轴向磁路无刷直流电机

本发明涉及一种利用轴向磁路进行工作的无刷直流电 机。

在目前的现有技术中，电机的磁路平面都是平行于电 机的径向平面的。有关这方面的情况可以查阅最新出版的 电机构造书藉来了解。这种径向磁路直流电机因为其工作 磁路为径向磁路，故其工作时必需具有换向器，这样就使 得这种传统的直流电机具有寿命短、有噪声、换向时产生 火花及电磁干扰等缺点。

本发明的目的是提供一种利用轴向磁路进行工作的无 刷直流电机。

本发明的轴向磁路无刷直流电机的构造为：在电机的 非导磁转轴上套着一个永磁的转子，转子轴向的中部有激 磁线圈；定子处于转子的外圈；定子两头有突出的齿部与 转子两端相对形成了第一环形气隙和第二环形气隙；定子 齿之间有绕组槽；绕组的工作边就处于槽内，绕组呈四边 形，除了工作边处于绕组槽中外，其余几边均不处在绕组 槽中(即不处在气隙磁场中)；定子固定于非导磁的外壳上， 外壳通过轴承与非导磁的转轴相联。本发明的轴向磁路无 刷直流电机的磁路为：沿轴向经过转子→沿径向经过第一 环形气隙和定子齿部→沿轴向经过定子→沿径向经过定子 齿和第二环形气隙→转子；由此可见，本发明的轴向磁路 无刷直流电机的构造特征在于其磁路平面平行于电机的旋 转轴。在如上所述的磁路中，当磁通经过环形气隙时形成 匀强环形磁场，该匀强环形磁场的特点为：磁场中的每一 条磁力线的延长线都通过圆环的圆心，磁力线的方向相对 于圆心是一致地(即方向都指向圆心或都背向圆心)；且任 意相邻两条磁力线的夹角都相等。当本发明中的轴向磁路 无刷直流电机的转子作定向匀速旋转时，绕组的工作边相 对于匀强环形磁场来说是以固定的半径和恒定的角速度作 定向圆周运动来切割磁力线的。故在绕组的工作边上感应 出的电动势为恒稳电势；反之，当本发明的轴向磁路无刷 直流电机的绕组中通过电流时，该电机的转子将输出一个 相应的转矩。

由于本发明中的轴向磁路无刷直流电机的磁路为轴向 磁路，当磁通沿轴向磁路经过环形气隙时形成匀强环形磁 场；只要导线在匀强环形磁场中切割磁力线时的运动方向 不变，那么在导线上感应出的感生电动势的方向也不变； 故本发明中的直流电机不需要换向电刷就能发出直流 电(或用直流电工作)。

下面结合附图对本发明作详细说明：

图一是轴向磁路无刷直流电机的构造图；

图二是图一的A-A剖面图；

图三是磁路图；

图四是匀强环形磁场示意图；

图五是绕组接线图；

图1所描述的轴向磁路无刷直流电机的构造为：转轴 (1)是非导磁性的，永磁性材料做成的转子(3)紧套在转轴 (1)上共同形成电枢，在转子(3)轴向中部有激磁线圈(6) 它套在转子(3)的外圈但处于定子(4)的内圈；定子(4)两 端有定子齿(11)与转子(3)相对，形成了第一环形气隙(9) 和第二环形气隙(10)，定子(4)上的定子齿(11)之间有绕 组槽(12)，绕组(5)的工作边(5a)就处于绕组槽(12)中， 定子(4)固定于非导磁的机壳(7)上；机壳通过轴承(2)与 转轴(1)相联系；风扇(8)是为加快电机的散热设置的，由 图2可进一步了解本发明中直流电机的各部分构造。

图3是本发明的轴向磁路无刷直流电机的磁路图，由 激磁线圈(6)及转子(3)的剩磁产生的磁通沿轴向穿过转子 (3)然后沿径向到达第一环形气隙(9)，当磁通经过第一环 形气隙(9)时形成了匀强环形磁场(a)；磁通沿轴向穿过定 子(4)，然后沿径向到达第二环形气隙(10)在这里磁通又 形成了一个与匀强环形磁场(a)方向相反的匀强环形磁场 (b)；磁通穿过环形气隙(10)后又回到转子(3)。

图四表达了匀强环形磁场的性质，即：每一条磁力线 的延长线都穿过圆环的圆心，且方向一致(都指向或都背 向圆心)；任意相邻两条磁力线的夹角都相等(均为α)。

图五是绕组接线图，单个绕组(1.2.…)等的绕线方向 应当一致，单个绕组之间应当首尾串联；处于第一环形气 隙的所有单个绕组串联形成一个总线圈(A)；处于第二环 形气隙的所有单个线圈(1a.2a…)串联形成总线圈(B)；总 线圈(A)和(B)既可分别单独与外界相联，也可串联或并联 后再与外界相联。