[发明专利]叠盘式单相移相电动机

说明书

无铁芯永磁无刷电动机主流结构是三相，既有采用单相三盘移位叠盘式结构的无铁芯永磁无刷三相电动机，也有三相结构的单盘式三相无铁芯永磁无刷电动机，少有单盘单相电动机，因其无法消弭0扭矩奇点的基因缺陷。本发明基于叠盘式单盘单相无铁芯电机，创造“移相”概念，设计了一系列“叠盘式单相移相电动机”，优选结构简单、使用方便、维护简易的全新设计方案，定名为“无铁芯永磁无刷叠盘式单相正交电动机”。该方案基于多个单盘单相无铁芯永磁无刷电动机盘组，通过在组装各盘组时的安装环节，旋转某盘组一个小角度，确定电动机各个盘组所需的相位偏移，达到总体上消弭0扭矩奇点的基因缺陷，实现任意时刻通电即可启动的便捷，消除“死机”的尴尬。

【技术领域】

本发明涉及一种电动机，具体涉及一种叠盘式单相移相电动机。与常规永磁电动机结构相比，本发明作了大幅改变，涉及几种新型无铁芯永磁电机的结构形式，以及与新发明关联的新型配件等零部件及其相关材料的功能与特点、制造和使用方法。

【背景技术】

常见电动机三相驱动，包括永磁无铁芯电动机。三相电动机易启动，无0扭矩奇点不会“死机”。盘式无铁芯单相永磁电动机结构简单扭矩大但奇点多，在奇点处扭矩为0有死机尴尬，缺陷明显。但三相电动机也有不足：仅三分之二线包工作，是以出力不全换启动之利。

能否既不死机又能全勤，“鱼与熊掌兼而有之”？如何优化有待探索与创新。

【发明内容】

本发明结合叠盘式单相永磁无铁芯电机内部动态磁场特点，创造“单相移相”技术概念，组合发明“移相盘”和“盘移相”等关键零部件及相关技术实施方案，实现“鱼掌兼得”。

叠盘式单相移相电动机之所以具有“无死角任意启动”的特点，关键在于通过“移相”技术方案来实现无死角任意启动。电机相位是指电机的电压/电流波形的矢量角度。单盘单相永磁电机的定子绕组线包数等于转子磁钢块数称为电机极数且为偶数2N，转子旋转一周，电机的电压/电流波形变化N周，即电机的相位变化了N周。电机电压/电流一周360°相位对应电机盘圆周度数为360°/N。本发明相关创新技术的系列方案，要点简述如下：

1.盘式无铁芯电动机定子绕组与转子盘之间最直接关系是相对位置关系，更确切地说是绕组线包与磁钢块之间相对位置关系，位置不同则相互间电磁作用力的方向、大小都不同。借自行车为例，施力于脚踏板未必能驱车前行，要看脚踏板曲柄所处角度，曲柄不垂直于地面且脚踏板位于前侧，踩踏有效，而水平位置最为高效；若曲柄垂直于地面且脚踏板在下，即使站上去也无前行之力。只有踩踏角度合适，才能一蹬就跑。电动机要确保任意启动，就要确保合适的电驱角度，我们设计“单盘式三相电动机”正基于此。因单相电动机有0扭矩“奇点”基因缺陷，只能采用“单盘式无铁芯三相电动机”方案。

2.两个盘组以上的电机称为“叠盘式”电机，对叠盘式单相无铁芯电机，可采用移相方案实现即启即动的目标。将其一组定标起始“0”相位，可谓之“正盘”，另一组适当旋移，相位“非0”即可消弭奇点，谓之“奇盘”。优选方案是旋转移相90°，可获最佳效果。

一种叠盘式单相移相电动机，其特征是：定子盘之间或转子盘之间的相互相位不一致，用以消弭单盘单相电动机固有的0扭矩“奇点”缺陷。

3.实现叠盘式单相移相电动机的移相有一系列不同方案，归纳起来可分两类，分述如下：

3.1.基于将电机内部轴向磁场实施移相的方案。此方案特点是：电动机内部的定子盘组之各个盘保持相同相位，仅对源自转子盘的磁场实施移相操作。再细分为两类：

3.1.1.【1】一步到位式移相方案：将转子盘组分成两部分，两部分之间增加“移相盘”以完成将电动机内部轴向磁场移相的任务，移相角度非0即可，优选是正交移相90°。

3.1.2.移相盘结构近似转子盘，“移相块”是其关键组件，移相块位置与磁钢块一一对应，提供符号类似的“平行换道”磁场通道：两侧磁力线束方向不变，横向偏移一小段距离，该距离就是所需磁场移相距离。