[发明专利]无刷交流马达

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电动马达，且更具体地涉及无刷交流马达，其利用具有电线绕组的不导电定子，该电线绕组平行于定子的纵向轴线缠绕。

发明背景

电动马达通常分类为交流(a-c)马达或直流(d-c)马达。在任一分类中，马达设计成接收电能并将该电能转换成机械能，也称为“转矩”。交流马达比直流马达更常使用，因为交流电比直流电具有可利用性。然而，所有马达在将电能转换成机械能中都要承受能量损失。该损失是由于轴承摩擦、镶齿效应(cogging)、由流过马达电枢的导体的电流引起的电阻损耗、由于磁滞现象和涡电流引起的电场和磁芯损耗。这些损失造成不平稳的旋转、热的生成和较低的效率。

现有技术马达利用具有电线绕组的层压金属定子，该电线绕组垂直于转子的纵向轴线缠绕。绕组产生推或拉围绕马达的转子设置的一组磁体的磁力。相比之下，本发明的无刷交流马达利用由不导电材料比如塑料制成的定子和围绕定子旋转以产生旋转力的金属转子。不导电的定子具有与定子的纵向轴线平行地缠绕的电线绕组。当电流流过电线时产生旋转力。不导电的定子、转子中的永磁体和新的电线绕组的组合消除了或至少最小化对于现有技术马达所列出的问题。此外，本发明的设计提供高效的电能转换器。

对现有技术的检索得出，没有公开在本发明的权利要求上直接读到的任何文献或专利。然而，以下美国专利被认为相关：

7,183,686专利公开了包括定子、转子和永磁体的同步马达。转子包括相对于定子旋转的转子铁芯和容纳在转子铁芯中的对应槽内的多个导体杆。导体杆具有通过各个短路环短路以形成起始笼导体的相对端。转子还具有设置在导体杆的内侧上的多个磁体定位槽，永磁体嵌入该槽内。

7,183,684专利公开了当与常规永磁体旋转马达相比时可维持较高的转矩密度并减少变动转矩的永磁体旋转马达。来自每个永磁体的一对端表面用于基本上平行于虚拟平面放置的转子。虚拟平面在转子芯的径向方向上延伸同时穿过定子芯的中心。

5,894,183专利公开了用于具有由圆形板的堆叠形成的芯层压毂的马达或发电机的永磁体转子。该板具有用于保持矩形磁体的第一端的周边槽。每个磁体具有通过由层压板形成的带槽极片保持的外端。第一和第二侧板在层压毂、磁体和极片的每一侧上重叠。将紧固件穿过侧板、毂板和极片中的孔以形成刚性转子。

4,393,320专利公开了包括壳体的永磁体转子，壳体限定中心转子轴线和固定在壳体内的内环。围绕内环成角度地间隔开的多个永磁体围绕转子轴线成角度地延伸。外环固定在壳体内，且多个外环段围绕永磁体成角度地延伸。转子具有填充相邻永磁体之间的空间并邻近外环段的填充材料。

为了背景技术的目的且指示与本发明相关的领域，可参考以下检索的其它专利：

发明内容

此处公开的无刷交流马达(BACM)设计成提供高性能马达，其特征在于由不导电材料制成且具有与定子的纵向轴线平行地缠绕的绕组的定子。

在其基本设计中，BACM包括四个主元件：圆形定子、圆形转子、轴承和环形皮带。

圆形定子由塑料制成且包括外表面、左侧中间表面和右侧表面。外表面具有多个纵向延伸的电线凹口。第一组电线附接结构和一体的中心突起从左侧中间表面延伸。

第二组电线附接结构从定子的右侧表面延伸。与定子的纵向轴线平行地缠绕的多根绝缘电线围绕两组附接结构且在两组附接结构之间并且插入纵向布线凹口。电线的端部通过电线离开槽离开定子且终止于由单相电源、两相电源或三相电源构成的输入交流电源处。输入功率的频率与由电子控制单元控制的转子的旋转速度成比例地同步。

圆形转子包括内表面、外表面、右边缘和左边缘，圆形转子的尺寸被制定成可围绕定子的外表面旋转。多个永磁体纵向地附接到内表面，等距地间隔开，具有交替的北(N)极和南(S)极。右圆形板附接到转子的右边缘且左圆形板附接到转子的左边缘，左圆形板具有与圆筒的内表面间隔开的周边边缘。左圆形板还具有中心孔，该中心孔的尺寸被制定成附接在位于定子上的中心突起上。

为了进一步提高BACM的效用，中心突起还包括末端，终止于圆形定子的界限内的杆支撑腔从该末端延伸。刚性地附接的马达支撑杆插入该腔内，该马达支撑杆为BACM提供结构整体性和稳定性。

轴承具有与转子的内表面界面接合的周边边缘。轴承被设计成支撑转子而不需要马达轴且为BACM增加结构整体性，这明显减少了马达振动。