CN1988333A

CN1988333A - 一种多层重叠式无刷电机

Info

Publication number: CN1988333A
Application number: CN 200610157132
Authority: CN
Inventors: 吕大明; 石为民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-06-27

Abstract

本发明公开了一种多层重叠式无刷电机结构，包括多片环状支架的定子，以及与定子同轴而交替重叠排列的多片轮箍式圆形支架的转子。各片定子上等间距环形排列的线包窗口轴线沿电机轴平行，各转子上等间距环形排列的永久磁铁的磁极沿电机轴平行。在同一定子上相邻排列的永久磁铁的极性相反，不同定子上沿定子平面法线对齐的磁铁极性方向相同。作为发电机，转子旋转形成旋转磁场，定子线包中感应出电动势，机械能转化为电能。作为电动机，时序电流驱动定子线包产生旋转磁场，驱动转子旋转，电能转化为机械能。本结构的优越之处在于：定、转子的支架叠加层数可以根据电机的功率要求合理增删，实现标准化设计和多规格大批量生产，成本低效益高。由于不用铁心无铁损，即便线包骨架用少量铁心，损耗很小，加之磁场轴向交替排列，耦合系数高，发热少效率高，节电明显。同时，节约材料，重量轻，制造工艺简单，绿色环保，成本低，市场前景看好。

Description

一种多层重叠式无刷电机

【技术领域】

本发明涉及一种电极，具体涉及一种高效率的多层重叠式无刷电机。

【背景技术】

传统的无刷电极，采用冲压、清洗、铆压成型等多道工序将多片冲压好的无取向硅钢片压制成铁心，再在其上绕制漆包线制作成电机定子。这种方案使用的硅钢材料多，重量重，冲压和绕线设备昂贵，加工环节多，成本居高不下。由于使用铁心，铁损不可避免，电机总效率难以提得更高。由于所有线包中磁路相通，故难以实现针对独立线包的高效率低成本分布式数字化控制。又由于硅钢片冲压成型工艺，使得要制造较大尺寸的电机定、转子以达到在相同线包驱动电流下获得更大力矩的技术方案的成本急刷上升。还由于铁心与永久磁铁之间巨大的吸引力，导致启动阻力大。这种结构的电机一般只用作为普通发电机，难以做成最高效率而又最低成本的发电机。如果要作为高性能电动机，需要高性能的半导体功率器件以及嵌入式智能化控制系统，成本高，推广阻力大。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种电机结构设计，可以实现重量轻、成本低、功率扩展容易的电机，又可以实现大扭矩低转速简化变速箱的电动机。无论是发电机还是电动机，都具有高效率低成本的特性，特别是电动机，能够极大地节电降耗，经济和社会意义重大。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种高效率多层重叠式无刷电机，包括其上有J个环状支架，J≥1，每个支架上等间距安装了M个线包的定子，M≥2；还包括其上有K个轮箍式园形支架，K≥1，每个支架上等间距安装了N个永久磁铁的转子，N≥2；一片定子的环状支架挨着一片转子的轮箍式园形支架，交替叠加，通过中心轴相连组装成电机。安装在定子环状支架上的线包，其轴线方向与其所在支架平面的法线方向平行，至少是与该方向的夹角不大于60°。当J≥2时，同一支架上的线包等弧度排列，不同支架上的线包沿该处平面法线方向对齐。安装在转子支架上的永久磁铁，其磁场轴线方向与所在支架的平面法线方向平行，至少是与该方向的夹角不大于60°。当K≥2时，同一支架上的永久磁铁等弧度排列，相邻永久磁铁磁场极性交错，不同支架上的永久磁铁沿该处平面法线方向对齐，极性方向相同。

将定子支架和转子支架交替重叠装配好的电极，可以用作为高效率发电机；配备适当的驱动器，可以用作为高效率电动机。当用作为发电机时，施加机械力驱动转子产生旋转磁场，在定子线包中产生电动势，高效率地将机械能转化为电能。当作为电动机时，驱动电路在定子线包中施加时序电流，组合产生旋转磁场，驱动转子旋转，高效率地将电能转化为机械能。运用此技术方案制造的电极，效率高、成本低，应用前景广阔，市场潜力巨大，具有极好的经济和社会效益。

一种高效率的多层重叠式无刷电机的结构如图1所示。图中：1＝电机转轴，2＝接线盒，3＝电机端盖，4＝电机轴承，5＝电机紧固螺栓，6＝转子轮箍式园形支架，7＝永久磁铁块，8＝定子环状支架，9＝定子线包，10＝电极金属外壳。

多层重叠式无刷电机的内部核心结构如图2所示。图中：11＝转子轮箍式园形支架的镂空部分，其迎风面向同一侧倾斜，具有风扇功能，12＝定子线包线缆引出口，13＝定子线包引出线插座，14＝定子支架辅助固定槽。

多层重叠式无刷电机定子结构如图3所示。图中：15＝定子环状支架中心风道孔。

多层重叠式无刷电机转子结构如图4所示。图中：16＝转子支架轴孔，17＝转子轴定位槽。

多层重叠式无刷电机定子线包结构如图5所示。图中：18＝定子环状支架装配定位槽。

多层重叠式无刷电机定子外观效果如图6所示。

多层重叠式无刷电机内部通风散热通道结构如图7所示。图中：19＝散热风路。

采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1)减少甚至根本消除电机的铁损，减轻重量、降低成本、提高效率：2)易于实现不增加驱动电流而提升力矩，便于小功率半导体器件组合式控制，达到既降低成本、又提高性能的目的；3)总体的材料成本和制造成本大大下降，可制造优质高效产品；4)所有材料和制造工艺节能环保：5)所有零部件易于逆向回收，不会造成环境污染。

【附图说明】

图1是多层重叠式无刷电机结构示意图。

图2是多层重叠式无刷电机内部核心结构示意图。

图3是多层重叠式无刷电机定子结构示意图。

图4是多层重叠式无刷电机转子结构示意图。

图5是多层重叠式无刷电机定子线包结构示意图。

图6是多层重叠式无刷电机定子外观效果示意图。

图7是多层重叠式无刷电机内部通风散热通道结构示意图。

【具体实施方式】

实施例一、多层重叠式无刷发电机，突出的优点是：成本低、重量轻、效率高、发热少、寿命长、易于维护、便于安装和拆卸。

实施例二、多层重叠式无刷电动机，优点是：定子的线包数量与转子的磁铁数量的比值选取范围宽，容易实现低转速大力矩电机设计和制造，简化、甚至省去变速箱，进一步大大降低电动系统总成本。

Claims

1、一种多层重叠式无刷电机，其特征是：多个环状支架构成的定子和多个轮箍式园形支架构成的转子，定、转子的支架交替叠加，同轴装配成电机。

2、根据权利要求1 所述多层重叠式无刷电机，其特征是：定子有J个环状支架，转子有K个轮箍式园形支架，J≥1，K＝J+1，作为功率扩展的设计，J≥2，J+1≥K≥J-1。

3、根据权利要求2所述的多层重叠式无刷电机定子，其特征是：有J个用于安装线包的环状支架，线包在各支架上沿环形等间距排列。当J＞1时，各支架上的线包数量相等，并沿支架平面的法线方向对齐。

4、根据权利要求2、3所述的多层重叠式无刷电机定子，其特征是：定子线包的轴线方向平行于支架平面的法线方向，至少是与该方向的夹角不大于60°。

5、根据权利要求2所述的多层重叠式无刷电机转子，其特征是：有K个用于安装永久磁铁的轮箍式园形支架，支架上安装的永久磁铁沿环形等间距排列。当K＞1时，各支架上的水久磁铁数量相等，不同支架上的永久磁铁按照等弧度排列，沿支架平面法线方向对齐。

6、根据权利要求1、2、5所述的多层重叠式无刷电机转子，其特征是：永久磁铁的磁场轴线方向平行于支架平面的法线方向，至少与该方向夹角不大于60°。

7、根据权利要求1、2、5所述的多层重叠式无刷电机转子，其特征是：轮箍式园形支架镂空部分的迎风面具有一定的风扇功能，旋转时可以形成轴向通风，达到散热效果。

8、根据权利要求1、2、3所述的多层重叠式无刷电机定子，其特征是：线包的骨架为非铁心骨架。

9、根据权利要求1、2、3所述的多层重叠式无刷电机定子，其特征是：线包的骨架使用铁心。