CN110518742A - 分离式电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了分离式电机，包括固定部分和与其可分离的转动部分，其中，固定部分至少包括非磁性基座和固定在该基座上的定子，转动部分至少包括非磁性转盘罩和设置在该转盘罩内的转子；定子包括至少一个圆形结构的第一磁环和沿该磁环周向间隔分布且固定设置在该磁环上的多个线圈，其中，线圈与电流控制器相连接，电流控制器用于控制线圈中产生交变电流；转子设置转盘，转盘上间隔镶嵌多个恒磁体并形成至少一个圆形结构的第二磁环，第二磁环上相邻恒磁体之间磁极方向相反；转盘罩与基座卡合时，当线圈中流经电流时，产生洛伦茨力使转子受力转动；电流控制器控制每个线圈中的交变电流使所述转子旋转。

Description

分离式电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及分离式电机，可应用于破壁料理机、榨汁机、豆浆机、冰激凌机、料理机、研磨机等产品。

背景技术

现有技术中，电机中的定子与转子通常装配在一起，电机产生动力通过电机上的转轴与外部设备或者装置相连接，通过这种方式或者连接器将动力递到所需的设备或者装置上。

但对于有些设备或者装置需要经常地与动力系统链接和断开操作(例如：破壁料理机、榨汁机、豆浆机等设备的杯体与动力系统需要经常分离，有些动力系统与杯体设计为一体是不需要分离的)，这样的连接器会产生噪音，虽然为了减少噪音在连接器相连的部分附着了弹性材料，但还是有噪音，而且弹性材料容易磨损，影响寿命，同时，由于有了连接器这样使设备复杂化。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供分离式电机，转子和定子之间采用磁力吸合结构，无需装配在一起；同时通过线圈中产生交变电流生成洛伦茨力作为驱动力，大大简化了结构，在应用时也无需采用连接器，能够有效降低噪声。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

分离式电机，包括固定部分和与其可分离的转动部分，其中，所述固定部分至少包括非磁性基座和固定在该基座上的定子，所述转动部分至少包括非磁性转盘罩和设置在该转盘罩内的转子，所述转盘罩与基座具有卡合结构，卡合时，所述转子可自由转动；

所述定子包括至少一个圆形结构的第一磁环和沿该磁环周向间隔分布且固定设置在该磁环上的多个线圈，其中，所述第一磁环采用软磁材料；所述线圈与电流控制器相连接，所述电流控制器用于控制线圈中产生交变电流；

所述转子设置转盘，所述转盘上间隔镶嵌多个恒磁体并形成至少一个圆形结构的第二磁环，所述第二磁环上相邻恒磁体之间磁极方向相反；

所述转盘罩与基座卡合时，所述转子上的第二磁环与所述定子上的第一磁环为上下分布的同心同径磁环；在所述第二磁环恒磁体剩磁的磁场作用下，所述第一磁环磁化后形成与第二磁环相对应闭合磁路进而使所述转子和定子之间存在磁性吸力而紧密固定；当线圈中流经电流时，产生洛伦茨力使所述转子受力转动；所述电流控制器控制每个线圈中的交变电流使所述转子旋转。

作为进一步的改进方案，所述电流控制器用于独立控制每个线圈产生不同频率、大小、方向和形状的交变电流。

作为进一步的改进方案，所述第一磁环为采用软磁材料一体成型的圆环体。

作为进一步的改进方案，所述线圈的个数与转子上分布的恒磁体个数相同。

作为进一步的改进方案，所述线圈的个数是转子上分布的恒磁体个数相同的一半。

作为进一步的改进方案，所述恒磁体的截面呈梯形。

作为进一步的改进方案，所述第一磁环为采用U型软磁体相连接而成的圆环体。

作为进一步的改进方案，所述线圈的几何形状为梯形。

作为进一步的改进方案，所述转盘中心轴与轴承相连。

作为进一步的改进方案，所述软磁材料为具有铁磁特性的材料。

与现有技术相比较，本发明转子和定子之间采用磁力吸合结构，无需装配在一起；同时通过线圈中产生交变电流生成洛伦茨力作为驱动力，大大简化了结构，在应用时也无需采用连接器，能够有效降低噪声。

附图说明

图1为本发明分离式电机的结构示意图。

图2为本发明中定子的结构示意图。

图3为本发明中转子的结构示意图。

图4为本发明分离式电机工作原理示意图。

图5为本发明一种优选实施方式中线圈和恒磁体的示意图。

图6为本发明另一种优选实施方式中线圈和恒磁体的示意图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

参见图1，所示为本发明提供的分离式电机的结构示意图，包括固定部分和与其可分离的转动部分，其中，固定部分至少包括非磁性基座和固定在该基座上的定子，转动部分至少包括非磁性转盘罩和设置在该转盘罩内的转子，转盘罩与基座具有卡合结构，卡合时，转子可自由转动。也即，转盘罩具有固定转子的结构使其轴向固定且转子能够以转轴为自由旋转。在一种优选的实施方式中，转子还设有可转动的轴承，轴承穿设在转子圆心处，转盘罩与轴承基座具有卡合结构。也即，轴承固定在转子中心与需要动力的设备之间轴上，轴承作为支撑，当转子旋转时轴另外一端的设备一起旋转。

参见图2，所示为本发明定子的结构示意图，包括至少一个圆形结构的第一磁环和沿该磁环周向间隔分布且固定设置在该磁环上的多个线圈，其中，线圈由一根导线绕制而成；第一磁环采用软磁材料；软磁材料本身不带磁性，受外界磁场磁化后与提供磁场的恒磁体形成闭合磁路就具有相应的磁性。线圈与电流控制器相连接，所述电流控制器用于控制线圈中产生交变电流。

在一种优选实施方式中，还设置定子罩，定子罩可紧密覆盖在定子上以固定第一磁环和转子罩接触。

在一种优选实施方式中，还设置定子盘，定子盘用于固定第一磁环并一起固定在基座上。

参见图3，所示为本发明转子的结构示意图，其中，转子设置转盘，转盘用于固定第二磁环并可以一体转动。转盘上间隔镶嵌多个恒磁体并形成至少一个圆形结构的第二磁环，恒磁体即为采用永磁材料制成的磁体，其自身具有磁性；第二磁环上相邻恒磁体之间磁极方向相反；在一种优选实施方式中，间隔镶嵌多个恒磁体的背面用软磁材料制成的磁环相连接以减少磁路和增强磁路截面积上磁场强度。

采用上述结构，转盘罩与基座卡合时，转子罩和定子罩可以相互接触，也可以具有一定空间间隔；此时，转子上的第二磁环与定子上的第一磁环为上下分布的同心同径磁环；由于第二磁环恒磁体表面具有剩磁，在第二磁环恒磁体表面剩磁磁场作用下，软磁材料的第一磁环被磁化并形成与第二磁环相对应闭合磁路进而使所述转子和定子之间存在磁性吸力而紧密固定；当线圈中流经电流时，产生洛伦茨力使所述转子受力转动；电流控制器控制每个线圈中的交变电流使所述转子旋转。也即，通过电流控制器控制线圈中的交变电流便可以控制电机的转速和输出扭矩。其具体工作原理如下：

参见图4，所示为本发明分离式电机工作原理示意图，图中显示磁化后的闭合磁路，定子上与转子上N级恒磁体相对应的磁性材料被磁化为S级，相应的，与转子上S级恒磁体相对应的磁性材料被磁化为N级，进而第一磁环和第二磁环形成整体性的闭合磁路。因此，当固定部分和可分体转动部分放置在一起时，不但磁力使其相互紧密固定，而且转子上的恒磁体的剩磁对定子上的软磁材料磁化形成闭合磁路，并为线圈之中的电流产生洛伦兹力提供磁场。

固定在软磁材料上的线圈，其截面相当于电流流入或流出的导线，该导线与磁环之间形成的磁力线方向垂直设置，当导线中通有电流时(图中х代表电流流出，·代表电流流进)，带电的导线在垂直磁场中形成洛伦兹力，则定子受到周向的力，由于定子固定设置，该洛伦兹力反向传递至转子，当克服定子和转子之间的吸力时，转子便可以转动起来。如图4所示，线圈内产生电流时，其内产生的电流分别流经第一磁环时方向相反，在转子中相邻恒磁体磁极方向相反的情况下，能够保证所产生洛伦茨力的方向相同。另外，通过缠绕多圈使线圈具体多段流经磁体上方的电流，从而产生较小的电流就能产生较大的洛伦茨力。因此，由于相邻恒磁体的磁极相反，受极化后的软磁材料也具有相应的间隔磁性，同一个线圈在该磁场中时，其电流流向刚好相反，由此便产生相同方向的洛伦兹力，共同推动转子转动。当转子移动时到下一个如图4所示的线圈标准位置时，此时，控制导线中的电流反向流动，使其继续沿前进的反向运动，这种模式下，通过改变电流的频率来改变转盘的转速。需要指出的是，初始状态时，转子和定子位置关系可能并不是图4所示的标准位置，此时会出现扰动，但只要转子转动至图4所示的线圈标准位置后，控制电流的频率使其转速和线圈标准位置相匹配时，便可以实现正常运转。

参见图5，所示为一种优选实施方式中线圈与恒磁体的绕制示意图，采用虚线表示线圈，在该绕制方式下，处于标准位置时，任一个相邻恒磁体间均对应设置一个线圈。因此，线圈的个数与转子上分布的恒磁体个数相同。

参见图6，所示为另一种优选实施方式中线圈与恒磁体的绕制示意图，在该绕制方式下，处于标准位置时，每相邻恒磁体为一组两两组合，每一组设置一个线圈。因此，线圈的个数是转子上分布的恒磁体个数相同的一半。

作为优选的，采用图5的绕制方式，达到相同的效果其用导线更少，所产生的直流电阻损耗也相应的更少。

作为优选的，软磁材料可以是：铁材、坡莫合金、铁氧体软磁和硅钢片等材料，作为更优选的，软磁材料采用铁氧体软磁材料以减少损耗。

在一种优选实施方式中，所述第一磁环为采用软磁材料一体成型的圆环体或者采用U型软磁体拼接而形成的圆环体。

在一种优选实施方式中，线圈下装置磁性材料，通常磁性材料为硅钢片。优选的，线圈的几何形状为梯形。采用该技术手段，增加转子工作时的稳定性以及定子与转子之间对准，由于硅钢片与恒磁体相吸是两个盘的恒磁体与线圈相对应，同时一圈的恒磁体与一圈的磁性材料相互吸引而增加了杯体工作时的稳定性；同时由于磁性材料与恒磁体相互吸引，在放置转动部分时，只要两个盘的位置相互偏离不大，这种引力会使两个盘吻合在一起。

上述技术方案中，恒磁体的截面呈梯形，从而有助于形成圆环形磁环。所形成的磁环为一圈或者多圈。

在本发明技术方案中，固定部分还需要设置电流控制器，电流控制器按应用需求产生不同频率、大小、方向和形状的交变电流以使线圈中的电流产生洛伦茨力。其中，频率决定转子的转速，电流大小决定作用于转轴上的力矩，电流的方向决定转向，电流的形状不同与力矩和能耗相关联，例如方形波和正弦波产生的效果就不一样。

在本发明分离式电机的应用中，转子与需要动力的设备的轴连成一体，而定子是分体设计的，设置在固定部分的基座上，使用时，直接将转动部分设置在固定部分上，转子和定子之间借助磁力吸合；控制时，电流控制器产生交变电流，由于产生洛伦茨力使转子旋转。这样在没有连接轴的情况下，就能够使破壁机的刀轴旋转起来。

为此，本发明还公开了破壁机驱动机构，可应用于破壁料理机、榨汁机、豆浆机、冰激凌机、料理机、研磨机等产品。破壁机驱动机构采用上述设计的分离式旋转电机，在转动部分中设置轴承，轴承的一端与转子相连接，轴承的另一端与刀座主体紧密连接，当转盘旋转时带动刀轴一起旋转，刀轴上的破壁刀具也被带动一起旋转。针对不同的应用，可更换不同的刀具。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.分离式电机，其特征在于，包括固定部分和与其可分离的转动部分，其中，所述固定部分至少包括非磁性基座和固定在该基座上的定子，所述转动部分至少包括非磁性转盘罩和设置在该转盘罩内的转子，所述转盘罩与基座具有卡合结构，卡合时，所述转子可自由转动；

所述定子包括至少一个圆形结构的第一磁环和沿该磁环周向间隔分布且固定设置在该磁环上的多个线圈，其中，所述第一磁环采用软磁材料；所述线圈与电流控制器相连接，所述电流控制器用于控制线圈中产生交变电流；

所述转子设置转盘，所述转盘上间隔镶嵌多个恒磁体并形成至少一个圆形结构的第二磁环，所述第二磁环上相邻恒磁体之间磁极方向相反；

所述转盘罩与基座卡合时，所述转子上的第二磁环与所述定子上的第一磁环为上下分布的同心同径磁环；在所述第二磁环恒磁体剩磁的磁场作用下，所述第一磁环磁化后形成与第二磁环相对应闭合磁路进而使所述转子和定子之间存在磁性吸力而紧密固定；当线圈中流经电流时，产生洛伦茨力使所述转子受力转动；所述电流控制器控制每个线圈中的交变电流使所述转子旋转。

2.根据权利要求1所述的分离式电机，其特征在于，所述电流控制器用于独立控制每个线圈产生不同频率、大小、方向和形状的交变电流。

3.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述第一磁环为采用软磁材料一体成型的圆环体。

4.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述线圈的个数与转子上分布的恒磁体个数相同。

5.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述线圈的个数是转子上分布的恒磁体个数相同的一半。

6.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述恒磁体的截面呈梯形。

7.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述第一磁环为采用U型软磁体相连接而成的圆环体。

8.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述线圈的几何形状为梯形。

9.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述转盘中心轴与轴承相连。

10.根据权利要求1或2所述的分离式电机，其特征在于，所述软磁材料为具有铁磁特性的材料。