一种双定子磁场永磁直流空心杯电机论文和设计-侯荣生

全文摘要

一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，本实用新型涉及空心杯电机技术领域，转轴利用轴承与前盖和后盖旋接固定，前盖和后盖分别固定在机壳的前后两端，且前盖的内端套设在位于机壳内的转轴上，该套设端的外部套设有内磁轭，内磁轭的外部套设有内Halbach磁体，内Halbach磁体的外部套设有外Halbach磁体，该外Halbach磁体的外壁固定在机壳的内壁上，且内Halbach磁体与外Halbach磁体之间的空隙内活动插设有电枢杯，该电枢杯的后端固定在换向器上，换向器套设固定在转轴上，后盖的内侧面固定有电刷。可以使定子轭使用普通材料时在空气气隙产生更高的磁通密度，具有很好的磁屏蔽作用；可减少导磁轭厚度，从而提高磁体与导磁材料的利用率。

主设计要求

1.一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，其特征在于：它包含转轴（1）、换向器（2）、机壳（3）、电枢杯（4）、前盖（5）、内磁轭（6）、电刷（7）、内Halbach磁体（8）、外Halbach磁体（9）、后盖（10）；转轴（1）利用轴承与前盖（5）和后盖（10）旋接固定，前盖（5）和后盖（10）分别固定在机壳（3）的前后两端，且前盖（5）的内端套设在位于机壳（3）内的转轴（1）上，该套设端的外部套设有内磁轭（6），内磁轭（6）的外部套设有内Halbach磁体（8），内Halbach磁体（8）的外部套设有外Halbach磁体（9），该外Halbach磁体（9）的外壁固定在机壳（3）的内壁上，且内Halbach磁体（8）与外Halbach磁体（9）之间的空隙内活动插设有电枢杯（4），该电枢杯（4）的后端固定在换向器（2）上，换向器（2）套设固定在转轴（1）上，后盖（10）的内侧面固定有电刷（7）；所述的电枢杯（4）采用23个元件，每个元件均为3匝，每匝均采用7股并绕的直径为0.4mm的导线制成。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，其特征在于：所述的内Halbach磁体（8）和外Halbach磁体（9）均为烧结钕铁硼磁体，气隙磁密达到1.2T。

3.根据权利要求1所述的一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，其特征在于：所述的电枢杯（4）与换向器（2）之间利用波绕组结构电连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及空心杯电机技术领域，具体涉及一种双定子磁场永磁直流空心杯电机。

背景技术

永磁直流空心杯电机具有突出的节能、灵敏方便控制和稳定运行的特性。由于无铁芯作为高效率的能量转换装置，在很多应用方面代表了电机的发展方向。但是，空心杯电机由于无铁芯，气隙与铁芯电机相比较，要大得多。在有重量体积限制的前提下，电机气隙大将导致力矩系数难以提高，漏磁等问题的出现。作为控制电机，其用途、性能及环境条件特殊。由于市场对电机的力矩、效率、功率密度需求不断加大，现有的空心杯电机难以满足市场日益提高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的双定子磁场永磁直流空心杯电机，可以使定子轭使用普通材料时在空气气隙产生更高的磁通密度，具有很好的磁屏蔽作用；可减少导磁轭厚度，从而提高磁体与导磁材料的利用率。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：它包含转轴、换向器、机壳、电枢杯、前盖、内磁轭、电刷、内Halbach磁体、外Halbach磁体、后盖；转轴利用轴承与前盖和后盖旋接固定，前盖和后盖分别固定在机壳的前后两端，且前盖的内端套设在位于机壳内的转轴上，该套设端的外部套设有内磁轭，内磁轭的外部套设有内Halbach磁体，内Halbach磁体的外部套设有外Halbach磁体，该外Halbach磁体的外壁固定在机壳的内壁上，且内Halbach磁体与外Halbach磁体之间的空隙内活动插设有电枢杯，该电枢杯的后端固定在换向器上，换向器套设固定在转轴上，后盖的内侧面固定有电刷；所述的电枢杯采用23个元件，每个元件均为3匝，每匝均采用7股并绕的直径为0.4mm的导线制成。

进一步地，所述的内Halbach磁体和外Halbach磁体均为烧结钕铁硼磁体，气隙磁密达到1.2T。

进一步地，所述的电枢杯与换向器之间利用波绕组结构电连接。

采用上述结构后，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，可以使定子轭使用普通材料时在空气气隙产生更高的磁通密度，具有很好的磁屏蔽作用；可减少导磁轭厚度，从而提高磁体与导磁材料的利用率。

附图说明：

图1是本实用新型的轴向剖视图。

图2是本实用新型的径向剖视图。

附图标记说明：

转轴1、换向器2、机壳3、电枢杯4、前盖5、内磁轭6、电刷7、内Halbach磁体8、外Halbach磁体9、后盖10。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含转轴1、换向器2、机壳3、电枢杯4、前盖5、内磁轭6、电刷7、内Halbach磁体8、外Halbach磁体9、后盖10；转轴1利用轴承与前盖5和后盖10旋接固定，前盖5和后盖10利用螺栓分别连接固定在机壳3的前后两端，机壳3的外径为60mm，且前盖5的内端套设在位于机壳3内的转轴1上，该套设端的外部套设并固定有内磁轭6，内磁轭6的外部套设有内Halbach磁体8，内Halbach磁体8的外部套设有外Halbach磁体9，该外Halbach磁体9的外壁固定在机壳3的内壁上，内Halbach磁体8和外Halbach磁体9均为烧结钕铁硼磁体，气隙磁密达到1.2T，同时内Halbach磁体8和外Halbach磁体9的厚度均为5.92mm；且内Halbach磁体8与外Halbach磁体9之间的空隙内活动插设有电枢杯4，该电枢杯4的后端固定在换向器2上，电枢杯4与换向器2之间利用波绕组结构电连接（以消除绕组不对称时的电机内环流），换向器2套设固定在转轴1上，后盖10的内侧面固定有电刷7；所述的电枢杯4采用23个元件，每个元件均为3匝，每匝均采用7股并绕的直径为0.4mm的导线制成。

本具体实施方式的工作原理：内Halbach磁体8产生气隙励磁磁场，转子转动时，导体切割磁力线；外Halbach磁体9产生气隙励磁磁场，电枢杯4转动时，导体切割磁力线；内、外磁场，相互叠加，产生聚磁效果；当内Halbach磁体8和外Halbach磁体9的厚度到一定时，磁密度增加很少，由于气隙磁通与一般结构永磁直流空心杯电机大1.6倍左右，在保证相同空载转速的前提下，电枢杯4的线圈的匝数（导体数）大幅减少，为加大导体截面积，减少导体电阻提供了空间（永磁直流电机电枢电阻越小，电机的特性越硬，带负载的能力越强），电枢杯4采用23个元件，每个元件均为3匝，每匝均采用7股并绕的直径为0.4mm的导线制成；由于实用了双Halbach磁体，使电机的磁通量大大提升，电机的扭矩大大增加；由于磁通量大幅提升（相对于常规结构），电枢杯线圈的匝数大大减少，电枢杯的线圈匝数绰绰有余，因此，可以大幅增加导线截面积，有效减小电阻，使电机的硬特性大大增加，最后达到大扭矩、大功率密度、高效率的目的，满足市场要求。

采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果是：本具体实施方式提供了一种双定子磁场永磁直流空心杯电机，可以使定子轭使用普通材料时在空气气隙产生更高的磁通密度，具有很好的磁屏蔽作用；可减少导磁轭厚度，从而提高磁体与导磁材料的利用率。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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