專利名稱：一種多層重疊式無刷電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電極，具體涉及一種高效率的多層重疊式無刷電機。
背景技術：
傳統(tǒng)的無刷電極，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壓制成鐵心，再在其上繞制漆包線制作成電機定子。這種方案使用的硅鋼材料多，重量重，沖壓和繞線設備昂貴，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)針對獨立線包的高效率低成本分布式數(shù)字化控制。又由于硅鋼片沖壓成型工藝，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刷上升。還由于鐵心與永久磁鐵之間巨大的吸引力，導致啟動阻力大。這種結構的電機一般只用作為普通發(fā)電機，難以做成最高效率而又最低成本的發(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)，成本高，推廣阻力大。

發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電機結構設計，可以實現(xiàn)重量輕、成本低、功率擴展容易的電機，又可以實現(xiàn)大扭矩低轉速簡化變速箱的電動機。無論是發(fā)電機還是電動機，都具有高效率低成本的特性，特別是電動機，能夠極大地節(jié)電降耗，經濟和社會意義重大。
為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術方案是一種高效率多層重疊式無刷電機，包括其上有J個環(huán)狀支架，J≥1，每個支架上等間距安裝了M個線包的定子，M≥2；還包括其上有K個輪箍式園形支架，K≥1，每個支架上等間距安裝了N個永久磁鐵的轉子，N≥2；一片定子的環(huán)狀支架挨著一片轉子的輪箍式園形支架，交替疊加，通過中心軸相連組裝成電機。安裝在定子環(huán)狀支架上的線包，其軸線方向與其所在支架平面的法線方向平行，至少是與該方向的夾角不大于60°。當J≥2時，同一支架上的線包等弧度排列，不同支架上的線包沿該處平面法線方向對齊。安裝在轉子支架上的永久磁鐵，其磁場軸線方向與所在支架的平面法線方向平行，至少是與該方向的夾角不大于60°。當K≥2時，同一支架上的永久磁鐵等弧度排列，相鄰永久磁鐵磁場極性交錯，不同支架上的永久磁鐵沿該處平面法線方向對齊，極性方向相同。
將定子支架和轉子支架交替重疊裝配好的電極，可以用作為高效率發(fā)電機；配備適當?shù)尿寗悠鳎梢杂米鳛楦咝孰妱訖C。當用作為發(fā)電機時，施加機械力驅動轉子產生旋轉磁場，在定子線包中產生電動勢，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，組合產生旋轉磁場，驅動轉子旋轉，高效率地將電能轉化為機械能。運用此技術方案制造的電極，效率高、成本低，應用前景廣闊，市場潛力巨大，具有極好的經濟和社會效益。
一種高效率的多層重疊式無刷電機的結構如圖1所示。圖中1＝電機轉軸，2＝接線盒，3＝電機端蓋，4＝電機軸承，5＝電機緊固螺栓，6＝轉子輪箍式園形支架，7＝永久磁鐵塊，8＝定子環(huán)狀支架，9＝定子線包，10＝電極金屬外殼。
多層重疊式無刷電機的內部核心結構如圖2所示。圖中11＝轉子輪箍式園形支架的鏤空部分，其迎風面向同一側傾斜，具有風扇功能，12＝定子線包線纜引出口，13＝定子線包引出線插座，14＝定子支架輔助固定槽。
多層重疊式無刷電機定子結構如圖3所示。圖中15＝定子環(huán)狀支架中心風道孔。
多層重疊式無刷電機轉子結構如圖4所示。圖中16＝轉子支架軸孔，17＝轉子軸定位槽。
多層重疊式無刷電機定子線包結構如圖5所示。圖中18＝定子環(huán)狀支架裝配定位槽。
多層重疊式無刷電機定子外觀效果如圖6所示。
多層重疊式無刷電機內部通風散熱通道結構如圖7所示。圖中19＝散熱風路。
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)總體的材料成本和制造成本大大下降，可制造優(yōu)質高效產品；4)所有材料和制造工藝節(jié)能環(huán)保5)所有零部件易于逆向回收，不會造成環(huán)境污染。

圖1是多層重疊式無刷電機結構示意圖。
圖2是多層重疊式無刷電機內部核心結構示意圖。
圖3是多層重疊式無刷電機定子結構示意圖。
圖4是多層重疊式無刷電機轉子結構示意圖。
圖5是多層重疊式無刷電機定子線包結構示意圖。
圖6是多層重疊式無刷電機定子外觀效果示意圖。
圖7是多層重疊式無刷電機內部通風散熱通道結構示意圖。
具體實施方式實施例一、多層重疊式無刷發(fā)電機，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。
實施例二、多層重疊式無刷電動機，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。
權利要求
1.一種多層重疊式無刷電機，其特征是多個環(huán)狀支架構成的定子和多個輪箍式園形支架構成的轉子，定、轉子的支架交替疊加，同軸裝配成電機。
2.根據(jù)權利要求1 所述多層重疊式無刷電機，其特征是定子有J個環(huán)狀支架，轉子有K個輪箍式園形支架，J≥1，K＝J+1，作為功率擴展的設計，J≥2，J+1≥K≥J-1。
3.根據(jù)權利要求2所述的多層重疊式無刷電機定子，其特征是有J個用于安裝線包的環(huán)狀支架，線包在各支架上沿環(huán)形等間距排列。當J＞1時，各支架上的線包數(shù)量相等，并沿支架平面的法線方向對齊。
4.根據(jù)權利要求2、3所述的多層重疊式無刷電機定子，其特征是定子線包的軸線方向平行于支架平面的法線方向，至少是與該方向的夾角不大于60°。
5.根據(jù)權利要求2所述的多層重疊式無刷電機轉子，其特征是有K個用于安裝永久磁鐵的輪箍式園形支架，支架上安裝的永久磁鐵沿環(huán)形等間距排列。當K＞1時，各支架上的水久磁鐵數(shù)量相等，不同支架上的永久磁鐵按照等弧度排列，沿支架平面法線方向對齊。
6.根據(jù)權利要求1、2、5所述的多層重疊式無刷電機轉子，其特征是永久磁鐵的磁場軸線方向平行于支架平面的法線方向，至少與該方向夾角不大于60°。
7.根據(jù)權利要求1、2、5所述的多層重疊式無刷電機轉子，其特征是輪箍式園形支架鏤空部分的迎風面具有一定的風扇功能，旋轉時可以形成軸向通風，達到散熱效果。
8.根據(jù)權利要求1、2、3所述的多層重疊式無刷電機定子，其特征是線包的骨架為非鐵心骨架。
9.根據(jù)權利要求1、2、3所述的多層重疊式無刷電機定子，其特征是線包的骨架使用鐵心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多層重疊式無刷電機結構，包括多片環(huán)狀支架的定子，以及與定子同軸而交替重疊排列的多片輪箍式圓形支架的轉子。各片定子上等間距環(huán)形排列的線包窗口軸線沿電機軸平行，各轉子上等間距環(huán)形排列的永久磁鐵的磁極沿電機軸平行。在同一定子上相鄰排列的永久磁鐵的極性相反，不同定子上沿定子平面法線對齊的磁鐵極性方向相同。作為發(fā)電機，轉子旋轉形成旋轉磁場，定子線包中感應出電動勢，機械能轉化為電能。作為電動機，時序電流驅動定子線包產生旋轉磁場，驅動轉子旋轉，電能轉化為機械能。本結構的優(yōu)越之處在于定、轉子的支架疊加層數(shù)可以根據(jù)電機的功率要求合理增刪，實現(xiàn)標準化設計和多規(guī)格大批量生產，成本低效益高。由于不用鐵心無鐵損，即便線包骨架用少量鐵心，損耗很小，加之磁場軸向交替排列，耦合系數(shù)高，發(fā)熱少效率高，節(jié)電明顯。同時，節(jié)約材料，重量輕，制造工藝簡單，綠色環(huán)保，成本低，市場前景看好。
文檔編號H02K21/12GK1988333SQ20061015713
公開日2007年6月27日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權日2006年11月29日
發(fā)明者呂大明, 石為民 申請人:呂大明, 石為民