一种基于动圈电机的动量轮制造技术

一种基于动圈电机的动量轮，外壳上盖与外壳底座的中心支撑柱间形成空腔，转轴内圈固定在空腔内外壳底座中心支撑柱的外周圈上，在空腔内转轴的外圈上固定有绕制线圈的转子铁芯，转子铁芯与线圈构成动量轮的转子部分，在转子铁芯和线圈的上部与下部、外壳上盖和外壳底座的内壁上分别固定电机的定子部分即永磁体，其充磁方向为上下方向，在转子铁芯与外壳底座间的空腔中放置滑环；本发明专利技术动量轮在运行中，输入单相直流电压，线圈中电流运行波动很小；由于转子与定子的相对位置不影响磁路，因此不需要实时测量转子位置的外加电路，减少电路的复杂性；由于定子采用整块永磁体，线圈所在空间的磁场强度较高，在电流较小的情况下依然可以提供较大的转矩。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于动圈电机的动量轮，外壳上盖与外壳底座的中心支撑柱间形成空腔，转轴内圈固定在空腔内外壳底座中心支撑柱的外周圈上，在空腔内转轴的外圈上固定有绕制线圈的转子铁芯，转子铁芯与线圈构成动量轮的转子部分，在转子铁芯和线圈的上部与下部、外壳上盖和外壳底座的内壁上分别固定电机的定子部分即永磁体，其充磁方向为上下方向，在转子铁芯与外壳底座间的空腔中放置滑环；本专利技术动量轮在运行中，输入单相直流电压，线圈中电流运行波动很小；由于转子与定子的相对位置不影响磁路，因此不需要实时测量转子位置的外加电路，减少电路的复杂性；由于定子采用整块永磁体，线圈所在空间的磁场强度较高，在电流较小的情况下依然可以提供较大的转矩。【专利说明】
本专利技术涉及动量轮
，具体涉及一种基于动圈电机的动量轮。 -种基于动圈电机的动量轮
技术介绍
现有动量轮主要采用无刷直流电机作为动力源，这些直流电机工作原理为：定子 为线圈缠绕铁芯，线圈为三相缠绕方式，通电通入三相直流电，直流电波形为方波，三相之 间相位各相差120度。工作时，通入电流，在线圈与转子永磁体的气隙间产生旋转的磁场， 带动永磁体转动。其作为动量轮的缺点：需要在运行时测量电机转子的位置，从而调整电机 的输入电流波形及相位，因此需要复杂的驱动线路；由于电流换向，运行波动较大，尤其是 低速运行下性能不好；实际运行时的转矩并不大，不能应用于对转矩要求较高的情况。 而对于另一种结构的动量轮基于盘式电机：盘式电机的工作原理与无刷直流电机 的工作原理相同，将定子线圈和动子磁体都制作为盘状，电机的磁路为轴向，因此也称为轴 向磁路无刷直流电机。这种电机由于采用的也是三相方波电流，因此也需要在电机运行时 测量转子的位置，增加电机控制电路的复杂性；同时也存在运行波动的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于动圈电机的 动量轮；动量轮在运行过程中，输入为单相直流电压，线圈中电流较为稳定，运行波动很小； 由于动量轮转子与定子的相对位置不影响磁路，因此不需要实时测量转子位置的外加电 路，减少电路的复杂性；由于动量轮定子采用整块钕铁硼永磁体，因此线圈所在空间的磁场 强度较高，在电流较小的情况下依然可以提供较大的转矩。 为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案： -种基于动圈电机的动量轮，包括外壳底座4,固定于外壳底座4上的外壳上盖1， 所述外壳上盖1与外壳底座4的中心支撑柱间形成空腔，转轴7的内圈固定在空腔内外壳 底座4中心支撑柱的外周圈上，在空腔内转轴7的外圈上固定有转子铁芯5,转子铁芯5上 绕制线圈2,转子铁芯5与线圈2共同构成动量轮的转子部分，在所述转子铁芯5和线圈2 的上部与下部、外壳上盖1和外壳底座4的内壁上分别固定电机的定子部分即永磁体3,其 充磁方向为上下方向，且两块永磁体的充磁方向关系为上面的永磁体3向下为N极或S极， 则下面的永磁体3向上为N极S极，在转子铁芯5与外壳底座4之间的空腔中放置滑环6。 所述转子铁芯5采用硅钢片压制成，其形状为双层环形，外环5-1上绕制线圈2,内 环5-2与转轴7固连，内环5-2和外环5-1之间由四个位置对称的连筋5-3相连接。 所述转轴7的轴承采用角轴承，为中空环形，固定于外壳底座4的中心支撑柱的台 阶之上。 所述外壳上盖1和外壳底座4的材料为45号钢。 所述永磁体3的材料为钕铁硼。 所述永磁体3采用环氧材料分别粘贴在外壳上盖1和外壳底座4的内壁上。 和现有技术相比，本专利技术的优点如下： 1、由于动量轮的结构设计，转子为线圈绕制于环柱形铁芯之上，且定子永磁体分 别位于转子的上下方，因此动量轮的磁路简单。磁路从永磁体的N极出发，通过转子一面的 线圈，进入铁芯，再通过转轴，外壳底座以及上盖回到永磁体的S极。 2、由于动量轮的定子为一对完整的永磁体，因此转子线圈部分的磁场较为均匀， 产生的安培力与线圈中通过的电流成线性关系，因此动量轮的可控性较强。并且电机定子 为整块永磁体，转子为对称铁芯线圈，因此动量轮运行的情况不受转子的位置影响，不需要 复杂的实时测量转子位置的控制电路。 3、由于动量轮的输入为单相直流电压，线圈中的电流较三相情况下更为稳定，动 量轮运行波动小，在低速情况下，运行也稳定。 4、由于动量轮定子采用整体的永磁体，在转子线圈处的电磁场强度较大，容易产 生较大的安培力，因此可以在较低的输入电压下依旧可以提供较高的转矩。 5、由于动量轮转子为铁芯上绕制线圈，因此可以很容易的根据实际需要增加或者 减小线圈匝数，从而改变动量轮的性能。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术基于动圈电机的动量轮剖面示意图。 图2为本专利技术转子铁芯的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合图1、图2和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。 如图1所不，本专利技术一种基于动圈电机的动量轮，包括外壳底座4,固定于外壳底 座4上的外壳上盖1，所述外壳上盖1与外壳底座4的中心支撑柱间形成空腔，转轴7的内 圈固定在空腔内外壳底座4中心支撑柱的外周圈上，在空腔内转轴7的外圈上固定有转子 铁芯5,转子铁芯5上绕制线圈2,转子铁芯5与线圈2共同构成动量轮的转子部分，在所述 转子铁芯5和线圈2的上部与下部、外壳上盖1和外壳底座4的内壁上分别固定电机的定 子部分即永磁体3，其充磁方向为上下方向，且两块永磁体的充磁方向关系为上面的永磁体 3向下为N极或S极，则下面的永磁体3向上为N极S极。由于动量轮的转子为线圈，需要 滑环为线圈提供电力，在转子铁芯5与外壳底座4之间的空腔中放置滑环6。 作为本专利技术的优选实施方式，所述转子铁芯5采用硅钢片压制成，其形状为双层 环形，外环5-1上绕制线圈2,内环5-2与转轴7固连，内环5-2和外环5-1之间由四个位置 对称的连筋5-3相连接。 作为本专利技术的优选实施方式，所述转轴7的轴承采用角轴承，为中空环形，固定于 外壳底座4的中心支撑柱的台阶之上。 作为本专利技术的优选实施方式，所述外壳上盖1和外壳底座4的材料为45号钢。 作为本专利技术的优选实施方式，所述永磁体3的材料为钕铁硼。 作为本专利技术的优选实施方式，所述永磁体3采用环氧材料分别粘贴在外壳上盖1 和外壳底座4的内壁上。 本专利技术的工作原理为： 由于动量轮采用上下结构，上下两层定子为钕铁硼永磁体，中间一层为漆包线绕 制铁芯而成的转子，且永磁铁为环柱形，在转子线圈处的磁场均匀，因此对于动量轮来说， 其运行的转矩与线圈中通过的电流大小呈线性关系，因此动量轮的运行控制较为简单。 动量轮启动时，通过滑环6向线圈2两端加载一个启动电压，此时线圈2中通过一 个电流，而线圈2处在定子永磁体3产生的磁场当中，因此产生安培力，力的方向为切向方 向，由于线圈2绕制在转子铁芯5之上，因此带动整个转子转动，动量轮即开始运行。 动量轮开始运行后，可根据对于动量轮的转矩、转速等的性能需求，通过外加的控 制电路改变输入滑环中的输入电压，从而调节转子线圈中的电流大小，以此来改变动量轮 的运行状态，来满足我们对动量轮的要求。【权利要求】1. 一种基于动圈电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动圈电机的动量轮，其特征在于：包括外壳底座(4)，固定于外壳底座(4)上的外壳上盖(1)，所述外壳上盖(1)与外壳底座(4)的中心支撑柱间形成空腔，转轴(7)的内圈固定在空腔内外壳底座(4)中心支撑柱的外周圈上，在空腔内转轴(7)的外圈上固定有转子铁芯(5)，转子铁芯(5)上绕制线圈(2)，转子铁芯(5)与线圈(2)共同构成动量轮的转子部分，在所述转子铁芯(5)和线圈(2)的上部与下部、外壳上盖(1)和外壳底座(4)的内壁上分别固定电机的定子部分即永磁体(3)，其充磁方向为上下方向，且两块永磁体的充磁方向关系为上面的永磁体(3)向下为N极或S极，则下面的永磁体(3)向上为N极S极，在转子铁芯(5)与外壳底座(4)之间的空腔中放置滑环(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑，郭彦昊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61