单元层叠式全封闭直流电动机 【技术领域】
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及有不止一个转子和定子的电机。
背景技术
普通电机均由一个转子、一个定子和相应的壳体等构成，一般转子处于定子围成的空腔内，直径小，因此扭矩小；整机除线圈外都由铁磁性材料制作，涡流大、磁漏大、功耗高；因筒形结构，转子和定子相对运动切割磁力线时，处于切线切割位置的面积小，效率受到限制；线圈绕组只有一层，空间利用率低；电机一旦烧坏，即停机，且修理成本高；为克服上述缺陷，我国公开的一项发明专利“多层式高效多功能电机”，公开号：CN1093503A，其技术方案是，采用多层高磁积能永磁铁提供强磁场，各磁铁组径向N、S极相互对应，并在其间留有气隙，骨架和绕组组成的多层电枢分别插入气隙中，并固定在支撑盘上，加上中心转轴、外壳等部件组成电机；具有无磁滞、无涡流、漏磁减少、磁利用率高、体积小、重量轻、效率高等特点；但这种筒状套叠的结构加工十分困难，转子和定子间的间隙很难得到保证，因筒状结构影响效率的缺陷同样存在，同时还带来装配和维护方面的困难。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术之不足，提供一种高效、节能、易装配、易维护，在多数情况下可不停机维修的一种单元层叠式全封闭直流电动机。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种单元层叠式全封闭直流电动机，包括有端盖、转轴、轴承及联接紧固件等部件，所说的端盖有前后两个，在前后端盖之间，是由n个圆盘状的电机单元层叠而成的机芯，机芯中间由转轴贯穿；这些层叠的电机单元是由转子和定子间隔叠合的，每个转子由一个非铁性材料制作的转盘和m个永磁铁构成，m系偶数，以极性相间排列方式装配在转盘上，形成以转轴为中心的s圈同心圆环，各圆环半径不同，相互呈套接状；每个定子由一个非铁性材料制作的定子托架和若干个线圈构成，定子托架地外圆周壁面叠合后成为电机的外壳，与端盖一起形成全封闭结构；线圈以与转子中永磁铁相对应的s圈同心圆环排列方式装配在定子托架上，各线圈间可以串联、并联或串并联组合相互联接，引出线外接控制电子线路板；在每一个定子托架上设置有霍尔传感元件，元件的输入、输出线外接控制电子线路板，以控制电路换相。
由于采用了上述技术方案，本发明的一种单元层叠式全封闭直流电动机，具有如下优点：
①单元层叠组合结构能有效利用空间，体积比同功率电动机小；且可根据需要，增加叠合单元，把电动机功率做得很大，甚至可超过300kw；也可做成功率小于20w的微型电动机。
②转子磁铁及定子线圈排列成的圆环达到同径，扭矩大；
③转子与定子相对运动切割磁力线变圆周切割为平面切割，效率提高，与普通电动机相比，节电可达30％；
④通过线圈的电流在控制电路中与以限定，线圈基本不发热，在运行中一般不会被烧坏；
⑤每个单元各自独立控制，便于调控和维护，一般均可在不停机状态下进行维修；此外，本机加工和装配也较容易。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构剖视示意图。
图2是图1右视图。
图3是本发明的转子部件结构示意图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是实施例1中本发明的定子部件结构示意图。
图6是图5的B-B剖视图。
图7是实施例4中本发明的定子部件结构示意图。
图8是本发明实施例1的控制驱动电路原理图。
图9是本发明实施例4的控制驱动电路框图。
图中：1、后端盖，2、定子托架，3、转子转盘，4、线圈M1，5、线圈M2，6、永磁铁S1，7、永磁铁S2，8、轴承，9、转轴，10、前端盖，11、支脚，12、集线盒，13、螺栓，14、霍尔传感元件，15、霍尔传感元件，16、线圈引出线，17、线圈引出线，18、线圈引出线，19、线圈引出线，20、线圈引出线，21、霍尔传感元件，22、霍尔传感元件，23、霍尔传感元件。
【具体实施方式】
实施例1
由附图1-6所示，本发明的一种单元层叠式全封闭直流电动机，包括有端盖、转轴9、轴承8、支脚11及螺栓13等部件，所说的端盖有前后两个10、1、，在前后端盖之间，是由10个圆盘状的电机单元层叠而成的机芯，机芯中间由转轴贯穿；这些层叠的电机单元是由转子和定子间隔叠合的，每个转子由一个非铁性材料制作的转盘3和24个永磁铁6、7构成，其中24个永磁铁以极性相间排列方式装配在转盘上，永磁铁间有一定的间隙，形成以转轴9为中心的2圈同心圆环，各圆环半径不同，相互呈套接状；每个定子由一个非铁性材料制作的定子托架2和24个线圈4、5构成，定子托架的外圆周壁面叠合后成为电机的外壳，与端盖一起构成全封闭结构；线圈排列的位置和永磁铁的位置相对应；为防止电机起动死角，电机单元叠合时，各转子的永磁铁间间隙相互错开；定子中的线圈以串联方式相互联接，引出线16和17通过集线盒12外接控制电子线路板；在每一个定子托架上设置有2个霍尔传感元件14、15，沿定子径向排列在任意两个线圈之间，霍尔传感元件的输入、输出线通过集线盒12外接控制电子线路板，以控制电路换相；
本实施例中的永磁铁截面为扇形；
其中层叠的圆盘状的电机单元数可根据功率需要任意改变。一般在1-100单元之间。
由图8所示，电机控制电路是这样的：市电经电容器C2降压，再经整流、滤波、稳压，输出12V电压，给控制电路供电，霍尔传感元件IC1、IC2的输出端分别通过电阻R6和R3接至晶体管BG1和BG2的基极；BG1的集电极通过二极管A7连接电阻R7和R9，分别接入晶体管BG3、BG4的基极；BG2的集电极通过二极管A9连接电阻R10和R12，分别接入晶体管BG5、BG6的基极，控制驱动电流的换向；
电机驱动电路是这样的：市电经整流、滤波后作为该电机的驱动电压，其高位接至晶体管BG3和BG6的集电极，晶体管BG3和BG6发射极与线圈A、B两端连接，低位接至晶体管BG4和BG5的发射极，晶体管BG4和BG5集电极与线圈A、B两端连接。
本发明的工作过程是：接通电源，当转子中磁铁N极在霍尔传感元件IC1的位置时，IC1输出低电位，晶体管BG1截止，IC2输出高电位，BG2饱和，BG3、BG4导通，BG5、BG6由于A9箝位截止；线圈A端输入正电位，B端输入负电位，线圈通电产生电磁场，其N极与永磁铁的N极相斥，而与永磁铁的S极相吸，对应于线圈磁场的永磁铁S极，情况则相反，从而推动转子相对于定子转动；当转子中磁铁S极转到霍尔传感元件IC2的位置时，IC1输出高电位，晶体管BG1饱和，IC2输出低电位，BG2截止；BG3、BG4由于A7箝位截止，BG5、BG6导通，线圈A端输入负电位，B端输入正电位，线圈通电产生电磁场，其N极与永磁铁的N极相斥，而与永磁铁的S极相吸，对应于线圈磁场的永磁铁S极，情况则相反，从而推动转子相对于定子转动。
实施例2
将实施例1中的永磁铁及线圈个数改成12个，其余重复实施例1。
实施例3
将实施例1中的永磁铁及线圈个数改成48个，并将永磁铁以极性相间排列在转盘上的圆环圈数改为4圈，其余重复实施例1。
上述实施例的电机单元层数、永磁铁及线圈的个数和永磁铁的排列圆环数均可有多种不同的组合，不一一列举。
实施例4
由附图1-4及图7所示，本发明的一种单元层叠式全封闭直流电动机，包括有端盖、转轴9、轴承8及紧固螺栓13等部件，所说的端盖有前后两个10、1、，在前后端盖之间，是由10个圆盘状的电机单元层叠而成的机芯，机芯中间由转轴贯穿；这些层叠的电机单元是由转子和定子间隔叠合的，每个转子由一个非铁性材料制作的转盘3和24个永磁铁构成，其中24个永磁铁以极性相间排列方式装配在转盘上，形成以转轴9为中心的2圈同心圆环，各圆环半径不同，相互呈套接状；每个定子由一个非铁性材料制作的定子托架2和18个线圈构成，形成2圈同心圆环排列装配在定子托架上，18个线圈分为三组，每组线圈以串联方式联接，三组线圈的一端联接在一起，与驱动电压高位联接，另一端端分别与引出线18、19、20联接，通过集线盒12外接控制电子线路板；在每一个定子托架上设置有3个霍尔传感元件21、22、23，霍尔传感元件沿定子圆周排列在任意四个相邻线圈组的每两个线圈中间，霍尔传感元件的输入、输出线通过集线盒12外接控制电子线路板，以控制电路换相；
由图9所示，本实施例的控制驱动电路原理为：电机磁场信号经三个霍尔传感元件IC1、IC2、IC3分别通过激励电路接至晶体管BG1、BG2、BG3；BG1、BG2、BG3的发射极接地，集电极分别与线圈A1、A2、A3联接；线圈A1、A2、A3的另一端与电源高位联接。
本实施例的工作过程是：接通电源，转子在任意一点，霍尔传感元件IC1、IC2、IC3会输出一组控制信号，通过相应的激励电路去驱动相应的晶体管导通，使相应的一组线圈通电，产生电磁场，其N极与永磁铁的N极相斥，而与永磁铁的S极相吸，对应于线圈磁场的永磁铁S极，情况则相反，从而推动转子相对于定子转动；当转子转动一定的角度后，另外一路霍尔传感元件会输出一组新的控制信号，使另外一组线圈通电，产生电磁场做功；三组线圈在霍尔传感元件IC1、IC2、IC3的控制下，轮流通电，电机就会不停的旋转起来。