CN101588093B - 四边功率电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四边功率电动机，它主要包括安装于机座内的定子、转子铁芯及嵌入定子或转子铁芯内的绕组；它还包括安装在定子一端或两端的定子铁芯、安装在转子铁芯的一端或两端的非导磁体以及设置于非导磁体上的磁钢片构成，它们都安装在机座内。本发明的电动机具有下列优点：(1)结构简单、只需在原有电机的基础上增加少量的部件即可；(2)在不改变电动机各项电气性能的情况下，节能效果可达16％-30％；(3)单机改造成本不超过原机成本的10％；(4)可安装于所有交流同步电机，直流无刷电机等领域，应用于电动汽车及电动自行车。

Description

四边功率电动机
技术领域：
本发明涉及一种电动机，尤其涉及一种四边功率电动机。所谓的四边功率是因为：两条有效边加两条无效边共四条边，四条边都做功。
背景技术：
任何类型的电动机都有主绕组。它起到能量转化作用。电机绕组嵌入铁芯槽内的两条直线边称为有效边。有效边在电动机中起到唯一的做功作用。铁芯外的两条边称为无效边，不参与做功，只起导线、跳线的作用。当输入电动机的电流流入有效边的同时，也流经无效边。无效边和有效边同样都产生电磁效应。但有效边被利用上了，而无效边却被忽略了。
有效边和无效边同样都在耗电，也都会产生电磁效应。但无效边的电磁效应却自从电动机诞生以来就被一直丢弃在铁芯的两头而没有被利用来做功，这是一种能源的极大浪费。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构简单、能利用无效边功率的四边功率电动机。
本发明的技术方案如下：它主要包括安装于机座内的定子、转子铁芯及嵌入定子或转子铁芯内的绕组，其特征在于：它还包括安装在定子一端或两端的定子铁芯、安装在转子铁芯的一端或两端的非导磁体以及设置于非导磁体上的磁钢片构成，它们都安装在机座内。
本发明的电动机具有下列优点：(1)结构简单、只需在原有电机的基础上增加少量的部件即可；(2)在不改变电动机各项电气性能的情况下，节能效果可达16％-30％；(3)单机改造成本不超过原机成本的10％；(4)可安装于所有交流同步电机(永磁同步电机)，直流无刷电机等领域，应用于电动汽车及电动自行车。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是实施例2的结构示意图。
图4是本发明非导磁材料上磁钢的一种极性分布示意图。
图5是本发明非导磁材料上磁钢的另一种极性分布示意图。
其中，1机座、2定子、3L形铁芯、4非导磁体、5磁钢、6转子铁芯、7转子外磁钢、h轴向长度、h1定子铁芯轴线长度；d内径、d1定子铁芯的内径、C磁钢5宽度、C1磁钢5的径向长度、C2是转子外磁钢7厚度、C3非导磁体的厚度。
具体实施方式：
如图1所示，本发明是在现有电动机的基础上，在现有的定子1的一端或两端设置定子铁芯，所述的定子铁芯为断面呈90度倒置的L形铁芯3，L形铁芯3的水平部分的顶端紧贴在定子2的端面上，L形铁芯的水平部分的圆环的外表面紧贴在机座的内表面上，L形铁芯的水平部分的圆环的内表面紧贴在露在定子铁芯两端之外的导线上；L形铁芯的竖直部分的轴向长度h是定子3轴向长度h1的约1/3，以足以让磁力线通过为好；L形铁芯的竖直部分的内径d等于或略大于定子3的内径d1；L形铁芯的竖直部分的内表面紧贴在露在定子3两端之外的导线上。
在现有的转子铁芯的一端或两端的转轴上设置圆形非导磁体4，在圆形非导磁体的外侧面上分布磁钢5，非导磁体起到避免磁钢的磁短路的作用(N极和S极短路)；非导磁体的外底面(即磁钢的底面)与L形铁芯竖直部分的内表面在同一平面上时为最佳效果。磁钢5相当于载流导体的作用。磁钢5的厚度等于或略高于L形铁芯竖直部分的轴向长度h。在每块磁钢的三面均设有间隙。
所述的非导磁体的外径应等于或略小于转子铁芯的外径。非导磁体的厚度C3等于或大于磁钢5大头宽度的1/2以上。
本发明的位于非导磁体上的磁钢5的外径等于现有的转子铁芯外表面包覆的转子外磁钢7的外径。
根据结构允许，磁钢5的径向长度C1是转子外磁钢7厚度C2的1至3倍以上。
如图4所示，磁钢5的放置位置，在单体摆放时，应摆放在相应工作线圈磁场内，并根据转子的旋转方向，把磁钢5放置在起始运动时正处于临进入线圈内边缘的位置。同一磁场内多块磁钢的摆放应异性相邻。
如图4所示，当单体磁钢5均匀摆列在非导磁体外表面时，应使相邻的两磁钢的极性相同或相异，即工作在同一线圈磁场内的磁钢5，其相邻两边极性相异；如图5所示，工作于相邻两线圈的磁场下，当两磁场极性不同时，两相邻磁钢5单体或磁钢5组的两个相邻边极性相同。
本发明的位于非导磁体上的磁钢5的个数应等于或倍数于转子铁芯外表面包覆的转子外磁钢7的个数；具体的数量应根据电机直径的大小确定。磁钢5之间的间隙与磁钢5宽度C相等；当磁钢为扇形或梯形时，磁钢的间隙大于或等于大端处的磁钢5宽度。
本发明2定子、3L形铁芯、4非导磁体、5磁钢、6转子铁芯和转子外磁钢7均安装于机座内，不要超出机座外；且磁钢5与端盖的最近距离不得小于磁钢5的宽度C。
任何在转子或定子一边安装有磁钢的电动机，均可设计制作成本发明的四边功率电动机，并由此发挥出它卓越的节能效果。
实施例2：
本发明所述的定子铁芯也可以是非L形，如矩形。

Claims (8)

1.四边功率电动机，它主要包括安装于机座内的定子、转子铁芯及嵌入定子铁芯内的绕组，其特征在于：它还包括安装在定子两端的L形铁芯、安装在转子铁芯的两端的非导磁体以及设置于非导磁体上的磁钢片，它们都安装在机座内；
所述L形铁芯的水平部分的顶端贴在定子的端面上，L形铁芯的水平部分的圆环的外表面紧贴在机座的内表面上，L形铁芯的水平部分的圆环的内表面贴在露在定子铁芯两端之外的绕组上； L形铁芯的竖直部分的内表面紧贴在露在定子两端之外的绕组上；
所述的非导磁体为圆形非导磁体4，在圆形非导磁体的外侧面上分布磁钢5；
在每块磁钢的三面均设有间隙；
磁钢5的放置位置，在单体摆放时，应摆放在相应工作线圈磁场内，同一磁场内多块磁钢的摆放应异性相邻，根据转子的旋转方向，把磁钢5放置在起始运动时正处于临进入线圈内边缘的位置。
2.根据权利要求1所述的四边功率电动机，其特征在于：所述的L形铁芯为断面呈90度倒置的。
3. 根据权利要求2所述的四边功率电动机，其特征在于：L形铁芯的竖直部分的轴向长度h是定子轴向长度h1的约1/3；L形铁芯的竖直部分的内径d等于或略大于定子的内径d1。
4. 根据权利要求3所述的四边功率电动机，其特征在于：  非导磁体的外底面与L形铁芯竖直部分的内表面在同一平面上，磁钢5的厚度等于或略高于L形铁芯竖直部分的轴向长度h。
5. 根据权利要求4所述的四边功率电动机，其特征在于：所述的非导磁体的外径等于或略小于转子铁芯的外径；非导磁体的厚度C3等于或大于磁钢5大头宽度的1/2。
6. 根据权利要求5所述的四边功率电动机，其特征在于：非导磁体上的磁钢5的外径等于转子铁芯外表面包覆的转子外磁钢7的外径；磁钢5的径向长度C1是转子外磁钢7厚度C2的1至3倍。
7. 根据权利要求6所述的四边功率电动机，其特征在于：位于非导磁体上的磁钢5的个数等于或倍数于转子铁芯外表面包覆的磁钢的个数。
8. 根据权利要求7所述的四边功率电动机，其特征在于：当磁钢为扇形或梯形时，磁钢的间隙大于或等于大端处的宽度。
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