一种永磁直流加能电机制造技术

本发明专利技术公开了一种永磁直流加能电机，包括机壳(13)、永磁转子单元、换向系统组件以及永磁加能器定子极组件；机壳(13)内固定有永磁加能器定子极组件，永磁加能器定子极组件内侧设有永磁转子单元，永磁转子单元通过轴承(2)安装在前端盖(15)和后端盖(10)上，前端盖(15)和后端盖(10)分别安装在机壳(13)的前后两端上，永磁转子单元的电机轴(1)上还安装有换向系统组件。该永磁直流加能电机，永磁能量利用率高、节能效果显著，结构简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机工程
，尤其涉及一种永磁直流加能电机。
技术介绍
电机是把电能转换成机械能的一种装置，从能源结构形式划分，目前传统的电机可分为二类：一类是只用一种电能驱动的电机，其能源结构为“一元”，例如交流电机、直流电机、磁阻电机等；另一类是用电能和永磁能共同驱动的电机其能源结构为“二元”参见图1～2，例如永磁电机、永磁同步电机、永磁直流无刷电机等，由于二元电机从结构上增加了永磁能源层面，所以提高了永磁能的利用率，其节电率比一元电机普通提高10～20％，但由于其结构上的限制，故存在一定的不足之处：1、电励磁铁芯的两个极只能利用其中一个极或一个层面工作。2、永磁体N、S两个极也只能利用一个极面或一个层面工作。3、永磁体布置缺少聚磁作用其利用率不高，转子电枢结构复杂，耗电多，温升高；综上所述，要提高永磁能的利用率。为此另辟溪径探索新原理，寻求简单合理的机体组合结构是一个重要的创新课题，其中永磁能量的开发利用成为问题的关键。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是：克服二元永磁电机现有技术中的不足之处，提供了一种永磁能量利用率高、节能效果显著，结构简单，成本低的永磁直流加能电机。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种永磁直流加能电机，包括机壳、永磁转子单元、换向系统组件以及永磁加能器定子极组件；机壳内固定有永磁加能器定子极组件，永磁加能器定子极组件内侧设有永磁转子单元，永磁转子单元通过轴承安装在前端盖和
后端盖上，前端盖和后端盖分别安装在机壳的前后两端上，永磁转子单元的电机轴上还安装有换向系统组件。所述的永磁加能器定子极组件包括至少六组永磁加能器定子极单元，所述的永磁加能器定子极单元包括集磁铁芯、绕组以及多块并列以聚磁结构分布的定子永磁体，所述的集磁铁芯上嵌放有绕组，集磁铁芯内层小端面对应永磁转子单元，外层大端面紧贴于定子永磁体内极面，定子永磁体的充磁方向为径向，定子永磁体外极面固定在机壳内。所述的永磁加能器定子极组件包括六组永磁加能器定子极单元，六组永磁加能器定子极单元按夹角60度分别均布于机壳内，集磁铁芯由硅钢片叠装铆固制成，集磁铁芯形状为“工”或“T”字形，集磁铁芯小端面向内层对应永磁转子单元，中间部分截面小，外层大端面紧贴于瓦片状定子永磁体内极面，绕组嵌放在集磁铁芯中间部分，六组永磁加能器定子极单元之间用压块及螺钉固连在机壳内圆上，压块16为非磁性材料，其中两组为一相，六组组成三相，每相电夹角为120度均布。每组永磁加能器定子极单元中包括按同一磁场方向并列4块定子永磁体，4块定子永磁体分两排，每排两块定子永磁体。所述的永磁转子单元包括转子体、电机轴和多块转子永磁体；所述的转子体安装在电机轴上，电机轴通过轴承安装在前端盖和后端盖上，转子体的外表面上粘接有转子永磁体和绝缘条，绝缘条安装在相邻的两个转子永磁体之间，多块转子永磁体组成偶数个磁极，相邻两磁极的磁场方向相反，转子永磁体为径向充磁。所述的换向系统组件包括支架、信号磁环、电路板、六个霍尔元件及相关的电子开关驱动电路组成；信号磁环安装在电机轴后端，支架连接在后端盖上，支架上设置有两个电路板，支架上还装有六个按圆周60度夹角均布在信号磁环上方的霍尔元件。所述的转子永磁体为瓦形结构，共八块分两排排列，每排按圆周90度夹角均布四块转子永磁体，多块转子永磁体组成四个磁极。所述的换向系统组件包括导电电刷、换向电刷、换向器、换向半环、导电环、刷架和绝缘块；换向器安装在电机轴后端，换向器右边安装两排换向半环，每排径向上、下各安装一个换向半环，上、下两个换向半环开口夹角为180度，并在开口处置入绝缘块，换向半环的正负极在径向上、下和轴向并排之间极性相反；换向器左边嵌入两个导电环，导电环的正负极与换向半环的同性极连接；绝缘体刷架固定在后端盖上，刷架上自左至右装有4排电刷，其中左边两排为导电电刷，左边两排导电电刷与同极导电环分别接触，右边两排为换向电刷，右边两排换向电刷分别与两排同极性换向半环接触，其中两排换向电刷为一组，共设三组，三组沿圆周120度均布于刷架的右半部，三组换向电刷末端接线，并与对应的三相控制绕组依次连接。所述的转子永磁体为瓦形结构，共4块分两排排列，每排沿圆周180度均布两块转子永磁体，两块转子永磁体间嵌2个绝缘瓦，多块转子永磁体组成二个磁极。所述的永磁转子单元包括电机轴、轴承、套环、永磁块和极靴；电机轴上间隔沿圆周安装有永磁块和极靴，永磁块和极靴外圈安装有套环。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：1、永磁加能器定子极组件的集磁铁芯大端面将集聚的定子永磁体的静磁能，在“正磁场”的状态下与电磁能叠加耦合成动磁能，通过小端作用于永磁转子单元转动，其磁路短，磁阻小，作用直接，永磁能释放率高，体积小，成本低。2、永磁直流加能电机为三元结构，永磁能/电能＝2:1，多层次的能源保证了永磁能利用率的提高；3、永磁直流加能电机为内转子，结构简单成本低，永磁加能器定子极组
件是相对静止组件，避开了外转子结构较复杂，成本高等不利因素，其内永磁转子单元适用于较高转速的运行。4、定子永磁体按聚磁结构排列，局部提高了气隙磁场强度，增加和增强了永磁利用层面，提高了永磁能的利用率。5、与永磁电机比，在输出功率相同的工作条件下，检测数据表明永磁直流加能电机其节电率平均为26.62％；6、本永磁加能电机和永磁加能器及其技术，是永磁能量释放的形式之一，可作为一个独立的组件或元件，应用于电机工程
附图说明图1是永磁直流电机能量转换框图；图2是永磁直流电机横截面示意图；图3是永磁直流加能电机能量转换框图；图4是永磁直流加能电机横截面示意图；图5是永磁直流加能电机电子换向无刷控制纵截面示意图；图6是图5的A-A横截面示意图。图7是嵌入式永磁转子横截面示意图；图8是永磁直流加能电机机械换向有刷控制纵截面示意图，注：换向组件为局部剖面；图9是图8的B-B横截面示意图。图中：1-电机轴，2为轴承，3为转子体；4为转子永磁体；5为集磁铁芯；6为定子永磁体；7为绕组；8为信号磁环；9为电路板；10为后端盖；11为支架；12为霍尔元件；13为机壳；14为螺钉；15为前端盖；16为压块；17为绝缘条；18为绝缘瓦；19为导电电刷；20为换向电刷；21为绝缘块；22为刷架；23为换向器；24为换向半环；25为导电环；26为电枢转子；27为套环；28为永磁块；29为极靴。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。参见图3至图9，一种永磁直流加能电机，包括机壳13、永磁转子单元、换向系统组件以及永磁加能器定子极组件；机壳13内固定有永磁加能器定子极组件，永磁加能器定子极组件内侧设有永磁转子单元，永磁转子单元通过轴承2安装在前端盖15和后端盖10上，前端盖15和后端盖10分别安装在机壳13的前后两端上，永磁转子单元的电机轴1上还安装有换向系统组件。其中，所述的永磁加能器定子极组件包括至少六组永磁加能器定子极单元，所述的永磁加能器定子极单元包括集磁铁芯5、绕组7以及多块并列以聚磁结构分布的定子永磁体6，所述的集磁铁芯5上嵌放有绕组7，集磁铁芯5内层小端面对应永磁转子单元，外层大端面紧贴于定子永磁体6内极面，定子永本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁直流加能电机，其特征在于，包括机壳(13)、永磁转子单元、换向系统组件以及永磁加能器定子极组件；机壳(13)内固定有永磁加能器定子极组件，永磁加能器定子极组件内侧设有永磁转子单元，永磁转子单元通过轴承(2)安装在前端盖(15)和后端盖(10)上，前端盖(15)和后端盖(10)分别安装在机壳(13)的前后两端上，永磁转子单元的电机轴(1)上还安装有换向系统组件。

【技术特征摘要】
1.一种永磁直流加能电机，其特征在于，包括机壳(13)、永磁转子单元、换向系统组件以及永磁加能器定子极组件；机壳(13)内固定有永磁加能器定子极组件，永磁加能器定子极组件内侧设有永磁转子单元，永磁转子单元通过轴承(2)安装在前端盖(15)和后端盖(10)上，前端盖(15)和后端盖(10)分别安装在机壳(13)的前后两端上，永磁转子单元的电机轴(1)上还安装有换向系统组件。2.根据权利要求1所述的永磁直流加能电机，其特征在于，所述的永磁加能器定子极组件包括至少六组永磁加能器定子极单元，所述的永磁加能器定子极单元包括集磁铁芯(5)、绕组(7)以及多块并列以聚磁结构分布的定子永磁体(6)，所述的集磁铁芯(5)上嵌放有绕组(7)，集磁铁芯(5)内层小端面对应永磁转子单元，外层大端面紧贴于定子永磁体(6)内极面，定子永磁体(6)的充磁方向为径向，定子永磁体(6)外极面固定在机壳(13)内。3.根据权利要求2所述的永磁直流加能电机，其特征在于，所述的永磁加能器定子极组件包括六组永磁加能器定子极单元，六组永磁加能器定子极单元按夹角60度分别均布于机壳(13)内，集磁铁芯(5)由硅钢片叠装铆固制成，集磁铁芯(5)形状为“工”或“T”字形，集磁铁芯(5)小端面向内层对应永磁转子单元，中间部分截面小，外层大端面紧贴于瓦片状定子永磁体(6)内极面，绕组(7)嵌放在集磁铁芯(5)中间部分，六组永磁加能器定子极单元之间用压块(16)及螺钉(14)固连在机壳(13)内圆上，压块16为非磁性材料，其中两组为一相，六组组成三相，每相电夹角为120度均布。4.根据权利要求2或3所述的永磁直流加能电机，其特征在于，每组永磁加能器定子极单元中包括按同一磁场方向并列4块定子永磁体，4块定子永磁体分两排，每排两块定子永磁体。5.根据权利要求1或2或3所述的永磁直流加能电机，其特征在于，所述的永磁转子单元包括转子体(3)、电机轴(1)和多块转子永磁体(4)；所述的转子体(3)安装在电机轴(1)上，电机轴(1)通过轴承(2)安装在前端盖(15)和后端盖(10)上，转子体(3)的外表面上粘接有转子永磁体(4)和绝缘条(17)，绝缘条(17)安装在相邻的两个转子永磁体(4)之间，多块转子永磁体(4)组成偶数个磁极，相邻两磁极的磁场方向相反，转子永磁体为径向充磁。6.根据权利要求5所述的永磁直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫堂，拓海亮，曾光华，王勤生，
申请(专利权)人：赵鑫堂，
类型：发明
国别省市：陕西;61