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摘要
申请专利号:

CN201310507393.0

申请日:

2013.10.24

公开号:

CN104578568A

公开日:

2015.04.29

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回 IPC(主分类):H02K 7/12申请公布日:20150429|||实质审查的生效IPC(主分类):H02K 7/12申请日:20131024|||公开

IPC分类号:

H02K7/12

主分类号:

H02K7/12

申请人:

镇江中研电控有限公司

发明人:

胡建华; 黄斐; 杨兴才

地址:

212009江苏省镇江市经十五路99号D37号

优先权:

专利代理机构:

北京市维诗律师事务所11393

代理人:

杨安进

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内容摘要

本发明是有关一种电机,其包括:壳体;旋转轴,通过旋转副安装于该壳体,该旋转轴具有中心轴线;定子,通过移动副安装于该壳体内,沿该中心轴线的轴向移动,该定子具有定子磁极线圈绕组;转子,安装于该旋转轴上,该转子周面设置有多个转子磁极;以及执行机构,作用于该定子,驱动该定子轴向移动。本发明电机,定子可以轴向移动。

权利要求书

权利要求书1.  一种电机,其特征在于其包括:壳体;旋转轴,通过旋转副安装于该壳体,该旋转轴具有中心轴线;定子,通过移动副安装于该壳体内,沿该中心轴线的轴向移动,该定子具有定子磁极线圈绕组;转子,安装于该旋转轴上,该转子周面设置有多个转子磁极;以及执行机构,作用于该定子,驱动该定子轴向移动。2.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述的转子磁极是永磁体,或者,所述转子磁极是定子磁极线圈绕组。3.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述的旋转副是旋转轴承。4.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述的移动副是直线轴承,或者槽与键的匹配,或者滑块与导轨的匹配。5.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述的执行机构由气缸、油缸、电池阀或步进电机提供执行动力。6.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述定子位于该转子的内周面,或者该定子位于该转子的外周面。7.  如权利要求1所述的电机,其特征在于其中所述电机是永磁无刷电机、摩托车的磁电机、汽车轮毂电机或者是风力发电机。

说明书

说明书电机
技术领域
本发明涉及一种电机,尤其涉及一种定子轴向移动的电机。
背景技术
永磁无刷电机作为一种高效的电能/转动能量转换装置,效率高、结构简单、适合高速运行,被广泛的用于摩托车、汽车、风力发电等。
永磁无刷电机内部电压与电流的乘积和电机的输出转矩存在线性关系。在磁电效应作用下,当电机运转时,其内部会产生“抵抗”电机转速升高的“反电动势”。随着转速的提升,因为电磁感应产生的铁芯损耗、转子涡流损耗会急剧上升,同时造成电机温度快速上升。当电机处于无负载状态,这种损耗尤其明显,例如在使用永磁无刷电机作为发电机的摩托车发电机上,当没有电机负载时,由于铁芯损耗电机仍然会消耗发动机发出的能量,转速越高就越明显,在有些运行工况下电机的各种“感应损耗”(包括定子铁损、线圈的铜损、转子涡流损失等)与发动机净功率的比例极高,不但消耗了发动机的能量,而且造成机体温度上升,影响发动机的散热和寿命。
另外在其他一些应用场合中,永磁无刷电机由于其机械结构所限,电机的额定功率始终是定值,为了提高电机作为电动机使用时的启动加速性能,通常会设定电机较大的输出转矩,在此情况下,电机的调速范围也受到了相当大的限制。
公开号为CN1639947A的发明专利中,阐述了一种通过连杆机构带动电机转子轴向移动的电机,其转子通过轴向的移动,改变磁通量的大小,从而实现提高磁电机速度性能的目的。由于是控制对象是转子,因此在此类高速旋转件上实现另外方向的移动,使得机构较为复杂,而且可靠性也有很大的风险。
发明内容
有鉴于上述现有技术所存在的缺陷,本发明的目的在于,提供一种电机,使其定子可以轴向移动。
为了实现上述目的,依据本发明提出的一种永磁无刷电机其包括:壳体;旋转轴,通过旋转副安装于该壳体,该旋转轴具有中心轴线;定子, 通过移动副安装于该壳体内,沿该中心轴线的轴向移动,该定子具有定子磁极线圈绕组;转子,安装于该旋转轴上,该转子周面设置有多个转子磁极;以及执行机构,作用于该定子,驱动该定子轴向移动。
本发明还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的电机,其中所述的转子磁极是永磁体,或者,所述转子磁极是定子磁极线圈绕组。
前述的电机,其中所述的旋转副是旋转轴承。
前述的电机,其中所述的移动副是直线轴承,或者槽与键的匹配,或者滑块与导轨的匹配。
前述的电机,其中所述的执行机构由气缸、油缸、电池阀或步进电机提供执行动力。
前述的电机,其中所述定子位于该转子的内周面,或者该定子位于该转子的外周面。
前述的电机是永磁无刷电机、摩托车的磁电机、汽车轮毂电机或者是风力发电机。
综上所述,本发明的电机,通过轴向移动定子,调节定子与转子之间相对位置改变铁芯与线圈中的磁场强度,降低因为磁场变化引起的铁芯与线圈的电磁感应损失(通常所说的铜损、铁损等),尤其是无负载状态下的电磁感应损失,并可以调节电机的功率。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明的电机,至少具有下列优点:
一、本发明的电机,定子可以轴向移动。
二、本发明的电机与定子不可移动的电机相比,可以在无负载状态下显著降低磁感应损失(定子的铁损、转子的涡流损失、线圈的铜损等。)。就150cc摩托车而言,本发明的电机最高可以降低油耗超过20%。
三、本发明的电机,由于可以大幅降低各种磁感应损失,因此电机温度得到降低,有助于延长电机寿命。
四、本发明的电机,与定子不可移动的磁电机相比,可在最大允许功率范围内实现功率的任意变化,同时因为功率调节是通过改变线圈与铁芯的磁通量实现的,因此电机处于工作状态下的磁感应损失也得到降低,提升了电机在小负荷状态下的效率。
五、本发明的电机,与转子可移动的电机比较,由于是改变不用做高速旋转运动的定子的位置,因此需要的零件数量少,结构简单可靠,降低了因为高速旋转运动导致的润滑和磨损问题。
六、本发明的电机,设置了定子回位弹簧,定子所受到的弹簧的弹力与磁吸引力方向相反,使得定子移动所需的驱动力显著降低,降低了对执 行件的功率要求,并且在定子位置过程中具有缓冲作用。
附图说明
图1是本发明电机第一实施例的端面示意图。
图2是本发明电机第一实施例的剖视示意图。
图3是本发明电机第二实施例的端面示意图。
图4是本发明电机第二实施例的剖视示意图。
图5是本发明电机第三实施例的端面示意图。
图6是本发明电机第三实施例的剖视示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的电机其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。
请参阅图1、图2所示,分别是本发明电机第一实施例的端面示意图、剖视示意图。本发明第一实施例的电机,包括壳体1、定子4、旋转轴13、转子2及执行机构9(9a与9b)。
上述的壳体1具有容纳空间。
上述的旋转轴13通过轴承安装于该壳体1的左侧(图中未示出),该旋转轴13具有中心轴线CL。
上述的转子2设置于旋转轴13上,用螺栓11固定,该转子2的回转中心与该中心轴线CL重合,该转子2与旋转轴13一起旋转,该转子2沿周向设置有转子磁极3。本实施例中该转子磁极3是永磁体,在其他实施例中转子磁极3也可以是转子绕组线圈。
上述的定子4沿周向设置有定子绕组线圈,定子4的中心与中心轴线重合;该定子4通过移动副安装于壳体1的内部。本实施例中该移动副包括设置于壳体1的花键轴14,及设置于定子4的槽,该花键轴14的键与槽相匹配。在其他实施例中,该移动副可以是直线轴承,或者滑块与导轨的匹配,或者导向杆与导向孔的匹配。
上述的执行机构9(9a与9b)作用于该定子4,驱动该定子轴向移动。本实施例中,该执行机构9包括连接件7及执行件9a。该连接件7一端连接在执行件9a的输出端9b,另一端通过铆钉15连接定子4;该执行件9a固定于外壳1内部的左侧,执行件9a的输出端9b穿过该花键轴14的中心孔与连接件7用弹簧挡圈10连接。该执行件9a例如是电磁阀、气缸、液压缸或步进电机(伺服电机)。该执行件9a与壳体1连接处设置有盖板8,防止灰尘、雨水侵入壳体内。
本实施例的电机使用时,执行件9a推动或拉动连接件7使得定子4沿着花键轴14做直线移动,改变定子4与转子3之间的轴向距离,从而改变电机的功率。当需要增加电机功率时,则执行件9a推动定子4朝转子方向运动,直到适当位置;反之,则执行件拉动定子4至适当位置。如果执行件为步进电机,则定子可以停留位移范围内的任意位置,如果执行件为电磁阀或者类似的只能提供两个位置的装置,则定子可以停留在最大与最小两个固定位置。
请参阅图3、图4所示,分别是本发明电机第二实施例的端面示意图、剖视示意图。
第二实施例的电机与第一实施例相比,主要区别在于定子4没有设置槽,与定子4连接的连接件7设置有外花键,花键轴14的内表面设置有内花键(槽),连接件7与花键轴14形成键与槽的匹配,以使定子4与壳体1之间形成轴向移动副。这种布置方式的好处在于简化定子4的加工和安装。
请参阅图5、图6所示,分别是本发明电机第三实施例的端面示意图、剖视示意图。第三实施例的电机与第二实施例的主要区别在于增加了沿定子周向布置的螺栓5(图6所示为三只螺栓5),以及套在螺栓5上的定子回位弹簧6。弹簧6一端压在定子4螺栓孔的台阶上,另外一段压在螺栓5肩部;弹簧6在安装状态以及工作过程中受到不同程度压缩产生预紧力,该预紧力与定子4受到的转子2的磁吸引力相反,在定子的任意工作位置,预紧力始终略大于转子2的永磁体3对定子4的磁吸引力。执行件9a仅需要提供一个大于弹簧预紧力与磁吸引力的矢量合力的推力,即可驱动定子4朝转子2运动;当执行件9a的推力小于弹簧预紧力与磁吸引力的矢量合力时,定子4即朝远离转子2的方向运动。执行件9a的位移最小时,定子4由弹簧6压紧在外壳1上,此时定子4离转子距离最远,功率和磁感应损失都最小。这种实施例的优点在于显著降低了对执行件9a的功率要求。
对于上述具体实施例,本领域的技术人员可以对其进行多种修改和变型,例如将定子4与壳体1之间的联接有花键改为滑动轴承,同时增加周向定位装置(如定位销);或者将转子设置在定子内侧。
上述的电机,例如是永磁无刷电机、摩托车的磁电机、汽车轮毂电机(动能回收制动电机)、或者是风力发电机,但并不以此为限。
本发明的电机与定子不可移动的电机相比,可以在无负载状态下显著降低磁感应损失(定子的铁损、转子的涡流损失、线圈的铜损等。)。就150cc摩托车而言,本发明的电机最高可以降低油耗超过20%。
本发明的电机,由于可以大幅降低各种磁感应损失,因此电机温度得到降低,有助于延长电机寿命。
本发明的电机,与定子不可移动的磁电机相比,可在最大允许功率范 围内实现功率的任意变化,同时因为功率调节是通过改变线圈与铁芯的磁通量实现的,因此电机处于工作状态下的磁感应损失也得到降低,提升了电机在小负荷状态下的效率。
本发明的电机,与转子可移动的电机比较,由于是改变不用做高速旋转运动的定子的位置,因此需要的零件数量少,结构简单可靠,降低了因为高速旋转运动导致的润滑和磨损问题。
本发明的电机,设置了定子回位弹簧,定子所受到的弹簧的弹力与磁吸引力方向相反,使得定子移动所需的驱动力显著降低,降低了对执行件的功率要求,并且在定子位置过程中具有缓冲作用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然并非用以限定本发明实施的范围,依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰,仍属于本发明技术方案的范围内。

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本发明是有关一种电机,其包括:壳体;旋转轴,通过旋转副安装于该壳体,该旋转轴具有中心轴线;定子,通过移动副安装于该壳体内,沿该中心轴线的轴向移动,该定子具有定子磁极线圈绕组;转子,安装于该旋转轴上,该转子周面设置有多个转子磁极;以及执行机构,作用于该定子,驱动该定子轴向移动。本发明电机,定子可以轴向移动。。

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