[发明专利]一种异型电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种异型电机，包括异型电动机和异型发电机。

背景技术

电动机和发电机可被统称为电机。电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机可以实现电能向机械能的转换，发电机可以实现机械能向电能的转换，二者都是电和磁的转换操作，是可以互相改装的。

不管是电动机还是发电机，其关键组成部分都是电枢组件（包括导线线圈和电枢铁心等辅助部分）和磁极组件（永久磁体或者电磁体），二者相对运动就可产生电和磁的交互作用。因此电枢组件和磁极组件构成的磁电系可以被视为基本单元。

电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁体绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。

发电机是把机械能转换为电能的设备，其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。一般都是由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，或者是使转子可以相对定子旋转，做切割磁感线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

现有技术的电机一般分为两种：一种是磁体（分为永磁体和电磁体）在外，线圈（即构成电枢组件的导线线圈）在内，线圈在磁体产生的磁感线中旋转切割磁感线，或者磁体（分为永磁体和电磁体）在内，线圈在外，他们都被称作鼠笼式传统电机。另一种是磁体（分为永磁体和电磁体）在线圈（即构成电枢组件的导线线圈）的一侧或两侧，线圈和磁体绕共有转轴做相对转动，磁体转动线圈静止，或者反之，此类电机的直径远大于厚度从外形上看像个盘子，因此被称为盘式电机。盘式电机的一个共有特点是磁体和线圈的排布方向与共有轴垂直，沿径向平面结构排列。而且盘式电机的直径远大于厚度。以上是所有已公知技术的共有特点。

传统的鼠笼式电机的结构经过百多年的发展已经非常成熟，就其结构本身而言，改进的余地并不大，无法进一步提高电机的单位体积的功率密度。而盘式电机相对鼠笼式电机更为新颖，具有不少优点，但是，现有技术中的盘式电机仍存在以下缺陷：

1．若盘式电机只采用一个定子与一个转子的结构，则其功率密度仍然不高，不符合现代电机设计的发展趋势。同时，在应用空间受限的情况下，例如，如图20所示，因为障碍物900的存在使得安放电机的空间很受限制，从而限制了盘式电机的径向不能加长、不能做得很大，这意味着能够增加线圈匝数的空间变得很有限，这样在诸如磁极磁力强度等条件不变或变化的可能很有限时，若想大幅提高盘式电机的单机功率则几乎不可能。这使得盘式电机能够实现的功能和功率都很有限。

2.若盘式电机采用多个定子与多个转子的结构，虽然可以提高电机的单机功率，但是这就需要加宽盘式电机的轴向宽度以容纳多个定子和转子。但是在应用空间受限制的情况下，例如，如图21所示，因为障碍物900的存在使得安放电机的空间有限而限制盘式电机的轴向不能做得很宽时，则盘式电机能够实现的功能和功率同样会很受影响。

3.在特殊应用空间的限制下，例如，如图22所示，因为障碍物900的存在使得应用空间的尺寸有限，不容许盘式电机的径向加长，也不容许盘式电机的轴向加宽时，则要提高盘式电机的功率和功能就会变得不可能。

随着现代社会和生活的不断进步，不断涌现出很多崭新的领域需要应用电机，这同时也对电机从功能到尺寸都提出了新的要求，比如在人体仿生工程领域，仿生人体的某些器官零件，这就需要安装一些小电动机，但是由于可以安装电动机的空间很有限，这就对电机的设计提出了新的要求，即特殊的空间限制对电动机的设计提出了特殊要求，电动机既需要适合满足特殊的空间形态限制，同时还需要达到很高的功率表现和足够满足功能。这就对革新电机的现有结构提出了新的要求。另外，在诸如新能源发电领域中，一些新的应用需求需要发电机被安放在特定的极其苛刻和有限的空间形态范围内，同时还需要发电机达到足够大的单机发电功率。这些新领域都对革新电机的现有结构提出了新的要求。

以上这些新要求在所有已公知技术中都无法解决，这需要通过彻底创新电机的结构和形态来解决。

发明内容