双面绕组无铁芯无刷轴向磁场永磁直流电动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一心轴上轴向依序平行组设第一电磁组、永磁组及第二电磁组，永磁组可相对于第一、第二电磁组旋转。藉由双面的第一、第二电磁组分设于永磁组二侧，永磁组因受双面磁推斥故能平稳运转；且因相对应的第一、第二电磁区交互错开设置，永磁组受二侧电磁线圈交替持续感应，电磁线圈的使用率提高，故能具有大扭力输出的特性；又因双面交替换相的相位差仅相隔９０度，能避免换相抖动或死区现象。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术是关于一种无铁芯无刷轴向磁场的永磁直流电动机，尤指一种适用于中低转速、高扭力、高功率的双面绕组无铁芯无刷永磁直流电动机。传统现有的无铁芯无刷永磁直流电动机，多半仅以单面式绕组(包括线圈或印刷电路)形成单面式轴向磁场；设计上一般采用二相四线式四状态电子换相控制系统，亦即以180°相位差做直流电换相之用。然而该等传统的单面式绕组均只在轴向单面感应磁场，对转子或定子而言只单面受力，单面受力不均普遍会造成运转不顺。又，由于以180°大相位差做直流电交替换相用，单面式绕组的电磁力量对于永久磁铁的相斥位置只使用到全部绕组的一半，使用率只有50％，限制了扭力的输出。再且180°的大相位差大扭力输出时，易于特定角度形成死区现象造成电动机无法运转，或于低转速时常有换相抖动现象，以上电机现象均非理想。本技术的主要目的是在于提供一种双面受力均匀、运转平稳的双面绕组无铁芯无刷轴向磁场永磁直流电动机。本技术的另一目的是在于提供一种能双面交替换相，以使电磁线圈使用率提高，具有大扭力输出特性的双面绕组无铁芯无刷轴向磁场永磁直流电动机。本技术的再一目的是在于提供一种能避免换相抖动或死区现象的双面绕组无铁芯无刷轴向磁场永磁直流电动机。本技术主要是于一心轴上沿其轴向依序平行组设有第一电磁组、永磁组及第二电磁组；其中该永磁组具有复数个永磁钢，该等永磁钢是以等角方式环设于同等半径位置处，该等永磁钢的磁向与心轴平行，且相邻的二个永磁钢具有相反磁向；该第一、第二电磁组平行位于该永磁组的二侧，第一、第二电磁组二者间彼此不会相对运动，永磁组则可相对于第一、第二电磁组而旋转；该第一、第二电磁组上分别设有与该等永磁钢对应且同等数量的复数个第一、第二电磁区，相邻二个第一电磁区或第二电磁区的感应电磁具有相反磁向且能交替变换磁向，相对应的第一、第二电磁区是呈交互错开位置，且二者的电磁感应相位差相隔90度。藉由双面的第一、第二电磁组分设于永磁组二侧，永磁组因受双面磁力推斥故能平稳运转；且因相对应的第一、第二电磁区交互错开设置，永磁组受二侧绕组交替持续感应，电磁线圈的使用率提高，故能具有大扭力输出之特性；又因双面交替换相的相位差仅相隔90度，能避免换相抖动或死区现象。本技术于心轴上可设有至少一轴承与至少一轴套，永磁组可固设于该轴承上，第一、第二电磁组可固设于该轴套上，故永磁组可相对于第一、第二电磁组旋转；抑或是将永磁组固设于轴套上，第一、第二电磁组固设于轴承上，故永磁组亦可与第一、第二电磁组相对旋转。本技术的永磁组、第一电磁组或第二电磁组可为一圆盘体，其上复数个永磁钢、第一、第二电磁区可为偶数个或奇数个。该第一、第二电磁组背侧可组设有导磁钢；永磁组的复数个永磁钢可以藉由嵌入、粘合、紧配或其他等效之固定方式环设于永磁组同等半径位置处；较佳的是，将复数个未充磁的磁钢置入成形模具中，再以铝合金、工程塑胶、BMC、DMC或其他热硬化型塑胶等非导磁材料射入或压入模具中一体成型，促使该等磁钢受非导磁材料包覆紧固，取出后经表面加工处理，再对该等磁钢充磁成为永磁钢。第一、第二电磁区内的电磁感应绕组为线圈；印刷电路或其他等效结构，另可于第一、第二电磁组表面藉由绝缘材料整体密封起来，以能防水、耐酸碱，以及避免线圈因大扭力力矩产生位移。本技术涉及一心轴上轴向依序平行组设第一电磁组、永磁组及第二电磁组，永磁组可相对于第一、第二电磁组旋转。藉由双面的第一、第二电磁组分设于永磁组二侧，永磁组因受双面磁推斥故能平稳运转；且因相对应的第一、第二电磁区交互错开设置，永磁组受二侧电磁线圈交替持续感应，电磁线圈的使用率提高，故能具有大扭力输出的特性；又因双面交替换相的相位差仅相隔90度，能避免换相抖动或死区现象。附图说明图1是本技术第一实施例剖视图。图2是本技术第一实施例主要构件立体分解图。图3是第一实施例中第一、二电磁组相对位置图。图4是电动机“左手定则”示意图。图5-8是第一实施例连续动作剖视图。图9是本技术第二实施例剖视图。图号说明1．心轴 11．轴套 12．轴承2．永磁组 21．永磁钢22．嵌合块3．第一电磁组 31．第一电磁区32．绕组33．电极板 331．电源接头 34．电极板341．电源接头 35．导磁钢39．霍耳元件4．第二电磁组 41．第二电磁区42．绕组43．电极板 431．电源接头 44．电极板441．电源接头 45．导磁钢49．霍耳元件9．壳体以下结合附图用实施例对本技术作进一步说明。图1、2显示本技术的第一实施例是使用于心轴1不转动的态样，其是于心轴1上设有二轴套11与二轴承12，并于心轴1上沿其轴向依序平行组设有第一电磁组3、永磁组2及第二电磁组4，均为圆盘体。其中，该永磁组2固设于轴承11上，并以嵌合块22与壳体9嵌固成一体，因此壳体9可与永磁组2一体同步绕着心轴1旋转，故本实施例的壳体9可使用于电动自行车的轮觳。在本实施例中，共有24个永磁钢21以等角方式环绕固设于永磁组2上相等半径位置处，相邻二个永磁钢21的N极、S极设成相反磁向。第一、第二电磁组3、4先与背侧的导磁钢35、45组设再固设于轴套12上，故第一、第二电磁组3、4二者间不会有相对运动，且永磁组2可相对于第一、第二电磁组3、4旋转。由图所示，第一、第二电磁组3、4位于永磁组2之二侧，其上分别形成24个区域，除一区空出来提供感测器(如霍耳元件39、49)组装之用外，其他23区是采用线圈式绕组形成第一、第二电磁区31、41。请同时参阅图3，本实施例是将绕组32、42绕组于第一、第二电磁组3、4内面上再以绝缘材质密封其表面。绕组32、42二端分别连接于不同径向位置的电极板33、34、43、44，可由电源接头331、341、431、441导入电源以供应电流；相邻二个第二电磁区41之电流方向相反，感应电磁方向即相反，且该第二电磁区41一直不断交替变换电流以变换磁向；该第一电磁区31的绕组32情形亦同；相对应的第一、第二电磁区是呈交互错开设置，且二者的电磁感应相位差相隔90度。图3尚显示本实施例第一、第二电磁组3、4的相对设置关系，其已将永磁组2先予移开以便说明。请特别注意，相对应的第一电磁区31与第二电磁区41是呈交互错开设置，亦即第一电磁区31正好位于二个相邻第二电磁区41之间。以本实施例而言，二相邻第二电磁区41相距15°(因360°÷24=15°)，与之对应的第一电磁区31则正好位于二第二电磁区41之间成交互错开设置，亦即第一、第二电磁区41相距角度仅为7.5°。本技术的动作原理即是如图4所示的电动机最基本“左手定则”，若绕组42内的电流I向上，则受永磁钢21的磁场B影响，绕组42具有一受力F。以本实施例而言，因绕组32、42固设于第一、第二电磁组3、4上相对于心轴1不动，故永磁钢21将受F力的反作用力而向M方向移动。图5-8以PP剖面位置说明本实施例的连续动作关系。符号⊙表示电流I之流向指向视者，符号○表示电流I背向视者，图5显示编号A的永磁钢21位于第一位置，其N极对应于上方第一电磁区31，该第一电磁区31的电流方向为⊙表示流向视者，依前述左手定则永磁钢21受力向右移。至图6第二位置时，编号A永本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面绕组无铁芯无刷轴向磁场永磁直流电动机，主要是于一心轴上沿其轴向依序平行组设有第一电磁组、永磁组及第二电磁组；其特征在于：该永磁组，具有复数个永磁钢，所述的永磁钢是以等角方式环设于同等半径位置处，所述的永磁钢的磁向与心轴平行，且相邻的二个永磁钢具有相反磁向；第一、第二电磁组，平行位于该永磁组的二侧，该第一、第二电磁组二者间彼此不会相对运动，永磁组则可相对于第一、第二电磁组而旋转；该第一、第二电磁组上分别设有与所述永磁钢对应且同等数量的复数个第一、第二电磁区，相邻二个 第一电磁区或第二电磁区的感应电磁具有相反磁向且能交替变换磁向，相对应的第一、第二电磁区是呈交互错开设置，且二者的电磁感应相位差相隔９０度；藉由第一、第二电磁组分设于永磁组二侧，该永磁组受到二侧磁力均匀推斥故能平稳运转；且因相对应的第一、 第二电磁区交互错开设置，该永磁组连续受二侧电磁力交替感应，电磁线圈的使用率提高，故能具有大扭力输出的特性；又因第一、第二电磁区交替换相之相位差仅相隔９０度，能避免换相抖动或死区现象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王誉燕，林寿美，
申请(专利权)人：王誉燕，林寿美，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]