独立场电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种独立场电机。

背景技术：

《中国制造2025重点领域技术路线图》中提到驱动电机的发展目标：2020、2025和2030年乘用车20s有效比功率分别达到3.5、4和5kw/kg以上，商用车30s有效比扭矩分别达到18、19和20n*m/kg以上。驱动电机的集成化、高效化、高功率密度将成为未来电机的技术制高点。

1kg铜可以制成110米1平方的线缆，良好散热情况下可以稳定承受10a电流，放在1.4t磁场环境中，根据公式f＝bli，可稳定受力超过1500牛，其中，f表示安培力，b表示磁场的磁感应强度，l为导线的有效长度，i为流过导线的电流；仅处于亚音速状态，如：运动速度200米/秒，根据公式p＝fv，p为功率，v表示速度，1kg铜线完全可以长时间提供300kw的能量转换，发热量不到千分之一。市场上在售的启动变压器，50hz情况下30kw变压器约21kg，完全可以将电机视为一台只有原边的变压器，频率可达5000hz，完全可以实现峰值功率密度100kw/kg以上。现行电机为防止磁铁和导磁铁芯对吸，使得磁极与绕组数量不能够形成一一对应或者整数倍关系，不得已牺牲电机性能，即传统电机导磁铁芯和线圈数量大于磁铁数量，普通电机导磁面积被压缩，同样长度的导线缠绕的磁通面积更小，使得普通电机无法集中导磁，另外电机旋转切换磁场的相对位移被拉长，因此电机性能较差。

技术实现要素：

本发明提出一种独立场电机，解决现行电机为防止磁铁和导磁铁芯对吸，使得磁极与绕组数量不能够形成一一对应或者整数倍关系，不得已牺牲电机性能的问题。

本发明的一种独立场电机，包括：位于电机壳内的磁铁、导磁铁芯和线圈，线圈绕在所述导磁铁芯上形成绕组，电机每一相的磁铁数量分别为该相中导磁铁芯和线圈的整数倍，所述线圈的数量和导磁铁芯的数量相等，所有相的导磁铁芯刚性连接，且相与相之间互成预定夹角设置沿电机轴独立分布。

其中，所述每一相的导磁铁芯刚性连在电机壳上，磁铁连接电机轴。

其中，所述每一相的磁铁刚性连在电机轴上，磁铁连接电机壳。

其中，每一相中的磁铁沿电机轴呈辐射状分布在固定架内，所述固定架绕电机轴转动，所述导磁铁芯包括：固定盘和多个u形绕线叉，所述多个u形绕线叉设置在固定盘的侧面，线圈沿固定盘圆周绕制在u形绕线叉内，三相中的固定盘通过电机壳刚性连接，且固定盘的轴线与电机轴同轴设置，且三相中的u形绕线叉在与电机轴垂直的面上互呈预定夹角设置，沿电机轴独立分布。

其中，所述磁铁包括：永磁铁、电磁铁和感应磁铁。

本发明的独立场电机中，磁铁、线圈、导磁铁芯呈整数倍关系，相对于普通电机导磁、线圈数量大于磁铁的情况，避免了普通电机的导磁面积被压缩及同样长度的导线缠绕的磁通面积更小的情况，本发明的独立场电机能够集中导磁，而且电机旋转切换磁场的相对位移缩短，极大限度地提高电机功率密度，提升了电机性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种独立场电机中磁铁、导磁铁芯和线圈的布局原理示意图，图1中(a)(b)和(c)为绕组和磁铁的三种位置关系，图1中(d)和(e)为采用(a)(b)和(c)的三相电机示意图；

图2为按图1中布局原理的一种具体结构展开图；

图3为图2中导磁铁芯的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例的独立场电机如图1所示，包括：位于电机壳内的磁铁1、导磁铁芯和线圈，线圈绕在导磁铁芯上形成绕组3。电机每一相的磁铁1数量分别为该相中导磁铁芯和线圈的整数倍，即为绕组3的整数倍，线圈的数量和导磁铁芯的数量相等，所有相的导磁铁芯刚性连接，即所有相的绕组3要么同时相对磁铁1转动要么都相对磁铁1不转动，且相与相之间互成预定夹角设置，沿电机轴独立分布，即任意时刻最多只有一组导磁铁芯会和磁铁1发生对吸，而且每一相都有独立的电磁场，互不干涉。由于每一相中，磁铁1与绕组3为一一对应关系(数量相等)或磁铁1为绕组3的整数倍，磁铁1和导磁铁芯会相互吸住，而一台电机有很多块磁铁1组成，形成的合力非常大，电机很难启动，当导磁铁芯刚性连接，且相与相之间互成预定夹角设置后，任意时刻，绕组3在磁场中受合力得到平衡，电机可以轻松启动。

本实施例的独立场电机中，磁铁、线圈、导磁铁芯呈整数倍关系，相对于普通电机导磁、线圈数量大于磁铁的情况，避免了普通电机的导磁面积被压缩及同样长度的导线缠绕的磁通面积更小的情况，本发明的独立场电机能够集中导磁，而且电机旋转切换磁场的相对位移缩短，极大限度地提高电机功率密度，提升了电机性能。

本独立场电机可以理解为现行电机的分解结构，如图1中(d)和(e)所示，即现行电机的每一相形成一个或者多个旋转单元，通过转轴或其它机构刚性连接；电机相与相各自的旋转单元沿转轴固定为特定夹角，沿电机轴独立分布。

本实施例中，每一相的导磁铁芯刚性连在电机壳上，即绕组不转动，磁铁1带动电机轴转动。当然还可以是每一相的导磁铁芯刚性连在电机轴上，磁铁1固定在电机壳上，即磁铁1不动，绕组带动电机轴转动。

如图2和3所示，为具体的一种独立场电机(三相，每相八块磁铁1，一个线圈32，一个导磁铁芯31)结构展开图，每一相中的磁铁1沿电机轴呈辐射状分布在固定架2内，固定架2绕电机轴转动。导磁铁芯31包括：固定盘311和多个u形绕线叉312，多个u形绕线叉312设置在固定盘311的侧面，线圈32沿固定盘311圆周绕制在u形绕线叉312内，三相中的固定盘311通过电机壳刚性连接，且固定盘311的轴线与电机轴同轴设置，且三相中的u形绕线叉312在与电机轴垂直的面上互呈预定夹角设置，如图2中虚线所示，以其中一个u形绕线叉312为参考，三相中的u形绕线叉312与水平面的夹角均不相同，只有最右边的一个导磁铁芯31会和磁铁1发生对吸，其余两个导磁铁芯31的u形绕线叉312均与磁铁1错开。

本实施例中，磁铁1可以是永磁铁、电磁铁和感应磁铁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种独立场电机，包括：位于电机壳内的磁铁、导磁铁芯和线圈，线圈绕在所述导磁铁芯上形成绕组，其特征在于，电机每一相的磁铁数量分别为该相中导磁铁芯和线圈的整数倍，所述线圈的数量和导磁铁芯的数量相等，所有相的导磁铁芯刚性连接，且相与相之间互成预定夹角设置，沿电机轴独立分布。

2.如权利要求1所述的独立场电机，其特征在于，所述每一相的导磁铁芯刚性连在电机壳上，磁铁连接电机轴。

3.如权利要求1所述的独立场电机，其特征在于，所述每一相的导磁铁芯刚性连在电机轴上，磁铁连接电机壳。

4.如权利要求1所述的独立场电机，其特征在于，每一相中的磁铁沿电机轴呈辐射状分布在固定架内，所述固定架绕电机轴转动，所述导磁铁芯包括：固定盘和多个u形绕线叉，所述多个u形绕线叉设置在固定盘的侧面，线圈沿固定盘圆周绕制在u形绕线叉内，三相中的固定盘通过电机壳刚性连接，且固定盘的轴线与电机轴同轴设置，且三相中的u形绕线叉在与电机轴垂直的面上互呈预定夹角设置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的独立场电机，其特征在于，所述磁铁包括：永磁铁、电磁铁和感应磁铁。

技术总结
本发明涉及电机技术领域，公开了一种独立场电机，包括：位于电机壳内的磁铁、导磁铁芯和线圈，线圈绕在所述导磁铁芯上形成绕组，电机每一相的磁铁数量分别为该相中导磁铁芯和线圈的整数倍，所述线圈的数量和导磁铁芯的数量相等，所有相的导磁铁芯刚性连接，且相与相之间互成预定夹角设置，沿电机轴独立分布。本发明的独立场电机能够集中导磁，而且电机旋转切换磁场的相对位移缩短，极大限度地提高电机功率密度，提升了电机性能。

技术研发人员：张治成
受保护的技术使用者：张治成
技术研发日：2020.05.11
技术公布日：2020.08.04