径向多层定、转子电机制造技术

一种径向多层定、转子电机，包括壳体、定子和转子，其特征在于：所述转子由至少２层圆筒状结构的转子层组成，各转子层之间通过转子连接环固定连接，在相邻两层转子层之间及外层转子的外面分别设有一层定子层，各定子层之间通过定子连接环固定连接，转子层和定子层成径向相间排列结构，最内层的转子中央固定连接有电机轴。本实用新型专利技术在相同的空间（体积）内，增大了定子、转子的工作面积，因而增大了磁通量，增大了旋转力矩，增大了起动能力和输出功率，提高了电机的效率；同时可适应各种特殊场合的需求。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种电机，具体涉及对电机的定子和转子结构进行的改进。
技术介绍
电机(包括电动机和发电机)应用的领域十分广泛，因此提高电机的效率对于节约能源以及电机在某些场合的应用有着重要的意义。传统的电机，通常由一个定子和一个转子组成，以感应式电机为例，定子由定子铁芯和定子绕组组成，定子铁芯由硅钢片叠合成圆筒状，嵌入电机的外壳内，定子铁芯上均匀分布有多个与电机轴平行设置的槽，槽内设有定子绕组；转子位于定子的圆筒形空腔内，与定子间隔有气隙，转子铁芯装在电机轴上，转子铁芯表面嵌有与电机轴平行的铜嵌条，并由短路环连接，电机轴两端通过轴承与外壳的两侧端盖连接。当定子绕组通电后，在定子的周围形成旋转磁场，转子在旋转磁场的作用下在铜嵌条内感应出电流，使转子受定子磁场的作用旋转，带动电机轴转动输出。这种由外围圆筒形的定子和内部圆柱形的转子组成的结构，已经成为电机的标准组成结构，在电磁式、感应式和恒磁式电机中均广泛采用。我们以电动机为例分析其结构与功率的关系。决定电机作功(将电能转化为机械能)的主要因素，可以简单地以公式F＝B×I×L表达，式中F——载流导线所受的电磁力，B——磁场中某点的磁感应强度，I——受力导线中通过的电流，L——与磁场方向垂直的导线长度。因此，要增大作功的能力，必须增大B×I×L的积。对上述结构中的电机而言，其磁场B可认为是由定子决定的，B＝μNI/L，其中的磁导μ受定子铁芯材料制约，N为定子线圈的匝数，I为通过该线圈的电流大小，因而磁场B的大小受到制约，对定子的单个磁极而言，B值的递增只能制约在一定的范围内。I×L主要与电机的转子有关，以感应式电动机为例，I取决于e(感应电动势)，e＝B×L×V，在确定的条件下，B、V为常数(交流电机中，V由电频率确定，B由材料的磁导μ及几何尺寸确定)，只有增加L，即增加导线的根数或增长每根导线的长度，来增大I×L的积，这样，势必增大转子的表面积(S)。可见，在这种单定子和转子的结构下，要增加电机功率，一是增大材料的磁导μ，这样势必大大增加电机的成本；是增大定子、转子的工作面积，这会导致电机体积的增大。特别是，在材料确定的情况下，增大工作面积的做法存在着较大的问题，即由于转子体积增大，使转子的质量增大，增加了起动的难度；同时，转子体积增大后，使得定子产生的磁场通过转子的磁路长度增加，从而会导致磁通量的降低，反过来又会影响电机功率的增加。因此，必须对电机的定转子结构进行改进，如果能在不增加或少增加电机体积的情况下增大电机功率，也即在同等功率输出的情况下减小电机的体积和重量，必将对电机的应用产生革命性的影响。
技术实现思路
本技术目的是提供一种新结构的电机，其定子和转子的设置使得在较小的体积和重量下可以制作大功率电机，即有效地提高电机的效率。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是一种径向多层定、转子电机，包括壳体、定子和转子，所述转子由至少2层圆筒状结构的转子层组成，各转子层之间通过转子连接环固定连接，在相邻两层转子层之间及外层转子的外面分别设有一层定子层，各定子层之间通过定子连接环固定连接，转子层和定子层成径向相间排列结构，最内层的转子中央固定连接有电机轴。上述技术方案中，由数层定、转子按圆径方向逐层相间排列，组成内、外式径向多层电机，各相邻的定子层与转子层之间隔有气隙，其中，分布在同一圆心角内的内、外层线圈，在同一时间内产生的磁力线方向一致，考虑相邻的两层定子层，其间构成了以相同速度变化的磁场，对位于其间的一层转子层作功，使其转动，这样，一方面由于有多层转子，使得在相同体积的情况下，转子的工作面积成倍增加，同时，相邻定子层间的磁路长度减短。与现有技术相比，一方面在增大功率的情况下，不增加体积，即不增加转子的重量，不会增加起动困难；另一方面，多层结构不会增加磁路长度，从而不会引起磁通量的降低。上述技术方案中，转子连接环将各层转子连接为一体，在交变磁场的作用下一起旋转，形成电机的输出。根据转子连接环的连接设置结构，可以有两类具体实现方案，一是所述转子连接环位于转子轴向的中央，与外层转子为一体结构，各内层转子均为两段构成，相对转子连接环左右对称布置并与转子连接环固定连接，所述定子连接环为两个，分别位于左右两端，各层定子均由左右两段构成，分别与相应的定子连接环连接；这种结构下，转子连接环位于中央，驱动均衡有力。另一种方案是所述转子连接环位于电机的一端，并与各转子层构成一体结构，所述的定子连接环位于电机的另一端，并与各定子层构成一体结构；这种结构制作方便，特别适用于薄形电机。本技术方案与现有技术的最大区别即在于，现有技术是单个转子在单个定子的筒形空间内转动，而本技术采用了层状结构，将转子和定子分层，可以是2层定子和2层转子，外层定子与壳体固定，内层转子与电机轴固定，内层转子、内层定子、外层转子、外层定子由内向外依次套合排列；也可以是3层定子和3层转子，外层定子与壳体固定，内层转子与电机轴固定，各层转子和定子呈径向相间排列结构；还可以是4层定子和4层转子，或者更多层的定子和转子，外层定子与壳体固定，内层转子与电机轴固定，各层转子和定子呈径向相间排列结构。本技术方案可以适用于各种形式的电机，只要变换定子和转子的形式，即可构成现有的各类电机。如所述每个转子层由圆筒状铁芯构成，铁芯的表面均匀分布有与电机轴平行的铜嵌条，铜嵌条两端由短路环连接，可以构成感应式电机；所述每个转子层由圆筒状铁芯构成，铁芯表面开有槽，槽内放有转子线圈，可以构成电磁式电机；所述每个转子层由圆筒状铁芯构成，铁芯表面均匀分布有不同极性的磁铁，可以构成恒磁式电机。此外，改变其接线结构，可以用于交流、直流、单相、三相等各种场合，以及作为电动机或发电机使用。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点1.由于本技术创造性地将原有的单层定子、转子结构改变为多层定子、转子结构，在相同的空间(体积)内，增大了定子、转子的工作面积，因而增大了磁通量，增大了旋转力矩，增大了起动能力和输出功率，提高了电机的效率。2.本技术给出了两类转子层间的连接形式，转子连接环居中的形式有利于受力的平衡，特别适合于制作大功率电机，而转子连接环位于一侧的形式特别适合于制作薄形电机，可以适应特殊场合的需求。附图说明附图1为本技术实施例一的结构示意图；附图2是图一中的A-A向剖视图(壳体未画出)；附图3是实施例一中定子线圈和转子线圈的空间位置关系示意图；附图4是现有技术中电机内磁场分布示意图；附图5是图4的B-B向剖视示意图；附图6是实施例一的电机内磁场分布示意图；附图7是图6的C-C向剖视示意图。其中、外层定子；、外层转子；、内层定子；、内层转子；、电机轴；、壳体；、定子线圈；、铜嵌条；、磁力线；、转子连接环；、定子连接环。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述实施例一参见附图1至附图7所示，一种径向多层定、转子电机，包括壳体6、定子和转子，定子和转子各有2层，外层转子2由环形的硅钢片叠合成圆筒形铁芯，圆筒半高处设有转子连接环10，转子连接环10由圆形硅钢片叠合而成，中央开有与电机轴5紧配合的孔，内层转子4由对称的两段构成，其中央开孔，安装时从电机轴5的两端套入，与电机轴5及转子连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向多层定、转子电机，包括壳体、定子和转子，其特征在于：所述转子由至少２层圆筒状结构的转子层组成，各转子层之间通过转子连接环［１０］固定连接，在相邻两层转子层之间及外层转子的外面分别设有一层定子层，各定子层之间通过定子连接环［１１］固定连接，转子层和定子层成径向相间排列结构，最内层的转子中央固定连接有电机轴［５］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱铁钢，
申请(专利权)人：朱铁钢，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]