[发明专利]一种内外双定子结构无铁芯电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的电机结构，它不用硅钢片制作的铁芯，从而可以克服一般电机因铁芯存在不可避免的引起涡流与磁滞损耗的缺点，它运用内外双定子结构又不降低气隙的磁场强度，保持了无铁芯电机的高效节能和较高的功率体积比。 

背景技术

电机是一个依靠电磁感应原理工作的机械装置，它要求有内部磁路中要有足够的磁场强度和电枢线圈上有足够的电流强度，只有这样电机才能输出合适的功率和高的效率满足应用级的要求。传统的电机基本上依靠硅钢的高导磁性来加强磁路的磁场，由于磁化规律与电磁感应定律的作用硅钢在交变磁场中会产生感生电流和磁滞现象，因此硅钢制作的铁芯存在涡流损耗与磁滞损耗，这两项损耗是现代电机的主要损耗，限制了电机效率的提高。为了进一步提高电机的效率降低电机生产成本，近年来出现了多种结构形式的无铁芯电机，它们的共同点是不用硅钢来增强磁路的磁场强度，由永磁材料或励磁线圈直接产生的磁场作用于电枢线圈，线圈在电磁力的驱动下产生转矩实现机电能的转换。 

无铁芯电机的最大障碍电机在结构上存在较大气隙而空气的导磁率太低接近于零，电机磁路的磁压降全部降在气隙上造成磁场强度很低，使电机的电磁转换效率低至无应用价值。为了克服这一缺点通常将无铁芯电机设计成轴向磁路式盘式电机结构与径向磁路式圆柱形电机结构两种，如图1是典型的径向磁路式圆柱形电机结构无铁芯电机。为了克服气隙过大的缺点，转子设计成空杯形状，在转子中间插入一块与端盖连接在一起的铁芯作为磁路的一部分，以此 消除转子中间的气隙达到增强磁路的目的。这种结构最大缺点是仅靠杯底部分向轴传递扭矩，故受杯底部分材料强度限制传递的扭矩有限电机的输出只能限制在小功率场合。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种径向磁路式无铁芯电机的结构解决方案，它能够在消除磁路出现的大气隙同时又能传递较大的扭矩，实现大功率输出提高无铁芯电机的输出功率指标。 

本发明所要解决其技术问题采用的技术方案是：如图2一种有内外双定子结构的无铁芯电机，它的基本特征是由外壳1、外磁极2、励磁绕组9、外端盖8、轴承7等组成外定子和安装在输出轴10上的内定子5共同组成内外双定子结构，内定子5通过滑动轴承6安装在输出轴上依靠磁引力作用与外定子磁极保持相对固定位置与输出轴在运动上保持隔离，内外双定子组成电机的磁路系统，转子电枢绕组与高分子聚合材料制成的转子3与内端盖4固定在输出轴10上组成无铁芯转子电枢，由于转动部分没有铁芯消除了铁芯损耗实现节能降耗的目的，转子左右两边都存在与输出轴连接的内端盖部分，能够输出较大的转矩实现了无铁芯电机的大功率应用。 

为了进一步的节约能源损耗，这种内外双定子结构无铁芯电机的外磁极2与内定子5用永磁材料制作省去励磁绕组9。进一步提高磁路的磁场强度，省去了励磁能耗。 

本发明的电机磁极对数为p，p为自然整数。图3为p＝1的一个特例的磁路结构形式。 

本发明的优点是：采用空芯的转子结构转动部分没有铁芯消除了因铁芯带来的磁滞损耗与涡流损耗，在转子内部安放了内定子与外部的外定子磁极位置 相对固定，加强了气隙磁场强度，提高了电机的输出功率。内外定子磁极都可以运用永磁材料制作，省去了励磁线圈进一步消除了励磁损耗。 

使用本发明可取得的有益之处有两点：一是转子两边都存在与输出轴有机械连接的内端盖部分，两部分都可以实现扭矩的传递，能够加倍输出电机功率；二是内外定子可以采用永磁材料制造，内外磁极在磁路上相串联磁场强度得到加强，电机效率成倍提高。 

附图说明

附图1是典型的空杯转子结构示意图。 

附图2本发明内外双定子无铁芯电机结构示意图。 

附图3是本发明的磁路磁力线走势示意图。 

具体实施方式

参阅图2、图3外磁极2、励磁线圈9、安装在机壳1上面，与外端盖8、输出轴10上的外轴承7等共同组成外定子，其作用是产生励磁磁通和支承转子，该磁通从N极出发穿过转子3进入内定子5，再从内定子5穿出再次穿过转子3进入S极最终通过外壳磁轭构成回路实现励磁。内定子5通过内轴承6安装在输出轴承10上面，由于内轴承的滑动作用输出轴与内定子在运动上保持隔离，内定子并不随输出轴转动。内定子采用导磁材料制造，在磁场中会自动受到磁力线定位作用的影响会自动与外定子磁极对齐并实现定位，在内外定子的共同作用下构成磁阻最小的磁路结构，电机转子气隙磁场强度得以加强，电机的功率输出比大大增强达到实用价值。 

转子3的电枢线圈绕组引线汇总接到换向器11上与电刷12连接到电源引入电流。