双层单转子电机的制作方法

1.本发明涉及电动机领域，具体涉及一种双层单转子电机。


背景技术：

2.本发明人申请的《双转子行星轮蓄能助力装置》已经获得实用新型专利(专利号：zl 202021419841.3)授权，同日申请发明专利进入实审阶段。该专利创新设计了两个单相相互嵌套且过零点和换向点重叠的双转电机：由于行星齿轮组的齿轮相互啮合，外转子（内啮齿轮及与之同轴固结的外永磁转子圈体构成）和内转子（太阳轮及与之同轴固结的内永磁转子圈体构成）旋转方向相反，旋转线速度相同，即内啮齿轮每前进一个齿位，太阳轮则逆向前进一个齿位，同理外转子每前进一个永磁单体宽度，则内转子逆向前行一个永磁单体宽度；关键是外转子和内转子分别与齿轮组连接安装时可有半个或者四分之一个永磁单体宽度的错位，以保证外转子处于过零点时内转子处于发电机或电动机工作模式，确保内、外转子错位交替过零点，优化电机工作结构，简化电机控制方式。
3.从实践上来看，该设计星齿轮组结构还是非常复杂，亟需进一步简化星齿轮组结构，可以进一步增加机械能与电能相互转化的效率。


技术实现要素：

4.本发明双层单转子电机的目的在于去掉《双转子行星轮蓄能助力装置》 (专利号：zl 202021419841.3)中的星齿轮组结构，还要确保内外转子错位交替过零点，其特征是，电机转子为圆环单转子，内圈内壁安装有偶数个相同长宽高的永磁单体，各永磁单体面向中心的端面极性依次ns间位排列，外圈外壁安装有与内圈相同的偶数个相同长宽高的永磁单体，各永磁单体面向外的端面极性依次ns间位排列，外圈永磁单体中心与内圈永磁单体的边线对齐，外圈永磁单体与内圈永磁单体的中心错位排列，内、外圈永磁单体排列与圆环组成双层单转子；内、外定子线圈单体个数与内、外圈永磁单体相同，内定子线圈单体与外定子线圈单体中心对中心相向正对排列。
5.双层单转子的两端内环与内定子线圈中心轴之间有轴承，双层单转子的两端外环与外定子线圈圆形壳体之间有轴承，外定子线圈圆形壳体与内定子线圈中心轴在其中一端有刚性连接。
6.本发明双层单转子电机最突出的创新特征是：双层单转子的内、外圈永磁单体中心错位排列，内、外定子线圈单体中心对中心相向正对排列，转子内外圈永磁单体错位交替过零点，电机工作结构简化，电机控制方式简单。
附图说明
7.图1为本发明装置的结构示意图，图中定子线圈单体为包含了导线线轧的示意图，转子的外圈永磁单体与内圈永磁单体的中心错位排列，内外永磁单体错位半个单体,其中，1-外定子绕线圈体，2-双层单转子，3-内定子绕线圈体。
8.图2《双转子行星轮蓄能助力装置》正视图。
9.图3为本发明装置的电路控制图。
10.图4为本发明装置立体图（隐藏机架）。
具体实施方式
11.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
12.例一：双层单转子电机，分立两侧的机架，在机架内侧安装内、外定子线圈，其线圈单体均为18个，与内、外圈永磁单体相同，内定子线圈单体与外定子线圈单体中心对中心相向正对排列；双层单转子的外壁安装有18个相同长宽高的永磁单体，各永磁单体面向外的端面极性依次ns间位排列，外圈永磁单体中心与内圈永磁单体的边线对齐，外圈永磁单体与内圈永磁单体的中心错位排列，内壁安装有18个相同长宽高的永磁单体，宽度比外壁永磁单体略小，各永磁单体面向内的端面极性依次ns间位排列；内外定子绕组线圈侧面中间位置安光电示位开关并与电机驱动芯片串接，所有永磁体单体侧面的中间位置有一凸方块或凹缺口，用于当永磁体运动到与绕组线圈正对时引发光电开关开断信号并传递给电机驱动芯片。
13.本设计创新点是过零点和换向点重叠，关键是双层单转子外圈永磁单体与内圈永磁单体的中心错位排列，有半个永磁单体宽度的错位，转子内、外永磁单体交替推动过零点，如图1中y轴正向内定子线圈单体中间位置的光电示位开关与方形凸起重合，处于触发内定子绕组电流关断/换向状态,电机驱动电路如图3，电机运转过程如下。
14.1.q3和q4开关导通，电流q3
→
b2
→
外定子绕组
→
b1
→
q4形成回路，y轴正向外定子线圈单体电磁极性为n，顺位线圈单体电磁极性为sn相间，驱动转子外圈逆时针转动直至内转子转过过零点。
15.2.q3和q4开关继续导通，转子逆时针转动，q5和q0开关导通，电流经q5
→
a1
→
内定子绕组
→
a2
→
q0形成回路，y轴正向内定子线圈单体电磁极性为s，顺位线圈单体电磁极性为ns相间，驱动转子内圈逆时针转动，直至转子外圈第二永磁体端面与第一线圈单体正对，外定子绕组线圈单体光电开关刚好与方形凸起重合，触发外定子绕组线圈关断q3和q4及换向状态。
16.3.q5和q0开关继续导通，转子逆时针转动，q5和q2开关导通，电流经q5
→
b1
→
外定子绕组
→
b2
→
q2形成回路，y轴正向外定子线圈单体电磁极性为n，顺位线圈单体电磁极性为s，依次ns相间，驱动转子外圈逆时针转动，直至内转子第二永磁体端面与第一线圈单体正对，内定子绕组线圈单体光电开关刚好与方形凸起重合，触发内定子绕组线圈q5和q0关断及换向状态。
17.4.q5和q2开关继续导通，转子逆时针转动，q1和q4开关导通，电流经q1
→
a2
→
内定子绕组
→
a1
→
q4形成回路，y轴正向内定子线圈单体电磁极性为n，顺位线圈单体电磁极性为sns相间，驱动转子内圈逆时针转动，直至外转子第二永磁体端面与第一线圈单体正对，外定子绕组线圈单体光电开关刚好与方形凸起重合，触发外定子绕组线圈关断q5和q2及换向状态。
18.5.q1和q4开关继续导通，内转子顺时针转动，q3和q4开关导通，回到步骤1进入闭
环驱动。
19.综上说述，本发明创新的特征一是把内、外永磁转子圈体的永磁单体有半个宽度的错位（如图1），形成双层单定子，二是相当于将两个永磁电机有机结合，通过固定支架将内外定子绕组圈体合为一体，优化了电机质量、体积功效比。
20.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，如将光电示位开关换成霍尔，或者直接测量反电动势等，或者把电机打开变成直线电机等等，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.双层单转子电机，其特征是，电机转子为圆环单转子，内圈内壁安装有偶数个相同长宽高的永磁单体，各永磁单体面向中心的端面极性依次ns间位排列，外圈外壁安装有与内圈相同的偶数个相同长宽高的永磁单体，各永磁单体面向外的端面极性依次ns间位排列，外圈永磁单体中心与内圈永磁单体的边线对齐，外圈永磁单体与内圈永磁单体的中心错位排列，内、外圈永磁单体排列与圆环组成双层单转子；内、外定子线圈单体个数与内、外圈永磁单体相同，内定子线圈单体与外定子线圈单体中心对中心相向正对排列。2.根据权利要求1,双层单转子的两端内环与内定子线圈中心轴之间有轴承，双层单转子的两端外环与外定子线圈圆形壳体之间有轴承，外定子线圈圆形壳体与内定子线圈中心轴在其中一端有刚性连接。

技术总结
一种双层单转子电机，最突出的创新特征是：双层单转子的内、外圈永磁单体中心错位排列，内、外定子线圈单体中心对中心相向正对排列，转子内外圈永磁单体错位交替过零点，电机工作结构简化，电机控制方式简单。电机控制方式简单。电机控制方式简单。


技术研发人员：陈泽进 陈天恩
受保护的技术使用者：陈泽进
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/1/21