高效高速電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尚速電機(jī)，具體是米用尚頻導(dǎo)磁材料包裹無(wú)鐵芯線圈的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電機(jī)一般均是由含有鐵芯的定子線圈和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，轉(zhuǎn)子一般是由鼠籠式和永磁式兩種。
[0003]另外，有史以來(lái)高速電機(jī)一直是轉(zhuǎn)數(shù)越高頻率越高、頻率越高鐵芯的高頻損耗就越大，還有高頻感量低這是現(xiàn)有鐵芯特性決定的。
[0004]現(xiàn)有的電機(jī)，有如下不足之處:由于高頻鐵損和銅損的存在使現(xiàn)有高速電機(jī)轉(zhuǎn)速越高效率越低、發(fā)熱更嚴(yán)重、永磁電機(jī)磁場(chǎng)越強(qiáng)鐵芯產(chǎn)生渦流越大、磁拉力也就越大，所以現(xiàn)有永磁高速電機(jī)多不采用磁場(chǎng)強(qiáng)度太高的永磁轉(zhuǎn)子也就影響了電機(jī)的功率密度。磁拉力在轉(zhuǎn)子半徑上等于扭矩:磁力扭矩，扭矩乘以轉(zhuǎn)速就是靜態(tài)無(wú)功消耗，所以轉(zhuǎn)速越高電機(jī)效率越低，總之在高速電機(jī)中降低磁力扭矩也是非常需要的，并且容易被一般設(shè)計(jì)者忽視。
[0005]本

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明型公開(kāi)了一種高效高速電機(jī)，將無(wú)鐵芯線圈和永磁轉(zhuǎn)子置于高頻導(dǎo)磁材料制成的腔體內(nèi)，旨在解決高速電機(jī)高頻電流工作時(shí)常規(guī)鐵芯產(chǎn)生高頻渦流自身發(fā)熱問(wèn)題，提供一種制作簡(jiǎn)單、低成本、運(yùn)行可靠、高能效的調(diào)速電機(jī)。
[0007]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]—種高效高速電機(jī)，包括殼體、定子線圈、轉(zhuǎn)子和軸，定子線圈與殼體固定，轉(zhuǎn)子與軸固定，定子線圈采用無(wú)鐵芯線圈，在殼體內(nèi)，定子線圈及轉(zhuǎn)子被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍，定子線圈及轉(zhuǎn)子與殼體的端蓋之間還設(shè)有導(dǎo)磁盤體，定子線圈和轉(zhuǎn)子處于外導(dǎo)磁環(huán)筒和導(dǎo)磁盤體構(gòu)成的空腔內(nèi)。
[0009]定子線圈和轉(zhuǎn)子可采用筒形結(jié)構(gòu)，定子線圈也可以集中繞組。
[0010]在定子線圈及轉(zhuǎn)子與軸之間還設(shè)有內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒，內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒與軸套固定，可以隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以不隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，還可:內(nèi)導(dǎo)磁體筒、轉(zhuǎn)子及外導(dǎo)磁環(huán)筒三者通過(guò)連接部固定于軸，三者隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，定子線圈置于內(nèi)轉(zhuǎn)子及外外轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)筒中間。
[0011]電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局之一是:轉(zhuǎn)子被定子線圈包圍；轉(zhuǎn)子在內(nèi)側(cè)靠近軸、定子線圈相對(duì)在外，定子線圈被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍。
[0012]電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局之二是:轉(zhuǎn)子被定子線圈包圍；軸外側(cè)是內(nèi)導(dǎo)磁筒和永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)成的內(nèi)轉(zhuǎn)子，相隔一定間隙后是定子線圈，定子線圈外側(cè)是外導(dǎo)磁環(huán)筒構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子，夕卜導(dǎo)磁環(huán)筒與軸固定同時(shí)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，定子線圈與電機(jī)殼體固定。
[0013]電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局之三是:定子線圈被轉(zhuǎn)子包圍；軸外側(cè)是內(nèi)導(dǎo)磁筒構(gòu)成的內(nèi)轉(zhuǎn)子，在相隔一定間隙后是定子線圈，定子線圈外側(cè)是被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與軸固定同時(shí)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，定子線圈與電機(jī)殼體固定。
[0014]定子線圈和轉(zhuǎn)子還可采用盤狀的徑向結(jié)構(gòu)，徑向結(jié)構(gòu)電機(jī)含兩種形式:一種是盤狀定子線圈的兩側(cè)均設(shè)有轉(zhuǎn)子；另一種是在盤狀定子線圈的另一側(cè)即未設(shè)轉(zhuǎn)子的一側(cè)的導(dǎo)磁盤體固定于軸并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該導(dǎo)磁盤體和轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]外導(dǎo)磁環(huán)筒、導(dǎo)磁盤體和/或內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒均可采用高頻導(dǎo)磁材料制成；高頻導(dǎo)磁材料一般采用鐵氧體、非晶合金、坡莫合金、超微晶或鐵粉心等；優(yōu)選為鐵氧體。
[0016]接觸或靠近轉(zhuǎn)子、遠(yuǎn)離定子線圈的外導(dǎo)磁環(huán)筒、導(dǎo)磁盤體或內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒可由普通導(dǎo)磁材料制成。
[0017]轉(zhuǎn)子為永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)。
[0018]本發(fā)明可以取得如下的技術(shù)效果:
[0019]高頻導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁作用下，在殼體內(nèi)永磁體的磁力線穿過(guò)定子線圈形成閉合的磁路，在永磁轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，克服了殼體等金屬件由于切割磁力線產(chǎn)生渦流導(dǎo)致的本體發(fā)熱，降低了磁力扭矩，大大降低電能損耗，從而提高了能效和電機(jī)輸出效率，較好地解決了電機(jī)在高轉(zhuǎn)速的情況下的自身發(fā)熱問(wèn)題。
[0020]由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低，又采用高頻材料、高頻電感量增加、降低了線圈匝數(shù)、減小了線圈電阻、低了銅損提高了能效，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)對(duì)于減小磁力扭矩明顯、幾乎可為零，既無(wú)鐵損而且轉(zhuǎn)速越高效果更明顯，有著重要的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1實(shí)施例1的軸向剖視示意圖；
[0022]圖2實(shí)施例1的徑向剖視示意圖；
[0023]圖3實(shí)施例2的軸向剖視示意圖；
[0024]圖4實(shí)施例2的徑向剖視示意圖；
[0025]圖5實(shí)施例3的軸向剖視示意圖；
[0026]圖6實(shí)施例3的徑向剖視示意圖；
[0027]圖7實(shí)施例4的軸向剖視示意圖；
[0028]圖8實(shí)施例5的軸向剖視示意圖；
[0029]圖中標(biāo)記分別表示:
[0030]1-軸，2-永磁轉(zhuǎn)子，3-定子線圈，4-端蓋，5-殼體，6_外導(dǎo)磁環(huán)筒，7-導(dǎo)磁盤體，8-內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032]以下所述的實(shí)施例中，外導(dǎo)磁環(huán)筒、導(dǎo)磁盤體、內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒均可采用高頻導(dǎo)磁材料制成；高頻導(dǎo)磁材料一般采用鐵氧體、非晶合金、坡莫合金、超微晶或鐵粉心等，其中，優(yōu)選為鐵氧體。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如附圖1、2所示，定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子采用筒形結(jié)構(gòu)。
[0035]高效高速電機(jī)包括軸1、永磁轉(zhuǎn)子2、定子線圈3、和殼體5，定子線圈與殼體固定，永磁轉(zhuǎn)子與軸固定，定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子為筒形結(jié)構(gòu)或集中繞組，定子線圈采用無(wú)鐵芯線圈、而且徑向距離很短，在殼體內(nèi)定子線圈及轉(zhuǎn)子被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍，定子線圈及轉(zhuǎn)子與殼體的端蓋4之間還設(shè)有導(dǎo)磁盤體7，定子線圈和轉(zhuǎn)子處于外導(dǎo)磁環(huán)筒6和導(dǎo)磁盤體7構(gòu)成的空腔內(nèi)。
[0036]定子線圈、外導(dǎo)磁環(huán)筒與殼體固定；導(dǎo)磁盤體7與殼體的端蓋4固定。
[0037]轉(zhuǎn)子2采用永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)如2、4、6、8對(duì)等。
[0038]經(jīng)實(shí)驗(yàn)，采用鐵氧體導(dǎo)磁材料作為導(dǎo)磁環(huán)筒和導(dǎo)磁盤體的電機(jī)，在轉(zhuǎn)速達(dá)到24000rpm時(shí)，電機(jī)仍無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生，該電機(jī)工作轉(zhuǎn)速可以達(dá)到60000rpm以上，可見(jiàn)此結(jié)構(gòu)電機(jī)是高效的直流無(wú)刷電機(jī)。
[0039]實(shí)施例2
[0040]如圖3、4所示，在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，在電機(jī)內(nèi)靠近軸的一側(cè)、在定子線圈3及永磁轉(zhuǎn)子2與軸I之間還設(shè)有內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒8，內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒、永磁轉(zhuǎn)子及外導(dǎo)磁環(huán)筒三者通過(guò)連接部固定于軸，三者隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。此結(jié)構(gòu)中內(nèi)導(dǎo)磁筒也可采用普通導(dǎo)磁材料。
[0041 ] 永磁轉(zhuǎn)子在內(nèi)側(cè)、靠近軸，定子線圈相對(duì)在外、遠(yuǎn)離軸，永磁轉(zhuǎn)子被定子線圈包圍，定子線圈3處于永磁轉(zhuǎn)子2與外導(dǎo)磁環(huán)筒6的間隙內(nèi)。
[0042]定子線圈3通過(guò)端蓋4內(nèi)側(cè)的導(dǎo)磁盤體7固定于殼體5。
[0043]實(shí)施例3
[0044]如圖5、6所示，不同于實(shí)施例2之處是:定子線圈在內(nèi)側(cè)、靠近軸，永磁轉(zhuǎn)子相對(duì)在夕卜、遠(yuǎn)離軸，定子線圈被永磁轉(zhuǎn)子包圍，定子線圈3處于永磁轉(zhuǎn)子2與內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒8的間隙內(nèi)，此結(jié)構(gòu)中靠近定子線圈的內(nèi)導(dǎo)磁筒不可采用普通導(dǎo)磁材料，發(fā)熱明顯，效果較高頻導(dǎo)磁材料差，但接觸或靠近轉(zhuǎn)子、遠(yuǎn)離定子線圈的外導(dǎo)磁環(huán)筒可采用普通導(dǎo)磁材料。
[0045]其余同實(shí)施例2。
[0046]實(shí)施例4
[0047]如圖7所示，定子線圈和轉(zhuǎn)子采用徑向盤狀結(jié)構(gòu)。
[0048]高效高速電機(jī)包括軸1、永磁轉(zhuǎn)子2、定子線圈3、和殼體5，定子線圈與殼體固定，永磁轉(zhuǎn)子與軸固定，定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子為徑向結(jié)構(gòu)，定子線圈采用無(wú)鐵芯線圈、而且軸向距離較短；
[0049]徑向盤狀定子線圈設(shè)于中部，定子線圈的兩側(cè)均設(shè)有盤狀永磁轉(zhuǎn)子；
[0050]在殼體內(nèi)定子線圈及永磁轉(zhuǎn)子被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍，并處于外導(dǎo)磁環(huán)筒6和導(dǎo)磁盤體7構(gòu)成的空腔內(nèi)。
[0051]定子線圈、外導(dǎo)磁環(huán)筒與殼體固定；導(dǎo)磁盤體7與殼體的端蓋4固定。
[0052]轉(zhuǎn)子2采用永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)如2、4、6、8對(duì)等。
[0053]實(shí)施例5
[0054]基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4相同，不同之處在于，
[0055]如圖8所示，盤狀永磁轉(zhuǎn)子在盤狀定子線圈一側(cè)，在定子線圈未設(shè)永磁轉(zhuǎn)子的另一側(cè)，即定子線圈下側(cè)的導(dǎo)磁盤體7固定于軸并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是盤狀永磁轉(zhuǎn)子和下側(cè)的導(dǎo)磁盤體7 —起隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而盤狀定子線圈置于盤狀永磁轉(zhuǎn)子和下側(cè)的導(dǎo)磁盤體7之間空隙內(nèi)，下側(cè)的導(dǎo)磁盤體可使用普通導(dǎo)磁材料制成。
[0056]以上所述僅為本發(fā)明的的較佳可行實(shí)施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，包含本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效高速電機(jī)，包括殼體、定子線圈、永磁轉(zhuǎn)子和軸，定子線圈與殼體固定，永磁轉(zhuǎn)子與軸固定并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于，定子線圈采用無(wú)鐵芯線圈，定子線圈及永磁轉(zhuǎn)子被外導(dǎo)磁環(huán)筒包圍，定子線圈及永磁轉(zhuǎn)子與殼體的端蓋間還設(shè)有導(dǎo)磁盤體，定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子處于外導(dǎo)磁環(huán)筒和導(dǎo)磁盤體構(gòu)成的空腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效高速電機(jī)，其特征在于，在定子線圈及永磁轉(zhuǎn)子與軸之間還有內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒，內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒與軸套固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高效高速電機(jī)，其特征在于，所述外導(dǎo)磁環(huán)筒、內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒及永磁轉(zhuǎn)子通過(guò)連接部固定于軸并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高效高速電機(jī)，其特征在于，所述永磁轉(zhuǎn)子被定子線圈包圍或定子線圈被永磁轉(zhuǎn)子包圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高效高速電機(jī)，其特征在于，所述定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子采用盤狀的徑向結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高效高速電機(jī)，其特征在于，定子線圈的兩側(cè)均設(shè)有永磁轉(zhuǎn)子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述高效高速電機(jī)，其特征在于，在定子線圈未設(shè)永磁轉(zhuǎn)子一側(cè)的導(dǎo)磁盤體固定于軸并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高效高速電機(jī)，其特征在于，所述外導(dǎo)磁環(huán)筒、導(dǎo)磁盤體和/或內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒由高頻導(dǎo)磁材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述高效高速電機(jī)，其特征在于，所述高頻導(dǎo)磁材料為鐵氧體、非晶合金、坡莫合金、超微晶或鐵粉芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高效高速電機(jī)，其特征在于，遠(yuǎn)離定子線圈的外導(dǎo)磁環(huán)筒、導(dǎo)磁盤體或內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)筒由普通導(dǎo)磁材料制成。
【專利摘要】一種高效高速電機(jī)，包括殼體、定子線圈、轉(zhuǎn)子和軸，定子線圈與殼體固定，轉(zhuǎn)子與軸固定，定子線圈采用無(wú)鐵芯線圈，在殼體內(nèi)定子線圈及轉(zhuǎn)子被導(dǎo)磁環(huán)筒包圍，殼體的端蓋內(nèi)側(cè)還附有導(dǎo)磁盤體，高頻導(dǎo)磁材料優(yōu)選為鐵氧體導(dǎo)磁材料，轉(zhuǎn)子采用永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)。在高頻導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁作用下，在殼體內(nèi)形成閉合的磁路及采用內(nèi)外轉(zhuǎn)子在永磁轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，克服了殼體等金屬件由于切割磁力線導(dǎo)致的機(jī)體發(fā)熱及磁力扭矩，大大降低電能損耗，從而提高了能效和電機(jī)輸出效率，較好地解決了電機(jī)在高轉(zhuǎn)速的情況下的自身發(fā)熱問(wèn)題。轉(zhuǎn)速達(dá)到24000rpm時(shí)，仍無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生，最高可以達(dá)到60000rpm以上，有著很好的推廣價(jià)值。
【IPC分類】H02K1-27, H02K3-47, H02K16-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104836361
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510274949
【發(fā)明人】佟憲良
【申請(qǐng)人】北京良明宇航節(jié)能動(dòng)力裝備技術(shù)開(kāi)發(fā)中心
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日