磁悬浮高效多功能永磁电机的制作方法

本实用新型属于永磁电机技术领域。具体涉及一种用于汽车、动车、船舶等磁悬浮高效多功能永磁电机，是一种在传统电机结构上的再创新创造技术。

背景技术：

目前市场上的永磁电机产品，技术上存在一定的缺陷，功率扭矩局限，形式单一。其原因是结构形式沿用传统结构，这样的结构形式导致的工作状态表现为：一是机械效率低；二是功率扭矩局限；三是产品传统方式无创新创造式的改变；四是功率及机械效率不能有效节制利用；五是能量回收利用效率低；六是正常行驶时电能源消耗大续航里程短；七是机械用途范围狭小；八是材料浪费节余量小。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述不足之处，提供一种通过对传统汽车的永磁电机结构进行再创新创造，从而提高机械效率，打破了传统电机的功率扭矩局限，提高了功率及机械效率有效节制利用率，大大提高能量回收效率，输出功率扭矩可增、可减、可发电。实现反充电扩展了功能使用范围的磁悬浮高效多功能永磁电机。

本实用新型的技术解决方案是：一种磁悬浮高效多功能永磁电机，主要用于车船驱动动力和发电的多用途永磁电机，包括风轮、轴承压盖和霍尔系统装置、轴承、电机外壳和主轴，其特征在于：所述电机外壳内设有其一端与电机外壳侧壁连接或精铸为一体的低功率机组内壁壳体，低功率机组内壁壳体另一端为开放式；所述电机外壳的内壁附着有高功率机组定子铁芯和高功率机组定子线棒；所述低功率机组内壁壳体外壁附着有低功率机组定子线棒和低功率机组定子铁芯；低功率机组内壁壳体开放侧，为相互插交但互不连接的空间做工室与连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形悬浮磁钢体和与主轴链接固定正圆筒形体及整体支撑的侧壁为连接或精铸为一体的，其外圆部分为插交伸入到高功率机组定子线棒与低功率机组定子线棒之间的正圆筒形磁悬浮稀土磁钢体，磁悬浮稀土磁钢体与高功率机组定子线棒、低功率机组定子线棒之间分别设有第一气隙、第二气隙，连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的内圆部分为插交伸入到低功率机组内壁壳体内、并与主轴固定链接的连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的主轴链接正圆筒形体。

本实用新型的技术解决方案中所述的连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件分为正圆筒形悬浮磁钢体部分和与主轴链接固定的正圆筒形体部分及整体支撑侧壁部分为连接或精铸为一体的。

本实用新型的技术解决方案中所述的磁悬浮稀土磁钢为包括四块分隔为四极、八块分隔为八极、十六块分隔为十六极、三十二块分隔为三十二极的磁钢体，其之间形成的槽内装有转子稀土永磁磁钢条，该稀土永磁磁钢条外设有由非导磁材料制成的封闭板。

本实用新型的技术解决方案中所述的高功率机组定子铁芯和高功率机组定子线棒、低功率机组定子线棒和低功率机组定子铁芯的定子槽铁芯线棒的槽斜度为旋25%的定子槽铁芯线棒。

本实用新型的技术解决方案中所述的精铸磁悬浮磁钢整体部件与主轴是通过键槽和键条固定连接的。

本实用新型的技术解决方案中所述的主轴的一端连接有辅助设备机械备用轮，另一端连接有花键轴。

本实用新型的技术解决方案中所述的磁悬浮磁钢主体两机组共享磁源方式，节省原材料，两套机组可独立做工，亦可同时做工，亦可作为发电机使用。

本实用新型由于在传统永磁电机的基础上，对永磁电机结构进行再创新创造，即在电机外壳内设有不同直径的低功率机组内壁壳体，低功率机组内壁壳体一端固定连接或精铸为一体的，另一端为开放式，电机外壳的内壁附着有高功率机组定子铁芯和高功率机组定子线棒，低功率机组内壁壳体外壁附着有低功率机组定子线棒和低功率机组定子铁芯，低功率机组内壁壳体开放侧与精铸磁悬浮磁钢整体部件为相互插交但互不连接的空间做工室，连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件分为三个部分由正圆筒形悬浮磁钢体和与主轴链接固定的正圆筒形体部分及整体支撑侧壁部分连接或精铸为一体的，其外圆部分为伸入到高功率机组定子线棒与低功率机组定子线棒之间的圆筒形磁悬浮稀土磁钢体，磁悬浮稀土磁钢体与高功率机组定子线棒和低功率机组定子线棒之间分别形成第一气隙、第二气隙。连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件内圆部分为伸入到低功率机组内壁壳体内、并与主轴固定链接的正圆筒体和整体支撑侧壁部分连接或精铸为一体的磁悬浮磁钢整体部件。这样，相邻的高功率机组和低功率机组定子铁芯线棒组成高功率机组和低功率机组做工舱。其中，高功率机组是设计最大功率的组成，低功率机组作为正常设计功率组成，高功率机组作为高功率机组，那么低功率机组及高功率机组可在下坡、滑行、转弯、制动等不需加速的工况下，利用行车矢量惯性进行发电实现反充电达到能量回收的目的，亦可低功率机组与高功率机组协同做工，达到增加功率扭矩之目的，从而达到车辆快速起步、爬坡、加速的工况目的，也达到能量回收、增加机械效率的目的。

本实用新型主要解决了节省原材料的问题材料减少近50%；解决了电动车辆在爬坡时扭矩小的难题，可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的爬坡速度，解决了起步加速瞬间扭矩不足的难题；本实用新型可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的起步速度，解决了正常行驶加速时间太长效率低的难题；本实用新型解决了电动车辆能量回收弱的难题，可以超出同功率电机能量回收的十几倍甚至几十倍；本实用新型解决了正常行驶时电能源消耗大续航能力低的难题，同功率电机相比可以减少电能源损耗50%——100%之间；续航里程在同功率电动汽车的基础上增加50%——100%之间；解决了机位不能随意设计的难题，可以按机位随意设计，节省材料近50%；本实用新型解决了下坡时损耗刹车片严重的难题，下坡、滑行时可发电实现反充电形成磁力切割发电阻力导致机械阻力减速，不需踩刹车以保护刹车片免受损耗同时提高了能量回收效率达50%——100%之间；本实用新型将两倍或多倍增加动力源的功率扭矩，加大爬坡、起步、加速功率扭矩驱动力度，提高驱动能源增加爬坡、起步、加速速度，彻底解决爬坡、起步、加速行进缓慢提速慢的难题。

本实用新型主要用于汽车、动车、船舶等创新创造磁悬浮高效多功能永磁电机。

附图说明

图1为本实用新型的轴向剖面结构示图。

图2为本实用新型的横向剖面结构示图。

图3为本实用新型实施例1的卧式外形示图。

图4为本实用新型实施例2的立式外形示图。

图5为本实用新型的集成处理控制核管理系统原理示图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施例1如图1、图2、图3所示。本实用新型磁悬浮高效多功能永磁电机主要用于车船驱动动力。包括传统永磁电机上的风轮2、轴承压盖和霍尔系统装置3、21、轴承4、电机外壳5和主轴19。风轮2是内外风冷风轮或油冷水冷，为电机降温系统。轴承压盖和霍尔系统装置3、21装于电机外壳5两侧外端，为轴承压盖和霍尔控制元件系统。本实用新型在电机外壳5内增设其一端与电机外壳5侧壁连为一体或精铸为一体的低功率机组内壁壳体15，电机外壳5和低功率机组内壁壳体15为不同直径，低功率机组内壁壳体15另一端为独立开放式，是整体桶式正圆形，整体桶式正圆形电机外壳5的侧壁端固定连接或与整体桶式正圆形低功率机组内壁壳体15侧壁端整体精铸在一起，低功率机组内壁壳体15的另一端不与电机外壳5的另一端侧壁连接。电机外壳5的内壁附着有高功率机组定子铁芯6和高功率机组定子线棒7，高功率机组定子铁芯6与高功率机组定子线棒7为磁悬浮磁钢主体运转时磁力切割产生电流和通电感应运转的高功率机组。低功率机组内壁壳体15外壁附着有低功率机组定子线棒13和低功率机组定子铁芯14，低功率机组定子线棒13与低功率机组定子铁芯14为磁悬浮磁钢主体运转时磁力切割产生电流和通电感应运转的低功率机组。低功率机组内壁壳体15开放侧的一侧是连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形磁悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20部分连接或精铸为一体的，连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形磁悬浮磁钢体10延伸磁钢圆筒体部分直接插交伸入到高功率机组定子线棒7与低功率机组定子线棒13之间的磁钢转子体，连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形磁悬浮磁钢体10与高功率机组定子线棒7、低功率机组定子线棒13之间分别形成第一气隙8、第二气隙12。连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件相互插交伸入到低功率机组内壁壳体15内、并与主轴19固定链接的连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形体17是与主轴链接一起的。连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20为连接或精铸为一体的磁悬浮磁钢部件主体结构。开放式正圆形磁钢体部分成悬浮状态。磁悬浮稀土磁钢外径9与高功率机组定子线棒7之间的第一气隙8为磁悬浮磁钢转子与高功率机组定子铁芯线棒的释放气流和降温通道。磁悬浮稀土磁钢内径11与高功率机组定子线棒7之间的第二气隙12为磁悬浮磁钢转子与低功率机组定子铁芯线棒的释放气流和降温通道。磁悬浮稀土磁钢外径9、磁悬浮磁钢体10和磁悬浮稀土磁钢内径11为磁悬浮磁钢整体构造。低功率机组内壁壳体15为低功率机组定子线棒13的固定壁。低功率机组内壁壳体15与磁悬浮磁钢主体结构之间的空隙16为释放气流和降温通道。连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形磁悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20 中的17部分与主轴19是通过键槽和键条18固定连接的，为固定带动磁悬浮磁钢体旋转和传递扭矩力作用。正圆筒形磁悬浮磁钢体10设计包括四块分隔为四极、八块分隔为八极、十六块分隔为十六极、三十二块分隔为三十二极，依次类推的磁钢体，其之间形成的槽内装有转子稀土永磁磁钢条，该稀土永磁磁钢条外由非导磁材料制成的封闭板。正圆筒形磁悬浮磁钢体10与转子稀土永磁磁钢条为一个整体，它整体固定在主轴19上为整体悬浮状态，两端固定在轴承上端盖内。高功率机组定子铁芯6和高功率机组定子线棒7、低功率机组定子线棒13和低功率机组定子铁芯14的定子槽铁芯线棒的槽斜度为25%定子槽铁芯线棒。主轴19的一端连接有辅助设备机械备用轮1为备用轮，用于车载电器、空调压缩机、油刹汽刹泵机等启动运转和220V车载灯具用充电机驱动轮，另一端连接有花键轴22，为与负载链接器链接作用。轴承4与电机外壳5为整体机身承载轴承和磁悬浮磁钢转子运转。电机外壳5的底部设有机身固定底脚23，其外形为立式。其上设有集成处理控制核管理系统及接口24、25，端盖连接端26，整体端盖27。

实施例2如图4所示。与实施例1不同的是机身固定底脚。实施例2的机身固定底脚28设置在电机外壳5的侧部，其外形为卧式。

结合附图1、2、3、4所示的第1、2实施例，介绍本实用新型的工作原理：

当高功率机组定子铁芯6、高功率机组定子线棒7、高功率机组动力电源定子绕组输入电源后，与磁悬浮稀土磁钢的外径9、磁悬浮稀土磁钢内径11、连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20 相互作用而产生电磁转矩，驱动相匹配的主轴19、键槽和键条18转动。当低功率机组定子线棒13、低功率机组定子铁芯14、低功率机组动力电源定子绕组输入电源后，与磁悬浮稀土磁钢的外径9、磁悬浮稀土磁钢内径11、连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20 相互作用而产生电磁转矩，驱动相匹配的主轴19、键槽和键条18转动，内外风冷风轮2同时转动，达到散热作用。电能转换成机械能的同时也产生了电能量。主轴19延长主轴花键轴22（与负载链接器链接），花键轴22输出转矩至链接负载动力花键轴即可与车辆船舶等中轴链接器或相关机械转轴转动，车载其他辅助电器机械的驱动。当磁悬浮稀土磁钢的外径9、磁悬浮稀土磁钢内径11、连接或精铸磁悬浮磁钢整体部件的正圆筒形悬浮磁钢体10和与主轴链接固定的正圆筒形体17及整体支撑侧壁20相互作用而产生电磁转矩时，高功率机组定子铁芯6、高功率机组定子线棒7和低功率机组定子线棒13、低功率机组定子铁芯14都会形成各自的磁场中作切割磁力线运动，产生感应电流功率能量实现，并达到绿色环保清洁能源回收能量最终目的。

本实用新型为直流电池组供电电源，实施例1、2为磁悬浮磁钢主体两机组共享磁源方式，节省原材料，两套机组可独立使用。如低功率机组设为主动力机组，高功率机组则为辅助机组。将主动力机组功率设计为10kw（或15kw--1000kw），那么辅助机组设计为二倍或多倍于主动力机组功率为20kw（或30kw--2000kw）等。其功率为倍增或按设计要求，它们都可做动力电机用途也可做发电机用途，都设计为动力电机同时也都设计为发电机。

设置爬坡做工状态时，设计主动力机组、辅助机组分别为10kw、20kw或40kw，当主动力机组电机踩踏板时即做工，下坡、滑行、转弯、制动等不需加速工况下不踩踏板时，主动力机组、辅助机组分别为10kw、20kw或40kw，他们就可以以10kw、20kw或40kw，总计30kw或50kw的功率自动发电同时充电给电池组和备用电池组，踩踏板做工时主动力机组、辅助机组电机组自动关停充电，循而复之。爬坡或加速时，在踩踏板工况主动力机组扭矩达到设计nm的70%时，辅助机组自动启动，这时辅助机组独立做工或两个电机组同时做工功率倍增，当主动力机组和辅助机组恢复至原两个独立机组电机nm扭矩的70%时，主动力机组自动复位做工，同时辅助机组自动关停功率倍减，恢复主动力机组继续单独做工，循而复之。下坡、滑行、转弯、制动等不需加速工况下不踩踏板时主动力机组和辅助机组电机组自动发电同时充电给电池组和备用电池组，主动力机组和辅助机组之间设有自动转换开关，以达到爬坡加速时倍增功率扭矩和强劲速度之目的，同时达到能量回收再生绿色环保之目的。

设置起步状态时，设置3或5秒控制时间，主动力机组和辅助机组同时启动做工，3或5秒内达到100km/h后自动复位主动力机组的独立做工。

设置巡航加速状态时，当小于巡航时速时将自动启动巡航加速状态，达到巡航时速时自动复位主动力机组的独立做工。

以普通轿车为例可配备一组不小于96V160Ah， 50A——120A放电，时速在80——120km/h。轿车爬坡或起步或加速超出额定扭矩时，可自动启动创新创造磁悬浮高效多功能动力电机主动力机组和辅助机组协同做工，以增加动力源功率扭矩动力即两倍或二倍以上的功率扭矩，双倍或多倍加大爬坡、起步、加速功率扭矩力度；完全解决爬坡、起步、加速行进缓慢的难题。达到正常额定扭矩行驶时，电动车辆船舶的创新创造磁悬浮高效多功能动力电机，可自动调减复位正常行驶。在下坡、转弯、制动、滑行等不需加速的工况下，可以提供按需要设计发电的反充电电流，亦可设计更大的发电可反充电流。供电给车辆的电池组回收能量，增加能量达到节约再生能源绿色环保的目的。

本实用新型电动车辆船舶的创新创磁悬浮高效多功能动力永磁电机的定义用途：两轮三轮摩托、大中微型轿车、大中微型卡车、大中微型专用车辆、大中微型客车、高铁动车等运输车辆；电动船舶；电动无人飞行器等。本实用新型的电动车辆船舶的创新创造磁悬浮高效多功能动力永磁电机，将两倍或多倍增加动力源的功率扭矩，加大爬坡、起步、加速功率扭矩力度，提高动能源增加爬坡、起步、加速速度，完全解决爬坡、起步、加速行进缓慢的难题。在下坡、滑行、转弯、制动等不需加速的工况下，可以提供整体机组的反充电能量回收，供电给车辆的电池组回收能量，达到节约再生能源绿色环保。

磁悬浮高效多功能动力永磁电机，解决了电动车辆在爬坡时扭矩小的难题，可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的爬坡速度；解决了起步加速瞬间扭矩不足的难题，可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的起步速度；解决了正常行驶加速时间太长的难题，可以高于和等同于同功率电动汽车和燃油汽车的加速时间；解决了回收能量效率低的难题，可以超出同功率电机能量回收的十几倍甚至几十倍；解决了正常行驶时电能源消耗大的难题，续航里程在同功率电动汽车的基础上增加50%——100%之间；同功率电机相比可以减少电能源损耗50%——100%之间；解决了机位不能随意设计的难题，可以按机位随意设计，节省材料近50%；解决了下坡时损耗刹车片严重的难题，下坡、滑行时可反充电形成机械阻力，不需踩刹车以保护刹车片免受损耗同时提高了能量回收效率。创新创造磁悬浮高效多功能动力电机将两倍或多倍增加动力源的功率扭矩，加大爬坡、起步、加速功率扭矩力度，提高动能源增加爬坡、起步、加速速度，彻底解决爬坡、起步、加速行进缓慢提速慢的难题同时增加了续航能。

如图5所示。501为磁悬浮高效多功能动力永磁电机，502为启动或备用电池组供电的动力电池组电源，503为12V照明系统和车辆其他12V用电电器的蓄电池电源，504为创新创造磁悬浮高效多功能动力电机的供电电源，505为220V（110V）国网常用电（家用电源）电源，设专用接口。

506为驱动控制系统区域（虚线框内），507为逆变交直转换模块区域（虚线框内），508为多电源自动转换开关区域（虚线框内）。

509为主机霍尔系统，510为辅机霍尔系统，511为直流输入接口模块，512为温度控制器模块，513为调速模块，514为制动模块，515为控制电路板模块，516为高频斩波模块，517为调速模块，518为制动模块，519为输出接口模块。

520为交流输入接口模块，磁悬浮高效多功能动力电机发电电源或220V国网电源（家用电源）。

521为温度控制器模块，522为控制电路板模块，523为一次整流模块，524为一次滤波模块，525为全桥变换模块，526为二次整流模块，527为二次滤波模块，528为直流输出接口模块，529为12V直流电源输出，专为503设置的充电电路。

530为电池组电源输入接口装置，531为创新创造磁悬浮高效多功能动力电机发电电源接口，532为短路保护器模块，533为创新创造磁悬浮高效多功能动力电机发电电源线路板，534为控制器模块，535为多电源转换器模块。

本实用新型机控中央集成处理控制核管理系统的工作原理如下：

驱动控制系统区域506，采用新型绝缘栅双极型晶体管为主功率开关器件，主电路用高频斩波电路。这样增强了电源的可靠性，工况稳定，且体积小重量轻等优点。还加设了能量回收功能，在工况制动时或下坡滑行时电机产生的能量通过特设的技术功能回收到电池组，正常行驶时可以供电给整车电器系统的用电，达到节省能源。正反转控制输出电流连续可调，额定输入电压可宽松范围内设定，设置过流、过热、过压、欠压保护。设置CAN总线通讯和整车ECU、电池组管理系统、充电模块系统、多电源自动转换开关系统相互通讯，接收并执行指令控制。按设计指令调增调减功率扭矩完成实施例永磁超强超能驱动电机的工作原理；当电源内部温度达到90度时控制器降功率运行；低于90度时控制器自动恢复正常额定功率，当电流达到设计A时将自动降低功率工作。

逆变交直转换模块区域507，采用全桥变换原理制作，交流输入首先经过整流桥进行一次整流滤波，使之产生平滑度直流电压，直流电压再经过全桥逆变，再使之产生高频交流信号，再把高频交流电经过第二次整流滤波，使其生成平滑的直流电。最后直接输入电池组或电动车辆驱动电动机发电电源经过此处理后，再经过双电源自动转换开关区域508和驱动控制系统区域506处理后直接给电池组或整车电器系统的用电。

双电源自动转换开关区域508，采用控制器检测被监测电源工作状况，当指令发出转换其电路时，控制器将发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，按设计指令调增调减功率扭矩完成实施例创新创造磁悬浮高效率多功能动力电机的工作原理。它是双电源自动转换开关，具有结构简单体积小自身连锁转换速度快配备过电流脱扣器能够接通并用于分断短路电流它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能。供伺服电动车辆驱动电动机电源，必须经过此处理再经过驱动控制系统区域506处理后，才能给电动车辆永磁超强超能驱动电机供电。

通过驱动控制系统区域506、逆变交直转换模块区域507、双电源自动转换开关区域508，解决了电动车辆在爬坡时扭矩小的难题，可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的爬坡速度；解决了起步加速瞬间扭矩不足的难题，可以超过同功率电动汽车和燃油汽车的起步速度；解决了正常行驶加速时间太长的难题，可以高于和等同于同功率电动汽车和燃油汽车的加速时间；解决了回收能量效率低的难题，可以超出同功率电机能量回收的十几倍甚至几十倍；解决了正常行驶时电能源消耗大的难题，续航里程在同功率电动汽车的基础上增加50%——100%之间；同功率电机相比可以减少电能源损耗50%——100%之间；解决了机位不能随意设计的难题，可以按机位随意设计，节省材料近50%；解决了下坡时损耗刹车片严重的难题，下坡、滑行时可反充电形成机械阻力，不需踩刹车以保护刹车片免受损耗同时提高了能量回收效率。本实用新型创新创造磁悬浮高效率多功能动力永磁电机将两倍、三倍或多倍增加动力源的功率扭矩，加大爬坡、起步、加速功率扭矩力度，提高动能源增加爬坡、起步、加速速度，彻底解决爬坡、起步、加速行进缓慢提速慢的难题同时增加了续航能力。