具有海尔贝克阵列和铁磁流体芯的电机制造技术

描述了一种电机装置，其利用海尔贝克阵列和铁磁流体芯。电机包括转子组件和定子组件，其中的每个利用海尔贝克阵列。铁磁流体芯在定子中使用，其得到不易于受芯损耗影响并且以增大的效率进行操作的电机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月26日提交的美国临时专利申请No.61/970,719的权益，出于各种目的将其内容通过引用的方式整体并入。
本公开内容大体涉及电机的领域。
技术介绍
目前存在针对电机的许多不同的设计。电机是将电能转换成动能的电动机器。为了达到这一点，大多数电机使用若干螺线管来产生磁场。铁磁芯常常被用于聚集并引导由螺线管产生的磁场。当芯经受变化的磁场时，芯的磁化随着变化的磁场而变化。磁化的变化导致铁磁粒子连续地重新对齐，从而产生余热并浪费能够被转换成机械能的潜在的能量。该过程被称为芯损耗并且显著地降低电机的效率。因此，存在对具有由减少的芯损耗得到的增大的效率的电机的需要。
技术实现思路
描述了一种电机装置，其利用海尔贝克(Halbach)阵列和铁磁流体芯。电机包括转子组件和定子组件。转子组件还包括被布置为形成海尔贝克阵列的多个磁体。定子组件还包括也被布置为形成海尔贝克阵列的多个螺线管。定子组件维持螺线管处于相对于转子组件的固定位置中，同时转子组件使磁体的海尔贝克阵列绕该固定位置旋转。代替使用传统黑色金属芯，定子中的螺线管利用铁磁流体芯。铁磁流体不易于受过热影响并且辅助将任何产生的热耗散到周围结构。对铁磁流体芯的使用得到不易于受芯损耗影响并且以增大的效率进行操作的电机。在一个实施例中，电机装置包括用于使多个磁体旋转的转子部件和用于维持多个螺线管处于相对于转子部件的固定位置中的定子部件。除了具有内圆周和外圆周的多个磁体之外，转子部件具有外圆周。多个磁体被布置为使得它们的外圆周与转子部件的外圆周一致且同心。该布置产生在它们的外圆周之外的通过抵消到接近于零的减弱的磁场，并且产生在它们的内圆周之内的增强的磁场。定子部件具有大于转子部件的外圆周的内圆周，从而导致定子部件包围转子部件。定子部件还包括多个螺线管和控制多个螺线管的换相电路。每个螺线管具有内圆周和外圆周，并且所有螺线管被布置为使得它们的内圆周与转子部件的内圆周一致且同心。该装置产生在多个螺线管的外圆周之外的抵消到接近于零的减弱的磁场，并且产生在螺线管的内圆周之内的增强的磁场。附图说明所公开的实施例具有将从详细描述、随附权利要求以及附图(或图)中变得显而易见的优点和特征。下面是对附图的简单介绍。图1A图示了电机的三维示意图。图1B图示了电机的部分分解三维示意图。图1C图示了电机的三维示意图。图2图示了电机壳体的三维示意图。图3图示了固定器盖的三维示意图。图4A图示了框架的三维示意图。图4B图示了具有切向螺线管的框架的三维示意图。图4C图示了具有切向螺线管的框架的部分横截面示意图。图4D图示了具有径向螺线管的框架的示意图。图4E图示了具有径向螺线管的框架的部分横截面示意图。图4F图示了具有径向螺线管和切向螺线管两者的框架的部分横截面示意图。图4G图示了具有径向螺线管和切向螺线管两者的框架的部分横截面示意图。图5A图示了切向螺线管的布线图。图5B图示了径向螺线管的布线图。图5C图示了切向螺线管和径向螺线管两者的布线图。图6A-6D图示了针对电机换相相位中的相位一到相位四的布线图。图7图示了轴承固定器的三维示意图。图8图示了轴缓冲器的三维示意图。图9图示了磁体的三维示意图。图10图示了固定环的三维示意图。图11图示了换相电路的布线图。具体实施方式各图(图)和下面的描述涉及仅仅通过说明的方式的优选实施例。应当指出，根据下面的讨论，本文中公开的结构和方法的备选实施例将容易被认识为可以在不脱离要求保护的内容的原理的情况下采用的可行备选方案。现在将详细对若干实施例进行引用，其中的示例被图示在附图中。要指出，只要可行，相似的或类似的附图标记可以被使用在各图中并且可以指示相似的或类似的功能。附图仅仅出于说明的目的描绘了所公开的系统(或方法)的实施例。本领域技术人员将容易认识到，根据下面的描述，本文中说明的结构和方法的备选实施例可以在不脱离本文中描述的原理的情况下来采用。示例电机配置现在参考图1到图10，图示了利用海尔贝克阵列和铁磁流体芯的电机装置的部件和组件。要指出，电机能够为电动机。图1A图示了电机101的示例实施例的三维示意图。电机包括转子组件105、转子组件外圆周106、轴110、轴承115、轴承固定器120、定子组件135以及定子组件内圆周136。在该示例实施例中，转子组件105在形状上是大致圆柱形的并且包括轴110。在一些实施例中，转子组件105可以具有在中心截面中钻孔的孔以辅助通气和热耗散，并且以减少质量。在该示例实施例中，定子组件135在形状上是大致圆柱形的，并且在一些实施例中，定子组件135还可以具有围绕其圆周钻孔的孔以辅助通气和热耗散，并且以减少总体质量。转子组件被定位为与定子组件135同心。转子组件外圆周106稍微小于定子组件内圆周136，由此允许转子组件105适配在定子组件135内。转子组件105包括在转子组件105的任一侧上延伸的轴110。轴110由两个轴承115支撑，其继而均由轴承固定器120支撑。每个轴承固定器120被固定为与定子组件135同心。由于转子组件105由轴承115支撑，所以转子组件105能够自由地在定子组件135内旋转。图1B图示了图1A中示出的电机101的部分分解三维示意图。电机101组件包括转子组件105和定子组件135。转子组件105包括轴缓冲器107、轴110、多个磁体125和固定环130。轴缓冲器107在形状上是圆柱形的，并且还包括外圆周108。在该示例实施例中，多个磁体125中的每个是楔形的使得磁体能够以环形来组装。多个磁体125还包括内圆周126和外圆周127。定子组件135包括轴承115、轴承固定器120、电机壳体140、框架145、固定器盖150以及多个螺线管155。在图2中描绘的实施例中，电机壳体140是具有唇部210和内壁215的圆柱形壳。在一些实施例中，电机壳体140可以具有多个通气孔205以辅助热耗散。图4A中描绘的框架145的实施例包括内环415。图3中示出的固定器盖150的实施例是具有多个安装接片305和挤压件310的扁平圆柱形壳。多个螺线管155包括图4E中描绘的多个切向螺线管430和多个径向螺线管435。多个螺线管155还包括内圆周156和外圆周157。参考回到1B，轴110在轴缓冲器的中心被连接到轴缓冲器107。轴110在轴缓冲器107的两侧上延伸，并且轴110中的每个端部适配在轴承115之内。两个或多个磁体125以围绕轴缓冲器107的环形来布置。多个磁体的外圆周127与转子组件外圆周106一致且同心。多个磁体的内圆周126与轴缓冲器的外圆周108一致且同心。多个磁体125由固定环130紧固到轴缓冲器107。轴承115由轴承固定器120支撑。在一些实施例中，轴承115的外直径可以稍微大于轴承固定器120中的下凹孔的内直径，从而导致在轴承与轴承固定器之间的过盈配合(interferencefit)。在一个示例实施例中，轴承固定器120被固定到电机壳体140，如图1A所示。在一些实施例中，轴承固定器120可以通过使用螺纹杆被紧固到电机壳体140。在其他实施例中，轴承固定器120可以通过使用螺栓、螺钉、粘合剂、或其他固定方法被紧固到电机壳体140。框架145同心地保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机装置，包括：转子组件，所述转子组件包括外圆周和多个磁体，所述多个磁体包括内圆周和外圆周，所述多个磁体被布置为使得所述多个磁体的所述外圆周与所述转子组件的所述外圆周一致且同心，并且使得所述多个磁体产生在所述多个磁体的所述外圆周之外抵消到接近于零的减弱的磁场，并且产生在所述多个磁体的所述内圆周之内的增强的磁场；定子组件，所述定子组件包括大于所述转子组件的所述外圆周的内圆周，所述定子组件包围所述转子组件，所述定子组件包括：具有内圆周和外圆周的多个螺线管，所述多个螺线管被布置为使得所述螺线管的所述内圆周与所述转子组件的所述内圆周一致且同心，并且使得所述多个螺线管产生在所述多个螺线管的所述外圆周之外的减弱的磁场以抵消到接近于零，并且产生在所述多个螺线管的所述内圆周之内的增强的磁场；以及换相电路，所述换相电路控制所述多个螺线管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 US 61/970,7191.一种电机装置，包括：转子组件，所述转子组件包括外圆周和多个磁体，所述多个磁体包括内圆周和外圆周，所述多个磁体被布置为使得所述多个磁体的所述外圆周与所述转子组件的所述外圆周一致且同心，并且使得所述多个磁体产生在所述多个磁体的所述外圆周之外抵消到接近于零的减弱的磁场，并且产生在所述多个磁体的所述内圆周之内的增强的磁场；定子组件，所述定子组件包括大于所述转子组件的所述外圆周的内圆周，所述定子组件包围所述转子组件，所述定子组件包括：具有内圆周和外圆周的多个螺线管，所述多个螺线管被布置为使得所述螺线管的所述内圆周与所述转子组件的所述内圆周一致且同心，并且使得所述多个螺线管产生在所述多个螺线管的所述外圆周之外的减弱的磁场以抵消到接近于零，并且产生在所述多个螺线管的所述内圆周之内的增强的磁场；以及换相电路，所述换相电路控制所述多个螺线管。2.根据权利要求1所述的电机装置，其中所述定子组件包括用于容纳铁磁流体的隔室，所述多个螺线管驻存在所述隔室内，并且所述多个螺线管浸入在所述铁磁流体中。3.根据权利要求2所述的电机装置，其中所述铁磁流体填充所述多个螺线管中的每个螺线管内的开放腔。4.根据权利要求3所述的电机装置，其中所述定子组件包括包围所述多个螺线管并且与所述铁磁流体相接触的电机壳体，所述铁磁流体将由所述螺线管产生的热耗散到所述电机壳体。5.根据权利要求4所述的电机装置，其中所述电机壳体包括用于辅助通气和热耗散的多个孔。6.根据权利要求1所述的电机装置，其中所述磁体是偶极元件。7.根据权利要求1所述的电机装置，其中所述多个磁体中的每个磁体是楔形的，使得所述多个磁体中的每个磁体具有磁化的矢量方向，所述磁化的矢量方向以来自所述转子的中心的所述磁体的位置矢量两倍的速率旋转。8.根据权利要求1所述的电机装置，其中所述多个磁体由总计16个磁体组成。9.根据权利要求8所述的电机装置，其中由所述多个磁体产生的所述磁场是oct-pole场。10.根据权利要求1所述的电机装置，其中所述多个螺线管由相等数量的径向螺线管和切向螺线管组成，所述径向螺线管和所述切向螺线管中的每个螺线管包括轴，所述径向螺线管被定向为使得每个径向螺线管的所述轴处于所述多个螺线管的中心径向的方向上，并且所述切向螺线管被定向为使得每个切向螺线管的所述轴处于与所述多个螺线管的所述内圆周切向的方向上。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·威廉姆斯，
申请(专利权)人：一四零能量公司，
类型：发明
国别省市：美国;US