專利名稱：電機的制作方法
具有轉(zhuǎn)子和定子的電機，其中設(shè)置了電動線圈和永磁鐵，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時線圈和永磁鐵相互作用，轉(zhuǎn)子包括磁鐵，而定子包括線圈，并且線圈不具有鐵芯，至少一段線圈橫向延伸穿過轉(zhuǎn)子的圓周。
在EP-B-0422539中已經(jīng)公開了這種電機。
本發(fā)明的目的是對該電機進行改進。
在本發(fā)明中提出的解決該問題的方案中，線圈單獨設(shè)置在定子中并以這樣的方式彎曲，即使得其在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)都延伸并以最大程度封閉位于轉(zhuǎn)子中的磁鐵。
磁鐵由單個線圈包圍的結(jié)構(gòu)可以獲得很高效率，同時由于單個線圈的構(gòu)造使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和維修都大大簡化了。
根據(jù)本發(fā)明的有利改進，磁鐵是圓柱形并且至少大致成切向位于轉(zhuǎn)子圓周上。
這種結(jié)構(gòu)使得很容易調(diào)整磁鐵和線圈。
在本發(fā)明另一個有利的改進中，永磁鐵通過支承件安裝在轉(zhuǎn)子上。
這具有在需要時方便更換磁鐵的效果。
根據(jù)本發(fā)明的又一種非常有利的改進，線圈具有Ω形橫截面，磁鐵緊靠著線圈的內(nèi)側(cè)。
因此可以達到非常高的電機效率。
在本發(fā)明的另一種有利改進中，用于磁鐵的支承件以可以更換的方式安裝在轉(zhuǎn)子上。
這使得特別容易從電機上拆下磁鐵并再次將其裝配到電機上。
而且還證明在磁鐵和/或其支承件和轉(zhuǎn)子之間特別是在徑向上設(shè)置互鎖件特別有利。
這樣在磁鐵和/或支承件與轉(zhuǎn)子之間建立牢固連接，對產(chǎn)生的大離心力進行有效的補償。
如果磁鐵和/或其支承件固定在轉(zhuǎn)子上可以在軸向?qū)⑵洳鹦断聛硪卜浅Ｓ欣?br> 這保證了可以將磁鐵方便地從轉(zhuǎn)子上取下。
如果根據(jù)本發(fā)明另一改進設(shè)置線圈的連線使得其可以單獨在定子上通過也非常有利。
如果發(fā)生故障可以方便地檢查單個線圈。
根據(jù)本發(fā)明另一改進，已經(jīng)證實如果一個接一個地設(shè)置的磁鐵在所有情況下具有不同極性是有利的。
因此該電機獲得特別高的功率產(chǎn)額。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進，如果極反向件設(shè)置在連著線圈的供電線上是特別有利的。
因此，當用作馬達時，電機一方面可以通過在極反向件之前的直流電電壓和極反向件之后的交流電電壓進行工作，而另一方面，當電機用作發(fā)電機時，交流電電壓可以在極反向件之前分接，同時直流電電壓可以在極反向件之后分接。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進，已經(jīng)證實如果線圈是環(huán)形的，轉(zhuǎn)子和線圈的廓形彼此適應(yīng)是非常有利的。
本發(fā)明的另一有利改進的特征是幾個轉(zhuǎn)子和線圈布置是一個接一個地設(shè)置在電機的軸向上。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進，最好呈馬達形式的具有不同直徑的至少兩個電機在共同電機軸上一個接一個地設(shè)置。
不同直徑表示馬達具有不同轉(zhuǎn)矩，這在電機起動時是特別有利的。
還證實如果線圈由在所有情況下都只是一層金屬絲厚的幾個線圈構(gòu)成是極為有利的。
因此可以容易并精確地獲得線圈的形狀。
本文中，如果單個線圈之間的連線是單獨接線的并且特別設(shè)計成可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接是非常有利的。
還證明如果單個線圈層用可有效導熱的粘結(jié)劑專門粘結(jié)在一起是非常有利的。
該結(jié)構(gòu)保證最佳線圈設(shè)計和良好散熱。
在本發(fā)明的另一有利改進中，屏蔽件設(shè)置在專門提供磁屏蔽的定子的外側(cè)。
在本文中如果屏蔽件由金屬絲特別是多根軟鐵絲制成是很有利的。
在本文中如果屏蔽金屬絲設(shè)置在圍繞電機的軸的同心圓內(nèi)也是很有利的。
還已經(jīng)證實如果屏蔽件由片金屬特別是軟的鐵片金屬制成是有利的。
對定子屏蔽向外作用的磁場和電場則大大減小了對周圍區(qū)域中其他裝置的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進，如果將電纜支承件設(shè)置在轉(zhuǎn)子-定子組件的圓周上則是非常有利的。
以這樣的方式保證了線圈之間和電機以外的整齊而簡單的電纜導向。
在本發(fā)明的另一有利改進中，設(shè)置封閉整個轉(zhuǎn)子-定子組件的外殼。
這一方面提供了保護以防止接觸，另一方面有效防止了污物進入電機。
在本文中，如果外殼具有就在電機軸附近的至少一個進氣口則是有利的。
在本文中，如果外殼具有至少靠近圓周為最大的點的至少一個進氣口也是非常有利的。
通過進氣口吸入的空氣通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動向著轉(zhuǎn)子圓周為最大的地方加速并通過出氣口離開外殼。因此有效冷卻了該電機。結(jié)果保證了最佳氣流遍及和圍繞線圈。
在本發(fā)明的另一有利改進中，出氣口和進氣口通過設(shè)置其間的熱交換器相連接。
這是一種除去電機廢熱并可用于他目的有效方式。
已經(jīng)證實，在本文中如果熱交換器將電機的熱量傳遞給氣體或液體介質(zhì)是非常有利。
如果熱交換器將電機的熱量傳遞給固體介質(zhì)，特別是將熱交換器設(shè)計成地熱熱交換器，則也是非常有利的。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進，如果將粒子過濾器設(shè)置在進氣口是極為有利的。
這樣防止對電機有害的粒子進入外殼內(nèi)部。
已經(jīng)證實在本文中如果粒子過濾器具有至少一個精細金屬屏是有利的。
這保證了即使當精細金屬屏變得非常臟也可以清理和重新使用。
此外，如果磁鐵特別是永磁鐵的一極設(shè)置在精細金屬屏上是極為有利的。
這是一種防止對電機有最大影響的磁粒子進入的有效方式。
在本文中如果在第二精細屏和磁鐵的第二極之間建立連接則是非常有利的。
因此，任何試圖通過第一精細屏的磁粒子還是會被第二精細屏阻擋。
如果精細屏以可與磁鐵分離的方式布置則是也是極為有利的。
在將精細屏與磁鐵分開后，特別容易從精細屏上除去俘獲的粒子。
在本發(fā)明的另一有利改進中，設(shè)置能從氣流中過濾出受電力和/或磁力影響的粒子的過濾器。
因此還防止對電機有不利影響的帶電荷粒子進入外殼內(nèi)部。
在該裝置中的另一有利改進中，以在外殼和周圍環(huán)境之間保證有效熱傳遞的方式來設(shè)計外殼。
這是使得電機在工作時即使被完全封閉也不會有任何過熱的危險。
附圖顯示了本發(fā)明幾種不同實施例，附圖中

圖1顯示了具有圓柱形磁鐵和Ω形線圈的電機橫截面；
圖2是示出定子的電機側(cè)視圖；圖3是永磁鐵設(shè)置成可拆卸的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖；圖4是部分分解的電機側(cè)視圖；圖5是另一電機的橫截面圖；圖6是圖5所示電機的側(cè)視圖；圖7是磁鐵與轉(zhuǎn)子互鎖的側(cè)視圖；圖8是具有相同互鎖磁鐵的轉(zhuǎn)子切向視圖；圖9是定子的部分側(cè)視圖，其外側(cè)由金屬絲制成的同心環(huán)覆蓋；圖10是另一電機的橫截面，一方面具有如圖9所示的金屬絲環(huán)，同時在定子上方設(shè)置電纜支承件；圖11顯示了封閉在外殼中的電機，具有熱交換器以去除電機的廢熱；圖12顯示了另一封閉在外殼中的電機，具有地熱熱交換器以去除電機的廢熱；圖13顯示了另一封閉在外殼中的電機，具有由過濾器保護的進氣口和排氣導管；而圖14是具有兩精細屏和一永磁鐵的過濾器組件的橫截面圖。
圖1是既可以作為馬達又可以作為發(fā)電機使用的電機1。其上安裝有支承件4的轉(zhuǎn)子3設(shè)置在軸2上。圓柱形永磁鐵5設(shè)置在這些支承件4的外端。這些永磁鐵5由Ω形線圈6包圍，它們之間具有一小的氣隙，而線圈6固定在定子部件7上。
圖2中顯示了定子7的側(cè)視圖，其中設(shè)置了四個線圈6。用于線圈6的連線8向外布線，從而可以在發(fā)生故障檢查線圈6時，不需要進行任何拆卸。
如圖3和4所示，不僅是永磁鐵5與其支承件4而且線圈也可以方便地拆下并且可以很容易地重新裝配。因此在所有需要修理的情況下，只有涉及的部件必須替換。
在圖5和6所示的實施例中，電機51的軸52支承具有較大直徑的轉(zhuǎn)子53，永磁鐵5直接安裝在轉(zhuǎn)子53上。由于在這種結(jié)構(gòu)中永磁鐵難于裝配和拆下，線圈56具有U形橫截面，當合適的蓋從定子外殼上取下時，可以很容易地拆下線圈56。線圈連線8也設(shè)置在外側(cè)，從而便于檢查。
圖7顯示了具有開口72的轉(zhuǎn)子71，開口72的徑向側(cè)73呈燕尾形向外伸出。永磁鐵5由軸向上裝配在這些開口內(nèi)，永磁鐵5的形狀對應(yīng)這些開口72的形狀。通過圖8所示的與孔75接合的螺釘74將永磁鐵5安裝在軸向，孔75鉆在開口72最寬的地方。由于永磁鐵5與轉(zhuǎn)子71的燕尾形互鎖使永磁鐵5牢固地固定在徑向上。工作中在徑向產(chǎn)生的并作用在永磁鐵5上的離心力以這樣的方式進行補償。需要易于在軸向拆卸永磁鐵5，這樣僅通過兩螺釘74將其固定，因此可以簡單地更換磁鐵5。
為了最大程度降低由于永磁鐵5在電機1中旋轉(zhuǎn)而對環(huán)境的不良影響，如圖9所示，將由絕緣線制成的同心環(huán)9設(shè)置在定子7的外側(cè)和線圈6的外側(cè)。旋轉(zhuǎn)永磁鐵5的交變磁場在環(huán)9中產(chǎn)生轉(zhuǎn)變成熱量的電流。
設(shè)置電纜支承件10以容納從線圈6引出的連線8，在圖10中電纜支承件10位于定子7和轉(zhuǎn)子3外側(cè)的徑向上。此外進氣口11位于接近軸2的位置，通過進氣口11將冷空氣提供給電機1。通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動將該冷空氣徑向向外輸送，因此對包括線圈6、屏蔽環(huán)9和連線8的整個電機1進行冷卻。
如圖11所示的電機111由外殼12完全包圍。通過熱交換器14通向進氣口11的排氣管13設(shè)置在外殼12徑向最寬的地方。這表示電機111由自備空氣循環(huán)系統(tǒng)冷卻，使得污染物不能通過冷卻系統(tǒng)進入到電機外殼12內(nèi)。因此甚至在惡劣的環(huán)境中也可以使用電機111。由熱交換器14通過在圖中沒有詳細示出的采用氣體或液體介質(zhì)的管系統(tǒng)除去了廢熱。本文中的另一可以想到的可能性是利用熱交換器14中介質(zhì)的潛熱。還可以使用地熱熱交換器15除去電機111的廢熱。接著將電機111的廢熱傳遞到一種固體介質(zhì)如冷的地層中。
過濾對電機131有害的粒子的過濾器16設(shè)置在外殼12的進氣口11，以過濾提供給另一電機131的開放冷卻空氣系統(tǒng)的空氣。過濾器16基本上包括兩精細金屬屏17和18，每個屏固定到永磁鐵19的一極。在永磁鐵19的磁力作用下，因比屏中的網(wǎng)眼小而可以穿過精細屏17和18的磁粒子在磁力作用下被吸引到精細屏17和18上。將精細屏17和18設(shè)計成可以與永磁鐵19分開，因此可以簡單地清除掉附著在其上的磁粒子。
權(quán)利要求
1．具有轉(zhuǎn)子(3,53)和定子(7,57)的電機，其中設(shè)置有電動線圈(6,56)和永磁鐵(5)，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，電動線圈和永磁鐵相互作用，轉(zhuǎn)子(3,53)包括磁鐵(5)，而定子包括線圈(6,56)，并且線圈(6,56)不具有鐵芯，至少線圈的一部分橫向穿過轉(zhuǎn)子的圓周延伸，其特征在于線圈(6,56)單獨裝配在定子(7,57)中，并以在轉(zhuǎn)子(6,56)的兩側(cè)都延伸彎曲和最大程度地封閉設(shè)置在轉(zhuǎn)子中的磁鐵(5)的方式彎曲。
2．如權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于磁鐵(5)是圓柱形的并至少大致切向設(shè)置在轉(zhuǎn)子(3,53)的圓周上。
3．如權(quán)利要求1或2所述的電機，其特征在于永磁鐵(5)通過支承件(4)固定到轉(zhuǎn)子(3)上。
4．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于線圈(6)具有Ω形橫截面，并且磁鐵(5)緊挨著線圈的內(nèi)側(cè)。
5．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于用于磁鐵(5)的支承件(4)以可以更換的方式固定到轉(zhuǎn)子(3)上。
6．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于互鎖件(73)最好沿徑向設(shè)置在磁鐵(5)和/或其支承件(4)與轉(zhuǎn)子(3)之間。
7．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于磁鐵(5)和/或其支承件(4)固定在轉(zhuǎn)子(3)上的方式使得可以在軸向上將其拆卸下來。
8．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于線圈(6,56)的連線(8)設(shè)置得其可以單獨連接至定子(7,57)。
9．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于一個接一個設(shè)置的磁鐵(5)在所有情況下具有不同的極性。
10．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于磁極反向部件設(shè)置在線圈(6,56)的供電線上。
11．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于線圈(6,56)是環(huán)形的，并且轉(zhuǎn)子(3,5,53)和線圈的輪廓形狀相互匹配。
12．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于幾個轉(zhuǎn)子(3,53)和線圈布置是在電機的軸向上一個接一個地設(shè)置。
13．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于最好呈馬達形式的具有不同直徑的至少兩個電機在共同電機軸(2、52)上一個接一個地設(shè)置。
14．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于線圈(6)由在所有情況下只是一層金屬絲厚的幾個線圈構(gòu)成。
15．如權(quán)利要求14所述的電機，其特征在于各單個線圈的連線是單獨接線的，并且特別設(shè)計成可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。
16．如權(quán)利要求14或15所述的電機，其特征在于單個線圈層用可有效導熱的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
17．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于屏蔽件(9)設(shè)置在定子(7)的外側(cè)，特別是提供磁屏蔽的定子(7)的外側(cè)。
18．如權(quán)利要求17所述的電機，其特征在于屏蔽件由金屬絲(9)特別是多根軟鐵絲制成。
19．如權(quán)利要求18所述的電機，其特征在于屏蔽金屬絲(9)設(shè)置在圍繞電機軸的同心圓內(nèi)。
20．如權(quán)利要求17、18或19所述的電機，其特征在于屏蔽件由片金屬特別是軟的鐵片金屬制成。
21．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于電纜支承件(10)設(shè)置在轉(zhuǎn)子一定子組件的圓周上。
22．如前面任一權(quán)利要求所述的電機，其特征在于設(shè)置有封閉整個轉(zhuǎn)子一定子組件的外殼(12)。
23．如權(quán)利要求22所述的電機，其特征在于外殼(12)具有就在電機軸(2)附近的至少一個進氣口(11)。
24．如權(quán)利要求22或23所述的電機，其特征在于外殼(12)具有至少靠近圓周為最大的點的至少一個出氣口。
25．如權(quán)利要求24所述的電機，其特征在于出氣口和進氣口通過設(shè)置其間的熱交換器(14、15)相連接。
26．如權(quán)利要求25所述的電機，其特征在于熱交換器(14)將電機(111)的熱量傳遞給氣體或液體介質(zhì)。
27．如權(quán)利要求24所述的電機，其特征在于熱交換器(15)將電機(111)的熱量傳遞給固體介質(zhì)，特別是將熱交換器設(shè)計成地熱熱交換器(15)。
28．如權(quán)利要求23至27任一所述的電機，其特征在于粒子過濾器(16)設(shè)置在進氣口。
29．如權(quán)利要求28所述的電機，其特征在于粒子過濾器(16)具有至少一個精細金屬屏(17、18)。
30．如權(quán)利要求29所述的電機，其特征在于磁鐵特別是永磁鐵(19)的一極設(shè)置在精細屏(17)上。
31．如權(quán)利要求30任一所述的電機，其特征在于在第二精細屏(18)和磁鐵(19)的第二極之間建立連接。
32．如權(quán)利要求30或31任一所述的電機，其特征在于精細屏(17、18)以可與磁鐵(19)分離的方式配置。
33．如權(quán)利要求28至32任一所述的電機，其特征在于設(shè)置能從氣流中過濾出受電力和/或磁力影響的粒子的過濾器(16)。
34．如權(quán)利要求22所述的電機，其特征在于外殼(12)設(shè)計成保證在外殼(12)和周圍環(huán)境之間進行有效熱傳遞。
全文摘要
具有轉(zhuǎn)子(3,53)和定子(7,57)的電機,其中設(shè)置有電動線圈(6,56)和永磁鐵(5),當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,電動線圈和永磁鐵相互作用,轉(zhuǎn)子(3,53)包括磁鐵(5),而定子包括線圈(6,56),并且線圈(6,56)不具有鐵芯,至少線圈的一部分橫向穿過轉(zhuǎn)子的圓周延伸,線圈(6,56)單獨裝配在定子(7,57)中,并以在轉(zhuǎn)子(6,56)的兩側(cè)都延伸彎曲和最大程度地封閉設(shè)置在轉(zhuǎn)子中的磁鐵(5)的方式彎曲。
文檔編號H02K9/00GK1324510SQ99812378
公開日2001年11月28日 申請日期1999年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月21日
發(fā)明者維爾納·安萬德爾 申請人:維爾納·安萬德爾