专利摘要

本实用新型提供了扇叶转子一体式无刷直流电机，属于无刷直流电机领域，包括同轴设置且相对转动的转子和定子；定子包括定子线圈和环形架，环形架的数量为两个，两个环形架对称设置且固锁后作为风扇外壳对置于中间的转子进行定位，定子线圈的数量为多个且均布嵌设在环形架靠近转子的一侧；转子内设有与线圈对应的永磁体。本实用新型将扇叶与电机转子结合为一体，将电机转子的功能部分布置于转子的外圈，将扇叶布置在电机的内圈，通过变倾角和变攻角的扇叶设计，实现更大效率，适用于多种电子或机械设备中的散热及强制送风等功能。

权利要求

1.扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：包括同轴设置且相对转动的转子和定子；

所述定子包括定子线圈和环形架，所述环形架的数量为两个，两个所述环形架对称设置且固锁后作为风扇外壳对置于中间的转子进行定位，所述定子线圈的数量为多个且均布嵌设在所述环形架靠近所述转子的一侧；

所述转子内设有与所述线圈对应的永磁体。

2.根据权利要求1所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述环形架靠近转子的一侧均布有多个内凹的定位槽，所述线圈为同心扁平绕制结构且嵌设在所述定位槽内，所述定位槽的上端设有密封作用的固封胶，所述固封胶将所述线圈和环形架连接为一体。

3.根据权利要求2所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述环形架包括定位环、转动柱和加强筋，所述定位环和转动柱同轴设置，所述转动柱设置在所述定位环的内圈且二者通过多个加强筋进行固定，所述定位槽设置在所述定位环靠近所述转子的一侧，所述定位槽的断面为长圆孔结构，多个所述定位槽相对环形架的轴线均布设置。

4.根据权利要求3所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述定位环的外圈设有多个固定耳，所述固定耳上设有贯穿的连接孔，两个定位环通过设置在连接孔内的螺栓和与螺栓配合的螺母进行固锁。

5.根据权利要求3所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述转子包括同轴且从内而外依次设置的中心柱、转子架和转子外环，所述中心柱和转子架之间均布有多个扇叶，所述扇叶的一端与中心柱固定，另一端与所述转子架固定，所述转子外环上设有多个嵌设永磁体的定位孔。

6.根据权利要求5所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述转子架的外圈直径小于所述定位环的内圈直径且二者之间的间隙为0.3-0.6毫米。

7.根据权利要求5所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：扇叶靠近中心柱位置的攻角大于靠近转子架位置的攻角，流体密度与攻角大小成正比例关系设置，扇叶靠近所述中心柱位置为前掠翼结构，所述扇叶远离中心柱位置为后掠翼结构。

8.根据权利要求7所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：攻角从靠近中心柱处为80～90度，前掠角在0～10度，在掠角变化为后掠角的位置攻角在2～8度，靠近转子架部分的攻角在15～35度。

9.根据权利要求5-8任一项所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述扇叶为3D打印一体结构，所述中心柱与所述定位环通过轴承组件转动连接，轴承组件包括嵌设在所述中心柱内的轴承座，所述轴承座周向的两端对称设有轴承，轴承座内设有支撑轴。

10.根据权利要求1-8任一项所述的扇叶转子一体式无刷直流电机，其特征在于：所述永磁体为稀土永磁体。

说明书

技术领域

本实用新型属于无刷直流电机领域，涉及无刷电机、无铁心电机、环形结构电机，扇叶转子一体成型电机，尤其涉及一种扇叶转子一体式无刷直流电机。

背景技术

一直以来，地球内部的结构构造及其演变规律的研究都是学术难题，而该领域的研究将很大程度上影响着矿物探采、地震预测和工程建设等各个与人民工作生活息息相关的方方面面，科研界一直在对地质结构进行人工勘探和理论研究，其研究成果需要实验验证，而地质结构的变化却是一个十分缓慢的过程。因此需要通过实验仪器对大时空尺度的构造变形过程进行模拟。由于地质构造变形的时空跨度大，相应的模拟时间也非常长。离心机具有“时空压缩”的作用，它通过高速旋转产生的“超重力场”可以缩短地质构造变形物理模拟的时间，在解决大时空尺度地质构造变形等问题上有着不可取代的作用。但是另一方面，在离心机上进行实验的元件都处于超重力场(高达300g)的作用下，元件的形状和其性能都会发生重大变化，因此需要专门的可适用超重力场并保证其工作性能的元件才能用于离心机的实验。

电机的机构多年来并没有明显改变，随着稀土永磁和直流无刷电机的发展，新形式的电机机构成为可能，风扇(或在水等其他流体中使用)的结构也主要为电机输出轴上安装扇叶的方式，结合3D打印等新型制造技术，新形式的风扇可以被制造出来。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是在于提供一种扇叶转子一体式无刷直流电机，将扇叶与电机转子结合为一体，将电机转子的功能部分布置于转子的外圈，将扇叶布置在电机的内圈，通过变倾角和变攻角的扇叶设计，实现更大效率，适用于多种电子或机械设备中的散热及强制送风等功能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：扇叶转子一体式无刷直流电机，包括同轴设置且相对转动的转子和定子；

所述定子包括定子线圈和环形架，所述环形架的数量为两个，两个所述环形架对称设置且固锁后作为风扇外壳对置于中间的转子进行定位，所述定子线圈的数量为多个且均布嵌设在所述环形架靠近所述转子的一侧；

所述转子内设有与所述线圈对应的永磁体。

进一步的，所述环形架靠近转子的一侧均布有多个内凹的定位槽，所述线圈为同心扁平绕制结构且嵌设在所述定位槽内，所述定位槽的上端设有密封作用的固封胶，所述固封胶将所述线圈和环形架连接为一体。

进一步的，所述环形架包括定位环、转动柱和加强筋，所述定位环和转动柱同轴设置，所述转动柱设置在所述定位环的内圈且二者通过多个加强筋进行固定，所述定位槽设置在所述定位环靠近所述转子的一侧，所述定位槽的断面为长圆孔结构，多个所述定位槽相对环形架的轴线均布设置。

进一步的，所述定位环的外圈设有多个固定耳，所述固定耳上设有贯穿的连接孔，两个定位环通过设置在连接孔内的螺栓和与螺栓配合的螺母进行固锁。

进一步的，所述转子包括同轴且从内而外依次设置的中心柱、转子架和转子外环，所述中心柱和转子架之间均布有多个扇叶，所述扇叶的一端与中心柱固定，另一端与所述转子架固定，所述转子外环上设有多个嵌设永磁体的定位孔。

进一步的，所述转子架的外圈直径小于所述定位环的内圈直径且二者之间的间隙为0.3-0.6毫米。

进一步的，扇叶靠近中心柱位置的攻角大于靠近转子架位置的攻角，流体密度与攻角大小成正比例关系设置，扇叶靠近所述中心柱位置为前掠翼结构，所述扇叶远离中心柱位置为后掠翼结构。

进一步的，攻角从靠近中心柱处为80～90度，前掠角在0～10度，在掠角变化为后掠角的位置攻角在2～8度，靠近转子架部分的攻角在15～35度。

进一步的，所述扇叶为3D打印一体结构，所述中心柱与所述定位环通过轴承组件转动连接，轴承组件包括嵌设在所述中心柱内的轴承座，所述轴承座周向的两端对称设有轴承，轴承座内设有支撑轴。

进一步的，所述永磁体为稀土永磁体。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果如下。

1、本实用新型不同于传统风扇中流体流过风扇时风扇将流体推向外圈的流动方式，该风扇将流体聚集于风扇中心，具有更高集中性，且可以实现更高的流速，电机转子结构位于扇叶外圈，提高了电机的转矩效率，在同等体积，同等功率下可以实现更大的转矩，从而得到更大的流体速度，双层、扁平布置的定子绕组减小了漏磁损耗，具有更大的效率，在更小的体积实现更大的转矩和转速；

2、扇叶与电机转子结合为一体，将电机转子的功能部分布置于转子的外圈，将扇叶布置在电机的内圈，通过变倾角和变攻角的扇叶设计，实现更大效率；

3、风扇位置和结构的设计对于特定场合具有更大优势，应用更加广泛，同等效率和输出转矩的情况下，相比传统电机及传统风扇结构，该风扇具有非常大的直径-厚度比，可轻松达到10：1甚至更大，在需要大直径，低厚度的场合具有不可替代的优势；

4、在管道中，将本申请的部分放置在管道外壁，采用和管道内经相同的扇叶直径，可以最大程度提高风扇尺寸，提高风扇效能；

5、将扇叶与电机转子结合为一体，将电机转子的功能部分布置于转子的外圈，将扇叶布置在电机的内圈，通过变倾角和变攻角的扇叶设计，实现更大效率，适用于多种电子或机械设备中的散热及强制送风等功能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型扇叶转子一体式无刷直流电机的结构示意图；

图2是本实用新型扇叶转子一体式无刷直流电机的剖视图；

图3是本实用新型定子的结构示意图；

图4是本实用新型图3的A部详图；

图5是本实用新型转子的结构示意图。

附图标记：

1、定子；11、定位环；12、转动柱；13、加强筋；14、定位槽；15、固定耳；151、连接孔；2、转子；21、扇叶；22、中心柱；23、转子架；24、转子外环；241、定位孔；3、螺栓；4、螺母；5、轴承座；6、轴承；7、支撑轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中采用笛卡尔坐标系，进行X轴和Y轴方向的定义，具体的可参照说明书附图。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

如图1-图5所示，本实用新型为扇叶转子一体式无刷直流电机，包括同轴设置且相对转动的转子2和定子1；

定子1包括定子线圈和环形架，环形架的数量为两个，两个环形架对称设置且固锁后作为风扇外壳对置于中间的转子2进行定位，定子线圈的数量为多个且均布嵌设在环形架靠近转子2的一侧，转子2内设有与线圈对应的永磁体，定子1设置为上下两层，在本结构中，定子线圈的数量为12个，对称布置于转子2的永磁体的两侧，永磁体夹在上下两层定子线圈之间，定子线圈数量根据实际体积和功能及控制方式的不同可调整，根据无刷电机绕组对数和磁极对数的关系可知，不同功率、不同转速要求的电机，可以通过改变定子线圈对数和永磁体对数改变电机性能。举例为：对于相同尺寸，相同匝数的12N14P电机(N为定子线圈数，P为磁体数量)，和9N10P电机对比，在相同的驱动电压、驱动电流和驱动频率下，12N14P电机具有更大的扭矩，但是具有更低的转速，永磁体数量根据实际应用场合及定子线圈数量可调整，原理同上，定子绕组的引出线从定子1外壳外侧引出，该电机为无刷电机，通过无刷电机驱动器驱动。

优选地，环形架靠近转子2的一侧均布有多个内凹的定位槽14，线圈为同心扁平绕制结构且嵌设在定位槽14内，线圈扁平布置，磁力线方向垂直于电机旋转平面，相同性能下使电机整体厚度和直径比可以更小，高度方向更加扁平的电机，占用空间更小，结构更加紧凑，适用范围更广，同时，在高转速和大负载下受弯曲变形更小，具有更小的形变；此无铁心结构，整体更加紧凑，无磁滞，调速特性强，高转速下电机效率非常高，且具有快速响应特点，定位槽14的上端设有密封作用的固封胶，固封胶将线圈和环形架连接为一体，达到防尘防水绝缘目的。

优选地，环形架包括定位环11、转动柱12和加强筋13，定位环11和转动柱12同轴设置，转动柱12设置在定位环11的内圈且二者通过多个加强筋13进行固定，定位槽14设置在定位环11靠近转子2的一侧，定位槽14的断面为长圆孔结构，多个定位槽14相对环形架的轴线均布设置。

优选地，定位环11的外圈设有多个固定耳15，固定耳15上设有贯穿的连接孔151，两个定位环11通过设置在连接孔151内的螺栓3和与螺栓3配合的螺母4进行固锁。

优选地，转子2包括同轴且从内而外依次设置的中心柱22、转子架23和转子外环24，中心柱22和转子架23之间均布有多个扇叶21，扇叶21的一端与中心柱22固定，另一端与转子架23固定，转子外环24上设有多个嵌设永磁体的定位孔241，电机转子2功能和风扇功能集合在风扇结构的转子2上。

优选地，转子架23的外圈直径小于定位环11的内圈直径且二者之间的间隙为0.3-0.6毫米。

优选地，扇叶21形状为变攻角和变掠角设计，扇叶21不同位置攻角和掠角不同，扇叶21靠近中心柱22位置的攻角大于靠近转子架23位置的攻角，流体密度与攻角大小成正比例关系设置，扇叶21靠近中心柱22位置为前掠翼结构，扇叶21远离中心柱22位置为后掠翼结构，类似于涡扇发动机的涡扇的设计，适用于飞行器或者船的动力；扇叶21靠近中心柱22位置线速度较小，采用较大攻角和前掠角；扇叶21远离中心柱22位置线速度较大，采用较小攻角和后掠角，充分利用扇叶21在不同位置的空气流动特性，提高效率，流体密度越大，攻角就要越大，前掠翼适合低速，后掠翼适合高速。

优选地，攻角从靠近中心柱22处为80～90度，前掠角在0～10度，在掠角变化为后掠角的位置攻角在2～8度，靠近转子架23部分的攻角在15～35度。

优选地，扇叶21为3D打印一体结构，3D打印可完成比较复杂不好加工的结构的零件制作，只要完成零件的三维图绘制，导入到3D打印设备中即可实现零件的打印，在本申请中，扇叶21的结构比较复杂，加工成本较高，而且不同的情况，设定的扇叶21结构有不同，无法大规模量产，3D打印可降低量产的成本，中心柱22与定位环11通过轴承6组件转动连接，轴承6组件包括嵌设在中心柱22内的轴承座5，轴承座5周向的两端对称设有轴承6，轴承座5内设有支撑轴7，此结构简单，后续的维护成本低。

优选地，永磁体为稀土永磁体，永磁体采用扇形结构，在本结构中，永磁体的数量设定为14个，稀土永磁体是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料，是综合性能最高的一种永磁材料，提高了产品的性能，在同样的结构下，采用稀土永磁体可以更加小型化，结构更加紧凑。

在实际的使用过程中，定子1设置为两个且每个均嵌设定子线圈，定子绕组由两层定子线圈组成，定子绕组的引出线从定子1外壳外侧引出，该结构为无刷电机，通过无刷电机驱动器驱动，当驱动器对定子绕组施加驱动电流时，定子绕组中产生旋转磁场，转子2上嵌设的永磁体在旋转磁场的作用下，受到垂直于转子2半径的力，于是转子2整体开始旋转，在转子2旋转的同时，转子2内圈的扇叶21一同旋转，并带动空气(或其他流体)以垂直于转子2平面的方向流过风扇的扇叶21区域，由于扇叶21中心区域只有很小的迎风面积，故空气流过时阻力很小，可形成一股集中的气流高速流过扇叶21组成的风扇区域。

由于上下两组对应的定子线圈产生的磁场方向相同，而转子2上嵌设的永磁体位于该磁场中间，所以该结构的漏磁非常微小，可实现更高的效率。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

扇叶转子一体式无刷直流电机专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。