专利名称：永磁模块式自冷却直流节能电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永磁模块式自冷却直流节能电机，属于供电系统设备技术领域。
背景技术：
在发明以前的已有技术中，永磁无刷直流电机通常是采用磁钢体平铺粘贴 在壳体内，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 壳体上装有端盖，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。其不足之处是1.无冷却装置，未能解决电 机内部的散热问题。2.有矽钢片铁心。3.由于磁钢体平铺粘贴在外转子的壳体 内，距离内定子铁心磁场绕组中心有较宽的间隙和线圈距离，因此，限制了永磁 磁场能量转换效率的进一步提高。4.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
本发明的目的是克服上述不足之处，运用嶄新的技术方案，提供一种具有 自冷却接口装置，而且，结构简单、起动电流小，输出力矩大，永磁磁场利用 率高，无铁心，能量转换效率高的永磁模块式自冷却直流节能电机来实现。
本发明的主要解决方案是尤其在干电机中设有自冷却接口装置，以克服 电机的散热问题，该自冷却接口装置由单向阔(19)、排液接口 (20)、导流
管道(21)、阻流塞(22)构成。
主要采用磁钢体6分别嵌装固定在转子模块5内，转子模块套装在主轴1 上，由端盖4中的轴承3支承，端盖上设有凹槽，凹槽与定子模块7的凸圈密 封卡接，螺丝1301，将端盖固定在定子模块7上，定子模块内嵌装线圈8，线圈导线穿过管路9与控制器11连接，霍尔元件14设置在端盖内侧，该霍尔元 件的信号线与控制器11连接构成；特征是线圈8内无铁心，由线圈平面两侧
转子模块5内的磁钢体6，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，推斥转子模块带动主轴 1运转，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 动平稳，线性好，噪音低，运转时，起动扭距和工作力矩特别大，能量转换效
率奇高，扩大功率方便，只要增添转子模块5和定子模块7的数量，就能增加 电机的输出功率；尤其在于电机中设有自冷却接口装置，以克服电机内部的散 热问题，该自冷却接口装置由单向阀(19)、排液接口 (20)、导流管道(21)、 阻流塞(22)构成。
所述转子模块5，由金属材料制成圆环形状，圆环内嵌装一圈磁钢体6，该 磁钢体的中心与线圈8的中心相对应，磁钢体6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8之数量， 按S-N-S-N磁极顺序排列固定在转子模块5的圆面积内。
所述定子模块7用无磁或软磁材料制成，中心开孔，线圈8嵌装在定子模 块7的圆面积内，线圈导线穿过管路9与控制器11连接。
所述线圈8为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制 在定子模块7的圆面积内，线圈的数量能被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，线圈中心与磁钢体6的中心相对应，构成两侧或多侧磁钢体通过线圈中心 相对吸引的强磁场。
所述主轴1由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡17、键槽16、挡圈15， 凸挡17的外经大于主轴1的直径，作为转子模块5的靠山定位限制，以求精确限制转子模块与定子模块之间的气隙尺寸，该气隙尺寸的范围为O. 2 5mm，根 据磁钢体和电机功率大小选择。
所述轴承盖2、 201内设有微调主轴径向和气隙间隙的垫圈18。
所述霍尔元件14为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在端盖4或401 的内侧，信号线与控制器11连接。
所述自冷却接口装置还包括定子模块7、端盖4、 401中设置的冷却导流 管道21，阻流塞22将端盖401内环形导流管道阻成两半，单向阀19和排液接 口 20分别与两半导流管道连接，密封固定在端盖401和轴承盖201上，单向阀 19与散热器24连接，散热器的另一端通过管路与排液接口 20连接，管路内注 入冷却油或冷媒液；电机运转时内部产生热量，使冷却油或冷媒液体汽化，汽 体从单向阀19向-一散热器24上端移动一-散热器24经过外界自然通风，将气 体冷却还原为液体，在散热器内向下沉淀，基于散热器24与电机的高低差位子 压力，使液体通过-一排液接口 20 -—定子模块7下侧导流管道端盖4汇流 槽一-定子模块7上侧导流管道一-单向阀19 -一回到散热器24，进行液\汽转 化，蔽路自动循环，以冷却电机运转时内部所产生的热量。
所述自冷却接口装置包括定子模块7、端盖4、 401中设置的冷却导流管 道21，阻流塞22将端盖401内环形导流管道阻成两半，单向阀19和排液接口 20分别与两半导流管道连接，密封固定在端盖401或轴承盖201上，该盖上装 有小油泵23，小油泵进口与导流管道连接，出口处装单向阀19与散热器24连 接，散热器的另一端通过管路与排液接口20连接，工作时，电机主轴1传动小 油泵23运转，使冷却油或冷媒液体，从排液接口 20向---定子模块7下侧导流 管道-一端盖4汇流槽-一定子模块7上侧导流管道一-小油泵23—-散热器24 经过外界通风冷却-一回到排液接口20，往返循环，以冷却较大功率电机运转时内部所产生的热量。
所述自冷却接口装置还包括与冷水机组的进、出水管路连接，以冷却大功 率电机运转时内部所产生的热量。
所述霍尔元件14为3只，根据电机里面磁钢体6相对于线圈8的位置，感 应霍尔信号传递给控制器11，经控制器处理和功率放大以后，输出给电机线圈 8相对应方向的电流，电机旋转，磁钢体6与线圈8发生转动，霍尔元件感应 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。
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 电以输出给控制器和电机提供必要的电源。
本发明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、并且无铁心、无齿槽、无电刷、无矽钢片、无静摩擦力矩、效 率高、噪音低、力矩大、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各种用于医疗器械、电动工具、通风风机、市政建设 机械、纺织机械、农业生产、交通、航空、冶炼、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， 一种永磁模块式自冷却直流节能电机的内部结 原理剖示图。 附图2，转子模块5的主视图。 附图3，转子模块5的剖示图。 附图4，定子模块7的主视图。 附图5，定子模块7的剖示图。附图6，端盖4的主视图。 附图7，端盖4的剖示图。 附图8，端盖401的剖示图。 附图9，端盖401的主枧图。
附图10，自冷却接口装置与散热器结构连接示意图。 附图11，自冷却接口装置与小油泵散热器结构连接示意图。
具体实施例方式
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、 7、 8、 9、 10、 11所示，永磁模块式自 冷却直流节能电机，包括1.主轴，2、 201轴承盖，3.轴承，4、 401.端盖， 5.转子模块，6.磁钢体，7.定子模块，8.线圈，9.管路，10.电器盒，11.控制 器，12.导线，13、 1301.螺栓、螺丝，14.霍尔元件，15.挡圈，16.键槽， 17.凸挡，18.垫圈，19.单向阀，20.排液接口， 21.导流管道，22.阻流塞， 23.小油泵，24.散热器。
实施例附图2，附图3结合附图1所视，转子模块5，由金属材料制成， 在圆环内平面内嵌装一圈磁钢体6，该磁钢体的中心与线圈8的中心相对应， 键槽16和凸挡17将若干只转子模块5固定在主轴1上，由安装在端盖4中的 轴承3支承，端盖中设有一圈凹槽，凹槽与定子模块7的凸圈卡接，螺栓1301 通过凹槽中开有的圆孔，将端盖固定在定子模块7上，该定子模块的圆周平面 内嵌装线圈8，线圈导线穿过管路9与控制器11连接，霍尔元件14设置在端 盖内侧，信号线穿过端盖与控制器11连接，转子模块5的圆平面内开有5个 圆孔用以减轻模块的重量。
实施例附图4，附图5所视，定子模块7用无磁或软磁材料制成，中心开孔，线圈8嵌装在定子模块的圆面积内，线圈导线穿过管路9与控制器11连接。
线圈8为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，在定子模块7的 圆面积内嵌装或压制一圈，线圈8的中心与磁钢体6的中心相对应，构成两侧 或多侧磁钢体通过若干只线圈中心相对吸引的强磁场；作为优选，本实施例的 线圈8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--1小组--B相一1小组一c 相--1小组一再A相--1小组的顺序嵌装，采用串并联复式连接。
磁钢体6为圆柱体，采用敛铁硼永磁材料制作，数量等于或大于线圈6之 数量，按S-N-S-N的磁极顺序排列固定在转子模块5的圆面积内，作为优选， 本实施例的磁钢体选为36块。
主轴1由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡17、键槽16、挡圈15，凸挡 17的外经大于主轴1的直径，作为转子模块5的靠山定位限制，以求精确限制 转子模块5与定子模块7之间的气隙尺寸。
气隙的尺寸范围为0. 2 5mm，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。
实施例附图6、附图7、附图8、附图9，结合附图10、附图11所视，
端盖4、 401用铝合金材料制成，设有冷却导流管道21和与之相通的汇流 槽，汇流槽为一圈凹槽，表平面由轴承盖2、 201内设有的凸圈，密封卡接，端 盖中另一圈凸、凹槽，与定子模块7的凹、凸圈密封卡接。
轴承盖2、 201内设有用于微调主轴径向和气隙间隙的垫圈18。
所述霍尔元件14为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在端盖4或401 的内侧，信号线与控制器11连接。自冷却接口装置包括定子模块7、端盖4、 401中设置的冷却导流管道21 ， 阻流塞22将端盖401内环形导流管道阻成两半，单向阀19和排液接口 20分别 与两半导流管道连接，密封固定在端盖401和轴承盖201上。
自冷却接口装置还包括与冷水机组的进、出水管路连接，以冷却大功率电 机运转时内部所产生的热量。
控制器11，采用电子换向，由集成电路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。制作大功率电机时，控制器11 应该相应扩大为控制屏。
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，通过电器盒10，导线12，控制器11，提供电机必要的电源。
根据上述实施例和工作原理，有些聪明的制造商试图稍微改变或减少某一 部件而制造的雷同产品，也属于本发明的保护范畴之例。
权利要求
1.一种永磁模块式自冷却直流节能电机，主要采用磁钢体(6)分别嵌装固定在转子模块(5)内，转子模块套装在主轴(1)上，由端盖(4)中的轴承(3)支承，端盖上设有凹槽，凹槽与定子模块(7)的凸圈密封卡接，螺丝(1301，将端盖固定在定子模块(7)上，定子模块内嵌装线圈(8)，线圈导线穿过管路(9)与控制器(11)连接，霍尔元件(14)设置在端盖内侧，该霍尔元件的信号线与控制器(11)连接构成；特征是线圈(8)内无铁心，由线圈平面两侧转子模块(5)内的磁钢体(6)，偶合的磁力线构成磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥转子模块运转，上述磁力作用是在线圈和磁钢体偶合的磁场中心内完成，因此电机起动平稳，线性好，噪音低，运转时，起动扭距和工作力矩特别大，能量转换效率奇高，扩大功率方便，尤其在于电机中设有自冷却接口装置，以克服电机内部的散热问题，该自冷却接口装置由单向阀(19)、排液接口(20)、导流管道(21)、阻流塞(22)构成。
2. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 转子模块(5)，由金属材料制成圆环形状，圆环内嵌装一圈磁钢体(6)，该磁 钢体的中心与线圈(8)的中心相对应，磁钢体(6)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(8) 之数量，按S-N-S-N磁极顺序排列固定在转子模块(5)的圆面积内。
3. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 定子模块(7)用无磁或软磁材料制成，中心开孔，线圈(8)嵌装在定子模块(7)的圆面积内，线圈导线穿过管路(9)与控制器(11)连接。
4. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 线圈(8)为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，嵌装或压制在定子 模块(7)的圆面积内，线圈的数量能被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， 线圈中心与磁钢体(6)的中心相对应，构成两侧或多侧磁钢体通过线圈中心相 对吸引的强磁场。
5. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 主轴(1)由圆钢或不锈钢制成，轴中设有凸挡(17)、键槽(16)、挡圈(15)， 凸挡(17)的外经大于主轴(1)的直径，作为转子模块(5)的靠山定位限制， 以求精确限制转子模块与定子模块之间的气隙尺寸，该气隙尺寸的范围为0. 2 5mm，根据磁钢体和电机功率大小选择。
6. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 轴承盖(2)、 (201)内设有微调主轴径向和气隙间隙的垫圈(18)。
7. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 霍尔元件(14)为3只，按照设定的间隔距离，分别嵌装在端盖(4)或(401) 的内侧，信号线与控制器(11)连接。
8. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 自冷却接口装置包括定子模块(7)、端盖(4)、 (401)中设置的冷却导流管道 (21)，阻流塞(22)将端盖(401)内环形导流管道阻成两半，单向阀(19)和排液接 口(20)分别与两半导流管道连接，密封固定在端盖(401)和轴承盖(201)上，单 向阀(19)与散热器(24)连接，散热器的另一端通过管路与排液接口(20)连接， 管路内注入冷却油或冷媒液；电机运转时内部产生热量，使冷却油或冷媒液体 汽化，汽体从单向阀(19)向---散热器(24)上端移动-一散热器(24)经过外界自 然通风，将气体冷却还原为液体，在散热器内向下沉淀，基于散热器(24)与电 机的高低差位压力，使液体通过---排液接口 (20)---定子模块(7)下侧导流管道 -一端盖(4)汇流槽一-定子模块(7)上侧导流管道一-单向阀(19)-一回到散热器(24)，进行液\汽转化，蔽路自动循环，以冷却电机运转时内部所产生的热量。
9. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说自冷却接口装置包括定子模块(7)、端盖(4)、 (401)中设置的冷却导流管道 (21)，阻流塞(22)将端盖(401)内环形导流管道阻成两半，单向阀(19) 和排液接口 (20)分别与两半导流管道连接，密封固定在端盖(401)或轴承盖 (201)上，该盖上装有小油泵(23)，小油泵进口与导流管道连接，出口处装 单向阀(19)与散热器(24)连接，散热器的另一端通过管路与排液接口 (20) 连接，工作时，电机主轴(1)传动小油泵(23)运转，使冷却油或冷媒液体， 从排液接口 (20)向一一定子模块(7)下侧导流管道一-端盖(4)汇流槽---定子模块(7)上侧导流管道-一小油泵(23)---散热器(24)经过外界通风冷 却---回到排液接口 (20)，往返循环，以冷却较大功率电机运转时内部所产生 的热量。
10. 根据权利要求1所述的永磁模块式自冷却直流节能电机，特征是所说 自冷却接口装置还包括与冷水机组的进、出水管路连接，以冷却大功率电机运
全文摘要
本发明公开了一种永磁模块式自冷却直流节能电机，属于供电系统设备技术领域；包括主轴1、端盖4、转子模块5、磁钢体6、定子模块7、线圈8、霍尔元件14为主要部件构成，特征是线圈8内无铁心，由线圈平面两侧转子壳体内的磁钢体6偶合的磁力线构成磁场，输入脉冲电流后，产生电磁力作用形成旋转力矩，推斥转子模块运转，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，扩大功率方便，尤其在于电机中设有自冷却接口装置，克服了大功率电机内部的散热问题，非常适合于流水线大批量生产。
文档编号H02K1/27GK101651374SQ20091009547
公开日2010年2月17日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者陈国宝 申请人:陈国宝