CN102414958A

CN102414958A - 发电装置与电动机

Info

Publication number: CN102414958A
Application number: CN2010800177957A
Authority: CN
Inventors: 金晋东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2012-04-11
Also published as: JP2012525114A; US20120086301A1; WO2010123281A2; WO2010123281A3

Abstract

本发明公开了一种发电装置和电动机。公开的发电装置包括：非铁金属制成的定子，且线圈缠绕在其上；以及非铁金属制成的转子，且安装成相对于定子可旋转，并且转子的表面上设置有多个磁体，以便通过与线圈的相互作用来产生电能。所公开的发电装置和电动机的优点在于，定子和转子由非铁金属制成，诸如不锈钢、铝、等等，从而使得转子能更平稳地旋转，因此提高了发电装置和电动机的操作效率。

Description

发电装置与电动机

技术领域

本发明涉及发电装置与电动机。

背景技术

发电装置将动能、热能或化学能转变成电能。

发电装置包括定子和转子。线圈缠绕在定子周围，永磁体安装在转子内。转子绕定子旋转。转子通过外部能量旋转时，线圈处产生电能。

电动机通过在定子内旋转转子将电能转变成驱动功率。电动机在所有需要驱动功率的行业内广泛使用。此类电动机包括定子和转子。

然而，在传统发电装置中，定子由铁制成，从而使得当转子旋转时，定子与永磁体之间会发生磁吸引。磁吸引作为阻力，从而降低发电装置的效率。

发明内容

技术问题

本发明的一个目标就是提供一种发电装置和一种电动机，其配置为使得转子能更有效地旋转，以提高其操作效率。

技术方案

根据本发明的一个方面，发电装置包括：由非铁金属制成的定子，线圈缠绕定子上；以及由非铁金属制成的转子。转子相对于定子是可旋转的，多个磁体布置在转子的表面内，以便转子与定子相互作用，从而产生电力。

根据本发明的另一个方面，电动机包括：由非铁金属制成的定子，其中定子包括定子本体以及从定子本体伸出的定子凸出部(statorprojection)，线圈布置在相邻的定子凸出部之间；由非铁金属制成的转子，其中转子具有布置在其表面中的多个磁体，以使得当功率施加到线圈时，转子相对于定子旋转；以及由铁制成的铁固定件(iron fixture)，其中该铁固定件布置在相邻的定子凸出部之间。

铁固定件包括与相邻定子凸出部之间的底座接触的底座部分，从底座部分伸出预定高度的伸出部分(projecting portion)，以及面对转子的对应的一个磁体的平坦部分。该平坦部分配置为从伸出部分的在线圈上方突出的远端横向伸展，以便平坦部分覆盖环绕伸出部分的线圈的预定区域。

有益效果

在根据本发明一个方面的发电装置和电动机中，定子和转子都由非铁金属制成，诸如不锈钢、铝，等等。这确保转子的旋转更有效，从而提高发电装置和电动机的操作效率。

此外，在根据本发明另一方面的发电装置和电动机中，定子由非铁金属制成，以使得当发电装置和电动机工作时，装置和电动机内产生的热很容易散发到外部，从而有效地散热。

而且，在根据本发明又一方面的发电装置和电动机中，因为定子由非铁金属制成，所以定子的重量减轻，从而便于制造和管理。

此外，在根据本发明再一个方面的发电装置和电动机中，磁体***孔形成在转子的本体内，以使得通过简单地将磁体***磁体***孔中来安装磁体，从而简化了磁体装配的过程。

而且，在根据本发明又一方面的发电装置和电动机中，定子形成板(stator-forming panel)可以很容易制成，因为其由于厚度相对较薄而具有良好的加工性。由于定子形成板可以简单地堆叠在彼此之上，因此定子的制造很容易。

此外，在根据本发明再一个方面的发电装置和电动机中，定子凸出部从定子的本体伸出。如果定子凸出部由与定子的本体一样的非铁金属制成，则定子凸出部的两侧上的相邻线圈之间的干扰可最小化。因此，发电装置和电动机的操作效率可进一步增加。

此外，在根据本发明另一个方面的发电装置和电动机中，发电装置和电动机不具有将定子和转子容纳在其中的外壳，而是定子不仅用于将线圈容纳在其中，还充当发电装置外壳。因此，发电装置和电动机可以具有简化的结构和紧凑的尺寸。

此外，在根据本发明再一方面的发电装置和电动机中，如果转子的本体由非铁金属制成且磁体盖由铁制成，转子的旋转可以更有效地进行，且磁体盖可以磁化，以便磁力集中到与磁体相关联的线圈。因此，发电装置和电动机的操作效率可进一步增加。

进一步，在根据本发明又一方面的发电装置和电动机中，在定子形成板叠片的相对端上，堆叠各自具有对应定子隔板(stator partition)的其他定子形成板。然后定子隔板将相邻的定子凸出部彼此连接，并与定子凸出部协同限定其中容纳的线圈的凹槽。然后，线圈通过定子隔板与外部隔离。由于定子凸出部由与定子形成板一样的非铁金属制成，因此定子隔板充当阻断相邻线圈之间的相互作用的屏蔽物。因为相邻线圈之间的相互作用可以最小化，所以发电装置的操作效率可以进一步增加。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施方式的发电装置的组合透视图；

图2是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的透视图；

图3是示出了根据本发明实施方式的发电装置的转子的透视图；

图4是示出了根据本发明实施方式的发电装置的横截面视图；

图5是示出了根据本发明实施方式的发电装置的、线圈缠绕在其周围的定子的局部放大图；

图6是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子中设置的定子形成板的视图；

图7是示出了根据本发明实施方式的定子的定子隔板的视图；

图8是示出了包括图6所示的定子形成板和图7中所示的定子隔板的叠片的示意图；

图9是示出了图6中的定子形成板堆叠在彼此之上的示意图；

图10是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的铁固定件的透视图；

图11是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的线圈的透视图；

图12是示出了***根据本发明实施方式的发电装置的转子中的磁体的透视图；

图13是示出了根据本发明实施方式的发电装置的磁体***转子中的透视图；

图14是示出了根据本发明另一实施方式的电动机中缠绕在定子上的线圈的局部放大图。

优选实施方式

现在详细参考根据本发明实施方式的发电装置和电动机，其实例在附图中示出。尽管本发明的发电装置会在下文参考附图进行说明，但是发电装置的说明可以同样的方式应用于本发明中的电动机。换句话说，当给发电装置的定子的线圈提供电时，发电装置可用作电动机。因此，电动机的说明将省略，因为其结构与发电装置的结构一样，发电装置的结构会在下文进行说明。

图1是示出根据本发明实施方式的发电装置的组合透视图；图2是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的透视图；图3是示出了根据本发明实施方式的发电装置的转子的透视图；图4是示出了根据本发明实施方式的发电装置的横截面视图；图5是示出了根据本发明实施方式的发电装置的、线圈缠绕在其周围的定子的局部放大图。

如图1至图5所示，本实施方式的发电装置100包括定子200和转子300。组合板110形成在定子200的前侧和后侧，盖120与组合板110分别结合。

定子200固定至装配有发电装置100的装置上(例如，电动汽车、电动摩托车、船舶、家用空调装置等)。转子300与定子200相互作用并旋转，以使得发电装置100产生电。

轴固定部分130形成在盖120的中央部分。旋转轴310安装在能旋转的轴固定部分130中。旋转轴310的旋转是平稳的，因为轴承安装在轴固定部分130与旋转轴310之间等。

定子200包括线圈210、铁固定件220以及线圈安装部分230。

线圈210通过缠绕铜线的方法形成，并且线圈210的每个端部连接至外部电气装置。转子300旋转时，线圈210处感生出电流，并且该电流通过线圈210的端部供应至外部电气装置。

定子凸出部231和线圈布置底座232在线圈安装部分230处形成。

定子凸出部231从定子200的本体伸出。线圈210稳定地布置在相邻定子凸出部231间的空间内。

为了有效利用空间，定子凸出部231在定子200的内侧的方向上变窄。例如，定子凸出部231的截面形成为三角形形状。

线圈布置底座232是定子200的本体的形成在定子凸出部231之间的部分。线圈210稳定地布置在线圈布置底座232内。

在线圈210稳定地布置在线圈布置底座232上后，定子隔板(图7中的240)在定子230的相对端上分层堆放，并且绝缘材料设置在定子凸出部231之间以便线圈210被遮盖。这样线圈210被稳定地固定并且能被隔离。当然，可以使用盖来覆盖线圈210。

通孔可以形成在定子隔板240内，线圈210的相对端可以延伸通过通孔，以便它们能连接至外部电源。定子隔板240可以由非铁金属制成。

根据发电装置100的预期应用，布置在定子200内的多个线圈210能够串联或并联电连接。通过连接的方法，发电装置的输出功率的量被调整成与某个预期值一致。

在该实施方式中，定子200由诸如不锈钢或铝的非铁金属制成。

由于非铁金属与磁体的相互作用弱于铁与磁体的相互作用，当发电装置100操作时，转子300的磁体340与定子200的本体之间的相互作用最小化。因此，转子300的旋转运动平稳，并且发电装置100效率得到提高。

此外，当发电装置100运转时，发电装置100内部产生的热量很容易散发到发电装置100外面。

此外，由于定子200重量减轻，定子的生产和操作便利。

另外，定子凸出部231从定子200的本体突出，并且定子凸出部231和定子隔板240以及定子200的本体也可以由非铁金属制成。那么，定子凸出部231充当阻断相邻线圈210之间的干扰的屏蔽物，以使得对应定子凸出部231的两侧上的相邻线圈210之间的相互作用能最小化，从而进一步提高发电装置100的操作效率。

在该实施方式中，发电装置100未设置其中容纳定子200和转子300的外壳，但是定子200不仅用于在其中容纳线圈210，而且还充当发电装置100外壳。因此，发电装置100可以具有简化的结构和紧凑的尺寸。

铁固定件220由铁制成并且附接至线圈布置底座232。铁固定件220包括连接至线圈布置底座232的底座部分211以及从底座部分211的中央部分伸出的伸出部分222。

如图5所示，铁固定件220的高度h1(即伸出部分222的高度)低于定子凸出部231的高度h2。

因此，通过结合有铁固定件220，线圈210更稳定地缠绕。此外，由于磁力集中在线圈210处，发电装置100的效率得到提高。

转子300通过旋转轴310连接至定子200，以便它能够相对于定子200旋转。转子300包括旋转轴310、转子本体320、磁体盖330以及磁体340。

凹槽(即磁体340***其中的磁体***孔)沿着转子本体320的周边形成在转子本体320的表面中。磁体盖330固定在每个凹槽内，因此形成了用于磁体340***的空间。

根据该配置，磁体340能够通过简单地将磁体***到形成在转子本体320内的凹槽中来安装，从而简化了磁体340的装配过程。

在此处，作为该方法的替换方式，其中结合有磁体340的孔沿着转子本体320的周边在转子本体320中形成。这落入本发明的范围内。

在该实施方式中，转子本体320由非铁金属制成，磁体盖330由铁制成。从而，转子300的旋转可以更有效地进行，且磁体盖330可被磁化，以便磁力能集中到与磁体340相关联的线圈210。因此，发电装置100的操作效率可进一步增加。

在此，转子本体320可以由不锈钢、铝、等等制成。磁体盖330可以由碳含量为0.01％或更少的软铁制成。该软铁是软性的、展性和延性高并且易于磁化。

磁体盖330可以通过焊接或使用匹配的突出物来耦接至转子本体320。在磁体340安装后，磁体340的暴露的相对端可以由单独的盖遮盖。

图6是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子中设置的定子形成板的示意图，图7是示出了根据本发明实施方式的定子隔板的视图，且图8是示出了包括图6中所示的定子形成板和图7中所示的定子隔板的叠片的视图。

参考图6至图8，该实施方式的定子200可以通过将如图6所示的定子形成板230a如图8所示的那样彼此堆叠来实现。

这样，可以制备由于其薄的轮廓而易于机加工的定子形成板230a并将其堆叠在彼此之上，从而促进定子200的制造。

此外，在定子形成板230a的叠片(其如上所述那样形成)的相对端上堆叠各自均具有对应的定子隔板240的其他定子形成板230a。定子隔板240将相邻的定子凸出部231彼此连接，并与定子凸出部231协同限定其中容纳线圈210的凹槽。线圈230随后通过定子隔板240与外部隔离。由于定子隔板240由与定子形成板230a一样的非铁金属制成，因此定子隔板240充当阻断相邻线圈210之间的相互作用的屏蔽物。因为相邻线圈210之间的相互作用可以最小化，所以发电装置100的操作效率可以进一步增加。

图9是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的铁固定件的透视图。

如图9所示，定子200的铁固定件220包括底座部分221以及伸出部分222，并且形成为倒置的“T”形。

图10是示出了根据本发明实施方式的发电装置的定子的线圈的透视图。

如图10所示，定子200的线圈210是电线，并以缠绕形状形成。如果线圈210是包绕起来的，则线圈210的生产则很简单，不需要铁芯。

图11是示出了根据本发明实施方式的发电装置的磁体***其中的转子的透视图，图12是示出了***根据本发明实施方式的发电装置的转子中的磁体的透视图，以及图13是示出了磁体通过其***根据本发明实施方式的发电装置的转子中的特征的透视图。

如图11至图13所示，由于图11所示磁体340呈长方形状并且***到定子300的磁体***孔321中，因此转子300易于生产。

如图13所示，磁体340的每一个***到定子300的对应的磁体***孔321中，所述磁体***孔321邻近定子300的表面。

因此，本发明的发电装置300具有如下有益效果。

第一，由于本发明发电装置的定子由非铁金属制成，因此，当发电装置运行时，转子的磁体与定子的本体之间的相互作用最小化。因此，转子的旋转运动平稳，并且发电装置的效率得到提高。

第二，由于本发明发电装置的定子由非铁金属制成，因此，当发电装置运行时，发电装置内部产生的热量很容易散发到该发电装置外部。

第三，由于本发明发电装置的定子由非铁金属制成，因此定子的重量减轻。因此，定子的生产和操作便利。

第四，由于本发明发电装置的铁固定件布置在定子内，因此线圈稳定地缠绕，并且磁力集中在线圈处。因此，发电装置的效率得到提高。

第五，由于本发明发电装置的转子的本体具有各个磁体***其中的磁体***孔，因此装配过程简单。

第六，由于本发明发电装置的定子是薄定子形成板的多层结构，因此其便于生产。

发明的实施方式

下文将参考附图说明根据本发明另一实施方式的电动机。在以下公开中，一些组件和功能的说明将省略，因为它们与本发明前述实施方式的上述说明相同。

图14是示出了线圈缠绕在根据本发明另一个实施方式的电动机中的定子上的局部放大图。

参考图14，铁固定件420设置在能够应用于该实施方式的电动机的线圈安装部分430内。

用于该电动机的定子由非铁金属制成。多个定子凸出部431从定子的本体伸出，且线圈410分别布置在相邻定子凸出部431之间。

电动机中采用的转子由非铁金属制成，多个磁体设置在其表面上。当将功率施加至线圈410时，转子相对于定子旋转。

铁固定件420由铁制成，并设置在相邻定子凸出部431之间。

铁固定件420的每一个均包括与线圈设置在其中的相邻定子凸出部431之间的底座432相接触的底座部分421。伸出部分422从基本上底座部分421的中央部分伸出预定高度。平坦部分423面对转子的磁体中的对应的一个磁体。平坦部分423配置为在线圈410上方伸出的位置处从伸出部分422的远端沿横向方向伸展，以便平坦部分423覆盖围绕伸出部分422的线圈410的预定区域。

按上述方式形成的平坦部分423在面对电动机的磁体时，可以增加铁固定件420的被施加到线圈410的电流磁化的部分的区域，从而增大旋转力。结果，应用该铁固定件420的电动机的操作效率可以增加。

本领域技术人员应该清楚，在不背离本发明精神或范围的情况下可以对本发明做出各种修改和改变。因此，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和改变。

工业实用性

因此，本发明有如下工业实用性。发电装置和电动机的效率得到提高。

Claims

1.一种发电装置，包括：

定子，由非铁金属制成，具有缠绕在其上的线圈；以及

转子，由非铁金属制成，其中，所述转子相对于所述定子可旋转，并且多个磁体设置在所述转子的表面内，以便所述转子与所述定子相互作用，从而产生电。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其中，所述转子具有沿着其周边形成的多个磁体***孔，其中，所述磁体***孔中的每一个均包括在所述转子的表面内的沟槽以及封闭所述凹槽的磁体盖，所述磁体盖由铁制成。

3.一种电动机，包括：

定子，由非铁金属制成，其中，所述定子包括定子本体以及从所述定子本体伸出的定子凸出部，具有设置在所述定子凸出部中的相邻定子凸出部之间的线圈；

转子，由非铁金属制成，其中，所述转子具有设置在其表面内的多个磁体，以便当功率施加至所述线圈时所述转子相对于所述定子旋转；以及

铁固定件，由铁制成，其中，所述铁固定件设置在所述定子凸出部中的相邻定子凸出部之间，

其中，所述铁固定件包括与所述相邻定子凸出部之间的底座相接触的底座部分、从所述底座部分伸出预定高度的伸出部分、以及面对所述转子的磁体中的对应一个的平坦部分，其中，所述平坦部分配置为在所述线圈上方突出的位置处从所述伸出部分的远端沿横向方向伸展，以便所述平坦部分覆盖围绕所述伸出部分的所述线圈的预定区域。