專利名稱：一種盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)。
技術(shù)背景電機(jī)是一種將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備。電機(jī)在エ農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。其構(gòu)造的一般原則是用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁材料構(gòu)成磁極，通過磁極產(chǎn)生磁感應(yīng)線，并通過導(dǎo)體材料切割以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的，因此，電機(jī)的磁極的設(shè)計對機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的作用至關(guān)重要。通常，要產(chǎn)生電動勢，需要符合下面這個公式，導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生電動勢的公
式/: = WP ,其中，L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，V為導(dǎo)體以垂直于磁
感線運(yùn)動的速度。如果導(dǎo)體在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向交替變化的均勻磁場中，以勻速V做直線垂直切割磁感線的運(yùn)動，要使電機(jī)產(chǎn)生正弦交流電，則導(dǎo)體切割磁場的長度L必須正弦變化，即L = LQsin(Vt+a )，導(dǎo)體切割交變均勻磁場的電動勢為E=BVLQsin(Vt+a )，其中，V、B是定值，L隨正弦變化。為了使導(dǎo)體切割磁感線的有效長度L發(fā)生正弦變化，需要讓磁極產(chǎn)生的磁感應(yīng)線發(fā)生正弦變化，所以需要磁極的形狀發(fā)生正弦變化。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子呈盤狀的電機(jī)，其結(jié)構(gòu)多種多樣，通常盤式永磁直流電機(jī)，是把永磁鐵固裝在一個可轉(zhuǎn)動的鐵質(zhì)圓盤上，線圈固定在一個絕緣板上，數(shù)個裝有磁鐵的圓盤和裝有線圈的絕緣板軸向相間排列，形成軸向氣隙，直流電源通過固裝在軸端的換向器、電刷使線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，絕緣板上的線圈穿過絕緣板，其產(chǎn)生的磁場與兩側(cè)永磁鐵磁場發(fā)生作用，推動鐵質(zhì)圓盤轉(zhuǎn)動。在對現(xiàn)有技術(shù)的研究和實踐過程中，本實用新型的實用新型人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題雖然現(xiàn)有正弦交流電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦交流電，但是產(chǎn)生的電動勢波形是不完整的正弦曲線，從而不能夠?qū)C(jī)械能充分的轉(zhuǎn)化成電能，導(dǎo)致諧波大，轉(zhuǎn)化效率低，脈動非常大；而且，現(xiàn)有磁極耗材多，制造成本高，并且因磁極耗材太多，還造成電機(jī)的整體體積過大。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的設(shè)計目的在于，提供ー種盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，具有路徑簡單，磁損耗小的磁力回路，脈動小，以提高機(jī)械能與電能相互之間的轉(zhuǎn)化效率，且減少磁極的耗材，以降低制造成本，易于散熱。本實用新型提供的正弦交流電機(jī)，包括外殼，轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子和定子；所述轉(zhuǎn)子包括至少兩個盤狀本體，所述盤狀本體沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布，且固定于所述轉(zhuǎn)軸；所述盤狀本體上設(shè)置有沿同一圓周均勻分布的磁極組，所述這磁極組包括沿同一圓周均勻分布的第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反且數(shù)量相同，所述第一磁極和第二磁極在所述圓環(huán)上交替排列；所述定子為沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布的電樞盤組件，所述電樞盤組件固定于所述外殼，所述電樞盤組件位于兩個所述盤狀本體之間；所述電樞盤組件包括電樞盤本體、與轉(zhuǎn)子盤狀本體上且沿同一圓周均勻分布的磁極相對應(yīng)的一組鐵芯、以及纏繞于所述鐵芯上的電樞線圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點和特點在本實用新型提供的方案中，為了使電機(jī)的繞組在切割磁極的時候能夠產(chǎn)生最大的電動勢，以使機(jī)械能與電能可以更充分的相互轉(zhuǎn)化，所以本實用新型提供的磁極的排列和形狀需要符合一定的要求，從而提高轉(zhuǎn)化效率，降低諧波，減小脈動；而且，還可以減少磁極的耗材，降低磁極的設(shè)計成本。

為了更清楚地說明本實用新型或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實 用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例中正弦交流電機(jī)的整體剖面示意圖；圖2為本實用新型實施例中磁極排列的示意圖；圖3為本實用新型實施例中電樞盤開口的示意圖；圖4為本實用新型實施例中電樞盤和轉(zhuǎn)子的匹配示意圖；圖5為本實用新型實施例中相鄰磁極的主磁通路徑的示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。請參閱圖1，本實用新型實施例中正弦交流電機(jī)的一個實施例包括外殼,轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)子和定子；所述轉(zhuǎn)子包括至少兩個盤狀本體，所述盤狀本體沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布，且固定于所述轉(zhuǎn)軸并隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，并隨轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述盤狀本體上設(shè)置有沿同一圓周均勻分布的磁極組，所述這磁極組包括沿同一圓周均勻分布的第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反且數(shù)量相同，所述第一磁極和第二磁極在所述圓環(huán)上交替排列；具體的所述第一磁極由內(nèi)邊界曲線和所述圓環(huán)的外圓周圍成，所述內(nèi)邊界曲線由若干個點連接而成，所述內(nèi)邊界曲線上的每個點到所述圓環(huán)的圓心的距離為
P1 = ^R2 -(R2 — T2)sin(niyt+a),其中,P i為內(nèi)邊界曲線上的點到所述圓環(huán)的圓心的距離，
R為所述圓環(huán)的外徑，r為所述圓環(huán)的內(nèi)徑，η為所述磁極對的個數(shù)，ω為機(jī)械角速度，t為時間，α為起始角度；所述第二磁極由外邊界曲線和所述圓環(huán)的內(nèi)圓周圍成，所述外邊界曲線由若干個點連接而成，所述外邊界曲線上的每個點到所述圓環(huán)的圓心的距離為P2 ニ^·2+(i 2-r2)sin(myt+a)，其中，P2為外邊界曲線上的點到所述圓環(huán)的圓心的距離。所述定子為沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布的電樞盤組件，所述電樞盤組件固定于所述外殼，即不可隨所述轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動；所述電樞盤組件位于兩個所述盤狀本體之間；所述電樞盤組件包括電樞盤本體、與轉(zhuǎn)子盤狀本體上且沿同一圓周均勻分布的磁極相對應(yīng)的ー組鐵芯、以及纏繞于所述鐵芯上的電樞線圈。在本實用新型提供的方案中，本實用新型的正弦交流電機(jī)的繞組在切割磁極的時候能夠產(chǎn)生最大的電動勢，以使機(jī)械能充分的轉(zhuǎn)化成電能，提高了轉(zhuǎn)化效率，且降低了諧波。下面對本實用新型的正弦交流電機(jī)的實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，本實用新型實施例中正弦交流電機(jī)的另ー個實施例包括外殼,轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)子和定子； 所述轉(zhuǎn)軸水平設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子豎直設(shè)置，所述外殼包括水平設(shè)置的第一端部23和 第二端部24，以及用以連接第一端部23和第二端部24的連接件21和22?？蛇x的，所述盤狀本體包括第一盤狀本體和第二盤狀本體；所述第一盤狀本體為磁性體，所述轉(zhuǎn)子中有且只有兩個第一盤狀本體；所述第二盤狀本體為非磁性體，所述轉(zhuǎn)子中有ー個以上的第二盤狀本體，且所有第二盤狀本體皆位于所述第一盤狀本體之間。第一盤狀本體41和43位于轉(zhuǎn)軸兩端，第二盤狀本體42位于電樞盤組件之間，它們均固定于轉(zhuǎn)軸之上井隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。其中，第一盤狀本體41和43中，部件413和433是非磁性體，固定于轉(zhuǎn)軸上；部件412和432為磁性體(具有強(qiáng)磁性)，分別固定于部件413和433上，磁極組411和431分別固定于412和432上，磁極組的第一磁極和第二磁極的極性相反且數(shù)量相同，所述第一磁極和第二磁極在所述圓環(huán)上交替排列，如圖2所示。第二盤狀本體42中，部件421為非磁性材質(zhì)，固定于轉(zhuǎn)軸上,磁極422固定于421上?？蛇x的，如果磁極組中的磁極數(shù)量較少，則第一磁極4001和第二磁極4002之間存在可以存在一定的距離；但對于圖2所示的實施例，則第一磁極I和第二磁極2之間存在預(yù)設(shè)距離，該預(yù)設(shè)距離需滿足從所述圓環(huán)3的圓心向外發(fā)出的射線要切割到第一磁極I或第ニ磁極2?？蛇x的，第一磁極可以為S極或N扱，相對應(yīng)的，第二磁極可以為N極或S扱。進(jìn)ー步的，所述第二盤狀本體上還包括有沿同一圓周均勻分布的ー組開ロ，所述磁極組設(shè)于所述盤狀本體的開ロ之內(nèi)；第一盤裝本體和第二盤狀本體的磁極組在徑向上
--對應(yīng)。與上述轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的，電樞盤組件31包括非磁性材質(zhì)的電樞盤311、開設(shè)于電樞盤311上的沿同一半徑尺寸的圓周均勻分布的多個開ロ、穿設(shè)于開ロ的鐵芯313以及纏繞于鐵芯中間的線圈312，線圈312與盤狀本體41、42和43相對應(yīng)，這些線圈即為電樞盤組件31的電樞線圈；在電樞盤組件31中，如圖3所示，開ロ 319是沿盤狀本體徑向伸展長度相同的扇面段，均勻分布于圓周上。在實際應(yīng)用中，電樞盤組件31的電樞盤311與轉(zhuǎn)子41、42和43的盤狀本體的配合關(guān)系如圖4所示，為了防止漏磁，開ロ形狀及磁極形成分布環(huán)是相匹配的，而電樞盤組件31的電樞盤311上同一開ロ分布環(huán)中開ロ的數(shù)目是轉(zhuǎn)子41、42和43上的磁極對數(shù)目的6倍，一個磁極的寬度對應(yīng)有三個電樞盤311上的開口寬度。在上述結(jié)構(gòu)中，將可產(chǎn)生如圖5中箭頭所示的閉合磁路，這種磁路結(jié)構(gòu)，路徑簡單，磁損較小。進(jìn)一步的，所述電樞盤組件還包括非導(dǎo)磁性盤體和磁性槽狀線圈支架；各所述槽狀線圈支架的兩端固定在所述非導(dǎo)磁性盤體上，且各所述磁性槽狀線圈支架沿圓周均勻分布在所述非導(dǎo)磁性盤體上；所述磁性槽狀線圈支架的數(shù)量與所述電樞盤上的開口數(shù)目一致，各所述磁性槽狀線圈支架所包含的槽腳數(shù)目與所述電樞盤上的開口組的數(shù)目一致；所述電樞盤組件中的電樞線圈纏繞于所述磁性槽狀線圈支架的槽腰上。雖然，上述的實施例中，盤狀本體41、42和43上每一組磁極所包含的磁極對數(shù)為6，而電樞盤31的每一開口組所包含的開口及穿插于開口的鐵芯數(shù)目為36，其中，每一個磁極對應(yīng)的是三個電樞盤的每一開口組所包含的開口，可以想見得到得是，每一個磁極開口對應(yīng)四個或更多的電樞盤的每一開口組所包含的開口也是可以的。而對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，每一個磁極組所包含的磁極數(shù)目，遵照電機(jī)理論來講，是只要大于等于二即可的。雖然，上述的實施例中，定子所包含的電樞盤本體31的數(shù)目為二，實際這個數(shù)目也可以是一，還可以是三或大于三。顯然，對于只有一個盤狀本體31的情況，上述的第二盤狀組件42是不需要的，而對于有三或大于三個電樞盤本體31的情況，上述的第二盤狀本體42將布置于兩兩電樞盤組件31之間。可見，電樞盤組件31的數(shù)目始終保持比轉(zhuǎn)子所包含的盤狀本體41、42、43的數(shù)目少一。需要說明的是，上面僅以一些例子對本實用新型實施例中的應(yīng)用進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上，完全可以設(shè)計出更多的實施例，因此不在此處贅述。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.ー種盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于，包括 外殼，轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子和定子； 所述轉(zhuǎn)子包括至少兩個盤狀本體，所述盤狀本體沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布，且固定于所述轉(zhuǎn)軸；所述盤狀本體上設(shè)置有沿同一圓周均勻分布的磁極組，所述這磁極組包括沿同一圓周均勻分布的第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反且數(shù)量相同，所述第一磁極和第二磁極在所述圓環(huán)上交替排列； 所述定子為沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布的電樞盤組件，所述電樞盤組件固定于所述外売，所述電樞盤組件位于兩個所述盤狀本體之間；所述電樞盤組件包括電樞盤本體、與轉(zhuǎn)子盤狀本體上且沿同一圓周均勻分布的磁極相對應(yīng)的ー組鐵芯、以及纏繞于所述鐵芯上的電樞 線圈。
2.如權(quán)利要求I所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于，所述盤狀本體包括 第一盤狀本體和第二盤狀本體； 所述第一盤狀本體為磁性體，所述轉(zhuǎn)子中有且只有兩個第一盤狀本體； 所述第二盤狀本體為非磁性體，所述轉(zhuǎn)子中的第二盤狀本體皆位于所述兩電樞盤組件之間。
3.如權(quán)利要求2所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于，所述第二盤狀本體上還包括有沿同一圓周均勻分布的ー組開ロ，所述磁極組設(shè)于所述盤狀本體的開ロ之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在干， 所述第一磁極由內(nèi)邊界曲線和所述圓環(huán)的外圓周圍成，所述內(nèi)邊界曲線由若干個點連接而成，所述內(nèi)邊界曲線上的每個點到所述圓環(huán)的圓心的距離為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)的磁極組，其特征在干，所述第一盤狀本體和第二盤狀本體上的各組磁極在所述盤狀本體的軸向上是--對應(yīng)的。
6.如權(quán)利要求I或2所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于 所述電樞盤上開ロ與所述轉(zhuǎn)子的盤狀本體上開ロ相對應(yīng)，每個所述轉(zhuǎn)子的磁極開ロ所占扇面幅度分別對應(yīng)至少三個所述電樞盤上的開ロ。
7.如權(quán)利要求I或2所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于 所述電樞盤組件還包括非導(dǎo)磁性盤體和磁性槽狀線圈支架； 各所述槽狀線圈支架的兩端固定在所述非導(dǎo)磁性盤體上，且各所述磁性槽狀線圈支架沿圓周均勻分布在所述非導(dǎo)磁性盤體上； 所述磁性槽狀線圈支架的數(shù)量與所述電樞盤上的開口數(shù)目一致，各所述磁性槽狀線圈支架所包含的槽腳數(shù)目與所述電樞盤上的開ロ組的數(shù)目一致；所述電樞盤組件中的電樞線圈纏繞于所述磁性槽狀線圈支架的槽腰上。
8.如權(quán)利要求I或2所述的盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，其特征在于 所述盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)的磁力線回路是大回環(huán)結(jié)構(gòu)，磁力線由電機(jī)一端的第一盤狀本體上磁極的N極出發(fā)，穿過電樞盤上的線圈支架，到第二盤狀本體上磁極的S極，又從第二盤狀本體上磁極的N極出發(fā)，穿過下一個電樞盤上的線圈支架，直到另一端的第一盤狀本體上磁極的S極，再經(jīng)過第一盤狀本體到相鄰磁極的N極。
專利摘要本實用新型公開了一種盤式轉(zhuǎn)子正弦交流電機(jī)，可作為發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，由機(jī)械帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動可為發(fā)電機(jī)，由線圈通交流電就可為交流電動機(jī)。它具有路徑簡單，磁損耗小的磁力回路，脈動小，以提高機(jī)械能與電能之間相互的轉(zhuǎn)化效率，且減少磁極的耗材，以降低制造成本，易于散熱。包括外殼，轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子和定子；所述轉(zhuǎn)子包括至少兩個盤狀本體，所述盤狀本體分為第一盤狀本體和第二盤狀本體，所述盤狀本體沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布，且固定于所述轉(zhuǎn)軸并隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；所述盤狀本體上設(shè)置有沿同一圓周均勻分布的磁極組，所述這磁極組包括沿同一圓周均勻分布的第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反且數(shù)量相同，所述第一磁極和第二磁極在所述圓環(huán)上交替排列；所述定子為沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向分布的電樞盤組件，所述電樞盤組件固定于所述外殼，所述電樞盤組件位于兩個所述盤狀本體之間。
文檔編號H02K1/27GK202652021SQ20122028114
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者褚福林 申請人:褚福林