高效直流无刷电机制造技术

本实用新型专利技术是一种直流非机械换向电机，特别是一种电动汽车用的永磁高效直流无刷电机。本实用新型专利技术只是在用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的转子外面加一个非导磁材料制成的气隙调节套，便克服了现有技术转子与定子气隙难以优选、磁力的大小难以调整而导致电机起动困难，不能正常工作及带负荷运行的缺陷。由于转子用稀土钕铁硼永磁材料制成，无电流通过，节省了励磁电能，输入同样的电能电机多做一倍的功，高效节能并具有良好的硬机械特性。本实用新型专利技术只是更换一个永磁转子，结构简单、制造成本低。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种直流非机械换向电机，特别是一种电动汽车用的永磁高效直流无刷电机。
技术介绍
普通直流电机的工作原理是将电能转化为电磁能，继而转化为机械能而带动其他机械作功，在这个过程中，绝大多数电能作为无功消耗而用于建立电磁场，因而其作功效率低；对于功率较大的电机，则大多采用电磁体作为励磁定子；同时电能的输入大多是采用一对碳刷与换向器配合，故其需要输入的电压较高，消耗较多的电能。专利申请号为97212240公开的人功率永磁直流电动机其工作方式为高压低电流，由于所需电压较高，应用于电动机车、汽车、摩托车及厂矿电动设备，则所需电瓶体积庞大。近年来汽车工业发展迅速，为了保护大气不受污染，各国都在研究无污染汽车，而电动汽车就是其中一种理想的汽车，但是电动汽车发展至今已有20多年的历史，仍没有普及应用，还只是一种试验车，造成这种状况的主要原因是电动汽车造价高，充一次电行驶的里程太短，一般只有300公里左右，有些国家投入了巨额资金研究氢燃料电池、锌空电池、太阳能电池等高能电池，但目前进展缓慢，造价太高。最近有些资料透露，采用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料(磁场强度为4000高斯)制成的永磁直流无刷电机，由于其磁场强度大于普通铁氧体永磁材料磁场强度好几倍，电机转子与定子气隙难以优选，磁力的大小难以调整，致使电机启动时转子不动(或不能立即转动)，电机不能正常地工作，有时还会烧坏线路；有时即使启动了，空载时也尤如带重负荷运行，负荷大、耗电多，达不到高效节能的目的。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，我们进行了10多年的研究、试验，终于研制成功一种能调节永磁转子与定子气隙的永磁高效直流无刷电机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是在电机永磁转子的转轴上套上一个轴套，轴套外面装有二块(或四块、六块、八块、十块偶数块)大小相同、用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的瓦形磁铁，相邻永磁体极性相异紧密排列，组合成圆柱形或环形，再设计一个一定厚度的气隙调节套(非导磁材料制成)，将组合成圆柱形或环形的瓦形磁铁紧密套入气隙调节套内。本技术的有益效果是只在用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的转子外面加一个非导磁材料做成的气隙调节套，便克服了现有技术转子与定子气隙难以优选，磁力的大小难以调整而导致电机起动而转子不动，电机不能正常工作，带重负荷运行的缺陷；由于转子不由电枢绕组构成，而采用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料做成，转子无电流通过，从而节省了励磁电能，输入同样的电能电机多做一倍的功，(如电动汽车使用该电机，能降低造价，减轻汽车自身重量，且用同样容量的电池充一次电可增加行驶里程一倍)具有高放节能等优点；还可利用原有的机壳、定子、端盖、转轴，只需更换一个永磁转子，运用现有技术转子位置传感器控制的电子顺序控制器(选通器)即可，结构简单、制造成本低；本技术由于永磁转子采用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料做成，永磁转子的磁通量不随定子电流的变化而改变，稳定的磁场能有效地保证电机做功具有良好的硬机械特性，且噪音低、不发热、运行平稳。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术主剖视图。图2是本技术A-A剖视图。图3是现有技术转子位置传感器控制的电子顺序控制器线路图。图中1.定子2.永磁转子3.转轴4.轴5.瓦形磁铁6.气隙调节套7.机壳8.电子顺序控制器。具体实施方式参见图1、图2，一种高效直流无刷电机是由定子(1)、永磁转子(2)、机壳(7)、电子顺序控制器(8)等部件所组成，永磁转子(2)由转轴(3)、轴套(4)、瓦形磁铁(5)、气隙调节套(6)所构成，其特征在于设有一个气隙调节套(6)；轴套(4)紧套在转轴(3)上，轴套(4)外圆上装有偶数块大小相同、相邻永磁体极性相异紧密排列的瓦形磁铁(5)，组合成圆柱形或环形的瓦形磁铁(5)紧套入气隙调节套(6)内。瓦形磁铁(5)是用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料制成，气隙调节套(6)是用非导磁材料(铝合金、铜合金、或不锈钢等)制成，气隙调节套的厚度是根据永磁转子(2)的磁力与定子(1)的电磁力的大小及永磁转子(2)与定子(1)的气隙优化设计的。参见图3，由于采用了现有技术转子位置传感器控制的电子顺序控制器，各磁极间没有“空白区”，减少了磁敏元件的“误动区”，无启动死点。我们试制了二台3KW高效永磁直流无刷电机，轴套(4)为20mm左右的铜套，气隙调节套(6)经计算用6mm厚的铝合金材料做成，机壳采用不导磁的铝合金材料，再利用现有技术制成了高效永磁直流无刷电机。经过试车运行，性能良好、工作稳定可靠。经检测中心测试，使用两只铅酸蓄电池，3kw模拟负载，其测试结果为输入直流电压24v，电流150A运行6小时电压降1V；导电部分对机壳的绝缘电阻热态时2MΩ，空载转速1500转，荷载转速1200转，噪音15分贝，温升(2小时后测试)30分钟内不超过1℃，外观检查、磁稳定性检查、振动强度试验、湿热试验均符合设计要求。我们又用这个3KW的高效直流无刷电机带动4.5马力的抽水机抽水，24V电瓶充电一次，便工作(抽水)11个小时，高效节能、效果显著。权利要求1.一种高效直流无刷电机是由定子(1)、永磁转子(2)、机壳(7)、电子顺序控制器(8)所组成，其特征在于a.设有一个气隙调节套(6)；b.轴套(4)紧套在转轴(3)上，轴套(4)外圆上装有偶数块大小相同、相邻永磁体极性相异紧密排列的瓦形磁铁(5)，组合成圆柱形或环形的瓦形磁铁(5)紧套入气隙调节套(6)内。专利摘要本技术是一种直流非机械换向电机，特别是一种电动汽车用的永磁高效直流无刷电机。本技术只是在用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的转子外面加一个非导磁材料制成的气隙调节套，便克服了现有技术转子与定子气隙难以优选、磁力的大小难以调整而导致电机起动困难，不能正常工作及带负荷运行的缺陷。由于转子用稀土钕铁硼永磁材料制成，无电流通过，节省了励磁电能，输入同样的电能电机多做一倍的功，高效节能并具有良好的硬机械特性。本技术只是更换一个永磁转子，结构简单、制造成本低。文档编号H02K1/27GK2766446SQ20042006909公开日2006年3月22日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日专利技术者邓传义, 吕金善, 蒋胜甫 申请人:邓传义, 周学军本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效直流无刷电机是由定子（１）、永磁转子（２）、机壳（７）、电子顺序控制器（８）所组成，其特征在于：ａ．设有一个气隙调节套（６）；ｂ．轴套（４）紧套在转轴（３）上，轴套（４）外圆上装有偶数块大小相同、相邻永磁体极性相异紧密排列的瓦形磁铁（５），组合成圆柱形或环形的瓦形磁铁（５）紧套入气隙调节套（６）内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓传义，吕金善，蒋胜甫，
申请(专利权)人：邓传义，周学军，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]