CN112311182A - 分离式平面鼠笼电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了分离式平面鼠笼电机，包括底座和与该底座可分离的转动本体，其中，所述底座中固定设置定子组件，所述转动本体至少包括壳体和设置在该壳体内能够以其轴心为中心进行旋转的转子组件；所述转子组件至少包括圆形软磁框架和该软磁框架相匹配的平面鼠笼，所述平面鼠笼沿径向方向形成多根间隔分布的导电条；转动本体放置在底座上时，所述定子组件与转子组件同轴设置，所述定子组件用于产生轴向励磁且沿轴心形成旋转磁场；平面鼠笼在旋转磁场的作用下，相应的导电条产生感应电流进而产生电磁力，从而在转轴上形成电磁转矩带动转子组件旋转。

Description

分离式平面鼠笼电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及分离式平面鼠笼电机，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。鼠笼式电机是常用的异步电机，其采用内外结构，定子安装在外面，用于形成旋转磁场；转子设置在定子内部，采用笼式的导条结构，鼠笼转子结构参见图1所示，由插入转子槽中的多根导条和两个环形的端环组成。因该导条形状与鼠笼相似，所以称鼠笼式异步电机。鼠笼式电机的工作原理是，在定子旋转磁场的作用下，转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路)，载流的转子导体在旋转磁场作用下产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。申请人研究中发现，现有鼠笼式电机的定子和转子之间无物理接触，但受限于内外层的设计结构，很难实现定子和转子的分离式设计结构。

在破壁料理机、榨汁机、豆浆机等应用领域中，现有技术中通常将电机动力系统与杯体设计为一体，这导致设备变得沉重，用户使用不方便；同时，动力系统与转动机构之间需要采用连接器连接，工作时会产生较大的噪音，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。

为了解决上述技术问题，中国专利申请(201410253922.3和201420305066.7)提出了一种用于小型搅拌机的永磁联轴器以及采用该联轴器的搅拌机，通过不接触的永磁联轴传动方式，将搅拌刀及其刀轴与传动系统分开，搅拌刀轴可以与搅拌桶安装为一体，搅拌桶底部安装永磁联轴器的从动部分，电机和传动系统则在底座上安装为一体，驱动永磁联轴器的主动部分，通过永磁联轴器的非接触式传动来驱动永磁联轴器的从动部分，从而带动搅拌刀轴及搅拌刀旋转。这种方案中，动力部分和工作部件为分体式结构，采用不接触传动，可以避免传统搅拌机的弊端，但是由于电机和皮带传动机构的部件较多，将其与永磁联轴器的主动部分组装在一起后，体积较大，较重，使用不便；同时因部件较多，成本较高。同时，永磁联轴器是采用上下永磁之间的磁吸力固有连接的，该磁吸力是固有存在的，需要较大的力才能实现动力部分和工作部件的分离，造成用户使用不方便。

因此，如果能够有一种更简单的结构实现电机的转子和定子分离设计，就能够解决上述技术问题，实现设备的杯体与动力系统的可分离，进一步提高用户使用体验。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供分离式平面鼠笼电机，转子组件和定子组件之间采用分离式结构，无需装配在一起；设计了平面鼠笼结构，通过定子组件产生选择磁场驱动平面鼠笼旋转，大大简化了结构，并能够有效降低噪声。

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：

分离式平面鼠笼电机，包括底座和与该底座可分离的转动本体，其中，所述底座中固定设置定子组件，所述转动本体至少包括壳体和设置在该壳体内能够以其轴心为中心进行旋转的转子组件；

所述转子组件至少包括圆形软磁框架和该软磁框架相匹配的平面鼠笼，所述平面鼠笼沿径向方向形成多根间隔分布的导电条；

转动本体放置在底座上时，所述定子组件与转子组件同轴设置，所述定子组件用于产生轴向励磁且沿轴心形成旋转磁场；平面鼠笼在旋转磁场的作用下，相应的导电条产生感应电流进而产生电磁力，从而在转轴上形成电磁转矩带动转子组件旋转。

作为进一步的改进方案，所述软磁框架外周设置一圈环形软磁材料。

作为进一步的改进方案，所述平面鼠笼设置内环导体和外环导体，在所述内环导体和外环导体之间设置多根间隔分布的导电条使其形成闭合环路。

作为进一步的改进方案，所述内环导体、外环导体和导电条一体成型。

作为进一步的改进方案，所述定子组件为呈圆周分布的多个定子绕组，每个定子绕组包括软磁材料和缠绕在该软磁材料上的绕组线圈；每个绕组线圈交替通电形成旋转磁场。

作为进一步的改进方案，所述绕组线圈与电流控制器相连接，所述电流控制器用于输出电流使定子绕组产生轴向励磁。

作为进一步的改进方案，所述定子绕组为三相定子绕组，所述电流控制器产生三相对称交流电驱动三相定子绕组进而产生旋转磁场。

作为进一步的改进方案，所述转动本体的壳体与底座之间具有卡合结构，所述转动本体置于所述底座上时，所述定子组件与转子组件之间具有一定间隙。

作为进一步的改进方案，所述转子组件通过轴承安装于壳体底部并能够以轴为中心进行旋转。

作为进一步的改进方案，所述轴承上安装刀具，转动本体置于所述底座上时，所述定子组件驱动转子组件以轴承为轴心旋转，从而带动安装于轴承上的刀具以轴承为轴心同步旋转。

与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果：

1.转子组件和定子组件之间采用分离式结构，无需装配在一起；设计了平面鼠笼结构，通过定子组件产生选择磁场驱动平面鼠笼旋转，大大简化了结构，并能够有效降低噪声。

2.在平面鼠笼的最外周设置了一圈环形磁性材料，从而在工作时，定子组件和转子组件之间形成自稳结构，也即，定子线圈通电时，环形磁性材料被磁化后与定子磁场相吸合，不管定子磁场如何变化，两者之间都形成稳定的磁作用力，使转子组件保持稳定；当定子线圈断电后，环形磁性材料无磁性，定子组件和转子组件之间零磁力，从而方便转动本体的分离。

附图说明

图1为现有鼠笼式电机中鼠笼转子的示意图。

图2为本发明中分离式平面鼠笼电机的结构示意图。

图3为本发明中分离式平面鼠笼电机的各部件爆炸示意图。

图4为本发明一种优选应用的结构示意图。

图5为本发明中软磁框架的结构示意图。

图6为本发明中平面鼠笼的结构示意图。

图7为本发明中定子组件的结构示意图。

其中，底座1，转动本体2，壳体3，定子组件4，转子组件5，轴6，轴承7，软磁框架8，平面鼠笼9，导电条10，内环导体11，外环导体12，定子绕组13，刀具14；

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。

申请人对现有鼠笼式电机的结构进行深入研究的基础上发现，鼠笼式电机包括设置在外部的定子和设置在定子内部的转子，定子和转子之间无物理接触，通过定子产生旋转磁场驱动鼠笼转子旋转；从某种意义而言，现有鼠笼式电机也可以看成是分离式结构；但受限于内外层的设计结构，很难真正实现定子和转子的分离结构。为此，申请人创造性的提出了将现有圆柱形鼠笼结构展平为平面结构的鼠笼，从而方便的实现定子和转子的分离结构。

参见图2-4，所示为本发明分离式平面鼠笼电机的示意图，包括底座1和与该底座1可分离的转动本体2，其中，底座1中固定设置定子组件4，转动本体2至少包括壳体3和设置在该壳体3内的转子组件5。通常转子组件5可以通过轴承7和轴6连接在一起，并通过轴6与其他执行机构相连接，从而转子组件5可以以轴承7为轴心进行旋转并带动执行机构旋转。在一种优选实施方式中，转动本体2的壳体3与底座1之间具有卡合结构，转动本体2置于底座1上时，定子组件4与转子组件5之间具有一定间隙。

与现有鼠笼式电机定子的原理类似，定子组件4用于产生沿着鼠笼导电条10旋转方向的旋转磁场，从而能够驱动转动本体2沿着轴心旋转。转子组件5至少圆形软磁框架8和该软磁框架8相匹配的平面鼠笼9，参见图5，软磁框架8的结构示意图，其采用软磁材料制成，比如硅钢片，其结构尺寸上和平面鼠笼9相适应。参见图6，所示为平面鼠笼9的结构示意图，平面鼠笼9沿径向方向形成多根间隔分布的导电条10，平面鼠笼9放置在软磁框架8上时，在相邻导电条之间形成的闭合环路中具有软磁材料，从而能够大大增加了磁场强度，增大电磁驱动力。

当转动本体2放置在底座1上时，定子组件4与转子组件5同轴设置，定子组件4通电后产生轴向励磁并沿轴心形成旋转磁场；平面鼠笼与现有圆柱形鼠笼的工作原理相同，在旋转磁场的作用下，相当于导体在磁场中做切割磁力线运动，相应的导电条产生感应电流进而产生电磁力，从而在转轴上形成电磁转矩带动转子组件5旋转。

参见图4，在破壁料理机、榨汁机、豆浆机等应用领域中，在轴承7另一端安装刀具14，需要电机工作时，转动本体2置于底座1上时，定子组件4驱动转子组件5以轴承7为轴心旋转，从而带动安装于轴承7上的刀具14以轴承7为轴心同步旋转。完成操作后，可以将转动本体2从底座1上取下来，方便用户使用。

上述技术方案中，电机工作时，转子组件5在旋转状态下，会导致其自身不稳定。为此，在软磁框架8的最外周设置了一圈环形磁性材料，如图5所示，最外一圈为一环形磁性材料。在电机工作时，定子组件4和转子组件5之间能够形成自稳结构，也即，定子线圈通电时，环形磁性材料被磁化后与定子磁场相吸合，不管定子磁场如何变化，两者之间都形成稳定的磁作用力，使转子组件5保持稳定；当定子线圈断电后，环形磁性材料无磁性，定子组件4和转子组件5之间零磁力，从而方便转动本体2的分离。

参见图6，所示为平面鼠笼9的结构示意图，包括内环导体11、外环导体12以及在内环导体11和外环导体12之间设置多根间隔分布的导电条10，每根导电条与内环导体11和外环导体12均相连接，并形成闭合环路。平面鼠笼9的结构相当于将现有圆柱形鼠笼结构展为平面结构，内环导体11和外环导体12相当于其两个端环，导电条间隔分布间隔分布在内环导体11和外环导体12之间(相当于设置在两个端环之间)。在一种优选实施方式中，内环导体11、外环导体12和导电条10一体成型或者拼接为一体。通常平面鼠笼9采用铜或铝等金属材料制成。

参见图7，所示为定子组件4的原理示意图，其为呈圆周分布的多个定子绕组13，每个定子绕组13包括软磁材料和缠绕在该软磁材料上的绕组线圈(图中未示出)，绕组线圈交替通电后形成旋转磁场；在一种优选实施方式中，绕组线圈与电流控制器相连接，电流控制器用于输出电流使定子绕组13产生轴向励磁。理论上，只要能够产生两相电或者多相电控制绕组，定子组件4就能够形成旋转磁场。

在一种优选实施方式中，定子绕组13为三相定子绕组，所述电流控制器产生三相对称交流电驱动三相定子绕组使其交替工作进而产生旋转磁场。比如，图7示出了采用9个定子绕组的示意图，可以将其分为三组三相定子绕组，每相邻的三个定子绕组为一组三相定子绕组，三相定子绕组工作时，每个绕组依次交替工作，相邻相位差为120°。

本申请中，定子组件4为沿着圆周方向间隔分布的多个绕组，转子组件5由软磁框架8和平面鼠笼9组成，两者组合之后也形成多个绕组。在一种优选实施方式中，定子组件4和转子组件5采用相同的平面结构，在定子组件4和转子组件5上形成的绕组数量相同，并且空间位置上一一对应。这样，转子组件5能够较好地感应定子组件4产生的旋转磁场，能够产生较大的电磁驱动力。

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.分离式平面鼠笼电机，其特征在于，包括底座和与该底座可分离的转动本体，其中，所述底座中固定设置定子组件，所述转动本体至少包括壳体和设置在该壳体内能够以其轴心为中心进行旋转的转子组件；

所述转子组件至少包括圆形软磁框架和该软磁框架相匹配的平面鼠笼，所述平面鼠笼沿径向方向形成多根间隔分布的导电条；

转动本体放置在底座上时，所述定子组件与转子组件同轴设置，所述定子组件用于产生轴向励磁且沿轴心形成旋转磁场；平面鼠笼在旋转磁场的作用下，相应的导电条产生感应电流进而产生电磁力，从而在转轴上形成电磁转矩带动转子组件旋转。

2.根据权利要求1所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述软磁框架外周设置一圈环形软磁材料。

3.根据权利要求1或2所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述平面鼠笼设置内环导体和外环导体，在所述内环导体和外环导体之间设置多根间隔分布的导电条使其形成闭合环路。

4.根据权利要求3所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述内环导体、外环导体和导电条一体成型或拼接为一体。

5.根据权利要求1或2所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述定子组件为呈圆周分布的多个定子绕组，每个定子绕组包括软磁材料和缠绕在该软磁材料上的绕组线圈；每个绕组线圈交替通电形成旋转磁场。

6.根据权利要求5所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述绕组线圈与电流控制器相连接，所述电流控制器用于输出电流使定子绕组产生轴向励磁。

7.根据权利要求6所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述定子绕组为三相定子绕组，所述电流控制器产生三相对称交流电驱动三相定子绕组进而产生旋转磁场。

8.根据权利要求1或2所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述转动本体的壳体与底座之间具有卡合结构，所述转动本体置于所述底座上时，所述定子组件与转子组件之间具有一定间隙。

9.根据权利要求1或2所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述转子组件通过轴承安装于壳体底部并能够以轴为中心进行旋转。

10.根据权利要求9所述的分离式平面鼠笼电机，其特征在于，所述轴承上安装刀具，转动本体置于所述底座上时，所述定子组件驱动转子组件以轴承为轴心旋转，从而带动安装于轴承上的刀具以轴承为轴心同步旋转。

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