[实用新型]层叠式直流无刷电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及层叠式直流无刷电机。

背景技术

无刷直流电机的应用十分广泛，如无人机、汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说，无刷直流电机可以分为三种主要应用用途：一时持续负载应用，二是可变负载应用，三是定位应用。持续负载主要是应用于需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、吹风机等，成本较低且多为开环控制。可变负载主要是应用于转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如甩干机和压缩机等，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，成本相对更高。大多数工业控制和自动控制方面的应用属于定位应用，往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。但是，现有技术中的直流无刷电机还存在一些问题，例如：功率重量比偏低。无法实现小电流大扭矩。用于发电的效率不高。大功率的电机发热量过大，能量浪费多，散热构成很大问题等等。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种层叠式直流无刷电机，包括由前、后盖以及侧壳组成的外壳、两端分别通过轴承安装在外壳内的转轴，所述转轴上间隔均匀地固定着至少一块磁石板，所述磁石板垂直于转轴的两个平面均具有2n个磁极区，同一平面上相邻的两个磁极区的极性相反，两个平面相对位置的两个磁极区极性相反，所述n为大于等于2的自然数；所述侧壳上固定着与所述磁石板均匀穿插设置的至少一块线圈板，所述线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状以及一个入线头和一个出线头，所述线圈相邻两组沿径向方向的导线分别位于相邻的磁极区内。

本实用新型采用磁石板作为转子的一部分，利用线圈作为定子的一部分，通过线圈通电切割磁力线，产生沿切线方向的力从而推动转子转动，加工方法简单，非常适合量产。由于线圈板和磁石板由多个分布式的小线圈和小磁石均匀分布构成，因此电机外壳内的空间得到了充分利用，对于相同功率和扭矩的现有技术中的电机来说，本实用新型可以实现电机体积的大幅缩小。与其他现有技术中的电机相比，本实用新型的电机不使用铁芯，重量大幅减轻，同时，采用了最有效率的方式利用了永磁体的磁场，永磁体的总使用量并不高，因此电机总重量进一步轻量化。也正是因为利用了永磁铁所产生的最强磁场，配合相应的线圈板，两者结合的特殊的结构使得通电线圈永远工作于磁场最强的区域，可以获得最大机电转换效率。因此，本实用新型由于有效工作磁场强度高，线圈多，线圈有效长度很长，因此通电后会产生非常大的旋转力矩，而线圈中的通电电流只需要小电流即可，发热量小，而且可实现小电流大扭矩，更进一步因为线圈分布得比较均匀，因此发热量显著下降，而且多层的均匀分布结构也十分有利于散热。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的装配图；

图2为本实用新型一实施例的爆炸图；

图3为本实用新型转轴的结构示意图；

图4为本实用新型霍尔元件装配后与磁石对应的位置俯视示意图；

图5为本实用新型电机工作时的气流走向图；

图6是本实用新型线圈板一实施例的结构示意图；

图7为本实用新型图6的局部细节放大图；

图8为本实用新型一层线圈与磁石板的位置关系示意图；

图9为本实用新型两层线圈与磁石板的位置关系示意图。

标号说明：1、前盖，2、后盖，3、侧壳，4、轴承、5、转轴，6、磁石板，7、线圈板，8、防尘盖，9、隔套，10、键，11、霍尔元件板，12、霍尔元件，13、隔杆，14、焊点。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的原理及方法进行详细说明。

图1、图2给出了本实用新型层叠式直流无刷电机的一个具体的组成实施例，该实施例中前盖1、后盖2和侧壳3组成电机的外壳，前盖1和后盖2的内侧分别设有两个十字形的支架 8，两个轴承4分别安装在支架8的中心，转轴5的两端通过轴承4固定在外壳内的支架上，且转轴5的一端穿过前盖1伸出至外壳外，另一端的端部设有限位圆盘51，限位圆盘51位于支架的外侧，轴承4的内圈与转轴5固定，外圈与轴承安装部固定，内圈与外圈之间设有滚珠，使内外圈可以相对转动。