專利名稱：一種嵌合式無刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，具體涉及一種高效率的嵌合式無刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無刷電機(jī)，采用沖壓、清洗、鉚壓成型等多道工序?qū)⒍嗥瑳_壓好的無取向硅鋼片制作成鐵心，再在其上繞制漆包線制作成電機(jī)轉(zhuǎn)子。這種方案使用硅鋼料多量重，設(shè)備昂貴，加工環(huán)節(jié)多，成本居高不下。由于使用鐵心，鐵損不可避免，電機(jī)總效率難以提得更高。由于所有線包中磁路相通，故難以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立線包分布式控制概念，無法實(shí)現(xiàn)高效率低成本分布式數(shù)字化控制。又由于硅鋼片結(jié)構(gòu)，使得要制造較大尺寸的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子以達(dá)到在相同線包驅(qū)動電流下獲得更大力矩的技術(shù)方案的成本急劇上升。還由于鐵心與永久磁鐵之間巨大的吸引力，不僅啟動阻力大，而且改變其耦合系數(shù)成為困難，也就難以實(shí)現(xiàn)改變電機(jī)驅(qū)動機(jī)械力矩的目的。這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般只用作為普通發(fā)電機(jī)，如果要作為高性能電動機(jī)，需要高性能的半導(dǎo)體功率器件以及嵌入式智能化控制系統(tǒng)，成本較高，推廣阻力大，特別是難以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電動機(jī)的二合一架構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)重量輕、成本低、控制容易，并能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電動機(jī)二合一架構(gòu)的優(yōu)化方案，達(dá)到高效率發(fā)電、高效率用電的目的。
為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種高效率的嵌合式無刷電機(jī)，包括其上有J個環(huán)形支架、每個環(huán)形支架上等間距安裝了M個線包的定子，J≥1，M≥2；還包括其上有K個環(huán)形支架、每個環(huán)形支架上等間距安裝了N個永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，K≥1，N≥2；還包括能控制定子和轉(zhuǎn)子之間軸向距離的機(jī)構(gòu)。定子和轉(zhuǎn)子通過中心軸相連。安裝在定子上的線包，其軸線方向與其所在環(huán)形支架位置的半徑方向平行，至少是與該方向的夾角不大于60°。當(dāng)J≥2時，同一支架上的線包按相等弧度排列，不同支架環(huán)上的線包沿半徑方向?qū)R。安裝在轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵，其磁場軸線方向與其所在環(huán)形支架位置的半徑方向平行，至少是與該方向的夾角不大于60°。當(dāng)K≥2時，同一支架上的永久磁鐵按相等弧度排列，相鄰的永久磁鐵按磁場極性交錯排列，沿半徑方向?qū)R的不同支架環(huán)上的永久磁鐵極性方向相同。
將定子和轉(zhuǎn)子嵌合裝配好的電機(jī)，可以用作為高效率發(fā)電機(jī)；配備適當(dāng)?shù)尿?qū)動器，可以用作為高效率電動機(jī)。當(dāng)用作為發(fā)電機(jī)時，施加機(jī)械力驅(qū)動轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在定子線包中產(chǎn)生電動勢，高效率地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)作為電動機(jī)時，驅(qū)動電路在定子線包中施加時序電流，組合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，高效率地將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。如果裝配可控制定、轉(zhuǎn)子軸向間距的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，并配以整流電路、開關(guān)電路以及智能驅(qū)動電路，可以構(gòu)成具有回收煞車能的高效率電動、發(fā)電二合一電機(jī)，其應(yīng)用前景廣闊，市場潛力巨大，具有極好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
一種高效率的嵌合式無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。轉(zhuǎn)子1的環(huán)形支架2和3上開有可供安裝永久磁鐵的插槽5和6，永久磁鐵塊按照極性要求插入槽中并固定好。轉(zhuǎn)軸4與定子的轉(zhuǎn)軸同軸良好裝配。
嵌合式無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
嵌合式無刷電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。定子1的環(huán)形支架2上開有可供安裝線包的插槽3，線包按要求插入槽中并固定好。轉(zhuǎn)軸4與定子的轉(zhuǎn)軸同軸良好裝配。
嵌合式無刷電機(jī)定子中的線包結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于1)減少甚至根本消除電機(jī)的鐵損，減輕重量、降低成本、提高效率；2)易于實(shí)現(xiàn)不增加驅(qū)動電流而提升力矩，便于采用質(zhì)優(yōu)價廉的小功率半導(dǎo)體器件組合式控制，達(dá)到既降低成本又提高性能的目的；3)易于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的統(tǒng)一，有利于能量回收，更好地節(jié)能降耗，大大提升電機(jī)的品質(zhì)；4)總體材料成本和制造成本大大下降，可制造優(yōu)質(zhì)高效產(chǎn)品；5)所有材料和制造工藝節(jié)能環(huán)保；6)所有零部件易于逆向回收，不會造成環(huán)境污染。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
圖1是嵌合式無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是嵌合式無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子中永久磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖，永久磁鐵外形尺寸相同，充磁方向相反。
圖3是嵌合式無刷電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是嵌合式無刷電機(jī)定子中的線包結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一、嵌合式無刷發(fā)電機(jī)，可用于各種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電場合，例如風(fēng)力發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電、水力發(fā)電、汽輪機(jī)發(fā)電等。突出的優(yōu)點(diǎn)是成本低、重量輕、效率高、發(fā)熱少、壽命長、易于維護(hù)、便于安裝和拆卸。
實(shí)施例二、嵌合式無刷電動機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是定子的線包數(shù)量與轉(zhuǎn)子的磁鐵數(shù)量的比值選取范圍寬，容易實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大力矩電機(jī)設(shè)計和制造，簡化、甚至省去變速箱，進(jìn)一步大大降低電動系統(tǒng)總成本。
實(shí)施例三、煞車能回收電動發(fā)電二合一電機(jī)，以其簡單的結(jié)構(gòu)、巧妙的控制、極低的成本實(shí)現(xiàn)電動與發(fā)電二合一設(shè)計，將所驅(qū)動車輛在剎車時的速度慣性動能、下坡時的落差勢能轉(zhuǎn)化為電能，重新儲存到蓄電池中，成為實(shí)現(xiàn)低成本回收動能勢能的典范。
權(quán)利要求
1.一種嵌合式無刷電機(jī)，其特征是定子和轉(zhuǎn)子上有環(huán)形的支架，用以安裝定子線包、轉(zhuǎn)子永久磁鐵，定、轉(zhuǎn)子環(huán)形支架半徑不等，尺寸不限，可嵌扣組合，同軸裝配成電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌合式無刷電機(jī)，其特征是定子上有J個環(huán)形支架，轉(zhuǎn)子上有K個環(huán)形支架，J≥1，K＝J+1，作為變化設(shè)計，J≥2，J+1≥K≥J-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌合式無刷電機(jī)，其特征是同軸嵌套的定子和轉(zhuǎn)子之間，設(shè)有控制定、轉(zhuǎn)子軸向間距的機(jī)構(gòu)，用以控制定、轉(zhuǎn)子之間的耦合程度來改變機(jī)械力矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌合式無刷電機(jī)定子，其特征是有J個用于安裝線包的環(huán)形支架，每個支架上有M個線包，M≥2，線包在各支架上沿環(huán)形等間距排列。當(dāng)J＞1時，各環(huán)形支架上的線包數(shù)量相等，不同支架上線包按等弧度排列，沿相同半徑方向?qū)R。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、4所述的嵌合式無刷電機(jī)定子，其特征是定子線包的軸線方向平行于其所處環(huán)形支架位置的半徑的方向，至少是與該方向的夾角不大于60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌合式無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征是有K個用于安裝永久磁鐵的環(huán)形支架，每個支架上有N個永久磁鐵，N≥2，永久磁鐵沿環(huán)形等間距排列。當(dāng)K＞1時，各支架上的永久磁鐵沿相同半徑方向?qū)R。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、6所述的嵌合式無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征是沿著該半徑方向安裝在轉(zhuǎn)子不同半徑環(huán)型支架上的永久磁鐵，磁場極性方向相同，而在同一環(huán)形支架上相鄰永久磁鐵的極性方向相反，交錯排列。永久磁鐵的磁場極性方向平行于其所處環(huán)形支架位置的半徑方向，至少是與該方向的夾角不大于60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、6、7所述的嵌合式無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征是如果K＝J+1，在轉(zhuǎn)子最大半徑支架外側(cè)、最小半徑支架里側(cè)有導(dǎo)磁材料制做用于提供磁路的環(huán)形部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5所述的嵌合式無刷電機(jī)定子，其特征是線包的骨架為非鐵心骨架。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5所述的嵌合式無刷電機(jī)定子，其特征是線包的骨架為鐵心骨架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌合式無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括定子上半徑為R的環(huán)形支架及其上排列的線包，還包括轉(zhuǎn)子上兩個半徑分別為R1和R2的環(huán)形支架及其上排列的永久磁鐵，R2＞R＞R1。定子環(huán)形支架上等間距地排列M個線包，M≥2。轉(zhuǎn)子的兩個環(huán)形支架上分別等間距地排列N個永久磁鐵，N≥2。作為發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場，在定子線包中感應(yīng)出電動勢，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。作為電動機(jī)，定子線包在驅(qū)動電路的時序波形電流驅(qū)動下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。本方案能實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子軸向間距可調(diào)，控制定、轉(zhuǎn)子間的磁耦合程度從而改變機(jī)械驅(qū)動力矩。作為電動、發(fā)電二合一電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)回收煞車能再利用。
文檔編號H02K29/00GK1996712SQ200610157149
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者呂大明 申請人:呂大明