專(zhuān)利名稱(chēng)：多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，屬于新能源或節(jié)能電機(jī)技術(shù)領(lǐng) 域，特別涉及一種可以作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高效率無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，盤(pán)式無(wú)鐵芯永磁發(fā)電機(jī)普遍存在著電機(jī)直徑大，轉(zhuǎn)速高，發(fā)電效率 低的問(wèn)題；例如日本JP2007-336784A和JP2007-336783A中分別公開(kāi)了 一種永磁發(fā)電機(jī)，其 不足之處在于由于受徑向圓面積的限制，制作較大功率的多極、低轉(zhuǎn)速、較高電壓、頻率的 發(fā)電機(jī)時(shí)，電機(jī)直徑會(huì)設(shè)計(jì)的很大，才能滿(mǎn)足設(shè)置永磁體和無(wú)鐵芯線(xiàn)圈所需要的徑向面積， 而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積大、生產(chǎn)成本高，所以在實(shí)際應(yīng)用中很難推廣。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題和缺陷，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，由若干塊永磁體3，沿圓周分別固定在第一 動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101內(nèi)側(cè)，或X個(gè)中動(dòng)盤(pán)2的兩面，η個(gè)靜盤(pán)8固定在主軸5上，其中，1 個(gè)靜盤(pán)時(shí)，位于第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101兩個(gè)動(dòng)盤(pán)形成的間隙中；11個(gè)靜盤(pán)時(shí)，按第一動(dòng)盤(pán) 1-靜盤(pán)8—中動(dòng)盤(pán)2-靜盤(pán)8……第二動(dòng)盤(pán)101的順序疊加組合固定在主軸5上，每個(gè)動(dòng) 盤(pán)與靜盤(pán)之間分別設(shè)有氣隙10，主軸5由第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101或χ個(gè)中動(dòng)盤(pán)2中的軸 承4支承，外圍側(cè)卡接或用螺絲固定，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其中χ或η為自然數(shù)；每個(gè)靜盤(pán)8內(nèi) 設(shè)置定子繞組9，或者選擇其中1個(gè)靜盤(pán)的繞組旁設(shè)置霍爾元件11，導(dǎo)線(xiàn)7分別連接定子繞 組9，或霍爾元件11，通過(guò)主軸5內(nèi)的風(fēng)道管路引出，備置與控制器連接；特征是所述定子 繞組9，是根據(jù)永磁體3的長(zhǎng)度，每極由漆包線(xiàn)或粘漆包線(xiàn)繞制成2+y個(gè)中心線(xiàn)圈橫向并列 的線(xiàn)圈片，M個(gè)或M+e個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)為1層，1層一相，三相電機(jī)為3層或3k層，3k層時(shí)， 將多層繞組并聯(lián)連接成三相；其中y、e、K為自然數(shù)，按電相角均勻分布固定在靜盤(pán)的圓面 積內(nèi)，通過(guò)改變每極中2+y個(gè)線(xiàn)圈片的串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式以擴(kuò)展所需電壓或電流的適 應(yīng)范圍，增加了每對(duì)磁極2+y倍的線(xiàn)圈匝數(shù)和感應(yīng)磁通量，突破了傳統(tǒng)的一對(duì)磁極配一個(gè) 中心線(xiàn)圈的界限，使同等直徑的電機(jī)輸出功率提高了 2+y倍；相當(dāng)于擴(kuò)大了 2+y倍的徑向圓 面積，給于制作較大功率的多極、低速、較高電壓、頻率的電機(jī)創(chuàng)造了有利條件；而且，作為 風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，定子繞組9容易與控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)兼容，由于自然界風(fēng)速瞬息萬(wàn)變， 當(dāng)風(fēng)速增強(qiáng)時(shí)，推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升超常時(shí)，霍爾元件11將轉(zhuǎn)速信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn) 7傳替給外接的控制器，經(jīng)過(guò)控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算處理后，指令控制器根據(jù)自然界的 風(fēng)速自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流的大小，所產(chǎn)生在負(fù)載中的不同磁場(chǎng)滯阻來(lái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速范圍，當(dāng)風(fēng)速 進(jìn)入高速危險(xiǎn)區(qū)域，或者需要緊急停止時(shí)，側(cè)自動(dòng)或手動(dòng)控制，選擇切換η個(gè)靜盤(pán)8中的定 子繞組9作為限速止動(dòng)繞組，由發(fā)電切換成限速功能，通過(guò)控制η個(gè)靜盤(pán)8的數(shù)量和輸入到 定子繞組9中的電流大小強(qiáng)度來(lái)自動(dòng)限制轉(zhuǎn)速，直至電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；如果風(fēng)速減小，轉(zhuǎn)速下 降至安全區(qū)域時(shí)，則自動(dòng)切換η個(gè)靜盤(pán)8中的定子繞組9恢復(fù)為發(fā)電繞組，使發(fā)電機(jī)平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，確保運(yùn)行安全。
所述定子繞組9為無(wú)鐵芯線(xiàn)圈，由漆包線(xiàn)或粘漆包線(xiàn)繞制成單個(gè)圓形、方形、扇 形、多邊形或梯形體的線(xiàn)圈，2+y個(gè)線(xiàn)圈橫向并列組成1個(gè)線(xiàn)圈片，將對(duì)或?qū)?e個(gè)線(xiàn)圈片串 聯(lián)或復(fù)式連接成1層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片繞組，或者直接繞制成M或M+e個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)的1 層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片繞組，三相電機(jī)設(shè)有3層或3k層，按電相角均勻分布固定在靜盤(pán)8的圓 面積內(nèi)，三相繞組的頭、尾端連接成Y或Δ形后，由導(dǎo)線(xiàn)7引出。
所述靜盤(pán)8為1個(gè)或η個(gè)，由絕緣體材料，或金屬軸套結(jié)合絕緣體材料制成盤(pán)形框 架，設(shè)在框架中心的金屬軸套供主軸5穿過(guò)固定，框架的圓面積內(nèi)設(shè)置定子繞組9，或者，將 繞制成型的定子繞組9放入專(zhuān)用的注塑模具內(nèi)，連同金屬軸套或主軸直接壓制成靜盤(pán)8 ；導(dǎo) 線(xiàn)7連接定子繞組9，通過(guò)主軸內(nèi)的管路弓丨出機(jī)外，備置與控制器連接；其中，靜盤(pán)可以制成 一個(gè)靜盤(pán)設(shè)置1層圓環(huán)形線(xiàn)圈片繞組的單相靜盤(pán)8，再將3個(gè)單相靜盤(pán)8按120°電相角固 定在主軸上，構(gòu)成三相電機(jī)的定子繞組9 ；或者，在靜盤(pán)8中設(shè)置3層或3k層圓環(huán)形線(xiàn)圈片 繞組，組成具有三相電機(jī)定子繞組9的三相靜盤(pán)8。
所述動(dòng)盤(pán)分第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101、中動(dòng)盤(pán)2三種，由金屬、導(dǎo)磁材料制成，中心 設(shè)有軸承4，內(nèi)壁設(shè)置永磁體3，中動(dòng)盤(pán)2為1個(gè)或X個(gè)疊加組合，通過(guò)軸承4固定在主軸5 上，可以根據(jù)功率需要增加主軸5上的中動(dòng)盤(pán)2和靜盤(pán)8的數(shù)量，以擴(kuò)大電機(jī)的輸出功率。
所述永磁體3為稀土釹鐵硼永磁或釤鈷永磁或鋁鎳鈷永磁體，制成長(zhǎng)方體、長(zhǎng)扇 形體、橢圓體或梯形體，24+m塊永磁體組成一組，其中m為自然數(shù)，永磁體3的磁場(chǎng)極性按 S-N-S-N……S的順序圓形排列；或者按S-N-導(dǎo)磁塊-N-S-導(dǎo)磁塊-S-N-導(dǎo)磁塊-N-S…… S的順序圓形排列，每?jī)蓧K永磁體3中間設(shè)有間隙或者設(shè)置一片隔磁片或一塊導(dǎo)磁塊，固定 在動(dòng)盤(pán)中，隨動(dòng)盤(pán)并列設(shè)置在靜盤(pán)的兩側(cè)。
所述主軸5，由不銹鋼管、無(wú)縫鋼管或圓鋼加工制成，用鋼管時(shí)內(nèi)孔為通風(fēng)道6，供 通風(fēng)散熱和導(dǎo)線(xiàn)7通過(guò)，主軸外徑設(shè)有可供靜盤(pán)8、第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101、中動(dòng)盤(pán)2中的 軸承4固定的凸擋靠山，以精確控制上述各部件之間的定位和氣隙10的尺寸，主軸長(zhǎng)度可 根據(jù)配置需求的風(fēng)輪高度套接加長(zhǎng)，電機(jī)直徑與主軸直徑比例選擇在1 0.2 0.5的范 圍；有利于擴(kuò)展通風(fēng)量和提高動(dòng)態(tài)平衡、減輕重量、降低成本、快速散熱，改善通風(fēng)和發(fā)電能 力。
所述每個(gè)靜盤(pán)8與第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101、中動(dòng)盤(pán)2之間平面相對(duì)距離的氣隙 10，尺寸范圍為0. 2 5mm，由主軸5中凸起的軸擋作為靠山定位限制；根據(jù)電機(jī)功率大小 和動(dòng)，靜盤(pán)的面積大小以及加工精度，精密度越高空隙越小，則越利于提高發(fā)電機(jī)的輸出效率。
所述霍爾元件11，根據(jù)不同類(lèi)型的電機(jī)需要可選擇設(shè)置或不設(shè)置，選擇設(shè)置時(shí) 設(shè)在1個(gè)靜盤(pán)中的定子繞組旁，作為轉(zhuǎn)速傳感器，采集到的信號(hào)由導(dǎo)線(xiàn)傳遞給控制器內(nèi)的 單個(gè)機(jī)系統(tǒng)，檢測(cè)控制電機(jī)的工作狀態(tài)，確保運(yùn)行安全。
所述多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，只要將設(shè)置在第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101、中 動(dòng)盤(pán)2和靜盤(pán)8內(nèi)的元件相互調(diào)換，就可以方便地制成主軸5旋轉(zhuǎn)的內(nèi)轉(zhuǎn)子多中心無(wú)鐵芯 線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，該技術(shù)方案為
一種內(nèi)轉(zhuǎn)子多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，包括永磁體3沿圓周分別固定在X 個(gè)動(dòng)盤(pán)201的內(nèi)側(cè)，動(dòng)盤(pán)201固定在主軸5上隨主軸旋轉(zhuǎn)，主軸5由第一靜盤(pán)102、第二靜盤(pán)103、n個(gè)中靜盤(pán)801內(nèi)分別設(shè)置的軸承4支承，每個(gè)中靜盤(pán)801內(nèi)設(shè)置繞組9，或者在第 二靜盤(pán)103內(nèi)設(shè)霍爾元件11 ；第一靜盤(pán)102、第二靜盤(pán)103的外圍側(cè)與中靜盤(pán)801卡接或螺 絲定位；動(dòng)盤(pán)201位于兩片靜盤(pán)形成的間隙中，或者按第一靜盤(pán)102-動(dòng)盤(pán)201-中靜盤(pán) 801—?jiǎng)颖P(pán)201-中靜盤(pán)801—?jiǎng)颖P(pán)201……第二靜盤(pán)103的順序，疊加組合固定在主軸5 上，每個(gè)動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間分別設(shè)有氣隙10，主軸5由第一靜盤(pán)102、動(dòng)盤(pán)201、中靜盤(pán)801…… 第二靜盤(pán)103內(nèi)的軸承4支承，構(gòu)成內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每個(gè)靜盤(pán)801內(nèi)分別設(shè)置定子繞組9，導(dǎo) 線(xiàn)7分別連接定子繞組9，或霍爾元件11，穿過(guò)靜盤(pán)內(nèi)的管路引出備置與控制器連接；特征 是所述定子繞組9，是根據(jù)永磁體3的長(zhǎng)度，每極由漆包線(xiàn)繞制成2+y個(gè)中心線(xiàn)圈橫向并 列的線(xiàn)圈片，M個(gè)或M+e個(gè)線(xiàn)圈片為1層，每相1層，三相電機(jī)為3層或3k層，按電相角均 勻分布固定在靜盤(pán)的圓面積內(nèi)，通過(guò)改變每極中2+y個(gè)線(xiàn)圈片的串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式以 擴(kuò)展所需電壓或電流的適應(yīng)范圍，增加了每對(duì)磁極2+y倍的線(xiàn)圈匝數(shù)和感應(yīng)磁通量，使同 等直徑的電機(jī)輸出功率提高2+y倍；相當(dāng)于擴(kuò)大了 2+y倍的徑向圓面積，給于制作較大功率 的多極、低速、較高電壓、頻率的電機(jī)創(chuàng)造了有利條件；而且，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，定子繞組 9容易與控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)兼容，使發(fā)電機(jī)平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，確保 運(yùn)行安全。
所述多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，只要配置脈沖式直流電機(jī)控制器，就可以成 為節(jié)能高效的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈永磁電動(dòng)機(jī)。
有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，大幅度地節(jié)省了原材料，實(shí)現(xiàn)了體積小、量重 輕、成本低、無(wú)磁阻、頻率高、發(fā)電效率高，能在微風(fēng)風(fēng)速< lm/s的情況下啟動(dòng)發(fā)電；由于在 每對(duì)磁極中并列設(shè)置2+y個(gè)中心橫向并列的多個(gè)無(wú)鐵芯線(xiàn)圈，突破了傳統(tǒng)的一對(duì)磁極配一 個(gè)中心線(xiàn)圈的界限，增加了線(xiàn)圈的匝數(shù)和感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，使同等直徑電機(jī)的輸出功率提 高一倍以上，而且，容易與控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)兼容，可以根據(jù)自然界的風(fēng)速自動(dòng)調(diào)節(jié)輸 出電流的大小來(lái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速范圍，使發(fā)電機(jī)平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，確保運(yùn)行 安全；同時(shí)，還可作為節(jié)能高效的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁直流電動(dòng)機(jī)。


附圖1.一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)原理剖視示意圖。
附圖2.一種單靜盤(pán)多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)原理剖視示意圖。
附圖3.一種大功率多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理剖視示意圖。
附圖4.一種動(dòng)盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
附圖5.一種單層繞組的靜盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
附圖6.一種3層繞組的靜盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
附圖7.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理剖視示意圖。
圖。附圖8.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子大功率多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理剖視示意具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的任何限制。附圖中1.第一動(dòng)盤(pán)，101. 第二動(dòng)盤(pán)，2.中動(dòng)盤(pán)，3.永磁體，4.軸承，5.主軸，6.風(fēng)道，7.導(dǎo)線(xiàn)，8.靜盤(pán)，9.定子繞組，10.氣隙，11.霍爾元件；102.第一靜盤(pán)，103.第二靜盤(pán)，801.中靜盤(pán)，201.動(dòng)盤(pán)。
實(shí)施例附圖1，一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理剖示圖。動(dòng)盤(pán)由圓鋼 加工制成，中心設(shè)有軸承4，內(nèi)壁鎧裝永磁體3，作為優(yōu)選，永磁體3，采用釹鐵硼磁鋼，36塊 永磁體3，沿圓周分別設(shè)置在第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101內(nèi)側(cè)，中動(dòng)盤(pán)2的兩面，3個(gè)靜盤(pán)8，按 第一動(dòng)盤(pán)1—靜盤(pán)8—中動(dòng)盤(pán)2—靜盤(pán)8—中動(dòng)盤(pán)2—靜盤(pán)8—第二動(dòng)盤(pán)101的順序，疊 加組合固定在主軸5上，每個(gè)動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間分別設(shè)有氣隙10，主軸5為不動(dòng)體，由不銹鋼 管制成，下端設(shè)有可與外接設(shè)備連接的定位槽和緊固螺母，通過(guò)第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101、 中動(dòng)盤(pán)2內(nèi)的軸承4支承主軸，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每個(gè)靜盤(pán)8內(nèi)設(shè)置定子繞組9，導(dǎo)線(xiàn)7分別 連接定子繞組9，或霍爾元件11，通過(guò)主軸5內(nèi)的風(fēng)道管路弓I出機(jī)外，備置與控制器連接；其 中，定子繞組9，按永磁體3的長(zhǎng)度，每極由粘包線(xiàn)繞制成串聯(lián)連接的3個(gè)中心的線(xiàn)圈橫向并 列的線(xiàn)圈片，36個(gè)線(xiàn)圈片為1層，沿圓周均勻分布固定在靜盤(pán)8的圓面積內(nèi)，3個(gè)靜盤(pán)8，按 120°電相角固定在主軸上，構(gòu)成三相發(fā)電機(jī)的定子繞組9 ；各動(dòng)盤(pán)外圍之間由定位槽卡接 后用螺絲固定，動(dòng)盤(pán)外殼設(shè)有隔磁層以保護(hù)和防止磁場(chǎng)外泄，第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101外 側(cè)的端部設(shè)有供外部連接使用的若干個(gè)螺絲孔。
實(shí)施例附圖2所示，一種單靜盤(pán)多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)原理剖視示 意圖。永磁體3沿圓周分別嵌裝在第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101內(nèi)側(cè)，1個(gè)靜盤(pán)8固定在主軸 5上，設(shè)置在第一動(dòng)盤(pán)1、第二動(dòng)盤(pán)101兩個(gè)動(dòng)盤(pán)形成的間隙中，靜盤(pán)8內(nèi)設(shè)有由漆包線(xiàn)繞 制成36個(gè)梯形體的2個(gè)中心線(xiàn)圈串聯(lián)連接的橫向并列的線(xiàn)圈片，36個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)連接成1 層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片繞組，3層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片按120°電相角均勻分布固定在靜盤(pán)8的圓面 積內(nèi)，連接成三相定子繞組9，三相繞組的尾端連接成Y形，頭端由導(dǎo)線(xiàn)7引出，組成三相單 靜盤(pán)多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)。
實(shí)施例參照附圖3所示，一種大功率多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 剖視示意圖。圖中結(jié)構(gòu)與附圖1基本相同，不同之處在于按第一動(dòng)盤(pán)1-靜盤(pán)8--中動(dòng)盤(pán) 2-靜盤(pán)8—中動(dòng)盤(pán)2-靜盤(pán)8……第二動(dòng)盤(pán)101的順序，疊加組合固定在主軸5上，以擴(kuò) 大電機(jī)的輸出功率；每個(gè)靜盤(pán)8內(nèi)設(shè)有3層線(xiàn)圈繞組片的三相電機(jī)定子繞組9，η個(gè)靜盤(pán)8 的導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián)連接后輸出。
實(shí)施例參照附圖4所示，一種動(dòng)盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。圖中，動(dòng)盤(pán)2由金屬、 導(dǎo)磁材料制成；永磁體3采用釹鐵硼磁鋼的永磁體，磁場(chǎng)極性按S-N-S-N……S的順序圓 形排列，每?jī)蓧K永磁體3中間設(shè)有間隙或隔磁片。
實(shí)施例參照附圖5所示，一種單層繞組的靜盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。圖中，靜 盤(pán)8由絕緣材料制成，定子繞組9，由粘包線(xiàn)繞制成2個(gè)中心線(xiàn)圈橫向并列，串聯(lián)連接的線(xiàn) 圈片，36個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)繞制成圓環(huán)形的線(xiàn)圈片為1層，固定在靜盤(pán)8的殼體內(nèi)；使用時(shí)，用3 片靜盤(pán)8，按120°相角度排列固定在主軸5上，其中，3片靜盤(pán)8中的3層繞組的尾端連接 成Y形，頭端通過(guò)接線(xiàn)端子連接導(dǎo)線(xiàn)7，構(gòu)成三相發(fā)電機(jī)定子繞組。
實(shí)施例參照附圖6所示，一種3層繞組的靜盤(pán)斷面結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
圖中結(jié)構(gòu)與附圖5基本相同，不同之處在于定子繞組9由漆包線(xiàn)繞制成方形的 2個(gè)中心線(xiàn)圈橫向串聯(lián)并列的線(xiàn)圈片，36個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)繞制，構(gòu)成圓環(huán)形的線(xiàn)圈片為1層，3 層線(xiàn)圈片按120°電相角均勻分布固定成圓環(huán)形的線(xiàn)圈片的定子繞組9，或者，漆包線(xiàn)直接 繞制成3層，每層36個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)的定子繞組9，安置在專(zhuān)用模具中，用絕緣材料壓注制成7靜盤(pán)8，其中，三相繞組的頭端連接成Y形，尾端a、b、c三相通過(guò)接線(xiàn)端子連接導(dǎo)線(xiàn)7 ；構(gòu)成 一個(gè)由3層線(xiàn)圈繞組組成的三相電機(jī)定子繞組9的靜盤(pán)8。
實(shí)施例參照附圖7所示，一種內(nèi)轉(zhuǎn)子多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 剖視示意圖。
作為優(yōu)選，由36塊永磁體3，沿圓周分別固定在2片動(dòng)盤(pán)201的內(nèi)，2片動(dòng)盤(pán)201固 定在主軸5上隨主軸旋轉(zhuǎn)，主軸5由第一靜盤(pán)102、第二靜盤(pán)103、中靜盤(pán)801內(nèi)分別設(shè)置的 軸承4支承，中靜盤(pán)801內(nèi)設(shè)置繞組9，其中第二靜盤(pán)103內(nèi)設(shè)霍爾元件11 ；第一靜盤(pán)102、 第二靜盤(pán)103的外圍側(cè)與中靜盤(pán)801卡接，并由螺絲定位固定；動(dòng)盤(pán)201位于兩片靜盤(pán)形成 的間隙中，固定在主軸5上，構(gòu)成內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間分別設(shè)有氣隙10，靜盤(pán)801內(nèi) 設(shè)置3層繞組的定子繞組9，導(dǎo)線(xiàn)7分別連接定子繞組9，或霍爾元件11，穿過(guò)靜盤(pán)中的管路 弓丨出備置與控制器連接；其中，主軸5由圓鋼制成，不設(shè)風(fēng)道6，第一靜盤(pán)102、第二靜盤(pán)103 的外側(cè)端部設(shè)有供外部連接使用的若干個(gè)螺絲孔。
實(shí)施例參照附圖8所示，一種內(nèi)轉(zhuǎn)子大功率多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)的結(jié) 構(gòu)原理剖視示意圖。
作為優(yōu)選，由48塊永磁體3，沿圓周分別嵌裝固定在χ個(gè)動(dòng)盤(pán)201的內(nèi)，χ個(gè)動(dòng)盤(pán) 201固定在主軸5上隨主軸旋轉(zhuǎn)，η個(gè)中靜盤(pán)801內(nèi)設(shè)置繞組9，其中第二靜盤(pán)103內(nèi)設(shè)霍爾 元件11 ；第一靜盤(pán)102、第二靜盤(pán)103的外圍側(cè)與中靜盤(pán)801卡接，并由螺絲定位固定；動(dòng)盤(pán) 201位于兩片靜盤(pán)形成的間隙中，按第一靜盤(pán)102-動(dòng)盤(pán)201-中靜盤(pán)801-動(dòng)盤(pán)201-中靜 盤(pán)801-動(dòng)盤(pán)201……第二靜盤(pán)103的順序，疊加組合固定在主軸5上，每個(gè)動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之 間分別設(shè)有氣隙10，主軸5由第一靜盤(pán)102、動(dòng)盤(pán)201、中靜盤(pán)801……第二靜盤(pán)103內(nèi)的軸 承4支承，構(gòu)成內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每個(gè)靜盤(pán)801內(nèi)分別設(shè)置1層或3層繞組的定子繞組9，導(dǎo)線(xiàn)7 分別連接定子繞組9，或霍爾元件11，穿過(guò)靜盤(pán)中的管路引出備置與控制器12連接；其中， 主軸5由不銹鋼管制成，第一靜盤(pán)102中設(shè)有風(fēng)道6，第一靜盤(pán)102和第二靜盤(pán)103的外側(cè) 的端部設(shè)有供外部連接使用的若干個(gè)螺絲孔頂部設(shè)有供外部連接使用的若干個(gè)螺絲孔；各 動(dòng)盤(pán)外殼設(shè)有隔磁層以保護(hù)和防止磁場(chǎng)外泄。
作為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)直流電源通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)7與控制器12連接，控制器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)7與 多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)連接，其中控制器12采用一種可以與相位60度120度電機(jī) 自動(dòng)兼容的雙?？刂破?，或者直流無(wú)刷電機(jī)控制器。
綜上所述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，可以更新目前還在普遍使用的效 率低，體積大的發(fā)電機(jī)和直流脈沖電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，具有巨大的市場(chǎng)潛力。
權(quán)利要求
1.一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，由若干塊永磁體C3)分別固定在第一動(dòng)盤(pán)(1)、 第二動(dòng)盤(pán)(101)內(nèi)側(cè)，或X個(gè)中動(dòng)盤(pán)O)的兩面，η個(gè)靜盤(pán)(8)固定在主軸(5)上，其中， 1個(gè)靜盤(pán)時(shí)，位于第一動(dòng)盤(pán)(1)、第二動(dòng)盤(pán)(101)兩個(gè)動(dòng)盤(pán)形成的間隙中η個(gè)靜盤(pán)時(shí)，按第一 動(dòng)盤(pán)(I)-靜盤(pán)(8)—中動(dòng)盤(pán)( -靜盤(pán)(8)……第二動(dòng)盤(pán)(101)的順序，疊加組合固定在 主軸( 上，每個(gè)動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間分別設(shè)有氣隙(10)，主軸(5)由第一動(dòng)盤(pán)(1)、第二動(dòng)盤(pán) (101)或X個(gè)中動(dòng)盤(pán)O)中的軸承(4)支承，外圍側(cè)卡接或用螺絲固定，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 其中X或η為自然數(shù)；每個(gè)靜盤(pán)(8)內(nèi)設(shè)置定子繞組(9)，或者選擇其中1個(gè)靜盤(pán)的繞組旁 設(shè)置霍爾元件(11)，導(dǎo)線(xiàn)(7)分別連接定子繞組(9)，或霍爾元件(11)，通過(guò)主軸(5)內(nèi)的 風(fēng)道管路引出，備置與控制器連接；特征是所述定子繞組(9)，是根據(jù)永磁體(3)的長(zhǎng)度， 每極由漆包線(xiàn)或粘漆包線(xiàn)繞制成2+y個(gè)中心線(xiàn)圈橫向并列的線(xiàn)圈片，M個(gè)或M+e個(gè)線(xiàn)圈片 串聯(lián)為1層，1層一相，三相電機(jī)為3層或3k層，3k層時(shí)，將多層繞組并聯(lián)連接成三相，按電 相角均勻分布固定在靜盤(pán)的圓面積內(nèi)，其中y、e、K為自然數(shù)；通過(guò)改變每極中2+y個(gè)線(xiàn)圈 片的串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式以擴(kuò)展所需電壓或電流的適應(yīng)范圍，增加了每對(duì)磁極2+y倍的 線(xiàn)圈匝數(shù)和感應(yīng)磁通量，突破了傳統(tǒng)的一對(duì)磁極配一個(gè)中心線(xiàn)圈的界限，使同等直徑的電 機(jī)輸出功率提高了 2+y倍；相當(dāng)于擴(kuò)大了 2+y倍的徑向圓面積，給于制作較大功率的多極、 低速、較高電壓、頻率的電機(jī)創(chuàng)造了有利條件；而且，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，定子繞組(9)容易 與控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)兼容，使發(fā)電機(jī)平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，確保運(yùn)行 安全。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是由漆包線(xiàn)或粘漆包 線(xiàn)繞制成單個(gè)圓形、方形、扇形、多邊形或梯形體的線(xiàn)圈，2+y個(gè)線(xiàn)圈橫向并列組成1個(gè)線(xiàn)圈 片，將M或M+e個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)或復(fù)式連接成1層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片繞組，或者直接繞制成M 或M+e個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)的1層圓環(huán)形的線(xiàn)圈片繞組，三相電機(jī)設(shè)有3層或3k層，三相繞組的 頭、尾端連接成Y或Δ形后，由導(dǎo)線(xiàn)(7)引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述靜盤(pán)(8)為1個(gè) 或η個(gè)，由絕緣體材料，或金屬軸套結(jié)合絕緣體材料制成盤(pán)形框架，設(shè)在框架中心的金屬軸 套供主軸(5)穿過(guò)固定，框架的圓面積內(nèi)設(shè)置定子繞組(9)，或者，將繞制成型的定子繞組 (9)放入專(zhuān)用的注塑模具內(nèi)，連同金屬軸套或主軸直接壓制成靜盤(pán)(8)；導(dǎo)線(xiàn)(7)連接定子 繞組(9)，通過(guò)主軸內(nèi)的管路引出機(jī)外，備置與控制器連接；其中，靜盤(pán)可以制成一個(gè)靜盤(pán) 設(shè)置1層圓環(huán)形線(xiàn)圈片繞組的單相靜盤(pán)(8)，再將3個(gè)單相靜盤(pán)(8)按120°電相角固定在 主軸上，構(gòu)成三相電機(jī)的定子繞組(9)；或者，在靜盤(pán)(8)中設(shè)置3層或3k層圓環(huán)形線(xiàn)圈片 繞組，組成具有三相電機(jī)定子繞組(9)的三相靜盤(pán)(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述動(dòng)盤(pán)分第一動(dòng) 盤(pán)(1)、第二動(dòng)盤(pán)(101)、中動(dòng)盤(pán)( 三種，由金屬、導(dǎo)磁材料制成，中心設(shè)有軸承(4)，內(nèi)壁設(shè) 置永磁體(3)，中動(dòng)盤(pán)( 為1個(gè)或X個(gè)疊加組合，通過(guò)軸承固定在主軸( 上，可以 根據(jù)功率需要增加主軸(5)上的中動(dòng)盤(pán)(2)和靜盤(pán)(8)的數(shù)量，以擴(kuò)大電機(jī)的輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述永磁體(3) 為稀土釹鐵硼永磁或釤鈷永磁或鋁鎳鈷永磁體，制成長(zhǎng)方體、長(zhǎng)扇形體、橢圓體或梯形體， M+m塊永磁體C3)組成一組，其中m為自然數(shù)，永磁體(3)的磁場(chǎng)極性按S-N-S--N……S 的順序圓形排列；或者按S-N-導(dǎo)磁塊-N-S-導(dǎo)磁塊-S-N-導(dǎo)磁塊-N-S……S的順序圓形排列，每?jī)蓧K永磁體中間設(shè)有間隙或設(shè)置一片隔磁片或一塊導(dǎo)磁塊，固定在動(dòng)盤(pán)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述主軸(5)，由不 銹鋼管、無(wú)縫鋼管或圓鋼加工制成，用鋼管時(shí)內(nèi)孔為通風(fēng)道(6)，供通風(fēng)散熱和導(dǎo)線(xiàn)(7)通 過(guò)，主軸外徑設(shè)有可供靜盤(pán)(8)、第一動(dòng)盤(pán)(1)、第二動(dòng)盤(pán)(101)、中動(dòng)盤(pán)( 中的軸承(4)固 定的凸擋靠山，以精確控制上述各部件之間的定位和氣隙(10)的尺寸，主軸長(zhǎng)度可根據(jù)配 置需求的風(fēng)輪高度套接加長(zhǎng)，電機(jī)直徑與主軸直徑比例選擇在1 0.2 0.5的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述每個(gè)靜盤(pán)(8) 與第一動(dòng)盤(pán)(1)、第二動(dòng)盤(pán)(101)、中動(dòng)盤(pán)(2)之間平面相對(duì)距離的氣隙(10)，尺寸范圍為 0. 2 5mm，由主軸(5)中凸起的軸擋作為靠山定位限制；根據(jù)電機(jī)功率大小和動(dòng)，靜盤(pán)的面 積大小以及加工精度，精密度越高空隙越小，則越利于提高發(fā)電機(jī)的輸出效率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述霍爾元件(11)， 根據(jù)不同類(lèi)型的電機(jī)需要，可選擇設(shè)置或不設(shè)置，選擇設(shè)置時(shí)設(shè)在1個(gè)靜盤(pán)中的定子繞組 旁，作為轉(zhuǎn)速傳感器，采集到的信號(hào)由導(dǎo)線(xiàn)傳遞給控制盒內(nèi)的單個(gè)機(jī)系統(tǒng)，檢測(cè)控制電機(jī)的 工作狀態(tài)，確保運(yùn)行安全。
9.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，包括永磁體C3)沿圓周分別固定在X 個(gè)動(dòng)盤(pán)O01)的內(nèi)側(cè)，動(dòng)盤(pán)O01)固定在主軸(5)上隨主軸旋轉(zhuǎn)，主軸(5)由第一靜盤(pán)(102)、第二靜盤(pán)(103)、η個(gè)中靜盤(pán)(801)內(nèi)分別設(shè)置的軸承(4)支承，每個(gè)中靜盤(pán)(801) 內(nèi)設(shè)置繞組(9)，或者在第二靜盤(pán)(103)內(nèi)設(shè)霍爾元件(11)；第一靜盤(pán)(102)、第二靜盤(pán)(103)的外圍側(cè)與中靜盤(pán)(801)卡接或螺絲定位；動(dòng)盤(pán)(201)位于兩片靜盤(pán)形成的間隙中， 或者按第一靜盤(pán)(10 -動(dòng)盤(pán)OOl)-中靜盤(pán)(801)-動(dòng)盤(pán)OOl)-中靜盤(pán)(801)-動(dòng)盤(pán) (201)……第二靜盤(pán)(103)的順序，疊加組合固定在主軸( 上，每個(gè)動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間分別 設(shè)有氣隙(10)，主軸(5)由第一靜盤(pán)(102)、動(dòng)盤(pán)(201)、中靜盤(pán)(801)……第二靜盤(pán)(103) 內(nèi)的軸承(4)支承，構(gòu)成內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每個(gè)靜盤(pán)(801)內(nèi)分別設(shè)置定子繞組(9)，導(dǎo)線(xiàn)(7) 分別連接定子繞組(9)，或霍爾元件(11)，穿過(guò)靜盤(pán)內(nèi)的管路引出備置與控制器連接；特征 是所述定子繞組(9)，是根據(jù)永磁體(3)的長(zhǎng)度，每極由漆包線(xiàn)繞制成2+y個(gè)中心線(xiàn)圈橫 向并列的線(xiàn)圈片，M個(gè)或M+e個(gè)線(xiàn)圈片為1層，每相1層，三相電機(jī)為3層或3k層，按電相 角均勻分布固定在靜盤(pán)的圓面積內(nèi)，通過(guò)改變每極中2+y個(gè)線(xiàn)圈片的串聯(lián)或并聯(lián)的連接方 式以擴(kuò)展所需電壓或電流的適應(yīng)范圍，增加了每對(duì)磁極2+y倍的線(xiàn)圈匝數(shù)和感應(yīng)磁通量， 使同等直徑的電機(jī)輸出功率提高2+y倍；相當(dāng)于擴(kuò)大了 2+y倍的徑向圓面積，給于制作較大 功率的多極、低速、較高電壓、頻率的電機(jī)創(chuàng)造了有利條件；而且，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，定子 繞組(9)容易與控制器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)兼容，使發(fā)電機(jī)平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工 作，確保運(yùn)行安全。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，特征是所述多中心無(wú) 鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，只要配置脈沖式直流電機(jī)控制器，就可以成為節(jié)能高效的多中心無(wú) 鐵芯線(xiàn)圈永磁電動(dòng)機(jī)；其連接方式為直流電源通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(7)與控制器(12)連接，控制器 通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(7)與多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電動(dòng)機(jī)連接，其中控制器(12)采用一種可以與相 位60°或120°電機(jī)自動(dòng)兼容的雙?？刂破?，或者直流無(wú)刷電機(jī)控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多中心無(wú)鐵芯線(xiàn)圈的永磁電機(jī)，屬于新能源或節(jié)能電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括永磁體、動(dòng)盤(pán)、×個(gè)中動(dòng)盤(pán)，n個(gè)靜盤(pán)；按第一動(dòng)盤(pán)-靜盤(pán)-中動(dòng)盤(pán)-靜盤(pán)……第二動(dòng)盤(pán)的順序疊加組合固定在主軸5上，每個(gè)靜盤(pán)內(nèi)設(shè)置定子繞組，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接后，引出與控制器連接；特征是每極由漆包線(xiàn)繞制成2+y個(gè)中心線(xiàn)圈橫向并列的線(xiàn)圈片，24個(gè)或24+e個(gè)線(xiàn)圈片串聯(lián)為1層，1層一相，三相電機(jī)為3層或3k層，按電相角均勻分布固定在靜盤(pán)的圓面積內(nèi)，通過(guò)改變每極中2+y個(gè)線(xiàn)圈片的串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式以擴(kuò)展所需電壓或電流的適應(yīng)范圍，增加了每對(duì)磁極2+y倍的線(xiàn)圈匝數(shù)和感應(yīng)磁通量，使同等直徑的電機(jī)輸出功率提高了2+y倍。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102035331SQ201010621188
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者陳國(guó)寶 申請(qǐng)人:陳國(guó)寶