永磁直流电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁直流电机，包括定子和转子，定子上开有齿槽，齿槽内嵌有绕组，转子上设有永磁体磁极，其特征在于每个绕组嵌绕在相邻的两个齿槽中，且每个齿槽中只含有一个绕组的一个有效边，所述的定子齿槽数与转子极数之比为：对于三相电机选为：１２Ｋ∶１０Ｋ或１２Ｋ∶１４Ｋ；对于五相电机选为：２０Ｋ∶２２Ｋ或２０Ｋ∶１８Ｋ，其中Ｋ为正整数。它加工方便，节省材料，制造成本低，电机效率高。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及有静止电枢和旋转磁体的永磁直流电动机。根据电机理论以及电机设计和制造实践，永磁式直流电机固有一个齿槽定位力矩，它会导致电机产生振动、噪声和出力不平稳，为解决这一问题，目前最常用的方法是偏斜一个槽矩，如永久牌自行车用152SWX低速无刷永磁直流电机。但是，这种斜槽电机在运转时同一齿槽中的绕组可能会同时置于两种不同极性的磁场中，产生反向力矩，使电机起动力矩和工作力矩减少，甚至使电机无法起动和正常运转，因此只能采用重叠绕组来限止该阻尼力矩。但是采用重叠绕组也会带来如下问题一、只能采用手工下线，不便于采用机械化作业，工艺难度大，成本高，生产效率低；二、绕组端部用线多，制造成本高，同时也因为铜耗大，降低了电机效率；三、电机轴向尺寸大，不利于小型化使用。本技术的目的是要提供一种克服上述缺陷的永磁直流电机，在定子槽数与转子极数形成特定比例关系时，可采用同心绕组，从而降低制造成本，提高生产效率，减少铜线用量和铜耗，提高电机效率。本技术的另一个目的是在定子槽数与转子极数形成上述特定比例关系时，可直接采用直槽结构，进一步降低制造成本，提高生产效率和电机效率。本技术的目的是这样实现的永磁直流电机，包括定子和转子，定子上开有齿槽，齿槽内嵌有绕组，转子上设有永磁体磁极，其特征在于每个绕组嵌绕在相邻的两个齿槽中，且每个齿槽中只含有一个绕组的一个有效边，所述的定子齿槽数与转子极数之比为对于三相电机而言为12K∶10K或12K∶14K对于五相电机而言为20K∶22K或20K∶18K其中K为正整数。作为本技术的进一步改进，电机齿槽采用直槽。本技术通过将定子槽数和转子极数设计成一定的比例关系，实现采用同心绕组结构而同样能保证电机的正常起动和运转，由此而产生下述优点一、加工简单，可以采用机械化自动下线，生产效率高，成本低；二、绕组端部用线省，铜耗低，电机效率高；三、电机轴向尺寸小，使用和安装方便；四、每个定子槽中只有一相绕组的导体，因此无需相间绝缘；五、各相绕组相互之间不接触，因此在热路上是解耦的，这样如果某相绕组发生故障，过热烧掉的话，不会烧掉其他相绕组；六、各相绕组在磁路上是解耦的，绕组间几乎不存在互感，便于控制；并且当某相绕组发生故障时，不会因为磁耦合而影响其他相绕组；根据以上分析，该电机的各相绕组在热路、磁路、电路上都是解耦的，不仅便于控制，而且容错性比普通结构的电机高得多，这对永磁直流电机很重要，如果某个部件损坏，或者某相绕组损坏，都不会导致电机的彻底损坏，电机还可以继续使用，延至事后再予以修理。该电机应用在助动车上或航空航天等领域时显得更为优越。在定子槽数和转子极数设计成上述比例关系时，还可以实现直槽结构，由此还可以进一步简化结构、便于加工、减少矽钢片用量、降低制造成本。下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1是本技术绕组的结构示意图。图2是本技术径向剖视图。图3是本技术实施例的的结构示意图。图4是本技术另一实施例的结构示意图。实施例一三相永磁直流电机，当K＝1时，转子极数为10，定子齿槽数为12。电机可采用外定子、内转子结构，也可采用外转子、内定子结构，图1、2、3所示为外转子、内定子结构。参照图1，定子5外圆上均匀开设有12个齿槽10，转子2内圆上均匀设置10个永磁磁极3，相邻磁极的极性相反。参照图2，齿槽10采用直槽结构，绕组4采用同心绕组结构，每个绕组同心同向嵌绕在相邻两个齿槽中，绕组4-1和绕组4-4首首串联，构成一项绕组，绕组4-2和绕组4-5首首串联、绕组4-3和绕组4-6首首串联，分别构成另两项绕组，每个绕组各有一个引出端11与控制电路相连。电机可采用有刷结构，通过换向器来完成换向功能。当然也可采用无刷结构，由传感器和控制电路来控制换向，传感器可采用霍尔传感器、光电传感器或无位置传感器。采用无刷结构和霍尔传感器的电机，霍尔传感器可以放置在绕组的端部，转子磁极在轴向适当加长，使之与霍尔传感器的位置相对应；也可以增设一个传感器转子，与电机转子同轴同步运行，在定子上相应位置安放霍尔传感器；当然，最简单的方法是将霍尔传感器放置在齿槽中。在本实施例中，三个霍尔传感器1分别放置在相邻嵌绕的三相绕组的第一个齿槽内，即当电机逆时针旋转时，霍尔传感器1-1、1-2、1-3分别放置在齿槽10-1、10-3、10-5中。参照图3，该电机可用作电动工具的驱动装置，定子5与固定轴8固定连接，左右端盖6内合，将转子夹固在外缘内，端盖中心部位通过轴承9与固定轴8活动连接；固定轴8中空，电源线7从中引出，与安装在车体上的控制电路相连；控制电路采用摩托罗拉MC33035芯片。电机的功率为100W，与相同功率的传统重叠绕组和斜槽结构的电机相比，该电机起动力矩大10-20N·M。上述电机的工作过程是这样的接通电源，转子开始转动，带动端盖转动，端盖外联钻头，由此带动钻头一起转动。在上述实施例的基础上，将定子齿槽数设定为12槽，转子极数设定为14极，同样能够达到上述效果。在实施例一的基础上，采用五相绕组结构，这定子齿槽数设定为20槽，转子极数设定为22或18极，其余结构基本相同，也同样能达到效果。实施例二电动车用三相永磁直流电机，定子齿槽数为24槽，转子极数为20极或28极，功率为180W，其余结构与实施例一基本相同，可参照图3，此时端盖6用作车毂，固定轴8即为车轴。电动车用三相用三相永磁直流电机的工作过程是这样的接通电源，外转子转动，带动车毂转动，车毂外联钢丝和车轮，由此带动车轮一起转动。在此基础上，改用五相绕组，定子齿槽数设定为40槽，转子极数设定为44极或36极，能达到同样效果。实施例三参照图4，窗式空调器用三相直流电机，功率为500W，采用内转子、外定子结构，定子5的齿槽数为36槽，转子2的极数为30或42极，左右端盖6上开有安装孔，通过螺栓14将定子5固定其内，左右端盖底部外翻形成两底脚15，底脚15上开有安装孔，通过螺钉16固定在空调机的外壳17内；转子2中心设有转轴8，转轴8通过轴承9活动联接在端盖6上，风叶12通过螺帽13固定在转轴8的轴伸端。其他结构与实施例一基本相同。电机转动时带动风叶转动，完成送风功能。在此基础上，改用五相绕组，定子齿槽数设定为60槽，转子极数设定为66极或54极，能达到同样效果。实施例四分体式空调用三相直流电机，功率为1000W，定子齿槽数为48槽，转子极数为40极或56极，其余结构与实施例三基本相同。在此基础上，改用五相绕组，定子齿槽数设定为80槽，转子极数设定为88极或72极，能达到同样效果。本技术不局限于上述实施方式，K值可以随着电机功率的不同而变化，电机功率增大，相应的K值也增大，只要满足定子齿槽数和转子极数之比为对于三相电机而言为12K∶10K或12K∶14K；对于五相电机而言为20K∶22K或20K∶18K，都能达到效果。权利要求1.永磁直流电机，包括定子(5)和转子(2)，定子(5)上开有齿槽(10)，齿槽(10)内嵌有绕组(4)，转子(2)上设有永磁体磁极(3)，其特征在于每个绕组嵌绕在相邻的两个齿槽中，且每个齿槽中只含有一个绕组的一个有效边，所述的定子齿槽数与转子极数之比为对于三相电机选为12K∶10K或本文档来自技高网...

【技术保护点】
永磁直流电机，包括定子（５）和转子（２），定子（５）上开有齿槽（１０），齿槽（１０）内嵌有绕组（４），转子（２）上设有永磁体磁极（３），其特征在于每个绕组嵌绕在相邻的两个齿槽中，且每个齿槽中只含有一个绕组的一个有效边，所述的定子齿槽数与转子极数之比为：对于三相电机选为：１２Ｋ∶１０Ｋ或１２Ｋ∶１４Ｋ；对于五相电机选为：２０Ｋ∶２２Ｋ或２０Ｋ∶１８Ｋ；其中Ｋ为正整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文方，沈建新，戴国骏，
申请(专利权)人：唐文方，沈建新，戴国骏，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]