阅读说明：本技术 一种利用磁通调速的永磁无刷电机 (Permanent magnet brushless motor utilizing magnetic flux to regulate speed ) 是由 张继美 杨洪开 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种利用磁通调速的永磁无刷电机,其包括机壳、设置于机壳内部的定子部件、设置于机壳内并且延伸至机壳外部的转子部件以及设置于机壳外部并且延伸至机壳内部的调节部件,定子部件与转子部件同轴布置并且定子部件套接于转子部件的外部,定子部件与转子部件之间的距离可活动调节,转子部件设置成可相互切换的收缩状态、展开状态以及介于收缩状态与展开状态之间的过渡状态并且初始状态为过渡状态,收缩状态的转子部件与定子部件之间的距离最大、展开状态的转子部件与定子部件之间的距离最小,调节部件用于驱动转子部件在收缩状态与展开状态之间相互切换,所述的机壳内还设置有电子换向器与转子位置传感器。(The invention provides a permanent magnet brushless motor utilizing magnetic flux to regulate speed, which comprises a machine shell, a stator component arranged in the machine shell, a rotor component arranged in the machine shell and extending to the outside of the machine shell, and an adjusting component arranged outside the machine shell and extending to the inside of the machine shell, wherein the stator component and the rotor component are coaxially arranged, the stator component is sleeved outside the rotor component, the distance between the stator component and the rotor component can be movably adjusted, the rotor component is arranged into a contraction state and an expansion state which can be mutually switched, and a transition state between the contraction state and the expansion state and an initial state are transition states, the distance between the rotor component and the stator component in the contraction state is the largest, the distance between the rotor component and the stator component in the expansion state is the smallest, and the adjusting component is used for driving the mutual switching between the contraction, an electronic commutator and a rotor position sensor are also arranged in the casing.)

一种利用磁通调速的永磁无刷电机

技术领域

本发明涉及一种无刷永磁电机，具体涉及一种利用磁通调速的永磁无刷电机。

背景技术

永磁无刷电动机可以看做是一台用电子换向装置取代机械换向的直流电动机，永磁直流无刷电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和电子换向电路组成，永磁无刷电动机与传统的永磁有刷电动机都有很多相似之处，用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，用具有多相绕组的定子取代电枢，用由固态逆变器和轴位置检测器组成的电子换向器取代机械换向器和电刷，与传统的永磁有刷电机相比，永磁无刷电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量小、损耗少、效率高，以及电动机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，因为应用范围极为广泛，目前，永磁无刷电机的调速主要通过改变加载的电压大小进行调速，增加了电路部分的结构复杂程度、生产成本高昂、检修维护困难，长期使用线路老化易发生用电安全问题，为此，本发明有必要提供一种结构巧妙、原理简单、生产成本低廉、检修维护便捷，恒电压加载驱动并且利用磁通调速的永磁无刷电机。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供计一种结构巧妙、原理简单、生产成本低廉、检修维护便捷，恒电压加载驱动并且利用磁通调速的永磁无刷电机。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种利用磁通调速的永磁无刷电机，其包括机壳、设置于机壳内部的定子部件、设置于机壳内并且延伸至机壳外部的转子部件以及设置于机壳外部并且延伸至机壳内部的调节部件，定子部件与转子部件同轴布置并且定子部件套接于转子部件的外部，定子部件与转子部件之间的距离可活动调节，转子部件设置成可相互切换的收缩状态、展开状态以及介于收缩状态与展开状态之间的过渡状态并且初始状态为过渡状态，收缩状态的转子部件与定子部件之间的距离最大、展开状态的转子部件与定子部件之间的距离最小，调节部件用于驱动转子部件在收缩状态与展开状态之间相互切换；

所述的机壳内还设置有电子换向器与转子位置传感器，电子换向器包括功率变换电路和控制电路两大部分，电子换向器与位置传感器相配合用于控制定子部件内绕组的直流通电顺序并且使定子部件产生的磁场与转子部件产生的磁场始终保持九十度的空间角。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的机壳包括呈圆筒形且两端开口布置的安装筒体，安装筒体的一端开口处同轴设置有与其可拆卸连接配合的圆形前端盖、另一端开口处同轴设置有与其可拆卸连接配合的圆形后端盖。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的定子部件包括同轴固定嵌设于安装筒体内圆面上的安装环，安装环的内圆面上嵌设有呈矩形形状的电枢绕组，电枢绕组的长度方向平行于安装环的轴向、宽度方向平行于安装环所在圆周方向的切线方向，电枢绕组与电子换向器之间电连接，电枢绕组设置有多个并且沿安装环所在圆周方向阵列布置。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的转子部件同轴转动设置于安装筒体内部的主转轴，主转轴一端与后端盖转动连接配合、另一端与前端盖转动连接配合并且该端为输出端延伸至安装筒体的外部，主转轴上同轴设置有环形的外置凸台，外置凸台位于安装筒体内且靠近前端盖布置，主转轴上同轴套设有固定筒与活动筒，固定筒位于外置凸台与后盖板之间，固定筒与主转轴之间花键连接配合，固定筒靠近前盖板一端面与外置凸台固定连接，活动筒位于固定筒与后盖板之间，活动筒与主转轴之间花键连接配合并且活动筒可沿着主转轴的轴向进行滑动，所述主转轴与电枢绕组之间设置有与电枢绕组正对布置的矩形升降板，升降板的长度方向平行于主转轴的轴向、宽度方向平行于主转轴所在圆周方向的切线方向，升降板设置有多个并且沿主转轴所在圆周方向阵列布置，升降板靠近电枢绕组一端面固定嵌设有与其适配的矩形永磁铁且永磁铁与电枢绕组相针对，所述升降板靠近主转轴一端面与固定筒活动筒之间设置有用于对升降板进行支撑且能够升降调节的升降连杆组件。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的升降连杆组件包括交叉布置且等长的铰接杆一与铰接杆二，铰接杆一沿其长度方向的中部位置与铰接杆二沿其长度方向的中部位置铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴的轴向，铰接杆一设置于升降板与固定筒之间，铰接杆一一端与固定筒的外圆面铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴的轴向、另一端与升降板的铰接连接并且该铰接轴为活动轴，活动轴的轴向垂直于主转轴的轴向，升降板靠近主转轴一端面开设有平行于其长度方向布置的滑槽，活动轴套接于滑槽内并且两者沿平行于升降板的长度方向构成滑动导向配合，铰接杆二一端与活动筒的外圆面铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴的轴向、另一端与升降板铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴的轴向。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的转子部件还包括与活动筒固定连接的联动构件，联动构件套接于主转轴的外部并且位于活动筒与后盖板之间，所述的联动构件包括同轴套接于主转轴外部的固定环，固定环与活动筒之间同轴设置有用于固定连接两者的环形连接板一，连接板一的直径大于固定环的直径，固定环靠近后盖板一端面同轴固定设置有环形的连接板二，连接板二与连接板一的直径相等，并且连接板一与连接板二均套接于主转轴的外部，固定环、连接板一以及连接板二共同形成了环形凹槽，所述环形凹槽内同轴转动套设有转动环，转动环的外圆面上沿其径向向外设置有凸起，凸起设置有三个并且沿转动环所在圆周方向阵列布置。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的调节部件包括设置于机壳外部并且与后端盖固定连接的安装板，安装板上固定设置有步进电机，步进电机的输出轴与主转轴同轴布置并且延伸至机壳内，所述的调节部件还包括转动设置于后端盖靠近前端盖一端面上且与主转轴同轴布置的主动齿轮、转动设置于后端盖靠近前端盖一端面上且平行于主转轴轴向的从动齿轮，主动齿轮与步进电机输出轴同轴固定连接，从动齿轮与主动齿轮相啮合，从动齿轮设置有三个并且沿主动齿轮所在圆周方向阵列布置，所述传动齿轮上同轴固定设置有朝向前端盖延伸的丝杆，丝杆与凸起一一对应，凸起套接于丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合。

本发明与现有技术相比的有益效果在于结构巧妙、原理简单、生产成本低廉、检修维护便捷，定子部分的电枢绕组上加载恒定电压，通过调节定子部分的电枢绕组与转子部分的永磁铁之间距离，改变电枢绕组产生磁场与永磁铁产生磁场之间的磁通量大小，从而改变转子部分的转矩，实现调节转速的目的。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的内部结构示意图。

图4为本发明的内部结构示意图。

图5为机壳***示意图。

图6为定子部件的结构示意图。

图7为转子部件的结构示意图。

图8为主转轴的结构示意图。

图9为转子部件的局部结构示意图。

图10为转子部件的局部结构示意图。

图11为转子部件的局部结构示意图。

图12为转子部件的局部结构示意图。

图13为活动筒与联动构件的连接图。

图14为活动筒与联动构件的连接图。

图15为活动筒与联动构件的连接图。

图16为调节部件与转轴部件的配合图。

图17为调节部件与转轴部件的配合图。

图18为调节部件与联动构件的配合图。

图19为调节部件的局部结构示意图。

图中标示为：

100、机壳；101、安装筒体；102、前端盖；103、后端盖；

200、定子部件；201、安装环；202、电枢绕组；

300、转子部件；301、主转轴；302、外置凸台；303、固定筒；304、活动筒；305、升降板；306、永磁铁；307、铰接杆一；308、铰接杆二；309a、活动轴；309b、滑槽；310、联动构件；311、固定环；312、连接板一；313、连接板二；314、环形凹槽；315、转动环；316、凸起；

400、调节部件；401、安装板；402、步进电机；403、主动齿轮；404、从动齿轮；405、丝杆。

具体实施方式

一种利用磁通调速的永磁无刷电机，其包括机壳100、设置于机壳100内部的定子部件200、设置于机壳100内并且延伸至机壳100外部的转子部件300以及设置于机壳100外部并且延伸至机壳100内部的调节部件400，定子部件200与转子部件300同轴布置并且定子部件200套接于转子部件300的外部，定子部件200与转子部件300之间的距离可活动调节，转子部件300设置成可相互切换的收缩状态、展开状态以及介于收缩状态与展开状态之间的过渡状态并且初始状态为过渡状态，收缩状态的转子部件300与定子部件200之间的距离最大、展开状态的转子部件300与定子部件200之间的距离最小，调节部件400用于驱动转子部件300在收缩状态与展开状态之间相互切换。

具体的，所述的机壳100内还设置有电子换向器与转子位置传感器（图中未示出），电子换向器包括功率变换电路和控制电路两大部分，电子换向器与位置传感器相配合用于控制定子部件200内绕组的直流通电顺序并且使定子部件200产生的磁场与转子部件300产生的磁场始终保持九十度的空间角，电子换向器与位置传感器均与现有技术一致，不在赘述。

工作过程中，用户对定子部件200内绕组加载恒定的电压，由电子换向器与位置传感器相互配合控制定子部件200内绕组的直流通电顺序并且使定子部件200产生的磁场与转子部件300产生的磁场始终保持九十度的空间角，转子部件300在定子部件200的磁力作用下形成转矩，转子部件300绕自身轴线转动，当需要减小转子部件300的输出转速时，调节部件400驱动转子部件300由过渡状态朝向展开状态切换，转子部件300与定子部件200之间的距离逐渐减小并且转子部件300与定子部件200之间相互作用下的磁通量将逐渐增强，转子部件300的转矩增大，转子部件300的转速减小；当需要增大转子部件300的输出转速时，调节部件400驱动转子部件300由过渡状态朝向收缩状态切换，转子部件300与定子部件200之间的距离之间增大并且转子部件300与定子部件200之间相互作用的磁通量逐渐减弱，转子部件300的转矩减小，转子部件300的转速增大。

所述的机壳100包括呈圆筒形且两端开口布置的安装筒体101，安装筒体101的一端开口处同轴设置有与其可拆卸连接配合的圆形前端盖102、另一端开口处同轴设置有与其可拆卸连接配合的圆形后端盖103。

所述的定子部件200包括同轴固定嵌设于安装筒体101内圆面上的安装环201，安装环201的内圆面上嵌设有呈矩形形状的电枢绕组202，电枢绕组202的长度方向平行于安装环201的轴向、宽度方向平行于安装环201所在圆周方向的切线方向，电枢绕组202与电子换向器之间电连接，电枢绕组202设置有多个并且沿安装环201所在圆周方向阵列布置，通过电子换向器按照一定的顺序依次对电枢绕组202进行通电，使电枢绕组202产生的磁场始终与转子部件300产生的磁场保持九十度空间角。

所述的转子部件300同轴转动设置于安装筒体101内部的主转轴301，主转轴301一端与后端盖103转动连接配合、另一端与前端盖102转动连接配合并且该端为输出端延伸至安装筒体101的外部，主转轴301上同轴设置有环形的外置凸台302，外置凸台302位于安装筒体101内且靠近前端盖102布置，主转轴301上同轴套设有固定筒303与活动筒304，固定筒303位于外置凸台302与后盖板103之间，固定筒303与主转轴301之间花键连接配合，固定筒303靠近前盖板102一端面与外置凸台302固定连接，活动筒304位于固定筒303与后盖板103之间，活动筒304与主转轴301之间花键连接配合并且活动筒304可沿着主转轴301的轴向进行滑动，所述主转轴301与电枢绕组202之间设置有与电枢绕组202正对布置的矩形升降板305，升降板305的长度方向平行于主转轴301的轴向、宽度方向平行于主转轴301所在圆周方向的切线方向，升降板305设置有多个并且沿主转轴305所在圆周方向阵列布置，升降板305靠近电枢绕组202一端面固定嵌设有与其适配的矩形永磁铁306且永磁铁306与电枢绕组202相针对，为了能够对升降板305进行支撑，所述升降板305靠近主转轴301一端面与固定筒303活动筒304之间设置有用于对升降板305进行支撑且能够升降调节的升降连杆组件，通过活动筒304靠近/远离固定筒303滑动，对升降板305的升降进行调节，从而调节电枢绕组202与永磁铁306之间的距离。

具体的，所述的升降连杆组件包括交叉布置且等长的铰接杆一307与铰接杆二308，铰接杆一307沿其长度方向的中部位置与铰接杆二308沿其长度方向的中部位置铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴301的轴向，铰接杆一307设置于升降板305与固定筒303之间，铰接杆一307一端与固定筒303的外圆面铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴301的轴向、另一端与升降板305的铰接连接并且该铰接轴为活动轴309a，活动轴309a的轴向垂直于主转轴301的轴向，升降板305靠近主转轴301一端面开设有平行于其长度方向布置的滑槽309b，活动轴309a套接于滑槽309b内并且两者沿平行于升降板305的长度方向构成滑动导向配合，铰接杆二308一端与活动筒304的外圆面铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴301的轴向、另一端与升降板305铰接连接并且该铰接轴的轴向垂直于主转轴301的轴向，通过驱动活动筒304靠近固定筒303滑动，升降连杆组件将带动升降板305远离主转轴301运动，使电枢绕组202与永磁铁306相互靠近，通过驱动活动筒304远离固定筒303滑动，升降连杆组件将带动升降板305靠近主转轴301运动，使电枢绕组202与永磁铁306相互远离。

更为具体的，为了能够驱动活动筒304沿着主转轴301靠近/远离固定筒303滑动，所述的转子部件300还包括与活动筒304固定连接的联动构件310，联动构件310套接于主转轴301的外部并且位于活动筒304与后盖板103之间，所述的联动构件310包括同轴套接于主转轴301外部的固定环311，固定环311与活动筒304之间同轴设置有用于固定连接两者的环形连接板一312，连接板一312的直径大于固定环311的直径，固定环311靠近后盖板103一端面同轴固定设置有环形的连接板二313，连接板二313与连接板一312的直径相等，并且连接板一312与连接板二313均套接于主转轴301的外部，固定环311、连接板一312以及连接板二313共同形成了环形凹槽314，所述环形凹槽314内同轴转动套设有转动环315，转动环315的外圆面上沿其径向向外设置有凸起316，凸起316设置有三个并且沿转动环315所在圆周方向阵列布置，调节部件400通过驱动凸起316靠近/远离固定筒303运动，实现活动筒304沿着主转轴301靠近/远离固定筒303滑动。

定子部件200与转子部件300工作过程，用户对电枢绕组202加载恒定的电压，由电子换向器与位置传感器相互配合控制多个电枢绕组202的通电顺序，使永磁铁306产生的磁场与电枢绕组202产生的磁场始终保持九十度的空间角，转子部件300整体将受到磁力转矩作用下并且绕自身轴线转动，主转轴301转动将动力向外输出，当需要减小主转轴301的转速时，由调节部件400驱动凸起316靠近固定筒303运动，转动环315将同步运动并且推动活动筒304沿着主转轴301靠近固定筒303滑动，升降连杆组件将带动升降板305远离主转轴301运动，电枢绕组202与永磁铁306相互靠近并且两者之间相互作用的磁通量增强，主转轴301的转矩增大，主转轴301的输出转速减小；当需要增大主转轴301的转速时，由调节部件400驱动凸起316远离固定筒303滑动，升降连杆组件将带动升降板305靠近主转轴301运动，电枢绕组202与永磁铁306相互远离并且两者之间相互作用的磁通量减弱，主转轴301的转矩减小，主转轴301的输出转速增大。

为了能够驱动凸起316靠近/原理固定筒303运动，所述的调节部件400包括设置于机壳100外部并且与后端盖103固定连接的安装板401，安装板401上固定设置有步进电机402，步进电机402的输出轴与主转轴301同轴布置并且延伸至机壳100内，所述的调节部件40还包括转动设置于后端盖103靠近前端盖102一端面上且与主转轴301同轴布置的主动齿轮403、转动设置于后端盖103靠近前端盖102一端面上且平行于主转轴301轴向的从动齿轮404，主动齿轮403与步进电机402输出轴同轴固定连接，从动齿轮404与主动齿轮403相啮合，从动齿轮404设置有三个并且沿主动齿轮403所在圆周方向阵列布置，所述传动齿轮404上同轴固定设置有朝向前端盖102延伸的丝杆405，丝杆405与凸起316一一对应，凸起316套接于丝杆405的外部并且两者构成螺纹连接配合，通过丝杆405的转动，驱动凸起316靠近/原理固定筒303运动。

调节部件400在工作过程中，当需要使活动筒304靠近固定筒303运动时，启动步进电机402正转，步进电机402将带动主动齿轮403正向转动，主动齿轮403将带动从动齿轮404反向转动，从动齿轮404将带动丝杆405反向转动，丝杆405将驱动凸块316靠近固定筒303运动，活动筒304将同步靠近固定筒303运动，电枢绕组202与永磁铁306逐渐靠近，主转轴301的转矩增大、转速减小；当需要使活动筒304远离固定筒303运动时，启动步进电机402反转，步进电机402将带动主动齿轮403反向转动，主动齿轮403将带动从动齿轮404正向转动，从动齿轮404将带动丝杆405正向转动，丝杆405将驱动凸块316远离固定筒303运动，活动筒304将同步远离固定筒303运动，电枢绕组202与永磁铁306逐渐远离，主转轴301的转矩较小、转速增大。