本发明专利技术提供一种节能、高效、启动和运行平稳、成本低的永磁无刷旋转电机。该电机是一种在两端磁极存在两个气隙磁场的电机，变形的转子永磁体或定子电磁铁使转子磁极（或者定子磁极）在两端气隙磁场错开一定的极距，并通过技术手段使电机一端的气隙磁场小于另一端的气隙磁场，从而使电机无须启动装置就能保持定向旋转。转子磁极按“Ｎ、Ｓ……”成对相间排列。定子分换流式定子和换向式定子：换流式定子一端所有线圈的极性都一样（全部为Ｎ极或者Ｓ极，另一端全部为Ｓ极或Ｎ极）；换向式定子线圈磁极的极性按“Ｎ、Ｓ……”成对相间排列，交流换向式定子的磁极还可按“Ｎ、Ｎ、Ｓ、Ｓ……成对相间排列。转子磁极与定子磁极之间的数量一般采用１∶１、１∶２或２∶３的比例配置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种永磁无刷旋转电机，既可作发电机，又可作电动机。
技术介绍
旋转电机是基于磁能生电、电能生磁和磁场与磁场间同名磁极相斥、异名 磁极相吸的原理而制造的机电能量转换装置。现代电机产品种类繁多，应用十 分广泛，但是，现有电机或多或少都存在一些缺陷。例如交流异步电动机虽 然具有结构简单、工作可靠、寿命长、成本低、保养简便的优点，但是，与直 流电机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低，其旋转磁场的 产生需要从电网吸取无功功率，故功率因素低，无形中损失了大量电能。同歩 电机尽管工作效率高、噪音低、转矩波动小，但存在着启动困难，容易发生失 步和堵转的问题。开关磁阻电机结构简单、工作可靠、启动性能好、调速性能 好，但存在转矩脉动大、噪声大、功率密度和效率相对永磁电机偏低的缺陷。 有刷直流电机虽有启动转矩大、响应快、噪音低、运行效率高、调速性能好等 优点，但缺点也很明显①换向时产生电磁干扰；②可靠性差，寿命短，维修 困难；③噪声大。传统的无刷直流电机既具有有刷直流电动机同样的性能，又 依靠电子换向，除去了电刷和换向器，无刷直流电动机系统的变速范围更宽， 运行更稳，而且起动力矩大、过载能力强、效率高、体积小、寿命长，但是需 要启动装置，且存在转矩脉动的问题，使无刷直流电动机的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术为克服旋转电机的缺点，提供了一种效率高、寿命长、噪音低、启 动和运行平稳、无转矩脉动、无需启动装置、无电磁千扰的永磁推挽无刷电机。本专利技术所述永磁推挽无刷电机(如图1)由转子1、定子2、转轴3、轴承5、 端盖6、机壳7、电子开关电路8、叶轮9、转子位置传感器H等部分组成。其 转子和定子的组合可以是内转子外定子，也可以是内定子外转子，还可以是一个定子两个转子， 一个转子两个定子，或者是多定子多转子组合。电机的外形 可以是圆柱状、菱柱状，或者是盘状。既可作电动机，又可作发电机。本专利技术所述永磁推挽无刷电机是一种双气隙磁场电机，即定转子磁极两端 分别存在气隙磁场的电机，其基本原理是通过对转子永磁体或定子电磁铁进 行变形处理(包括永磁体错开一定极距充磁、同绕组几个上下径向线圈错开一 定极距装配等变形方法)，使转子磁极(或者定子磁极)在两端气隙磁场错开一 定的极距，同时，通过扩大气隙的距离、减少线圈的匝数、减少永磁体的体积、 减少永磁体的面积、减少永磁体的充磁量、采用不同的永磁材料等方法，使电 机一端的气隙磁场小于另一端的气隙磁场。当气隙磁场强的那端的定子磁极与 转子磁极在空间上对齐时，气隙磁场弱的那端定子磁极或转子磁极在空间上分 别对应对方两个l/2左右的磁极，或者对应对方一个1/2左右的磁极(大于0， 小于1)并与对方另一磁极接近。则定子磁极对对应或接近的转子同名磁极产生 推力(排斥力)，对转子异名磁极产生拉力(吸引力)，从而使转子保持定向旋转。本专利技术所述永磁推挽无刷电机的关键还在于转子永磁体(如图2、图3)和定子电磁铁(如图9)的形状及磁极的配置(如图11和图12)，且转子永磁体和定子电磁铁的形状具有互换性。当转子永磁体的形状为"/" 、 " <"、" J""、"/"等异形磁铁，或者两段永磁体以",i"形状排列时，与"|"形或"！"形定子电磁铁配置；当转子永磁体为"l"形或"！"时，定子电磁铁的形状'为"/ "、"<"、"J"" 、 " /"或"，卜形；当转子永磁体及定子电磁铁均为"I"形时， 一端或两端采用"、" J""、或"/"形等异形磁轭进行磁传导。转子磁 极与定子磁极分别成对设置，且转子磁极与定子磁极之间的数量一般采用kl、l:2或2:3的比例配置。本专利技术所述永磁推挽无刷电机的转子1由转子本体10、永磁体11、高强 度非导磁箍12、转子永磁体磁轭13等部分构成。转子本体IO用硅钢片叠压而 成，也可以用塑料注塑成型或者用铝合金等金属材料铸造而成。转子本体的结 构(如图7)可以是整体式，也可以由分体式组装而成。转子永磁体11的材料 为钕铁硼或其它高磁能积永磁材料，其基本形状如图2、图3所示，永磁体可采 用径向充磁或轴向充磁方式充磁。转子永磁体沿转子本体圆周间隔相等的贴于 转子表面，或粘接镶嵌于转子本体的凹槽内或埋设于转子本体内，磁极按"N、 S、……"成对相间排列。转子体外可加套高强度非导磁箍12用于防止电机高8速旋转时磁体脱落，或用于固定分体式转子本体及永磁体。必要时，可根据需 要配置转子永磁体磁轭(如图4)，以减少漏磁损失，同时，还可以通过延长磁 轭增大转子半径，延伸着力点，达到省力节电的目的。磁轭由铁氧体、纯铁或 低碳钢制造，采用插入粘接或螺栓等方式连接于转子本体上。也可以将转子本 体10、转子永磁体11、转子永磁体磁轭13用树脂模制成一个整体(可包括转轴)。内转子的形状为"本"、"T(r"、"巾"形，外转子的形状为"V "和"屮"形。本专利技术所述永磁推挽无刷电机的定子2由定子本体20、定子线圈铁芯21、 定子线圈22、定子磁轭23、定子背轭24等部分构成。定子本体20的基本形状 如图6所示，可采用精密铸造或硅钢片叠压而成，外定子电机可由机壳7替代。 定子线圈铁芯21的基本形状如图5所示，可采用硅铁粉末冶金制造或硅钢片叠 压而成。本电机定子绕组可釆用分布式绕组或者集中式绕组(含螺线形线圈)， 每相绕组内的各个线圈可串联或并联连接，线圈分为轴向线圈和径向线圈两种， 其基本形状如图9所示。线圈22绕于铁芯21上，线圈22与铁芯21之间用耐 高温绝缘套(架、垫)或涂层隔离。铁芯21采用粘接、焊接等方法直接与定子 本体20连接固定，轴向螺线形线圈还可先装配于连接环、铰链板(如图8)等 支承装置，再与定子本体20连接固定。必要时，可根据需要配置定子线圈背轭 24 (如图2和图3)或磁轭23 (如图4)，以减少漏磁损失。定子铁芯21和磁轭 23、背轭24可一体制造，或者分开制造后组装连成 一体。线圈22之间或者线 圈22与定子本体20间有通风道，用于降低电机温度。本专利技术所述永磁推挽无刷电机的定子按线圈磁极排列不同有换流式定子和 换向式定子之分所谓换流式定子，即线圈磁极的极性不改变，而是通过电子 换流开关使线圈产生间歇磁场的定子，该定子一端所有线圈的极性都一样(全 部为N极或者S极，另一端全部为S极或N极)。换流式定子的磁极成对排列， 且无论电源为多少相，其磁极对数应能被电源相数整除(单相电源分解为多相 电源亦同)，每相电源依次连接一组绕组。所谓换向式定子，即线圈磁极的极性 随电流方向的改变而改变的定子。换向式定子线圈磁极的极性按"N、 S、……" 成对相间排列，交流换向式定子的磁极还可按"N、 N、 S、 S……成对相间排列。无论电源为多少相，换向式定子磁极的对数应能被电源相数整除(单相电源分 解为多相电源亦同)，每相电源依次连接一组绕组。本专利技术所述永磁推挽无刷电机电路的控制信号可以由转子位置传感器H获 得，或者由方波信号发生器、正弦波信号发生器、梯形波信号发生器等信号发 生电路产生。转子位置传感器H可以是霍尔传感器、电感式传感器或光电传感 器。传感器可以径向安装也可以轴向安装，可以直接以电机转子为感应对象，或 者另外与电机转子同轴安装专门的传感信号感应转子。若需要，可在传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种永磁推挽无刷电机，由定子、转子、转轴、轴承、叶轮、电子开关电路、端盖、机壳等部分组成。其转子和定子的组合可以是内转子外定子，也可以是内定子外转子，还可以是一个定子两个转子，一个转子两个定子，或者是多定子多转子组合。电机的外形可以是圆柱状、菱柱状，或者是盘状。既可作电动机，也可作发电机。 本专利技术所述永磁推挽无刷电机是一种双气隙磁场电机，即定转子磁极两端分别存在气隙磁场的电机，其基本原理是：通过对转子永磁体或定子电磁铁进行变形处理（包括永磁体错开一定极距充磁、同绕组几个 上下径向线圈错开一定极距装配等变形方法），使转子磁极（或者定子磁极）在两端气隙磁场错开一定的极距，同时，通过扩大气隙的距离、减少线圈的匝数、减少永磁体的体积、减少永磁体的面积、减少永磁体的充磁量、采用不同的永磁材料等方法，使电机一端的气隙磁场小于另一端的气隙磁场。当气隙磁场强的那端的定子磁极与转子磁极在空间上对齐时，气隙磁场弱的那端定子磁极或转子磁极在空间上分别对应对方两个１／２左右的磁极，或者对应对方一个１／２左右的磁极（大于０，小于１）并与对方另一磁极接近。则定子磁极对对应或接近的转子同名磁极产生推力（排斥力），对转子异名磁极产生拉力（吸引力），从而使转子保持定向旋转。 本专利技术所述永磁推挽无刷电机的关键还在于转子永磁体和定子电磁铁的形状及磁极的配置，且转子永磁体和定子电磁铁的形状具有互换性。当转子永磁 体的形状为“＊”、“＊”、“＊”、“＊”等异形磁铁，或者两段永磁体以“＊”形状排列时，与“▏”形或“＊”形定子电磁铁配置；当转子永磁体为“▏”形或“＊”时，定子电磁铁的形状为“＊”、“＊”、“＊”、“＊”或“＊”形；当转子永磁体及定子电磁铁均为“▏”形时，一端或两端采用“＊”、“＊”或“＊”形等异形磁轭进行磁传导。转子磁极与定子磁极分别成对设置，且转子磁极与定子磁极之间的数量一般采用１∶１、１∶２或２∶３的比例配置。 本专利技术所述永磁推挽无刷电机电路的控制信号可以由转子位 置传感器获得，或者由方波信号发生器、正弦波信号发生器、梯形波信号发生器等信号发生电路产生。转子位置传感器可以是霍尔传感器、电感式传感器或光电传感器。传感器可以径向安装也可以轴向安装，可以直接以电机转子为感应对象，或者另外与电机转子同轴安装专门的传感信号感应转子。若需要，可在传感器非感应面周边设置隔磁装置。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王铂仕，
申请(专利权)人：王铂仕，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]
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