电磁线圈18。若要启动，通过控制器14先给启动电磁体21和启动电磁体22通电磁化，以与转子永磁体20发生磁力作用，使转子转过一角度(如图3示)，永磁体20就与电磁线圈18的端面错开后，控制器14使启动电磁体21和启动电磁体22断电。然后，控制器14给电磁线圈18通正方向电流，使各组电磁线圈18对转子永磁体产生电磁推拉力矩，使转子反时针旋转，转到图4所示位置以前微小时间(此时间值比电磁线圈18的时间常数大一些)时给电磁线圈18断电，断电后这微小时间内，由于自感效应，电磁线圈18的极性维持不变如图3示。当转子以惯性反时针转动到永磁体20刚与电磁线圈18错开时，如图4所示位置，控制器14给电磁线圈18再通反方向电流，使电磁线圈18的极性变成如图4示，那么，电磁推拉力矩继续使转子反时针旋转。以上过程重复循环，转子将不断向外输出功率。至于控制器14何时给电磁线圈18通何方向的电流？控制器14何时给电磁线圈18断电？控制器14根据辨识传感器的传感头15传来的转子位置信号实施。控制器14还可控制线圈18中的电流的大小以改变转轴5的输出功率。如果转子停止在除图2所示的其它位置，可直接给电磁线圈18通电启动运转。所述无铁芯永磁电机启动后，转子的转动方向由控制器14控制线圈18中的电流方向决定。
【主权项】
1.无铁芯永磁电机，其特征是:由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成；定子有若干组绕在非磁性绝缘芯外的电磁线圈，电磁线圈的端面沿圆周方向，定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、非磁性绝缘体及若干永磁体组成多磁极转子，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间布置，永磁体沿圆周方向充磁，且相邻的永磁体同性磁极相对；转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系；转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子；定子电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源。2.根据权利要求1所述无铁芯永磁电机，其特征是: 定子组成:机座(I)与非磁性圆形机壳(7)外圆联结，电磁线圈(18)绕制在非磁性绝缘环芯(8)的环槽处，非磁性绝缘环芯(8)联接在机壳(7)内壁中部，非磁性绝缘环芯(8)与机壳(7)同心，电磁线圈(18)有若干组，在机壳(7)内壁沿径向对称设置一号启动电磁体(21)和二号启动电磁体(22)，左轴承外圈(6)装在左端盖(2)中部，右轴承外圈(9)装在右端盖(10)中部，左端盖(2)、右端盖(10)分别与机壳(7)的左端面、右端面联接；转子组成:花键形非磁性绝缘体(19)固套在转轴(5)外；沿圆周方向充磁的永磁体(20)有若干个，每个永磁体(20)对应嵌入非磁性绝缘体(19)的一个凹槽，且相邻的永磁体(20)同性磁极相对，永磁体(20)和非磁性绝缘体(19)的中部凹下形成环槽；左非磁性端板(3)和右非磁性端板(17)夹住并联接永磁体(20)、非磁性绝缘体(19)的端面；左轴承内圈(4)、右轴承内圈(11)分别套在转轴(5)左部、右部；所述转子装在所述定子内，电磁线圈(18)和非磁性绝缘环芯(8)，处于永磁体(20)和非磁性绝缘体(19)的中部凹下形成的环槽内且离开一间隙，所述转子不与所述定子接触，转子与定子通过所述轴承的内外圈联系； 在转轴(5)的一端联接传感器的转盘(12)，传感器的传感头(15)用支板(16)固定于右端盖(10)，传感器是光电型的或霍尔型的或电磁型的或其它形式的；电磁线圈(18)的引线(18-1)与控制器(14)连接，传感器的传感头(15)用导线(13)与控制器(14)连接，一号启动电磁体(21)、二号启动电磁体(22)均与控制器(14)连接；控制器(14)外接电源。
【专利摘要】无铁芯永磁电机，由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成。定子有若干组绕在非磁性绝缘芯外的电磁线圈，电磁线圈的端面沿圆周方向，定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、非磁性绝缘体及若干永磁体组成多磁极转子，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间布置，永磁体沿圆周方向充磁，且相邻的永磁体同性磁极相对。转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系。转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子。定子电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源。无铁芯电机工作时，充分利用永磁力，几乎无磁滞损耗、无涡流损耗，所以节能、高效。
【IPC分类】H02K1/27, H02K21/14
【公开号】CN204707014
【申请号】CN201520323453
【发明人】刘新广
【申请人】刘新广
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月20日