專利名稱：一種嵌合式無刷電機的制作方法
技術領域：
一種嵌合式無刷電機
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機，具體涉及一種高效率的嵌合式無刷電機。背景技術：
傳統(tǒng)的無刷電機，采用沖壓、清洗、鉚壓成型等多道工序將多片沖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轉子。這種方案使用硅鋼料多量重，設備昂貴， 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，電機總效率難以提得更高。由 于所有線包中磁路相通，故難以實現(xiàn)獨立線包分布式控制概念，無法實現(xiàn)高效率低成本分布 式數(shù)字化控制。又由于硅鋼片結構，使得要制造較大尺寸的電機定、轉子以達到在相同線包 驅動電流下獲得更大力矩的技術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，也就難以實現(xiàn)改變電機驅動機械力 矩的目的。這種結構的電機一般只用作為普通發(fā)電機，如果要作為高性能電動機，需要高性 能的半導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，特別是難以實現(xiàn) 發(fā)電機與電動機的二合一架構。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電機，可以實現(xiàn)重量輕、成本低、控制容易，并能 實現(xiàn)發(fā)電機與電動機二合一架構的優(yōu)化方案，達到高效率發(fā)電、高效率用電的目的。
為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案是 一種高效率的嵌合式無刷電機，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個永久磁鐵的轉子，K》1, N^2;
還包括能控制定子和轉子之間軸向距離的機構。定子和轉子通過中心軸相連。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對齊。
安裝在轉子上的永久磁鐵，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 與該方向的火角不大于60。。當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，沿半徑方向對齊的不同支架環(huán)上的永久磁鐵極性方向相同。
將定子和轉子嵌合裝配好的電機，可以用作為高效率發(fā)電機；配備適當?shù)尿寗悠鳎梢?用作為高效率電動機。當用作為發(fā)電機時，施加機械力驅動轉子產(chǎn)生旋轉磁場，在定子線包 中產(chǎn)生電動勢，高效率地將機械能轉化為電能。當作為電動機時，驅動電路在定子線包中施 加時序電流，組合產(chǎn)生旋轉磁場，驅動轉子旋轉，高效率地將電能轉化為機械能。如果裝配 可控制定、轉子軸向間距的調節(jié)機構，并配以整流電路、開關電路以及智能驅動電路，可以 構成具有回收煞車能的高效率電動、發(fā)電二合一電機，其應用前景廣闊，市場潛力巨大，具
有極好的經(jīng)濟和社會效益。
一種高效率的嵌合式無刷電機的轉子結構示意圖如圖1所示。轉子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。轉軸4 與定子的轉軸同軸良好裝配。
嵌合式無刷電機轉子中的永久磁鐵結構示意圖如圖2所示。
嵌合式無刷電機的定子結構示意圖如圖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。轉軸4與定子的轉軸同軸良好裝配。 嵌合式無刷電機定子中的線包結構示意圖如圖4所示。
采用上述技術方案，本發(fā)明有益的技術效果在于1)減少甚至根本消除電機的鐵損，減 輕重量、降低成本、提高效率；2)易于實現(xiàn)不增加驅動電流而提升力矩，便于采用質優(yōu)價廉 的小功率半導體器件組合式控制，達到既降低成本又提高性能的目的；3)易于實現(xiàn)發(fā)電機和
電動機的統(tǒng)一，有利于能量回收，更好地節(jié)能降耗，大大提升電機的品質；4)總體材料成本 和制造成本大大下降，可制造優(yōu)質高效產(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。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明

圖1是嵌合式無刷電機的轉子結構示意圖。
圖2是嵌合式無刷電機轉子中永久磁鐵結構示意圖，永久磁鐵外形尺寸相同，充磁方向相反。 圖3是嵌合式無刷電機的定子結構示意圖。 圖4是嵌合式無刷電機定子中的線包結構示意圖。
具體實施方式
實施例一、嵌合式無刷發(fā)電機，可用于各種機械能轉化為電能的發(fā)電場合，例如風力 發(fā)電、內燃機發(fā)電、水力發(fā)電、汽輪機發(fā)電等。突出的優(yōu)點是成本低、重量輕、效率高、 發(fā)熱少、壽命長、易于維護、便于安裝和拆卸。具體實例為一微型無刷發(fā)電機采用ABS塑
料制造轉子骨架如圖l所示，轉子外徑60mm，其上有永磁插槽N對，N=12，將圖2所示永 磁24塊插入環(huán)狀排列的轉子槽5、 6中，沿環(huán)狀直徑排列的兩塊磁鐵極性沿直徑方向，極性 相同，環(huán)形排列相鄰磁鐵的極性相反，磁鐵為N35超強釹鐵硼材料，預充強磁；定子環(huán)形骨 架部分如圖3所示，定子沿圓環(huán)排列有M個形如圖4所示的線包，M-9，線包骨架為ABS 塑料，內插0.23mm厚無取向硅鋼片壓制鐵心，線包用直徑O.lmm漆包線繞3000匝，首尾抽 頭；9個線包均勻排列，分成3組相鄰120度的3個線包導線首尾連接，構成發(fā)電機一相，
共分三相；如此結構的微型無刷發(fā)電機，體積小、重量輕、制造工藝簡單、成本低。
實施例二、嵌合式無刷電動機，優(yōu)點是定子的線包數(shù)量與轉子的磁鐵數(shù)量的比值選取 范圍寬，容易實現(xiàn)低轉速大力矩電機設計和制造'簡化、甚至省去變速箱，進一步大大降低 電動系統(tǒng)總成本。
實施例三、煞車能回收電動發(fā)電二合一電機，以其簡單的結構、巧妙的控制、極低的成 本實現(xiàn)電動與發(fā)電二合一設計，將所驅動車輛在剎車時的速度慣性動能、下坡時的落差勢能 轉化為電能，重新儲存到蓄電池中，成為實現(xiàn)低成本回收動能勢能的典范。
權利要求1、一種嵌合式無刷電機，其特征是定子和轉子上有環(huán)形的支架，用以安裝定子線包、轉子永久磁鐵，定、轉子環(huán)形支架半徑不等，尺寸不限，可嵌扣組合，同軸裝配成電機。
2、 根據(jù)權利要求l所述的嵌合式無刷電機，其特征是定子上有J個環(huán)形支架，轉子上有K個環(huán)形支架，J>1， K=J+1，作為變化設計，J》2， J+1》K》J一1。
3、 根據(jù)權利要求1所述的嵌合式無刷電機，其特征是同軸嵌套的定子和轉子之間， 設有控制定、轉子軸向間距的機構，用以控制定、轉子之間的耦合程度來改變機械力矩。
4、 根據(jù)權利要求l所述的嵌合式無刷電機，其特征是定子有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，沿相同半徑方向對齊。
5、 根據(jù)權利要求l所述的嵌合式無刷電機，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)權利要求1所述嵌合式無刷電機，其特征是轉子有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K〉1時，各支架上的永久磁鐵沿相同半徑方向對齊。
7、 根據(jù)權利要求l所述嵌合式無刷電機，其特征是轉子沿著該半徑方向安裝在轉子不同半徑環(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)權利要求l所述嵌合式無刷電機，其特征是當轉子環(huán)形支架數(shù)K- J+l，在轉子最大半徑支架外側、最小半徑支架里側有導磁材料制做用于提供磁路的環(huán)形部件。
9、 根據(jù)權利要求4所述的定子，其特征是定子線包的骨架為無鐵心骨架。 10、根據(jù)權利要求4所述的定子，其特征是定子線包的骨架為有鐵心骨架。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌合式無刷電機的結構，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，轉子旋轉形成旋轉磁場，在定子線包中感應出電動勢，將機械能轉化為電能。作為電動機，定子線包在驅動電路的時序波形電流驅動下產(chǎn)生旋轉磁場，驅動轉子旋轉運動，將電能轉化為機械能。本方案能實現(xiàn)定、轉子軸向間距可調，控制定、轉子間的磁耦合程度從而改變機械驅動力矩。作為電動、發(fā)電二合一電機，可實現(xiàn)回收煞車能再利用。
文檔編號H02K1/18GK201048309SQ200620016090
公開日2008年4月16日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權日2006年11月30日
發(fā)明者呂大明 申請人:呂大明