CN103151855B - 一种多枚体电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多枚体电机，属于电机技术领域。它解决了现有的电机无法实现转速的快速方便调节的问题。本多枚体电机，包括定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯的横截面呈环形，转子铁芯位于定子铁芯内圈并能相对于定子铁芯转动，转子铁芯外周面嵌设有磁钢片，定子铁芯内圈沿周向均匀设置有若干个线圈，相邻的至少三个线圈组成一个独立的定子绕组，定子绕组的数量至少为两个，每个定子绕组通电后均能单独形成转旋磁场。本多枚体电机采用多个独立定子绕组的结构，当部分定子绕组工作时，没有工作的定子绕组不通电，因此没有工作的定子绕组不存在空载损耗，节能效果好，多转速工作状态的切换方便，并且整个电机在工作过程中的电磁噪声小、效益高。

Description

一种多枚体电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种多枚体电机。

背景技术

现代社会中，电机作为一种能够将电能转化为机械能的重要装置，被广泛地应用到工农业生产和人们的日常生活中。现有的电机通常只有固定的输出功率，电机工作时所有线圈均通电。

例如，中国专利【专利号ZL200920036999.X；授权公告号CN201365146Y】一种永磁体内嵌于定子上转子为凸极的永磁电机，永磁体内嵌于电机的定子，电枢绕组为集中式绕组，每个定子极套有一个线圈，线圈的两边分别位于定子极两侧的定子槽内，每个定子槽内有两个线圈的边，线圈数量和定子极数相等：对三相电机，将面对面定子极上的两个线圈串联起来组成一相电枢绕组；对单相电机，所有线圈顺向串联起来组成单相电枢绕组。

这样的设计使电机在负载不高的工作环境下由于电机的空载而导致电能的大量浪费。这种现象在负载变化幅度特别大的设备上更为突出，例如，电动车电机爬坡时所需要的功率可能是在平路上行驶的若干倍，或者载重时又会比平时需要的功率更高。并且，该电机无法实现电机转速的快速方便调节。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种多枚体电机，本发明解决的技术问题在于实现了电机的多转速、多档功率输出。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种多枚体电机，包括定子铁芯和转子铁芯，所述的定子铁芯的横截面呈环形，所述的转子铁芯位于定子铁芯内圈并能相对于定子铁芯转动，所述的转子铁芯外周面嵌设有磁钢片，其特征在于，所述的定子铁芯内圈沿周向均匀设置有若干个线圈，相邻的至少三个线圈组成一个独立的定子绕组，上述的定子绕组的数量至少为两个，每个所述的定子绕组通电后均能单独形成转旋磁场。

本多枚体电机的工作原理是：在本多枚体电机处于轻载状态下时，电机的其中一个定子绕组工作，电机在小功率状态下运行，减少了电机的空载损耗，节能效果好。随着负载的增加，两个或者两个以上的定子绕组同时工作，电机的输出功率逐渐增大，满足了机械设备动力需求。本多枚体电机的每个定子绕组接线都是相互独立的，并可以根据使用需要单独或同时工作，实现了电机的多档功率切换，相当于多个电机共同来驱动机械设备，并且由于各个线圈周向布置在定子铁芯上，使本多枚体电机的结构更紧凑，降低了电机的生产成本。

在上述的多枚体电机中，每个所述的定子绕组能够单独通电产生局部的旋转磁场或者多个所述的定子绕组同时通电产生多个相互独立的旋转磁场。位于独立旋转磁场内的磁钢片在磁力的作用下具有转动的趋势，当前一个磁钢片相对于定子绕组转过一定的角度后，后一个磁钢片进入磁场，磁钢片交替在旋转磁场的作用下带动转子相对于定子转动。

在上述的多枚体电机中，所述的定子铁芯具有与所述的线圈数量相同的铁芯槽，所述的铁芯槽的开口朝内，所述的线圈嵌设在对应的铁芯槽内。定子的制造方便，并且当定子铁芯上的线圈通电后能够在转子外圈产生稳定的磁场，使电机运行更平稳。

在上述的多枚体电机中，每个所述的线圈上均具有多个抽头，每个抽头对应各自线圈的不同匝数。通过改变接入电路中的抽头，能够调整线圈接入的匝数，实现对本多枚体电机的扭力和转速的调节；当接入匝数多时，转速低、扭力大，当接入匝数少时，转速高、扭力小。

作为优选，在上述的多枚体电机中，每个定子绕组由三个线圈组成，每个线圈上分别具有高速抽头、中速抽头和低速抽头。电机的转速调节方便。

在上述的多枚体电机中，所述的磁钢片的数量是定子绕组数量的两倍。转子铁芯上的磁钢片轮流被定子绕组产生的磁场作用，使转子转动。

一种多枚体电机，包括定子铁芯和转子铁芯，所述的定子铁芯的横截面呈环形，所述的转子铁芯位于定子铁芯外圈并能相对于定子铁芯转动，所述的转子铁芯内周面固定有磁钢片，其特征在于，所述的定子铁芯外圈沿周向均匀设置有若干个线圈，相邻的至少三个线圈组成一个独立的定子绕组，上述的定子绕组的数量至少为两个。

本多枚体电机为外转子结构，本多枚体电机的工作原理与内转子电机的工作原理类似，即每个定子绕组接线都是相互独立的，并可以根据使用需要单独或同时工作，实现了电机的多档功率切换，相当于多个电机共同来驱动设备。

在上述的多枚体电机中，每个所述的定子绕组能够单独通电产生局部的旋转磁场或者多个所述的定子绕组同时通电产生多个相互独立的旋转磁场。位于独立旋转磁场内的磁钢片在磁力的作用下具有转动的趋势，当前一个磁钢片相对于定子绕组转过一定的角度后，后一个磁钢片进入磁场，磁钢片交替在旋转磁场的作用下带动转子相对于定子转动。

在上述的多枚体电机中，所述的定子铁芯具有与所述的线圈数量相同的铁芯槽，所述的铁芯槽的开口朝外，所述的线圈嵌设在对应的铁芯槽内。定子的制造方便，并且当定子铁芯上的线圈通电后能够在转子内圈产生稳定的磁场，使电机运行更平稳；满足了外转子电机结构的需要。

在上述的多枚体电机中，所述的磁钢片粘接在转子的内周面上。磁钢片通过胶水粘接，在转子转动产生的离心力的作用下，磁钢片能够更好地附着在转子的内周面上。

与现有技术相比，本多枚体电机中的优点在于：

1、本多枚体电机采用多个独立定子绕组的结构，当部分定子绕组工作时，没有工作的定子绕组不通电，因此没有工作的定子绕组不存在空载损耗，节能效果好。

2、本多枚体电机的每个定子绕组每相均只有一个线圈，便于在线圈上进行抽头，实现了多枚体电机的多转速工作状态的切换。

3、本多枚体电机在多个定子绕组同时工作时，每个定子绕组的同一相的给电时间完全一致、波形向位完全一致，转子不容易产生振动，使整个电机在工作过程中的电磁噪声小、效益高。

附图说明

图1是实施例一中本多枚体电机的原理图。

图2是实施例一中本多枚体电机的接线示意图。

图3是实施例一中本多枚体电机定子铁芯和转子铁芯的结构示意图。

图4是实施例一中本多枚体电机一个定子绕组通电的原理图。

图5是实施例一中本多枚体电机两个定子绕组通电的原理图。

图6是实施例一中本多枚体电机三个定子绕组通电的原理图。

图7是实施例一中本多枚体电机四个定子绕组通电的原理图。

图8是实施例二中本多枚体电机的原理图。

图9是实施例三中本多枚体电机的定子铁芯和转子铁芯结构示意图。

图中，1、定子铁芯；11、线圈；12、定子绕组；13、铁芯槽；2、转子铁芯；21、磁钢片；3、抽头；4、交变电源。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

本多枚体电机是一种与现有电机工作方式不同的新的电机结构。其中，多枚指数量，即以多个能够单独工作的单元体组成一个电机整体，采用一个或者多个单元体工作的方式，使一个电机具备不同的输出功率，相当于多个电机共同驱动机械设备。本多枚体电机包括定子铁芯1、转子铁芯2和独立的定子绕组12。

具体来说，如图3所示，定子铁芯1的横截面呈环形，转子铁芯2位于定子铁芯1内圈并能相对于定子铁芯1转动，转子铁芯2外周面嵌设有磁钢片21。定子铁芯1内圈沿周向均匀设置有若干个线圈11。相邻的至少三个线圈11组成一个独立的定子绕组12，定子绕组12的数量至少为两个。作为优选，每个线圈11上均具有多个抽头3；磁钢片21的数量是定子绕组12数量的两倍。在实际的生产和制造过程中，转子还可以采用电励磁；定子绕组12可采用现有的接法，可以在缠绕线圈11时直接接线，或者将每个线圈11的两端引出后进行接线。

本实施例以定子绕组12的数量为四，抽头3数量为三，星形接法的多枚体电机为例。如图1和图2所示，本实施例中，线圈11的数量为十二个，定子铁芯1具有与线圈11数量相同的铁芯槽13，铁芯槽13的开口朝内，线圈11嵌设在对应的铁芯槽13内。相邻的三个线圈11组成一个定子绕组12，每个线圈11上分别具有三个抽头3。

本多枚体电机的工作原理是：交变电输入到每个定子绕组12中，使每个定子绕组12均产生独立的旋转磁场，并作用在旋转磁场内的转子铁芯2的磁钢片21上，使磁钢片21具有转动的趋势，当磁钢片21和定子铁芯2转过一定的角度后，下一个磁钢片21进入旋转磁场内，磁钢片21循环与定子绕组12作用，使转子相对于定子转动。本多枚体电机的功率调节原理是，在处于轻载状态下时，如图4所示，一个定子绕组12与交变电源4接通并工作，电机在小功率状态下运行，减少了电机的空载损耗，节能效果好。随着负载的增加，两个或者两个以上的定子绕组12同时工作，电机的输出功率逐渐增大，满足了机械设备动力需求。图5是两个定子绕组12同时工作的状态，图6是三个定子绕组12同时工作的状态，图7是四个定子绕组12同时工作的状态。本多枚体电机的转速调节原理是，如图2所示，线圈11上的抽头3分别为低速抽头、中速抽头和高速抽头，在输出功率不变的情况下，所有工作中的定子绕组12的每个线圈11的低速抽头接入电路时，接入匝数多，转子的转速低、扭力大，电机处于低速档；所有工作中的定子绕组12的每个线圈11的中速抽头接入电路时，接入匝数多，转子的转速高、扭力小，电机处于中速档；所有工作中的定子绕组12的每个线圈11的高速抽头接入电路时，接入匝数最多，转子的转速最高、扭力最小，电机处于高速档。

实施例二：

本实施例中的技术方案与实施例一中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，如图8所示，定子绕组12的数量为六个，线圈11的数量为十八个，磁钢片21的数量为十二个。

实施例三：

本实施例中的技术方案与实施例一中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，如图9所示，本多枚体电机为外转子结构，转子铁芯2位于定子铁芯1外圈，转子铁芯内周面固定有磁钢片，定子铁芯1具有与线圈11数量相同的铁芯槽13，铁芯槽13的开口朝外，线圈11嵌设在对应的铁芯槽13内，磁钢片21通过胶水粘接在转子铁芯2的内周面上。本多枚体电机的工作原理与内转子电机的工作原理类似，即每个定子绕组12接线都是相互独立的，并可以根据使用需要单独或同时工作，实现了电机的多档功率切换，相当于多个电机共同来驱动机械设备。

实施例四：

本实施例中的技术方案与实施例一、实施例二或者实施例三中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，定子绕组12采用三角形接法。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了定子铁芯1、线圈11、定子绕组12、铁芯槽13、转子铁芯2、磁钢片21、抽头3、交变电源4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种多枚体电机，包括定子铁芯(1)和转子铁芯(2)，所述的定子铁芯(1)的横截面呈环形，所述的转子铁芯(2)位于定子铁芯(1)内圈并能相对于定子铁芯(1)转动，所述的转子铁芯(2)外周面嵌设有磁钢片(21)，其特征在于，所述的定子铁芯(1)内圈沿周向均匀设置有若干个线圈(11)，相邻的至少三个线圈(11)组成一个独立的定子绕组(12)，上述的定子绕组(12)的数量至少为两个，每个所述的定子绕组(12)通电后均能单独形成转旋磁场，每个所述的定子绕组(12)能够单独通电产生局部的旋转磁场或者多个所述的定子绕组(12)同时通电产生多个相互独立的旋转磁场，所述的磁钢片(21)的数量是定子绕组(12)数量的两倍。

2.根据权利要求1所述的多枚体电机，其特征在于，所述的定子铁芯(1)具有与所述的线圈(11)数量相同的铁芯槽(13)，所述的铁芯槽(13)的开口朝内，所述的线圈(11)嵌设在对应的铁芯槽(13)内。

3.根据权利要求1或2所述的多枚体电机，其特征在于，每个所述的线圈(11)上均具有多个抽头(3)，每个抽头(3)对应各自线圈(11)的不同匝数。

4.根据权利要求3所述的多枚体电机，其特征在于，每个定子绕组(12)由三个线圈(11)组成，每个线圈(11)上分别具有高速抽头(3)、中速抽头(3)和低速抽头(3)。

5.一种多枚体电机，包括定子铁芯(1)和转子铁芯(2)，所述的定子铁芯(1)的横截面呈环形，所述的转子铁芯(2)位于定子铁芯(1)外圈并能相对于定子铁芯(1)转动，所述的转子铁芯(2)内周面固定有磁钢片(21)，其特征在于，所述的定子铁芯(1)外圈沿周向均匀设置有若干个线圈(11)，相邻的至少三个线圈(11)组成一个独立的定子绕组(12)，上述的定子绕组(12)的数量至少为两个，每个所述的定子绕组(12)能够单独通电产生局部的旋转磁场或者多个所述的定子绕组(12)同时通电产生多个相互独立的旋转磁场，所述的磁钢片(21)粘接在转子的内周面上。

6.根据权利要求5所述的多枚体电机，其特征在于，所述的定子铁芯(1)具有与所述的线圈(11)数量相同的铁芯槽(13)，所述的铁芯槽(13)的开口朝外，所述的线圈(11)嵌设在对应的铁芯槽(13)内。