本實用新型涉及發電機及電動機技術領域，具體地說，是涉及一種無鐵芯永磁式發電機電動裝置。

背景技術：

永磁發電機是將機械能轉化為電能的發電裝置，目前傳統的永磁發電機包括鐵芯、永磁體轉子、勵磁繞組和滑環碳刷，分別為一次勵磁和二次勵磁。結構復雜，維修麻煩；因工作磁場所限，發電功率受到制約；有阻尼而且還需要啟動扭力矩，發電的同時還有一定的能量消耗，發電效率低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種無鐵芯永磁式發電裝置，解決了現有發電裝置結構復雜、發電效率低的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現：

一種無鐵芯永磁式發電裝置，所述發電裝置包括軸體、機殼和發電組件，所述機殼與所述軸體可相對轉動；所述發電組件包括轉子組件和定子組件；所述轉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置有磁體。

如上所述的無鐵芯永磁式發電裝置，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電裝置，所述機殼為定子、所述軸體為轉子或者所述軸體為定子、所述機殼為轉子；所述磁軛固定安裝于所述轉子上；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電裝置，所述支架固定于所述轉子上的部位連接有固定筒，所述固定筒與所述轉子固定連接。

如上所述的無鐵芯永磁式發電裝置，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電裝置，所述轉子上固定安裝有扇葉。

基于上述發電裝置的設計，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電裝置，所述發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，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。

基于上述發電裝置的設計，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電裝置，所述發電裝置機殼上固定安裝有編碼器或旋轉變壓器，所述編碼器或旋轉變壓器的軸體與發電裝置的軸體通過聯軸器聯結，所述電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關，所述編碼器或旋轉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。

與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是：本實用新型無鐵芯永磁式發電裝置包括轉子組件和定子組件，其中，轉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置有磁體，磁軛與集成線圈的碟形部相對且相對面上設置有磁體。本實用新型無鐵芯永磁式發電裝置大幅度提高功率密度和轉矩的體積比，線圈集成化，降低了繞組的銅損，無矽鋼片作為轉子，消除了阻尼和鐵損，消除了驅動功率，減少了熱量損耗，體積小，重量只有傳統電機的30%，節約了70%的鋼材和100%的矽鋼片以及60%的銅材，調速范圍寬，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，運行溫升低，效率高，重量輕，穩定性強，低噪音，維護方便，維修時可直接更換線圈，功率因數在0.98以上。

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

結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優點將變得更加清楚。

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電裝置的剖視圖。

圖4為本實用新型具體實施例再一發電裝置的剖視圖。

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

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細地描述。

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電裝置，發電裝置包括軸體100、機殼200和發電組件，機殼200與軸體100可發生相對轉動，機殼200一般通過軸承安裝于軸體100上。機殼200與軸體100發生相對轉動的過程中，發電組件發電。

本實施例著重對發電組件的結構進行說明：

本實施例的機殼200為外定子，軸體100為內轉子。發電組件包括轉子組件和定子組件。其中，轉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。優選在機殼200上設置有散熱孔。

當然，本實施例也可適用于機殼200為外轉子，軸體100為內定子的情形。此時，轉子組件的磁軛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電裝置上設置磁懸浮組件300，磁懸浮組件300可以增加促使機殼200與軸體100相對轉動的動力，可以提高發電效率。

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上的內支架310和固定安裝在機殼200上的外支架320，內支架310上設置有若干內磁體311，外支架320上設置有若干外磁體321。

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

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

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

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

基于上述發電裝置的設計，本實施例還提出了一種無鐵芯永磁式電動裝置，包括上述的發電裝置，如圖7所示，發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，集成線圈的每相均設置有通斷開關，通斷開關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，控制通斷開關的開閉，以與轉子產生作用力，驅動轉子轉動。磁懸浮組件起到助力的作用，提高了電動效率。

作為發電裝置時，控制器控制通斷開關均處于閉合狀態。

基于上述發電裝置的設計，本實施例還提出了一種電動裝置，包括上述的發電裝置，發電裝置機殼上固定安裝有編碼器或旋轉變壓器，編碼器或旋轉變壓器的軸體與發電裝置的轉子通過聯軸器聯結，電動裝置包括控制器和位于集成線圈上的通斷開關，如圖8所示，編碼器或旋轉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。集成線圈的每相均設置有通斷開關，通斷開關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，控制通斷開關的開閉，以與轉子產生作用力，驅動轉子轉動。磁懸浮組件起到助力的作用，提高了電動效率。

作為發電裝置時，控制器控制通斷開關均處于閉合狀態。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，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的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。