[發明專利]二合一共軸直流無刷馬達

有效

• 申請號: 201110057534.4
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102148551A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 高林發
• 申請（專利權）人: 高林發
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/12;H02K1/18;H02K1/27;H02K1/28;H02P1/56
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 彭長久

技術領域

本發明涉及直流無刷馬達領域技術，尤其是指一種成本低廉，性能更優的高效能馬達，其系通過公用轉軸而輸出疊加扭矩的二合一共軸直流無刷馬達。

背景技術

現有之直流無刷馬達通常包含有外轉子直流無刷馬達（如圖1所示）及內轉子直流無刷馬達（如圖2所示）兩種，它們都包括有轉子組合、定子組合及連接件；轉子組合主要零件有永久性轉子磁鐵6（6’）、轉子架7（7’）及轉軸8等，轉子架7（7’）是連接轉軸8與永久性轉子磁鐵6（6’）的主要零件，通過連接組裝后轉子磁鐵6（6’）與轉軸8的位置固定，（圖3是現有普通外轉子直流無刷馬達在停止狀態時，定子與轉子在徑向的相互位置示意圖；以及，圖4是現有普通內轉子直流無刷馬達在停止狀態時，定子與轉子在徑向的相互位置示意圖。）運行時轉子磁鐵6（6’）與轉軸8同步旋轉；定子組合主要有線包繞組1、驅動電路2、定子固定座3等，線包繞組1包含有定子鐵心及線包等，定子鐵心由矽鋼片疊加而成，矽鋼片設計為齒形，線包繞在定子鐵心的齒上；連接件主要有軸承4、卡扣、端蓋5、墊片、彈簧等軸上周邊零件，它們將轉子組合與定子組合連接并定位安裝，安裝完成后轉子組合可以自由旋轉；電源導通后，通過驅動電路2的感應及切換，定子磁場交替變換，促使轉子磁鐵6（6’）有效旋轉并通過轉軸輸出扭矩，形成一個完整的直流無刷馬達。

普通直流無刷馬達的定子齒數與轉子磁極數在數量上相同，且均沿轉軸中心對稱分布；馬達停止時，定子極性齒與轉子磁鐵相吸，使定子極性齒中點與轉子磁場極性中點處于對齊相位，因此，在馬達啟動的瞬間，定子磁場與轉子磁場產生的作用力在徑向達到最大，但在周向為零，即馬達的啟動扭矩為零，馬達啟動困難；并且，馬達運行時定子每次切換極性的瞬間，馬達輸出的扭矩都為零，因此直流無刷馬達在運行過程中堵轉有死角（注：直流電刷馬達在運行過程中無死角問題）；同時，由于馬達的最大扭矩值即為扭矩的最大振幅值，所以馬達運行時的扭矩變化大，馬達容易抖動，運行噪音大。

針對直流無刷馬達不能啟動的問題，現行的做法是，將定子的電極齒設計為兩邊大小不對稱的外形，這樣電機靜止時，定子極性齒與轉子磁鐵相吸會使轉子的極性中點與定子極性齒中點偏離一定相位，從而保證通電啟動時馬達的扭矩不為零，達到馬達啟動的目的，在運行中依靠慣力使得馬達能連續運轉；通過這樣設計，馬達啟動雖然能啟動與運行，但啟動時的扭矩相對很小，所以負載較大時啟動困難，馬達的零扭矩依然存在，馬達的扭矩振幅并未得到改善，所以堵轉時死角依然存在，馬達易抖動，馬達運行噪音大，馬達只適合于小負載品質要求不高的場合使用。

針對上述直流無刷馬達之啟動困難，運行堵轉有死角及扭矩振幅大引發馬達抖動及噪音的問題，目前采用最多的是用三相馬達電路來解決，但這種解決方案因三相馬達電路的電路成本昂貴、電路復雜以及電路空間相對較大，在微型馬達中電路需要外掛等缺點，其應用推廣受到限制。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種二合一共軸直流無刷馬達，其通過將兩個馬達的扭矩相互疊加，使其最小合成扭矩一直大于零，并且最小合成扭矩為其中一馬達之最大扭矩，大大減小了扭矩振幅，馬達運行無死角，啟動性能佳，馬達電磁切換振動減小，有效降低了噪音。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：

一種二合一共軸直流無刷馬達，包括有公用轉軸、第一馬達和第二馬達，該第一馬達和第二馬達串聯設置于該公用轉軸上；啟動或運行時，該第一馬達和第二馬達產生之瞬間扭矩是錯位的，其合成扭矩一直大于零，當第一馬達扭矩為零時，第二馬達扭矩達到最大，當第一馬達扭矩最大時，第二馬達扭矩為零，即其最小合成扭矩為其中一馬達之最大扭矩，馬達運行過程中無死角，馬達啟動性能好。

作為一種優選方案，所述第一馬達包括有相配合的第一定子和第一轉子，前述第二馬達包括有相配合的第二定子和第二轉子；其中，該第一定子和第二定子均與前述公用轉軸同心安置，以及，該第一轉子和第二轉子均完全固定于公用轉軸上并與公用轉軸同步旋轉；該第一轉子的磁場極性中點與第一定子極性齒中點在徑向投影的相對相位相對于第二轉子的磁場極性中點與第二定子極性齒中點在徑向投影的相對相位是錯位的，錯位角度等于180°/定子齒數。