CN201113732Y - 盘式转子电机 - Google Patents

Abstract

一种盘式转子电机，包括外壳，转轴，转子和定子，转子包括沿转轴的轴向分布的至少一盘状本体，盘状本体固定于转轴上并随转轴转动，盘状本体上设置沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布的至少两组磁极，每组磁极包括至少两磁极；定子包括沿转轴的轴向分布的第一复合盘组件和第二复合盘组件，第一复合盘组件和第二复合盘组件均固定于外壳；转子的盘状本体位于第一复合盘组件和第二复合盘组件之间；第一复合盘组件和第二复合盘组件均包括励磁线圈、与转子盘状本体上且沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布相隔的两组磁极相对应的至少两组铁芯、以及缠绕于铁芯上的电枢线圈。具有路径简单，磁损较小的封闭的磁力回路，可确保电机的高效工作。

Description

盘式转子电机

技术领域

本实用新型涉及电机，尤其涉及转子呈盘状的电机。

背景技术

现有的转子呈盘状的电机，其结构多种多样，如：中国专利CN1905331公开的一种盘式风力发电机，定子由绕组线圈组成，不含铁磁材料；固定在转子轴上的永磁体是以转子轴为轴线的回转体，且与固定在上、下壳体内的永磁体相对应，相对面的极性相同，两者间留有间隙，该回转体的母线是弧线或折线或斜线；又如：中国专利CN2901670公开的一种永磁发电机，包括壳体，置于壳体上的转轴，该转轴上设有由非磁性支撑体和其上的永磁体构成的磁转子，磁转子的轴向两侧设有由非磁性支撑体和其上的线圈绕组构成的电枢；又如：中国专利CN2831596公开的一种盘式无刷双馈交流电机，包括两个定子、一个转子、转子支架、转轴、轴承、端盖、机壳，该电机转轴左端由内到外依次装配有轴承和左端盖，左定子固定于左端盖上，转轴右端由内到外依次装配有轴承和右端盖，右定子固定于右端盖上，转轴中部沿垂直方向由内到外依次装配有转子支架、转子和机壳；再如：中国专利CN1054151公开的一种盘式永磁直流电机，是把永磁铁固装在一个可转动的铁质圆盘上，线圈固定在一个绝缘板上，数个装有磁铁的圆盘和装有线圈的绝缘板轴向相间排列，形成轴向气隙，直流电源通过固装在轴端的换向器、电刷使线圈内产生交变磁场，绝缘板上的线圈穿过绝缘板，其产生的磁场与两侧永磁铁磁场发生作用，推动铁质圆盘转动。

可见，上述现有的盘式转子电机，磁力回路复杂，磁损难以降低。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，而提出一种盘式转子电机，具有路径简单，磁损较小的封闭的磁力回路。

为了实现上述目的，本实用新型生产制造一种盘式转子电机，包括外壳，转轴，转子和定子，转子包括沿转轴轴向分布的至少一盘状本体，盘状本体固定于转轴上并随转轴转动，盘状本体上设置沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布的至少两组磁极，且每组磁极包括沿同一半径尺寸的圆周均匀分布的至少两磁极；定子包括沿转轴轴向分布的第一复合盘组件和第二复合盘组件，第一复合盘组件和第二复合盘组件均固定于外壳上，转子的盘状本体位于第一复合盘组件和第二复合盘组件之间；其中，第一复合盘组件和第二复合盘组件均包括励磁线圈、与转子盘状本体上且沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布相隔的两组磁极相对应的至少两组铁芯、以及缠绕于铁芯上的电枢线圈。

与现有技术相比，本实用新型的盘式转子电机，具有路径简单，磁损较小的封闭的磁力回路，可确保电机的高效工作。

附图说明

图1是本实用新型的盘式转子电机实施例整体的剖面结构示意图；

图2是本实用新型实施例中电枢盘结构示意图；

图3是本实用新型实施例中转子盘与电枢盘配合的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型予以进一步地详尽阐述。

本实用新型的盘式转子电机的实施例，如图1至3所示，包括：外壳2，转轴1，转子3和定子4，转轴1竖直设置，转子3水平设置，外壳2包括水平设置的第一端部21和第二端部22，以及用以连接第一端部21和第二端部22的连接件23，第一端部21和第二端部22沿径向，一端通过轴承固定到转轴1上、另一端到连接件23上；第一复合盘组件41位于外壳2的第一端部21内侧，第二复合盘组件43位于外壳2的第二端部23内侧，电枢盘组件42的电枢盘421沿径向，一端通过轴承固定到转轴1上而不随转轴1转动、另一端固定到连接件23上。

转子3包括沿转轴的轴向分布的两个盘状本体31，各盘状本体31固定于转轴1上并随转轴1转动，各盘状本体31上设置沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的多个磁极，沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的磁极319构成磁极内环，沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的磁极318构成磁极外环；定子4包括沿转轴1的轴向依次分布的第一复合盘组件41、一电枢盘组件42和第二复合盘组件43，第一复合盘组件41、电枢盘组件42和第二复合盘组件43均固定于转轴1上但不随转轴1转动；第一复合盘组件41与电枢盘组件42之间以及电枢盘组件42与第二复合盘组件43之间各插设一转子的盘状本体31，第一复合盘组件41、电枢盘组件42和第二复合盘组件43均包括与插设于其间的转子的盘状本体31上的沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的多个磁极相对应的铁芯以及缠绕于铁芯上的电枢线圈，沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的电枢线圈构成电枢线圈内环，沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的电枢线圈构成电枢线圈外环。

转子的盘状本体31是非磁性材质的，其上设置沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的多个开口，各开口中容纳一强磁性材质的填充物，该填充物即为上述的磁极，这里所述的强磁性材质可以是永磁铁，也可以是其它磁性强度大的物质，比如：铁。如图3所示，转子的盘状本体31上的沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的两个开口组的开口是一一对应的，沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的第一开口组中的开口319和沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的第二开口组中的开口318是处于从盘状本体31的圆心呈辐射状展开的同一扇面内的两个扇面段，而为了确保磁路平衡，转子的盘状本体31上的第一开口组中的开口319沿盘状本体径向伸展长度比第二开口组中的开口318沿盘状本体径向伸展长度要长，两者的适当比例范围大概是1.2至3倍，参照图1，可以看出：第一开口组中的开口319中容纳有强磁性材质的填充物312、第二开口组中的开口318中容纳有强磁性材质的填充物313。

与上述的转子结构相对应，电枢盘组件42包括非磁性材质的电枢盘421、开设于电枢盘421上的沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的多个开口、穿设于开口的铁芯422、423以及缠绕于铁芯422两端的线圈424、425，缠绕于铁芯423两端的线圈426、427，线圈424、426与一转子的盘状本体31相对应，线圈425、427与另一转子的盘状本体31相对应，这些线圈即为电枢盘组件42的电枢线圈；显然，电枢盘组件42的电枢盘421上开口与转子的盘状本体31上开口是相对应，电枢盘组件42的电枢盘421上的沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的多个开口分成两个开口组，沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的第一开口组中的开口429和沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的第二开口组中的开口428是从电枢盘421的圆心呈辐射状展开的同一扇面内的两个扇面段；电枢盘组件42的第一开口组中的开口429沿电枢盘径向伸展长度与转子的盘状本体31上的第一开口组中的开口319沿盘状本体径向伸展长度相同，电枢盘组件42的第二开口组中的开口428沿电枢盘径向伸展长度要长与转子的盘状本体31上第二开口组中的开口318沿盘状本体径向伸展长度相同。

实际，电枢盘组件42的电枢盘421与转子31上的盘状本体311的配合关系，如图3所示，可见，开口形状以及开口形成分布环是相匹配的，而电枢盘组件42的电枢盘421上同一开口分布环中开口的数目是转子31上的盘状本体311同一开口分布环中开口的数目的6倍，一个磁极的宽度对应有三个电枢盘421上开口的宽度。

如图1所示，第一复合盘组件41和第二复合盘组件43结构相同，对称分布，均包括一盘体、多个槽状线圈支架、多个励磁线圈和一电枢线圈，以第二复合盘组件43为例，各槽状线圈支架包括槽腰431、第一槽脚433、第二槽脚434以及缠绕于槽脚上的线圈，盘体为非导磁材质，槽状线圈支架为强磁材质，从图中可见，此处的盘体实际就是第二端部22，需要说明的是：各槽状线圈支架的槽腰可以是分离的，也可以通过是通过一非导磁材质而相互配合连接成一个整盘；槽状线圈支架的槽腰431固定在第二端部22上，且各槽状线圈支架沿圆周均匀分布在第二端部22上；槽状线圈支架的数量与电枢盘421上的每一组开口中的开口数目一致，各槽状线圈支架所包含的槽腿数目则与电枢盘421上的开口组的数目一致；槽状线圈支架所包含的槽腿与电枢盘上的开口一一对应，相对应的槽腿与开口的截面形状相同；该缠绕于槽脚上的线圈即为第二复合盘组件的电枢线圈，各沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的第二槽脚434及其上线圈436构成内齿环，各沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的第一槽脚433及其上线圈435构成外齿环；励磁线圈432则缠绕于内齿环与外齿环之间。显然，将第一复合盘组件41和第二复合盘组件43中的励磁线圈通电，将可产生如图1中箭头所示的闭合磁路，这种磁路结构，路径简单，磁损较小，可确保电机的高效工作。

虽然，上述的实施例中，盘状本体31上设置的是沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的两组磁极，同样地，电枢盘421设置的是沿两不同半径尺寸的圆周均匀分布的两组铁芯及缠绕在铁芯上的电枢线圈，在盘状本体31上设置沿三不同半径尺寸的圆周均匀分布的三组磁极、电枢盘421上设置沿三不同半径尺寸的圆周均匀分布的三组铁芯及缠绕在铁芯上的电枢线圈也是可行的，只是这时形成的闭合磁路将不在是图1中所示的一口字形，而变为一日字形，进一步地，在盘状本体31上设置沿四不同半径尺寸的圆周均匀分布的四组磁极、电枢盘421上设置沿四不同半径尺寸的圆周均匀分布的四组铁芯及缠绕在铁芯上的电枢线圈也是可行的，可以想象到的一种情况是这时的闭合磁路将由图1中所示的一口字形变为两口字形。

当然，对应于盘状本体31上磁极组数目的增加，电枢盘421上铁芯及缠绕在铁芯上的电枢线圈数目同样增加，这时会要求槽状线圈支架的结构做相应的变化，比如：对于磁极组数目是三的情况，槽状线圈支架将会是在一个槽腰设置三个槽脚，换句话来说，这时的槽状线圈支架将呈E字形，而对于磁极组数目是四的情况，可以想象到的一种槽状线圈支架结构将会是由两个分离的展示于图1中的槽状线圈支架沿盘体径向排列。

虽然，上述的实施例中，盘状本体31上每一磁极组所包含的磁极数目为8，而电枢盘421的每一开口组所包含的开口、穿插于开口的铁芯及缠绕在铁芯上的电枢线圈数目为48，其中，每一磁极开口对应的是三个电枢盘421的每一开口组所包含的开口，可以想见的到的是，每一磁极开口对应四个或更多的电枢盘421的每一开口组所包含的开口也是可以的。而对于本领域的普通技术人员来说，每一磁极组所包含的磁极数目，遵照电机理论来讲，是只要大于等于二即可的。

虽然，上述的实施例中，转子所包含的盘状本体31的数目为二，实际这个数目也可以是一，还可以是三或大于三。显然，对于只有一个盘状本体31的情况，上述的电枢盘组件42是不需要的，而对于有三或大于三个盘状本体31的情况，上述的电枢盘组件42将布置两两盘状本体31之间。可见，电枢盘组件42的数目始终保持比转子所包含的盘状本体31的数目少一。

上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的实施方案，本领域普通技术人员根据本实用新型的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本实用新型的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (9)

1、一种盘式转子电机，包括外壳，转轴，转子和定子，其特征在于：

所述转子包括沿转轴轴向分布的至少一盘状本体，所述盘状本体固定于所述转轴上并随转轴转动，所述盘状本体上设置沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布的至少两组磁极，且所述每组磁极包括沿同一半径尺寸的圆周均匀分布的至少两磁极；

所述定子包括沿转轴轴向分布的第一复合盘组件和第二复合盘组件，所述第一复合盘组件和第二复合盘组件均固定于所述外壳上，所述转子的盘状本体位于所述第一复合盘组件和第二复合盘组件之间；

其中，所述第一复合盘组件和第二复合盘组件均包括励磁线圈、与所述转子盘状本体上且沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布相隔的两组磁极相对应的至少两组铁芯、以及缠绕于所述铁芯上的电枢线圈。

2、如权利要求1所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述转子盘状本体的数目为多个，所述定子还包括至少一个沿转轴轴向分布且分别设置于两所述转子的盘状本体之间的电枢盘组件，所述电枢盘组件的数目比所述转子盘状本体的数目少一，所述电枢盘组件固定于所述转轴上，可随转轴相对转动。

3、如权利要求2所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述转子的盘状本体是非磁性材质的；

所述至少两组磁极包括开设于所述盘状本体上的沿不同半径尺寸的圆周均匀分布的至少两组开口以及分别容纳于各所述开口中的一强磁性材质的填充物；

所述电枢盘组件包括非磁性材质的电枢盘、开设于电枢盘上且沿至少两不同半径尺寸的圆周均匀分布的至少两组开口、穿设于所述至少两组开口中的至少两组铁芯以及缠绕于所述铁芯上的电枢线圈。

4、如权利要求3所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述转子盘状本体上的各组开口上的开口在所述盘状本体的径向上是一一对应的，所述相对应的各组开口上的开口形状为位于从所述转子的盘状本体的圆心呈辐射状展开的同一扇面内的不同扇面或梯面；

所述电枢盘上的各组开口上的开口在所述电枢盘径向上是一一对应的，所述相对应的各组开口上的开口形状为位于从所述电枢盘的圆心呈辐射状展开的同一扇面内的不同扇面或梯面。

5、如权利要求4所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述电枢盘上开口与所述转子的盘状本体上开口相对应，每个所述转子的盘状本体上开口分别对应至少三个所述电枢盘上开口。

6、如权利要求5所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述转子的盘状本体上开口组的数目为二；

所述电枢盘上开口组的数目为二；

所述转子的盘状本体上的相对应的两开口中，位于沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的第一开口组中的开口沿盘状本体径向伸展长度是位于沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的第二开口组中的开口沿盘状本体径向伸展长度的1.2至3倍；

所述电枢盘上开口沿电枢盘径向的起始位置及伸展长度与对应的所述转子的盘状本体上的开口沿盘状本体的起始位置及径向伸展长度相一致。

7、如权利要求1或2所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述第一复合盘组件和第二复合盘组件还包括盘体和多个槽状线圈支架；

所述盘体为非导磁材质，所述槽状线圈支架为强磁材质；

各所述槽状线圈支架的槽腰固定在所述盘体上，且各所述槽状线圈支架沿圆周均匀分布在所述盘体上；

所述槽状线圈支架的数量与所述电枢盘上的每一组开口中的开口数目一致，各所述槽状线圈支架所包含的槽腿数目则与所述电枢盘上的开口组的数目一致；

所述槽状线圈支架所包含的槽腿与所述电枢盘上的开口一一对应，所述相对应的槽腿与开口的截面形状相同；

所述第一复合盘组件和第二复合盘组件中的电枢线圈缠绕于所述槽状线圈支架的槽腿上，并与缠绕在所述电枢盘组件中的铁芯上的电枢线圈一一对应。

8、如权利要求7所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述槽状线圈支架包括位于沿半径尺寸相对较小的第一圆周分布的第一槽腿和位于沿半径尺寸相对较大的第二圆周分布的第二槽腿；

所述励磁线圈缠绕于各所述槽状线圈支架的第一槽腿与第二槽腿之间。

9、如权利要求8所述的盘式转子电机，其特征在于：

所述外壳包括垂直于所述转轴设置的第一端部和第二端部，以及用以连接所述第一端部和第二端部的连接件，所述第一端部和第二端部沿径向，一端通过轴承固定到所述转轴上、另一端到所述连接件上；

所述第一复合盘组件固设于所述外壳的第一端部内侧，所述第二复合盘组件固设于所述外壳的第二端部内侧；

所述电枢盘组件的电枢盘沿径向，一端通过轴承固定到所述转轴上而不随所述转轴转动、另一端固定到所述连接件上。

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