[发明专利]具有沿直径设置的线圈的电动马达

说明书

本发明涉及一种电动马达，它包括：(A)盘型转子，其包括：(a)共中心的轴和盘；(b)在所述盘的顶部或内部的两个或更多个永磁体；和(c)设置在至少两个所述永磁体之间的铁磁材料件；以及(B)定子，其包括：(d)沿转子的盘的直径设置的沿直径设置的线圈单元，线圈单元包括：(d1)具有矩形腔的沿直径设置的矩形的线轴，所述矩形腔具有的长度略大于转子的直径；(d2)缠绕在所述沿直径设置的线轴上的线圈；和(d3)在所述线轴内以包含所述轴的上孔和下孔，从而允许所述转子在所述矩形腔内旋转。

技术领域

本发明涉及电动马达领域。更具体地，本发明涉及一种电动马达，其包括放置在定子处的一个或多个沿直径设置的线圈和放置在盘型转子上的两个或更多个永磁体。

背景技术

旋转型电动马达是众所周知的，并且现在已经被广泛使用许多年，用于将电能转换成机械能。典型的电动马达包括转子和定子。

转子是马达的运动部件，并且它包括将转动传递给负载的转动轴。转子通常具有放置在其中的导体，其承载电流，电流与定子的磁场相互作用以产生转动轴的力。在另一替代方案中，转子包括永磁体，而导体设置在定子处。

相应地，定子是马达的电磁电路的固定部分，并且它通常具有绕组或永磁体。定子线轴通常由许多薄金属片(称为叠层)构成。叠层用于减少能量损失，否则如果使用实心线轴则会导致能量损失。

电动马达也用于反向功能以将机械能转换成电能，并且在这种情况下，电动马达实际上是发电机。

当电动马达运行以将电能转换成机械能时，在电动马达内产生寄生磁通量，导致除了产生所需的机械能之外，还产生称为CEMF(反电动势)的电力。这种寄生电力(伦茨定律)实际上减少了从马达获得的总机械能。由于CEMF，马达内产生的寄生电能在3000Rpm(转/分)时可能达到总能量的80％，并且在1000Rpm时达到其20％。所有消除典型的电动马达的结构所固有的这种寄生能量的量的尝试都达到了一定的限度，但它们无法完全地消除这种寄生能量。

Takeuchi的US8,643,227公开了一种线性马达，其使用在线圈内移动的永磁体。US8030809(Horng等人)公开了一种用于包括环形绝缘环的无刷马达的定子。US6,252,317公开了一种电动马达，其包括环形转子穿过的多个线圈，所述环形转子具有支撑在其上的多个磁体。

本发明的相同的申请人和发明人的WO2013/140400和WO2014/147612教导了环型电动马达。在每种所述马达中，转子包括多个永磁体，这些永磁体以环型布置被布置，而旋转通过设置在定子处的多个线圈实现。通过每个马达线圈的DC电流的方向必须在每个盘旋转期间被反向数次，与面对相应线圈的永磁体的极同步。电流方向反向的速率随着线圈数量的增加并且随着马达速度(以每分钟的转数-RPM来测量)的增加而明显增加。因此，在高旋转速度(例如，每分钟3000转)中，电流反向的速率变得非常高，导致马达的控制器的成本和复杂化增加。此外，高的电流方向反向速率，虽然它增加了马达的速度，但是导致更高的CEMF，并且降低了马达的效率。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有简单且廉价结构的电动马达。更具体地，本发明提供一种马达结构，其即使在定子处具有单个线圈也能运行。

本发明的另一个目的是提供一种具有简单结构的无刷电动马达，其能够在不需要使用齿轮的情况下将扭矩传递到外部负载。

本发明的另一个目的是减少对于给定马达速度的马达线圈的电流方向反向的次数，从而减少马达控制器的复杂性和成本。

本发明的还有另一个目的是提供一种电动马达的新结构，其中显著地减少了在现有技术的马达中由于反向磁通量(CEMF)引起的寄生能量。

本发明的还有另一个目的是提供一种电动马达，其与现有技术的马达相比能够以更高的旋转速度运行，以提高效率和减少CEMF。