本實用新型涉及發(fā)電機及電動機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種無鐵芯永磁式發(fā)電機電動裝置。

背景技術(shù)：

永磁發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，目前傳統(tǒng)的永磁發(fā)電機包括鐵芯、永磁體轉(zhuǎn)子、勵磁繞組和滑環(huán)碳刷，分別為一次勵磁和二次勵磁。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修麻煩；因工作磁場所限，發(fā)電功率受到制約；有阻尼而且還需要啟動扭力矩，發(fā)電的同時還有一定的能量消耗，發(fā)電效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，解決了現(xiàn)有發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、發(fā)電效率低的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括軸體、機殼和發(fā)電組件，所述機殼與所述軸體可相對轉(zhuǎn)動；所述發(fā)電組件包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件；所述轉(zhuǎn)子組件包括磁軛和安裝于磁軛上的磁體，所述定子組件包括集成線圈，所述磁軛包括與所述軸體同軸的至少一個筒形部和與所述軸體垂直的至少一個碟形部，所述集成線圈包括與所述軸體同軸的至少一個筒形部和與所述軸體垂直的至少一個碟形部，所述磁軛與所述集成線圈的筒形部相對且磁軛筒形部的相對面上設(shè)置有磁體，所述磁軛與所述集成線圈的碟形部相對且磁軛碟形部的相對面上設(shè)置有磁體。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述磁軛包括兩個筒形部、所述集成線圈包括一個筒形部，所述集成線圈的筒形部位于所述磁軛的筒形部之間；所述磁軛包括兩個碟形部，所述集成線圈包括一個碟形部，所述集成線圈的碟形部位于所述磁軛的碟形部之間。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述磁軛包括兩個以上筒形部、所述集成線圈包括兩個以上筒形部時，所述磁軛的筒形部與所述集成線圈的筒形部間隔分布；所述磁軛包括兩個以上碟形部，所述集成線圈包括兩個以上碟形部時，所述磁軛的碟形部與所述集成線圈的碟形部間隔分布。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述機殼為定子、所述軸體為轉(zhuǎn)子或者所述軸體為定子、所述機殼為轉(zhuǎn)子；所述磁軛固定安裝于所述轉(zhuǎn)子上；所述集成線圈固定安裝于所述定子上。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述磁軛包括支架，所述支架與所述磁軛的筒形部垂直，所述支架固定安裝于所述轉(zhuǎn)子上，所述筒形部的一端固定與所述支架上。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述支架固定于所述轉(zhuǎn)子上的部位連接有固定筒，所述固定筒與所述轉(zhuǎn)子固定連接。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述集成線圈包括與所述集成線圈的筒形部垂直的安裝部，所述集成線圈的安裝部固定安裝于定子上。

如上所述的無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，所述轉(zhuǎn)子上固定安裝有扇葉。

基于上述發(fā)電裝置的設(shè)計，本實用新型還提出了一種無鐵芯永磁式電動裝置，所述電動裝置包括上述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置的集成線圈上安裝有用于檢測磁場角度的霍爾傳感器，所述電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關(guān)，所述霍爾傳感器檢測信號傳輸至控制器，所述控制器輸出控制信號至所述通斷開關(guān)。

基于上述發(fā)電裝置的設(shè)計，本實用新型還提出了一種無鐵芯永磁式電動裝置，所述電動裝置包括上述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置機殼上固定安裝有編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器，所述編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的軸體與發(fā)電裝置的軸體通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，所述電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關(guān)，所述編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器檢測信號傳輸至控制器，所述控制器輸出控制信號至所述通斷開關(guān)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是：本實用新型無鐵芯永磁式發(fā)電裝置包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件，其中，轉(zhuǎn)子組件包括磁軛和安裝于磁軛上的磁體，定子組件包括集成線圈。其中，磁軛包括與軸體同軸的至少一個筒形部和與軸體直至的至少一個碟形部，所述集成線圈包括與軸體同軸的至少一個筒形部和與軸體垂直的失少一個碟形部，磁軛與集成線圈的筒形部相對且相對面上設(shè)置有磁體，磁軛與集成線圈的碟形部相對且相對面上設(shè)置有磁體。本實用新型無鐵芯永磁式發(fā)電裝置大幅度提高功率密度和轉(zhuǎn)矩的體積比，線圈集成化，降低了繞組的銅損，無矽鋼片作為轉(zhuǎn)子，消除了阻尼和鐵損，消除了驅(qū)動功率，減少了熱量損耗，體積小，重量只有傳統(tǒng)電機的30%，節(jié)約了70%的鋼材和100%的矽鋼片以及60%的銅材，調(diào)速范圍寬，精度高，易制造成多極低速大功率裝置，可以不用齒輪箱直驅(qū)，運行溫升低，效率高，重量輕，穩(wěn)定性強，低噪音，維護方便，維修時可直接更換線圈，功率因數(shù)在0.98以上。

本實用新型在增加霍爾傳感器、控制器和通斷開關(guān)后可作為電動裝置使用，作為電動機使用時，轉(zhuǎn)子組件和釘子組件能夠產(chǎn)生相應(yīng)的效果，電動裝置的電動效率大大提高。

結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細(xì)描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例發(fā)電裝置的剖視圖。

圖2為圖1中磁軛、磁體與線圈部分的分解圖。

圖3為本實用新型具體實施例具體實施例另一發(fā)電裝置的剖視圖。

圖4為本實用新型具體實施例再一發(fā)電裝置的剖視圖。

圖5為圖4中磁軛、磁體與線圈部分的分解圖。

圖6為本實用新型具體實施例磁懸浮組件的剖視圖。

圖7為本實用新型具體實施例的原理框圖。

圖8為本實用新型另一具體實施例的原理框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細(xì)地描述。

如圖1-3所示，本實施例提出了一種磁懸浮無鐵芯永磁式發(fā)電裝置，發(fā)電裝置包括軸體100、機殼200和發(fā)電組件，機殼200與軸體100可發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，機殼200一般通過軸承安裝于軸體100上。機殼200與軸體100發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的過程中，發(fā)電組件發(fā)電。

本實施例著重對發(fā)電組件的結(jié)構(gòu)進行說明：

本實施例的機殼200為外定子，軸體100為內(nèi)轉(zhuǎn)子。發(fā)電組件包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件。其中，轉(zhuǎn)子組件包括磁軛和安裝于磁軛上的磁體420，磁軛固定安裝于軸體100上；定子組件包括固定安裝于機殼200上的集成線圈。

具體的，本實施例的磁軛包括一個與軸體100同軸的筒形部411和一個與軸體100垂直的碟形部413，還包括一個與筒形部411垂直的支架412，筒形部411的一端固定于支架412上，筒形部411的另一端與碟形部413相接，支架412固定安裝于軸體100上，支架412固定于軸體100上的部位連接有固定筒414，固定筒414與軸體100固定連接，固定筒414可以增加連接的穩(wěn)定性。

集成線圈包括一個與軸體100同軸的筒形部431和一個與軸體100垂直的碟形部433，還包括一個與筒形部431垂直的安裝部432，安裝部432通過線圈壓蓋434固定安裝于機殼200上。集成線圈430包括三相，可以采用單繞組或多層繞組繞制。線圈采用集成壓鑄工藝，使線圈集成化，降低了繞組的銅損。

磁軛與集成線圈的筒形部相對且磁軛的相對面上設(shè)置有磁體420，磁軛與集成線圈的碟形部相對且磁軛的相對面上設(shè)置有磁體420。集成線圈的筒形部431與與其相對的磁體420之間有一定的氣隙，集成線圈的碟形部433與與其相對的磁體420之間有一定的氣隙，氣隙一般在0.5-3mm。

如圖4、5所示，磁軛包括兩個筒形部411，集成線圈也可以包括一個筒形部431，此時，集成線圈的筒形部431位于磁軛的筒形部411之間。磁軛包括兩個碟形部413，集成線圈包括一個碟形部433，此時，集成線圈的碟形部433位于磁軛的碟形部413之間。

當(dāng)然，磁軛也可以包括兩個以上筒形部411，集成線圈也可以包括兩個以上筒形部431，此時，磁軛的筒形部411與集成線圈的筒形部431間隔分布。磁軛也可以包括兩個以上碟形部413，集成線圈也可以包括兩個以上碟形部433，此時，磁軛的碟形部413與集成線圈的碟形部433間隔分布。

為了防止機殼內(nèi)熱量過高，在軸體100上固定安裝有扇葉500，扇葉500位于機殼200內(nèi)。優(yōu)選在機殼200上設(shè)置有散熱孔。

當(dāng)然，本實施例也可適用于機殼200為外轉(zhuǎn)子，軸體100為內(nèi)定子的情形。此時，轉(zhuǎn)子組件的磁軛410固定安裝于機殼200上；定子組件的集成線圈430固定安裝于軸體100上。

本實施例還可以在發(fā)電裝置上設(shè)置磁懸浮組件300，磁懸浮組件300可以增加促使機殼200與軸體100相對轉(zhuǎn)動的動力，可以提高發(fā)電效率。

下面對磁懸浮組件進行具體說明：

如圖6所示，本實施例的磁懸浮組件300包括固定安裝于軸體100上的內(nèi)支架310和固定安裝在機殼200上的外支架320，內(nèi)支架310上設(shè)置有若干內(nèi)磁體311，外支架320上設(shè)置有若干外磁體321。

其中，內(nèi)支架310和外支架320均是以軸體100為圓心的同心圓環(huán)，外磁體321均勻分布在外支架320的內(nèi)環(huán)面，內(nèi)磁體311均勻分布在內(nèi)支架310的外環(huán)面。外磁體321為柱形，外磁體321的一端嵌裝在外支架320的內(nèi)環(huán)面內(nèi)，另一端裸露于外支架320；外磁體321的軸線位于以外支架320的圓心為基準(zhǔn)的射線上。內(nèi)磁體311為柱形，內(nèi)磁體311的一端嵌裝在內(nèi)支架310的外環(huán)面，另一端裸露于外支架310；內(nèi)磁體311的軸線位于以內(nèi)支架310的圓心為基準(zhǔn)的射線上。

外磁體321裸露于外支架320的一端并朝向內(nèi)支架310的端面為外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323。內(nèi)磁體311裸露于內(nèi)支架310的一端并朝向外支架320的端面為內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313。內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323均為N極或S極，即內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323為同極，以便二者在接近時產(chǎn)生同極相斥的排斥力。內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313與內(nèi)磁體311所在圓的切線之間具有一定的夾角，優(yōu)選的，該夾角為20°-60°；外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323與外磁體321所在圓的切線之間具有一定的夾角，優(yōu)選的，該夾角為20°-60°；相對面313、323的角度設(shè)計可以使內(nèi)磁體311與外磁體321接近時產(chǎn)生同極相斥的排斥力促使內(nèi)支架310與外支架320之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的力。為了防止內(nèi)磁體311和外磁體321的側(cè)面產(chǎn)生磁場，形成干擾力，在內(nèi)磁體311和外磁體321的側(cè)面均包裹有隔磁層312、322。因而，只有內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323之間可以產(chǎn)生排斥力，而二者均與其所在圓的切線之間具有一定的夾角，因而，內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323相對時，排斥力便可促使軸體100與機殼200產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的力，旋轉(zhuǎn)到下一組內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323相對時，又可產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的力，以此類推，形成了一定的旋轉(zhuǎn)力，因而，可以減小發(fā)電裝置的輸入動力，使發(fā)電裝置的發(fā)電效率大大提高。

為了使內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313、外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323相對時，排斥力達(dá)到最大，內(nèi)磁體311、外磁體321與內(nèi)磁體311、外磁體321所在圓的圓心位于位于同一直線時，內(nèi)磁體311與外磁體321的相對面313和外磁體321與內(nèi)磁體311的相對面323平行。

發(fā)電時，施加外力作用使得軸體100和機殼200發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，發(fā)電組件發(fā)電，軸體100和機殼200發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的過程中，磁懸浮組件起到助力的作用，提高了發(fā)電效率。

基于上述發(fā)電裝置的設(shè)計，本實施例還提出了一種無鐵芯永磁式電動裝置，包括上述的發(fā)電裝置，如圖7所示，發(fā)電裝置的集成線圈上安裝有用于檢測磁場角度的霍爾傳感器，電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關(guān)，集成線圈的每相均設(shè)置有通斷開關(guān)，通斷開關(guān)用于控制集成線圈的三相的通斷。

作為電動裝置時，霍爾傳感器檢測信號傳輸至控制器，控制器輸出控制信號至通斷開關(guān)，控制通斷開關(guān)的開閉，以與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生作用力，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。磁懸浮組件起到助力的作用，提高了電動效率。

作為發(fā)電裝置時，控制器控制通斷開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。

基于上述發(fā)電裝置的設(shè)計，本實施例還提出了一種電動裝置，包括上述的發(fā)電裝置，發(fā)電裝置機殼上固定安裝有編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的軸體與發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關(guān)，如圖8所示，編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器檢測角位移信號傳輸至控制器，控制器輸出控制信號至通斷開關(guān)。集成線圈的每相均設(shè)置有通斷開關(guān)，通斷開關(guān)用于控制集成線圈的三相的通斷。

作為電動裝置時，編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器檢測信號傳輸至控制器，控制器輸出控制信號至通斷開關(guān)，控制通斷開關(guān)的開閉，以與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生作用力，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。磁懸浮組件起到助力的作用，提高了電動效率。

作為發(fā)電裝置時，控制器控制通斷開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。