CN1352820A - 电机 - Google Patents

Abstract

一种低速电机,如电动机,发电机或组合的电动－发电机,由一套环形线圈(23),一套相应的环形永磁体(36),尤其是一正弦电压的永磁同步电机(PMSM)所构成,该环形线圈在叠片或挤压铁粉的铁芯(45)上。在槽里的线圈是集中分布而不是分散分布;绕组铁心(45)和没有线圈的铁芯(46)交互配置,每两个铁芯具有一个线圈,铁心间的槽或间隔的数量与磁极的数量不同,槽的数量和磁极的数量遵循下列等式:|s－p|=2×m;s=12×n×m。n和m为自然数,为三相电压所设计的该电机,相邻线圈以串联连接,每相有2×m组,可以串联或并联连接。该电动机可被用作车辆转轮电动机。

Description

电机

本发明涉及一种低速电机，如权利要求1前序部分所述的电动机，发电机或组合的电动-发电机。

发明背景

一种低速电机可以用作不同用途，如陆上或海上车辆用于提升、起重设备，在某些领域也可用于发电。这种电机就是通常所说的“永磁同步电机”(PMSM)。但是有些这种电机并不适合于特殊用途，尤其有很高功率和空间要求条件的情况。

由于能量供应和能量费用问题的存在，对节能的要求逐步增长。这尤其体现在应用于由电池供电的车辆或其他用途的电动机/发电机。为了减少对电池容量的要求，扩大运作范围或由电池输出供电的电源的应用，就要尽量达到高效率。

在某些情况下，对空间节省的需要也是一个关键因素。

发明目的

本发明的主要目的在于创造一种改良的电机，尤其是指一种电动机，与有相似用途的以前的电机相比更加节能和节省空间。一般地，本发明的目的在于创造一种有效产生能量的电机，能够与现有的用于工业用途的同步电机相竞争，但同时该电机也适用于只通过电池供电来运作车辆和其他设备，而没有其他持续能量供应的情况。

为了避免引入传动装置，提供一种适用于用电子驱动控制的低速电机显得尤为重要，而且这种电机要能够根据用途在较宽限度内依比例决定其大小，以及要能够使用不同尺寸的相同部件。

本发明的与特定使用领域相关联的其他目的具体体现在以下所述的发明中。本发明

本发明被描述于权利要求1中。

这种电机已证明适用作如车辆、推力推进器和绞盘的电动机。它能制造成不同的尺寸大小。在一定尺寸范围内，相同元件可作不同用途，如粉末铁心，磁体，磁体的铁轭，线圈以及粉末铁心的塑料框架。这种元件的标准化有利于降低制造费用。

权利要求2-4所述本发明的特别有益而非必要的特点。

基于本发明可以制造出相适应的电机，尤其是用作电动机来用于不同用途，如轮椅及其他车辆的供能，轮船的动力推进器，绞盘和要求低速旋转的应用的提供动力。不再需要传动装置，相应的动力单元的费用也会随之降低。基于所知原理的电子控制可以实现转动控制和从电动机到发电机应用的组合用途中转换，这种组合多数情况下能被合并到电机的机架中。

在电动机应用方面，基于本发明的电机有下述优点：

-运作的低振动和由之带来的低噪声；

-高起动扭矩；

-高效率，尤其是使用叠片铁心；

-设计的高度灵活性，尤其是关于主要部件的尺寸；

-易于提供双定子及多定子，因而易于依比例决定其大小；

-基于标准部件，尤其是粉末铁心，磁体，铁轭，线圈及线圈形状。

本发明在有关轴向场将体现最大优势，如轴向磁化；但同样可以用于径向场，这时容易装、卸尤为重要。

下述实施例进一步对本发明作了详细说明。

具体实施例

有关本发明的详细说明请参看附图。

图1所示为一实施例的轴向截面，该电动机用于车辆整个转轮的缓慢转动，该实施例电动机可以用于轮椅，卡车及作其他交通用途。

图2所示为有铁粉末铁心的定子线圈的示意图。

图3所示为图2线圈的图表。

图1所示的电机为一适合为车辆供能的电动机，比如轮椅，卡车及其它带轮的传送机。该电机可以周期性地作为发电机使用，如制动。该电动机包括一轴11，该轴通过带一键槽13和一键14的内部逐渐缩减的末端12由一承载臂15或相应的支架支承在车辆上。由带垫圈17的螺母16提供锁定。

该轴11带有一定子部分18和一转动部分，两者均由多个部件构成。定子部分18包括一在轴上收缩且带一径向中心凸缘20的轮毂19，该凸缘进入和携带一延伸到承载臂15的圆柱状定子轴衬21，但在承载臂的轴向距离上终止。该定子轴衬21有一塑胶组件22，该组件嵌有散布在周围的线圈23。在所示的实施例中，有18个间隔的定子线圈23。该定子线圈在其半径截面上，为矩形外形以配合下述的转子部分。以下也将进一步做定子线圈的详细说明。

该实施例提供一内部环形盘24和一外部环形盘25，承载该转子和一转轮，该外盘与通常为圆柱形的轮圈26结合在一起，而内盘亦与之结合。

该内盘24由带一轴承28的轴承机架27承载，该轴承装在轴11上，靠近承载臂15，内盘24的周围通过螺丝钉30与轮圈26的凸缘29连接在一起。

该外盘25安装在轮毂19的末端，通过螺丝钉31连接到中心机壳32，该机壳在轴11的末端也有一轴承33的机架。轮圈26的外部末端有另一个凸缘34，它与内部凸缘29一起为轮胎(图中未有所示)或另外的轮轨提供空间。为适应管阀的需要，该轮圈26有一与外部凸缘34邻接的开孔35。

该盘24和盘25起电动机机架和转子承载的作用，二者均有一套转子段或磁体36。该磁体36，在所示的实施例中每边都有38个，可由已知的永磁材料制成。它们装在一铁环37上，并分别在外部通过螺丝钉38安装在盘24和盘25上。重要的一点是磁体的数量要不同于线圈的铁元件之间的槽的数量。

在磁体36和定子组件22之间，呈现出一气隙A。该气隙是永久的，部分原因是由于轴承33的外部设计，从而提供了高稳定性。

为了说明到线圈23的电力电缆(图中未有所示)，轴11有一通过一倾斜钻孔40的轴向钻孔39，该倾斜钻孔与内部定子轴衬的一空间41相通。一通过轴上的延续钻孔与轴末端的空间42相通，该延续钻孔可容纳部分电子功率控制电路。

在定子轴衬21之内的空间41也能容纳控制电路的部件，在盘24和盘25之间的自由空间可以配置一制动装置，用作特定用途，如用于车辆。

图2所示为图1中轴向电机线圈的示意图，图中带有三个两套定子线圈，该配套定子线圈为23A，23B，23C及23A’，23B’，23C’。这些配套定子线圈安装在由叠片或铁粉制成的铁芯45上。安装线圈被分散配置而且不在槽中。每套线圈附有带一可互换配置的自由铁芯的三个铁芯。这样就有36个铁芯45。

一般地，槽的数量和磁极的数量遵循下列等式：

|s-p|＝2×m；

s＝12×n×m。

n和m为自然数，每一相作2×m个串联或并联连接的这样的组。

该套线圈可作如图中所示的串联连接或并联连接，无论串联或并联都可由三相馈电(RST)。

带铁粉的实施例比叠片制成的相应元件的功率低，但功率对一些使用时间有限的设备来说并不是必需，另一方面，它却能充分降低运作成本。

在铁芯45上的定子线圈23铸造成一塑胶部件或定子组件22(图1)。

图3所示为图2线圈的线圈图表，每相都有一套线圈，末端预备了串联或并联连接。图中n＝3，m＝1。

修改方案

常规叠片形状的铁芯也可被利用，这样提供了高功率但也带来高成本。用途和实际利用决定了哪一种方法为最佳，使用和设计可以根据不同需要作出调整。在一个实施例中，带外部轮圈26的盘24和盘25可被加到承载上，同时轴11连接到将旋转的单元上。

Claims (4)

1.一种低速电机，如电动机，发电机或组合的电动-发电机，由一套叠片或挤压铁粉的铁芯(45)上的环形线圈(23)和一套相应的环形永磁体(36)所构成，尤其是一正弦电压的永磁同步电机(PMSM)，其特征在于：

-线圈是集中在槽里而不是散布在槽里，

-绕组铁心(45)和没有线圈的铁芯(46)交互配置，每两个铁芯具有一个线圈，铁心间的槽或间隔的数量与磁极的数量不同，槽的数量和磁极的数量遵循下列等式：

|s-p|＝2×m；

s＝12×n×m。

n和m为自然数，为三相电压所设计的该电机，相邻线圈以串联连接，每相有2×m组，可以串联或并联连接。

2.如权利要求1所述的电机，有一轴向磁场，其特征在于并排配置两个或多个转子，以创造多个气隙。

3.如权利要求1所述的电机，有固定的定子线圈，其特征在于：

-定子线圈(23)由一管状承载体(21)承载，

-定子线圈(23)结合在一非导电材料的圆柱状承载物中，

-磁性元件(36)附着在两个对称配置的环形阵列中。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于磁性元件(36)的环形阵列附着在一对环形盘(24、25)上，在环形盘(24、25)之间承载着轮圈(26)，管状定子载体(21)附着在固定的承载轴(11)上。

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