CN1437298A

CN1437298A - 内定子部内藏开关器的轮鼓结构

Info

Publication number: CN1437298A
Application number: CN02104546A
Authority: CN
Inventors: 许俊甫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-20

Abstract

本发明有关于一种内定子部内藏开关器的轮鼓结构，尤指一种轮鼓式结构的电动机或发电机，其内定子部含有多个套定子线圈和开关器并装置于轮鼓结构之中，该内定子部令电动机和发电机在低、中、高速运转有不同位阶的反电动势常数K_E值或扭力常数K_T值，K_E值和K_T值的改变将可令电动机或发电机保持很均匀的高效率工作运转特性和“低转速高扭力、高转速高马力”的最佳动力性能表现；本发明的技术手段是将内定子环部端营造一中空的内孔，两片内定子环部端盖板并封盖于中空内孔之两端面，经封盖后有中空空间的内定子环部端即可装置开关器于其中，并令多个套定子线圈和开关器之间最复杂的接线工程完成于电动机或发电机的结构本体内部。

Description

内定子部内藏开关器的轮鼓结构

技术领域

本发明涉及一种内定子部内藏开关器的轮鼓结构，特别涉及一种内定子部内藏开关器和多个套定子线圈的轮鼓式电动机和发电机。

背景技术

请参阅图1所示，其是现有的外转子轮鼓式电动机和发电机，有导磁轭铁611、外转子外壳612、外壳盖板613、轴承614、外转子旋转磁铁615、内定子71、线圈的线头、线尾419、轴心贯穿孔312、轴心贯通内孔315等。

传统电动机或发电机的定子部是单一定子线圈的绕线方式，因此其扭力常数K_T值、反电动势常数K_E值必然为一定值，下列公式即可说明之：

E＝K_E·Ω K_E＝B·D·L·Z/2

T＝K_T·Ia K_T＝B·D·L·Z/2

E：反电动势压Volt T：输出扭力N-m

K_E：反电动势常数 K_T：扭力常數

Ω：电枢转速red/sec Ia：电枢电流Ampere

B：气隙磁通密度Gauss D：电枢外径cm

L：叠积厚度cm Z：总导体数匝數

上式之中可知反电动势常数K_E值＝扭力常数K_T值，又总导体数Z线圈和K_E值、K_T值皆成正比关系，因此在同一个电动机和发电机定子部之线圈导体数Z改变，即可令反电动势常数K_E值和扭力常数K_T值亦对应而改变；

一个电动机或发电机在一定的反电动势电压E值如欲高速运转则反电动势常数K_E值必然较低，因此其输出扭力T值必然较低，此时如欲求较大的扭力T值则必须加大电枢电流Ia值，但是过大的Ia值对电动机的运转效率要求来说并非好事，由下列式中可知：

P＝I²R P：定子部线圈耗损功率

I：电枢电流 R：线圈阻抗

其中电枢电流I的平方值×线圈阻抗＝定子部线圈的耗损功率，因此以加大电流的方式加大电动机的扭力，定子部线圈必然会平方值的加大耗损功率，并同时产生热量于线圈的线阻中，金属线圈的物理现象亦因热度的上升而令线圈的阻抗又对应地上升，恶性循环中将令电动机或发电机处于高温度的工作环境且输出功率效率较差的现象。

发明内容

本发明是有关于一定子部装置有多个套定子线圈，并令多个套开关器依转子低、中、高速运转而切换定子线圈的匝数并产生各种位阶的扭力常数K_T值，适时改变该K_T值即可令电动机拥有“低转速高扭力、高转速高马力”的最佳动力性能表现，同时多个套定子线圈依外转子的低、中、高速运转而切换亦可产生各种位阶的反电动势常数K_E值，适时改变K_E值将令电动机和发电机可保持所有运转区域广范围高效率的工作运转特性，但多个套定子线圈的线头、线尾将令电动机或发电机必须增加输出倍数以上的线头、线尾因此接线工程的实务工作将复杂不便，本发明实施目的即为解决上述繁杂不便的接线工程。

现有电动机或发电机的定子部是单一线圈的绕线方式，其反电动势常数K_E值以及扭力常数K_T值皆一定值，因此其运转工作区域内较佳的效率范围非常有限，但借由内定子部线槽面积的加深放大并令其中可装置具有多个套各种匝数的线圈绕组，内定子环部端并营造一中空内孔，两片内定子环部端盖板并封盖该中空内孔的两端面，经封盖后有一中空空间之内定子环部端可装置开关器于其中，多个套定子线圈和开关器因此在结构体内部完成最复杂的接线工作，经由系统化的管理控制，内定子的线圈匝数即可具有多样化的变换，线圈匝数的变换即可改变电动机和发电机的反电动势常数K_E值和扭力常数K_T值，适时改变K_E值或K_T值可令电动机最高运转转速对应改变或发电机发电输出最高电压的对应改变，因此例如图9A、B所示，定子部因含有多个K_T、K_E值，每一个K_T、K_E值所产生的最佳运转工作效率区域即可含盖在低、中、高广范围的转速范围中，亦即可令广范围运转转速内皆能保持高效率EFF值的曲线特性，更进一步因为电动机要在低转速的区域范围工作，如果切换到匝数最高的定子线圈即可得一最高扭力常数K_T值，因为T＝K_T Ia此时可得一低转速高扭力输出的工作特性，同时电动机如要在高转速的区域范围工作，如果切换到匝数最少的定子线圈即可得一最低的反电动势常数K_E值因为K_E＝BD L Z/2、E＝K_E·Ω式中所示在一定的反电动势电压E值时，如果K_E值下降则电枢转速Ω则必然上升，以上所述定子线圈因匝数的切换改变，电动机即可得“低转速高扭力、高转速高马力”的最佳动力输出特性。

本发明提供一种内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其包含有：

内定子部，其内环部端形成一中空的空间，另设有线槽容纳多个套定子线圈；

定子环部端盖板，其套盖于内定子环部端之上、下两端面，两端盖板应对应马达外转子部和内定子部的同心形成一同心定位端；

多个开关器，其是焊接固定于开关器电路板，开关器电路板并固定于上述定子环部端盖板之侧；

轮鼓支撑轴，是同心紧迫接合于上述端盖板的同心定位端，支撑轴设置至少一个以上的贯通孔，提供定子线圈绕组、开关器切换的指令经由该贯通孔和外部操控系统连接控制；以及

外转子部，其是含有外转子旋转磁铁、导磁轭铁并和内定子部对应而电枢反应并旋转输出扭力。

综合上述所言本发明的实施电动机和发电机可取得一广运转区域范围内很均匀高效率的工作运转特性和低转速高扭力、高转速高马力的最佳动力特性，同时亦能充份利用内定子环部端多余的空间，在不须加大轮鼓式电动机和发电机原有体积的大小即可解决接线工程的复杂性和不便性。

附图说明

图1：现有外转子轮鼓式电动机和发电机的分解示意图；

图2：本发明实施例之一的立体分解示意图；

图3：本发明实施例的开关器装置于定子部内环端中空圆空间的立体分解示意图；

图4A：本发明实施例的开关器和定子线圈电路板的线路连结立体分解示意图；

图4B：本发明实施例的开关器和定子线圈电路板的线路连结立体组合示意图；

图5A：本发明实施例的内定子部组合后和外转子部分解的组合示意图；

图5B：本发明实施例组合后的轮鼓立体图；

图5C：本发明实施例组合后的轮鼓侧视图：

图6A：本发明实施例的一体成形的定子剖视图；

图6B：本发明实施例的组合成形的内定子剖视图；

图7、8：本发明两种实施例的线路连结示意图；

图9A：本发明实施例，三种扭力常数K_T值各自的运转工作效率曲线图；

图9B：本发明实施例，综合三个扭力常数K_T值后的运转工作效率曲线图；

具体实施方式

请参阅图2至图9B所示，本发明一种内定子部内藏开关器的轮鼓结构10，包含有：

内定子部21，其内环部端211形成一中空的空间214，另设有线槽215容纳多个套定子线圈41，另设有内环端定位孔213；

定子环部端盖板31，其套盖于内定子环部端211之上、下两端面，两端盖板31应对应马达外转子部61和内定子部21之同心形成一同心定位端317，该端盖板31另设有贯穿孔314；

多个开关器51，其是焊接固定于开关器电路板511，开关器电路板511并应固定于上述内定子环部端盖板31之侧；

轮鼓支撑轴311，是同心紧迫接合于上述端盖板31的同心定位端317，支撑轴311设置至少一个以上的贯通孔312313，提供定子线圈41绕组、开关器51切换的指令经由该贯通孔312313和外部操控开关器控制系统81、马达驱动控制器913连接控制，该定子线圈绕组41另设有定子线圈电路板415、电路板定位孔416、定子线圈焊接孔417、电路铜箔线条418；以及

外转子部61，其是含有外转子旋转磁铁615、导磁轭铁611并和内定子部21对应而电枢反应并旋转输出扭力；

其中内定子部21是内定子环部端211、定子齿端212各自独立冲压叠积成形，定子齿端212再和线槽座411、多个套定子线圈413、414套接后组装于内定子环部端211并组合成一完整的内定子部21；

其中定子线圈413、414是以个别缠绕或压曲折成型，再和线槽座411、定子齿端212套装成单一个体的方式并装置于定子部内环端211，并组合成一完整的内定子部21；

其中定子线圈413、414是直接缠绕于线槽座411并和定子齿端212套装成单一个体并装置于定子部内环部端211，并组合成一完整的内定子部21；

其中内定子部21的内定子环部端211和定子齿端212是一体冲压叠积成形；

内定子部21多个套定子线圈41是以跨槽集中缠绕的方式绝缘装置于定子部线槽215内；

内定子部21多个套定子线圈413、414是以单槽集中缠绕的方式绝缘装置于定子部线槽215内；

开关器51是指机械式有接点的形态，多个套线圈41并因有开关器接点513的切换而形成可变匝数的定子线圈绕组网络，另设有开关接点连接线512；

其中开关器51是指电子半导体无接点形态的功率开关器，多个套线圈41并因功率开关器接点513的切换而形成可变匝数的定子线圈绕组网络；

其中多个开关器51可视定子线圈41切换后形成匝数的多寡而增减开关器51总数量；

其中定子线圈41绕组网络，视运转条件所需而设计成各种定子线圈绕组网络的型态；

其中开关切换信号812的指令，是参考马达运转转速检知点914的位阶而改变，该开关切换信号812指令将视马达运转转速检知点914的位阶而输出不同的切换信号812，并令开关器接点513产生不同的切换动作；另设有控制信号输入点811、管理控制系统813、运转效率切换线814、转速感测信号输入点815、电流感测信号输入点816、运转转速器911、转速传感器912、运转电流检知点915、控制接点916；

其中开关切换信号812的指令，是采用人工切换的方式改变，切换指令812将视人工切换的信号，而令开关器接点513产生不同的切换动作；

其中内定子部端盖板31的外缘端对应内定子环部端211形成一凸缘316，并套盖于内定子环部端211上、下两端面，端盖板31设置多个固定孔318，端盖板31经由该固定孔318和定子环部端211的两端面锁定结合，形成内环部有一中空空间；

其中多个开关器51的切换接点513是和多个套定子线圈41连结并可形成多种匝数的线圈绕组网络，开关器51受制于开关器切换系统的指令而切换接点513，接点513的切换令内定子部21含有各种可变匝数的线圈绕组网络，亦即电动机和发电机含有各种可变换的反电动势常数K_E值和扭力常数K_T值；

其中转子部61永久磁铁615是以筒形状磁铁沾粘于导磁轭铁611表面以为转子部61对应定子部21而电枢反应并导磁旋转；

其中转子部61永久磁铁615是以多个永久磁铁个体沾粘于导磁轭铁611表面以为转子部61对应定子部21而电枢反应并导磁旋转；

其中转子部61永久磁铁615是以多个永久磁铁个体内镶装置于导磁轭铁611内部以为转子部61对应定子部21而电枢反应并导磁旋转。

Claims

1.一种内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于包含有：

定子环部端盖板，其套盖于内定子环部端之上、下两端而，两端盖板应对应马达外转子部和内定子部的同心形成一同心定位端；

2.如权利要求1内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于内定子部是内定子环部端、定子齿端各自独立冲压叠积成形，定子齿端再和线槽座、多个套定子线圈套接后组装于内定子环部端并组合成一完整的内定子部。

3.如权利要求2所述的内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于定子线圈是以个别缠绕或压曲折成型，再和线槽座、定子齿端套装成单一个体的方式并装置于定子部内环端，并组合成一完整的内定子部。

4.如权利要求2所述的内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于定子线圈是直接缠绕于线槽座并和定子齿端套装成单一个体并装置于定子部内环端，并组合成一完整的内定子部。

5.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于内定子部的内定子环部端和定子齿端是一体冲压叠积成形。

6.如权利要求5所述的内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于内定子部多个套定子线圈是以跨槽集中缠绕的方式绝缘装置于定子部线槽内。

7.如权利要求5所述的内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于内定子部多个套定子线圈是以单槽集中缠绕的方式绝缘装置于定子部线槽内。

8.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于开关器是指机械式有接点的形态，多个套线圈并因有接点开关器的切换而形成可变匝数的定子线圈绕组网络。

9.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于开关器是指电子半导体无接点形态的功率开关器，多个套线圈并因功率开关器的切换而形成可变匝数的定子线圈绕组网络。

10.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于多个开关器可视定子线圈切换后形成匝数的多寡而增减开关器总数量。

11.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于定子线圈绕组网络，视运转条件所需而设计成各种定子线圈绕组网络的型态。

12.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于开关切换信号的指令，是参考马达运转转速的位阶而改变，该指令将视马达运转转速的位阶而输出不同的切换信号，并令开关器接点产生不同的切换动作。

13.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于开关切换信号的指令，是采人工切换的方式改变，切换指令将视人工切换的信号，而令开关器接点产生不同的切换动作。

14.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于内定子部端盖板之外缘端对应内定子环部端形成一凸缘，并套盖于内定子环部端上、下两端面，端盖板设置多个固定孔，端盖板经由该固定孔和定子环部端之两端面锁定结合，形成内环部有一中空空间。

15.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于多个开关器的切换接点是和多个套定子线圈连结并可形成多种匝数的线圈绕组网络，开关器受制于开关器切换系统的指令而切换接点，接点的切换令内定子部含有各种可变匝数的线圈绕组网络，亦即电动机和发电机含有各种可变换的反电动势常数K_E值和扭力常数K_T值。

16.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于转子部永久磁铁是以筒形状磁铁沾粘于导磁轭铁表面以为转子部对应定子部而电枢反应并导磁旋转。

17.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于转子部永久磁铁是以多个永久磁铁个体沾粘于导磁轭铁表面以为转子部对应定子部而电枢反应并导磁旋转。

18.如权利要求1所述内定子部内藏开关器的轮鼓结构，其特征在于转子部永久磁铁是以多个永久磁铁个体内镶装置于导磁轭铁内部以为转子部对应定子部而电枢反应并导磁旋转。