[實(shí)用新型]高效永磁直流電動(dòng)機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820105780.6
• 申請日: 2008-09-04
• 公開（公告）號: CN201256345Y
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉貴平
• 申請（專利權(quán)）人: 劉貴平
• 主分類號: H02K23/04
• 分類號: H02K23/04;H02K23/26;H02K23/40
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的永磁直流電動(dòng)(發(fā)電)機(jī)，屬電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

永磁直流電動(dòng)(發(fā)電)機(jī)，是早已被廣泛使用的電器設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)所固有的缺陷，現(xiàn)有永磁直流電動(dòng)(發(fā)電)機(jī)普遍存在著下列不足：

1、磁能利用率低

現(xiàn)有電機(jī)，均是以通電線圈在磁場中受到的安培力為動(dòng)力，線圈的每邊導(dǎo)體始終處于單磁極工作狀態(tài)，雖然有的電機(jī)在線圈中加入了高導(dǎo)磁鐵心材料，但磁力線在穿過兩個(gè)空氣間隙后，嚴(yán)重的漏磁將使磁場強(qiáng)度大大降低，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的輸出功率大大降低。另外，線圈中加入鐵心還會(huì)增加電機(jī)的鐵損。

2、能量轉(zhuǎn)換效率低

現(xiàn)有電機(jī)可分為有刷、無刷兩種類型，有刷電機(jī)的電刷接觸處極易產(chǎn)生火花而發(fā)熱，不僅浪費(fèi)電能，而且還需要不斷更換電刷，電機(jī)的使用壽命也頗受影響；無刷電機(jī)是用電子換向替代了整流子換向，其損耗有所下降，但電子開關(guān)控制電路復(fù)雜，易于產(chǎn)生故障。

另外，現(xiàn)有電機(jī)大多采用轉(zhuǎn)子線圈，線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線長，內(nèi)阻大，從而也帶來銅損。電機(jī)的鐵損加上銅損，使其效率也大受影響。

3工作電壓范圍小

現(xiàn)有電機(jī)，當(dāng)外接電壓超過或低于額定電壓，電機(jī)線圈存在被燒損的危險(xiǎn)。

4、電機(jī)低壓轉(zhuǎn)速低

現(xiàn)有電機(jī)的轉(zhuǎn)速低，一般在4000r/min以下，外接電壓下降時(shí)，轉(zhuǎn)速更低。由直流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算公式可知，要想提高轉(zhuǎn)速，必須提高外接電源電壓。它的這一特性使得以電瓶為電源的電動(dòng)車輛的行駛速度難以提高。假如現(xiàn)有電動(dòng)汽車所接電瓶電壓為96V，最高行駛速度80km/h，要想使速度達(dá)到200km/h，電瓶所供電壓必須達(dá)到240V，需用20塊電瓶串接才能達(dá)到，而電動(dòng)汽車經(jīng)常攜帶20塊電瓶，是很不現(xiàn)實(shí)的。它的這一特性大大限制了電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用。

雖然電機(jī)采用單磁極結(jié)構(gòu)，可提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但輸出的轉(zhuǎn)矩密度低，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大。

5、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍小

由功率平衡方程可知，現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩在小范圍內(nèi)可通過增減I_樞自行調(diào)整。但當(dāng)轉(zhuǎn)速降得很低時(shí)(如電動(dòng)車爬坡時(shí))，由可知，E_反的大幅降低，可導(dǎo)致I_樞電流迅速增大，其結(jié)果是保護(hù)裝置動(dòng)作，降低所供電流或電機(jī)電樞線圈燒毀。它的這一特性使電動(dòng)車輛的爬坡性能大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種磁能利用率和能量轉(zhuǎn)換效率高、工作電壓范圍寬、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍大的高效永磁直流電動(dòng)機(jī)。

本實(shí)用新型的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高效永磁直流電動(dòng)機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸和依次套裝于轉(zhuǎn)軸上且沿徑向分布磁極極性的內(nèi)永磁環(huán)和外永磁環(huán)組成，內(nèi)永磁環(huán)和外永磁環(huán)之間的間隙為電機(jī)磁隙，外永磁環(huán)通過軸承與電機(jī)外殼連接，所述定子由平行于轉(zhuǎn)軸且均勻分布于內(nèi)永磁環(huán)和外永磁環(huán)之間的磁隙中的多根均布的導(dǎo)線組成。

轉(zhuǎn)子和定子的空間位置可以互換。

上述高效永磁直流電動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)永磁環(huán)和外永磁環(huán)為釹鐵硼環(huán)形體，它們之間的磁隙寬度為2～4毫米。

上述高效永磁直流電動(dòng)機(jī)，組成定子的多根均布的導(dǎo)線之間用樹脂膠粘合在一起，相鄰導(dǎo)線之間的間距為1～20毫米。

本實(shí)用新型用兩個(gè)提供磁隙的永磁環(huán)作轉(zhuǎn)子，磁隙小且無鐵心，不僅不會(huì)產(chǎn)生鐵損，而且磁隙中的磁場分布均勻，漏磁少，有利于提高磁能利用率；用分布于磁隙中的多根均布的導(dǎo)線作定子，取消了傳統(tǒng)永磁直流電機(jī)的電刷和電子換向裝置，提高了能量轉(zhuǎn)換效率和輸出電壓、電流的穩(wěn)定性，延長了使用壽命。同時(shí)，改變多根均布的導(dǎo)線的連接方式，還可使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、輸出電壓、轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍大大增加。本實(shí)用新型不僅磁能利用率和能量轉(zhuǎn)換效率高、工作電壓范圍寬、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍大，而且結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號為：1、非金屬外殼；3、外永磁環(huán)N極；4、外永磁環(huán)S極；5、內(nèi)永磁環(huán)S極；6、內(nèi)永磁環(huán)N極；7、導(dǎo)線；8、非金屬轉(zhuǎn)子芯；9、轉(zhuǎn)軸；10、底座。

文中所用符號：n、轉(zhuǎn)速；U、電源電壓；I_樞、電樞電流；E_反、反電動(dòng)勢；R_樞、電樞內(nèi)阻；φ、直徑；B、磁場強(qiáng)度；L、導(dǎo)體長度；V、導(dǎo)體速度；U_外、外接電源電壓；I、電流；R、電阻；M_e、轉(zhuǎn)矩；E、感應(yīng)電動(dòng)勢。