专利名称：多定子多转子集成驱动差速同步式电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机，具体的讲，涉及一种多定子多转子电机。
背景技术：
电机是一种机电一体化产品，作为动力元件广泛应用于各个行业，例如作为矿山传送带、风机、水泵的动力元件等。在这些应用中，由于启动时的电流一般会达到工作电流的4至10倍，通常为6倍，电机的定子绕组需要有较大的冗余设计，这在一定程度上使得电机的成本升高，并且其全部能力不能得到有效应用。中国专利第200420044M1. 6号公开了一种多定子、多绕组式无刷直流电机，属多个相同定子绕组同时作用一个转子，上述专利虽然定子绕组功率可分割，但转子空载负荷无法分割，无法多个转子变速后，集成同步输出功率，无法大幅提高电机力距和功率。上述专利运用多定子仅在直流无刷电机范围。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种新型的电机，其将普通电机的单一定子绕组驱动方式分割成多个小功率定子绕组单元，并根据电机转速、力矩、功率及或工况需要，以组合、 集成方式运转，来实现变速、变力矩、变功率，从而达到节能、高可靠度启动、运行的效果。为实现上述目的，本实用新型提供了一种多定子多转子集成驱动差速同步式电机，该电机内至少两个定子；以及与该两个以上定子相互作用的两个以上的转子，按照本实用新型，所述各定子的定子绕组的电源端并联连接于电源。优选的是，电机中各定子的功率不均等分割。优选的是，定子为四个，功率分割方式为，1/10、2/10、2/10、5/10。优选的是，所述电机的为直流电机、交流电机、交直流两用电机，步进司服电机、空心杯电机等。所述定子为包括铁芯与定子绕组的定子或无铁芯仅包括定子绕组的定子，例如针对空心杯电机即为无铁芯定子。优选的是，所述电机还包括固定轴，通过减速结构配合与固定轴上的内转子，以及通过单向结构与该减速结构配合的外转子，在内转子与外转子之间的环形区域设有一对定子铁芯，在每个定子铁芯上分别设有与内转子上磁钢相互作用的内圈定子绕组，以及与外转子上磁钢相互作用的外圈定子绕组。 优选的是，所述减速结构为变速轴承或谐波变速器。优选的是，所述单向结构为棘轮装置。优选的是，定子铁芯通过压盘股固定于固定轴。可替换的是，所述电机还包括固定轴，所述固定轴通过减速结构和配合有转子，转子的外侧配合有沿固定轴长度方向平行设置的多个同轴心定子(铁芯及绕组)。优选的是，所述减速结构为变速轴承或谐波变速器。[0016]优选的是，所述减速结构设置于最外侧的两个定子与固定轴之间。优选的是，在需要大幅度变速的情况下，可以用变压、变频方式处理转子的转速问题。本实用新型的有益效果在于，通过并联的设置电机定子铁芯及绕组，可以实现绕组的分组控制，例如，仅为两个或两个绕组通电，这样，可以据此实现对电机输出功率的调节。这种并联的定子接线形式可以适用于内定子电机，以及内转子、外转子复合电机。在内、外转子复合电机的实施例中，内转子与内侧绕组相互作用，外转子与外侧绕组相互作用，这样，就可以分别控制外转子的转动，以及内转子的转动，内转子由于通过减速机构减速可以实现低速大扭矩的驱动，这在电机启动时，以及如输出大扭矩的场合非常有帮助。而外转子则可作为常规运转的部件使用。例如在电机启动时，外转子在外侧绕组的驱动下转动，而如果内侧绕组也通电，则内转子也一并转动，并将内侧的扭矩通过减速机构和单向机构传递至外转子，使外转子的输出力矩增大。而当电机顺利启动后，则可以停止对内侧绕组的供电，这样，在单向机构的作用下，仅外侧绕组带动外转子旋转，作常规运动。 这样的大扭矩输出也可在电机工作的任意时刻进行、而不影响其正常工作。作为本实用新型的另一种优选的实施例，仅有内转子的电机也适用于这种多定子铁芯绕组的配置，在这种配置中，由于各定子铁芯绕组并联，可以任意选择作功的绕组，从而控制这个电机的功率、扭矩输出。例如，电梯、塔吊、电动车、钢铁用轧轮、传动线电机、油田抽油机电机、等对力距、 功率要求变化大、可靠度高(热机停机、故障停机)要求能继续工作，不马上停机，本电机可变功率，变力距、可交替运行、不间断延续工作。另如使用频率低，要求高保障度的工况，如警报器、呼吸机、飞机起落架、机舵、 军用备战、抢险救灾、火炮操纵、电信、医院、备用电源起动设备、消防军械库自动门驱动机构等，以四定子电机为例，具备15种组合、14种可替代组合方式，8种等效组合方式，具备高保障度的性能。还可用于高精度的机器人，例如机械臂驱动领域。在优选的实施例中，减速结构采用现有的变速轴承或谐波变速器，其可以有效的缩减装置的体积。
图Ia为传统的普通两相交流电机的连线图；图Ib为传统的普通三相交流电机的连线图；图加为本实用新型的一种实施例中的两相交流电机的电路连线图；图2b为本实用新型的一种实施例中的三相交流电机的电路连线图；图3为依照本实用新型的一种并联式多定子铁芯绕组电机的结构示意图；图4为依照本实用新型的另一种并联式多定子铁芯绕组电机的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型中的多定子连线结构可以适用于各种电机，包括直流有刷电机、交流电机、交直流两用电机、步进司服电机、空心杯电机等、直流有刷无刷混合电机。[0032]在本实用新型中的各实施例中的电机均具有两个或两个以上的定子铁芯绕组，而这些定子铁芯绕组全部并联连接于电源，根据电机类型的不同，电源可以是直流电源、两相交流电源以及三相交流电源。在一种具体实施例中，参照图加，所涉及的电机为两相交流电机，其包含的定子铁芯及绕组为四个(100、200、300、400)，分别通过串联电容后，再通过开关装置(Si、S2、S3、 S4)并联连接于220V的两相交流电源。在另一种实施例中，如图2b所示，所涉及的电机为三相交流电机，其包含的定子铁芯及绕组为四个(100、200、300、400)，分别通过开关装置 (Si、S2、S3、S4)并联连接于380V的三相交流电源。通过这种配置，可通过选择开关的开合调整作功的定子、随意对本实用新型中的各电机的工作定子做出组合选择，从而调整电机的输出功率。相应的电机结构可以为机械上并在一起的多个普通外转子电机、内转子电机。这种设置相当于为小功率电机提供了冗余、有效地提高了电机的可靠性。此外，可调整功率的优势还体现在电动自行车电机的爬坡设置方面，通过调整开关(Si至S4)，电机可以实现从例如仅部分定子通电作功，到所有绕组均通电作功。在另一种应用中，并联的绕组结构，可以实现对吊车、航车、电梯等设备的卷扬机空载、重载等使用的输出功率控制和力距控制。在另一种应用中，本实用新型的并联电路结构还可以用于风机、水泵的启动、常态运转的自动控制。所述开关可以是多路人工开关、多路遥控开关、可编程开关、计算机系统有线控制的电子开关，计算机无线网络远程控制开关系统等。当然，本发明的电机的结构并不局限于普通的电机的并联组合，电机还可以是具有如下特定结构的电机。在一种实施方式中，参照图3，该电机为一种内转子、外转子复合式电机、该种电机的外转子10为功率输出元件。外转子的轴向截面如图3所示为一工字形结构，其包括中心盘11和周向外缘12，中心盘12和周向外缘11定义了两个对称的轴向凹部各用于容纳定子 30A、30B，每个定子分别在其铁芯上的不同半径位置上缠有内、外两层绕组(31和32、33和 34)，其中内层的绕组31、33分别与一内转子41、42相对应，而外层的绕组32、34则与外转子外缘11内侧的磁钢71、72相对应作用。定子铁芯分别通过一压盘81、82固定于一固定轴20。内转子41、42上有磁体，其通过减速机构60，例如变速轴承或谐波减速器，配合于固定轴20上，同时减速机构6通过同样配合于固定轴5上的单向机构50，该单向机构例如可以是棘轮机构，配合于外转子10。例如，采用变速轴承作为减速机构时，变速轴承的钢轮部分与内转子的侧方固定连接，而与其配合的柔轮部分则与棘轮的圆盘部分固定，而棘爪部分则固定于外转子的中盘上，且内转子、变速轴承以及棘轮机构都可转动的配合于固定轴上。本电机的绕组的设置形式可根据定子类型，即两相或三相选择图加或2b中的任意一种方式。可通过控制开关Sl至S4的开合控制电机的总的输出扭矩。这种电机结构的有益效果在于，内转子可以为外转子提供额外的扭矩，使得电机的输出扭矩增大，此外，内、外转子的结构设置使得电机结构更加紧凑，内转子和外转子的耦合结构设置在电机内部，使得电机的外部结构设计更加灵活，另外，通过设置的单向机构，例如棘轮机构，可以保证在仅外转子旋转时，其不会影响到内转子。在另一种实施方式中，如图4所示，一种内转子式的多定子、多转子电机，其中，轴 20作为电机的输出轴，输出轴通过减速机构60以及轴承结构61与电机体10相配合，其中， 减速机构60可以是变速轴承或谐波减速器。在电机体10上并列的设有四个定子30，定子包括铁芯和绕组，在电机体10与定子定义了并列的四个小室，每个小室内都设有一个转子 40，转子40通过一单向机构50，例如棘轮机构，与轴20相连。所述定子的绕组可以如图加或2b的连接方式，而通过控制开关Sl至S4可以控制电机总的输出功率。虽然本实用新型通过实施例的形式给出了电机的几种设置结构，但本领域的一般技术人员应该清楚，本实用新型的保护范围还应当覆盖其他可能的电机形式只要其体现了并联式的电路连接控制关系即可。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。 凡依本实用新型申请专利范围的内容所做的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于电机内至少有两个以上定子；以及与该两个以上定子相作用的多个转子，所述各绕组的电源端并联连接于电源。
2.根据权利要求1所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于电机中各定子的功率不均等分割。
3.根据权利要求2所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于定子为四个，功率分割方式为，1/10,2/10,2/10或5/10。
4.根据权利要求1所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述电机为交流电机、直流电机、交直两用电机，司服电机，空心杯电机。
5.根据权利要求1所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述电机还包括固定轴，通过减速结构配合与固定轴上的内转子，以及通过单向结构与该减速结构配合的外转子，在内转子与外转子之间的区域设有环形一对定子铁芯，在每个定子铁芯上分别设有与内转子上磁钢相互作用的内圈定子绕组，以及与外转子上磁钢相互作用的外圈定子绕组。
6.根据权利要求5所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于定子铁芯通过压盘股固定于固定轴。
7.根据权利要求1所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述电机还包括固定轴，所述固定轴通过减速结构和配合有转子，转子的外侧配合有沿固定轴长度方向平行设置的多个同轴心定子。
8.根据权利要求5或7所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于 所述减速结构为变速轴承或谐波变速器。
9.根据权利要求5所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述单向结构为棘轮装置。
10.根据权利要求7所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述减速结构设置于最外侧的两个定子与固定轴之间。
11.根据权利要求1所述的多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于所述定子为包括铁芯与绕组的定子或无铁芯仅包括定子绕组的定子。
专利摘要本实用新型公开了一种多定子多转子集成驱动差速同步式电机，其特征在于电机内至少有两个以上定子；以及与该两个以上定子相作用的多个转子，所述各绕组的电源端并联连接于电源。本实用新型的有益效果在于，通过并联的设置电机定子铁芯及绕组，可以实现绕组的分组控制，例如，仅为两个或两个绕组通电，这样，可以据此实现对电机输出功率的调节。这种并联的定子接线形式可以适用于内定子电机，以及内转子、外转子复合电机。
文档编号H02K16/00GK202172348SQ201120187129
公开日2012年3月21日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者黄宝琛, 黄新生 申请人:黄宝琛, 黄新生