专利摘要

本发明公开了一种层叠式异步静电电动机。该电动机包括定子，三明治转子和电动机壳。其中叉指定子(1)通过表面绝缘连接件(2)与定子引线(7)电气连接，与电动机机壳(6)机械连接。转子为三层结构，两侧为环氧树脂层(3)，表面金属薄膜(5)，中间为铜薄片(4)。转子通过表面绝缘连接件(2)与转子引线(10)电气连接，与轴(8)机械连接。油封轴承(9)套在轴(8)上，两者一起安装在机壳(6)外端圆面的中心。本发明装置所用金属材料少，整机重量轻，并可提供毫牛.米以上的输出力矩，适用于要求高转速低扭矩的工业领域。

权利要求

1.一种层叠式异步静电电动机，它包括叉指定子(1)，表面绝缘连接件(2)，环氧树脂层(3)，铜薄片(4)，金属薄膜(5)，机壳(6)，定子引线(7)，轴(8)，油封轴承(9)和转子引线(10)；叉指定子(1)通过表面绝缘连接件(2)与定子引线(7)电气连接，与电动机机壳(6)机械连接；定子引线(7)与交流高压电源连接；转子为三层结构，两侧为环氧树脂层(3)，表面金属薄膜(5)，中间为铜薄片(4)，这种三明治结构提高了整个转子结构强度；铜薄片(4)通过表面绝缘连接件(2)与转子引线(10)电气连接，与轴(8)机械连接；转子引线(10)与大地连接，在电机系统中保持零电位；油封轴承(9)套在轴(8)上，两者一起安装在机壳(6)外端圆面的中心。

2.根据权利要求1所述的层叠式异步静电电动机，其特征是：叉指定子(1)和转子上下层叠装配，中间保持微小间隙，并且两者与轴(8)保持平行，最外层为转子；围绕轴(8)安装多对极，可以构造出多极静电电动机，形成一整圈层叠结构的定、转子。

3.根据权利要求1所述的层叠式异步静电电动机，其特征是：将原本与轴(8)同长度的定、转子分成若干等长的小段，每一小段构成一整圈的层叠结构的定、转子；这种方法会增加表面绝缘连接件(2)的数量，增加了材料的消耗；但是定、转子层叠结构牢靠，同时又能提供大的输出转矩。

说明书

技术领域

本发明属于电气领域，涉及机械设计、静电能量耦合方法。具体来说是将随时间和空间变化的电场能，转化为推动转子旋转的机械能。

背景技术

早在19世纪末，人们就开始了对静电感应电机的研究，但进展缓慢。到20世纪70年代，Gubkin和Jefimenko分别发明了比较实用的静电电动机，不过电动机输出力矩很小。Yasufusa改进了两人的电机，通过在转子两侧固定电机的方式，解决了转子不结实的问题，他的电机可以输出微牛.米的力矩。相比电磁电动机来说，小尺寸的静电电动机具有更大的力/体积比。所以，静电电动机可望在微观领域应用广泛。然而，近年来一些文献显示，层叠结构的静电电动机可以提供高达牛.米的力矩，这说明在宏观领域，静电电动机也可有所作为。当今许多机电装置需要非磁性电机的支持，所以对静电电动机进行研究很有意义。中国专利申请号为200910169764.2，公开日：2010年1月27日，名称：静电感应电动机。该发明为同步电动机，需要对输入电压和定转子位置进行精密控制要求。

异步静电电动机是利用介电弛豫原理来实现的运动机构，其控制方法与实现都相对简单。Syoyu设计了可以在空气中工作的异步静电电动机，工作电压1200V，功率2.4mW，输出扭矩小，且试验缺乏定量分析。到目前为止，大输出扭矩的异步静电电动机尚无报道。

发明内容

本发明鉴于上述技术背景实现，目的在于对静电电动机存在的问题加以研究，提出一种层叠式异步静电电动机，能够提供较大输出功率和扭矩。它包括叉指定子(1)，表面绝缘连接件(2)，环氧树脂层(3)，铜薄片(4)，金属薄膜(5)，机壳(6)，定子引线(7)，轴(8)，油封轴承(9)和转子引线(10)。叉指定子(1)通过表面绝缘连接件(2)与定子引线(7)电气连接，与电动机机壳(6)机械连接。定子引线(7)与交流高压电源连接。转子为三层结构，两侧为环氧树脂层(3)，表面金属薄膜(5)，中间为铜薄片(4)，这种三明治结构提高了整个转子结构强度。铜薄片(4)通过表面绝缘连接件(2)与转子引线(10)电气连接，与轴(8)机械连接。转子引线(10)与大地连接，在电机系统中保持零电位。油封轴承(9)套在轴(8)上，两者一起安装在机壳(6)外端圆面的中心。

异步静电电动机的工作原理是基于介电弛豫现象的。当一对定子引线(7)连接交流高压电源，形成静电电动机的一对极。电源上电后，极间形成交变的高压电场。叉指定子(1)表面感应出随着时间和空间变化的电荷。这些电荷通过定子与转子之间的气隙，在转子表面金属薄膜(5)上也感应出随着时间和空间变化的电荷。由于介电弛豫现象的存在，使得叉指定子(1)表面的电荷与转子表面金属薄膜(5)的电荷存在相位差。该相位差与定、转子之间的气隙，转子两侧的环氧树脂层(3)，外部电压的频率，电机的极对数，转子表面金属薄膜(5)的电阻率和静电电动机的半径有关。合理的设计这些参数将会优化相位差，进而影响定子和转子之间的电场。该电场沿转子表面切向方向的分量，将吸引或排斥表面电荷，最终形成转矩，驱动转子旋转。

为了增加静电电动机的输出转矩，本发明将叉指定子(1)和转子上下层叠装配，中间保持微小间隙，并且两者与轴(8)保持平行，最外层为转子。围绕轴(8)安装多对极，可以构造出多极静电电动机，形成一整圈层叠结构的定、转子。

考虑到金属片较薄，受力容易产生形变，定、转子不能与轴(8)一样长。但是输出力矩又与定、转子的长度成正比。所以为了产生较大输出转矩，本发明将原本与轴(8)同长度的定、转子分成若干等长的小段，每一小段构成一整圈的层叠结构的定、转子。这种方法会增加表面绝缘连接件(2)的数量，增加了材料的消耗。但是定、转子层叠结构牢靠，同时又能提供大的输出转矩。

本发明与现有技术相比，装置所用金属材料少，整机重量轻，并可提供毫牛.米以上的输出力矩，适用于要求高转速低扭矩的工业领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的纵向断面示意图。

图2是本发明的横断面示意图。

图中1.叉指定子，2.表面绝缘连接件，3.环氧树脂层，4.铜薄片，5.金属薄膜，6.机壳，7.定子引线，8.轴，9.油封轴承，10.转子引线。

具体实施方式

叉指定子(1)为手指状金属铝片，长度为50毫米，宽度为10毫米，厚度为1毫米；它通过表面绝缘连接件(2)与定子引线(7)电气连接，与电动机机壳(6)机械连接。电动机机壳(6)半径200毫米，轴(8)长1米，轴半径20毫米；

定子引线(7)与交流高压电源连接，电源电压工作范围为1000~2000伏，工作频率为100赫兹；

转子长度为50毫米，宽度为10毫米；转子为三层结构，两侧为环氧树脂层(3)，厚度为3毫米，相对介电常数为3；表面金属薄膜(5)，厚度为1毫米，表面金属薄膜(5)的电阻为5×10⁸欧姆；中间为铜薄片(4)，这种三明治结构提高了整个转子结构强度。铜薄片(4)通过表面绝缘连接件(2)与转子引线(10)电气连接，与轴(8)机械连接。

转子引线(10)与大地连接，在电机系统中保持零电位。油封轴承(9)套在轴(8)上，两者一起安装在机壳(6)外端圆面的中心。

叉指定子(1)和转子上下层叠装配，中间保持微小空隙，本发明的静电电动机的间隙为1毫米，空气的介电常数为8.85×10^-12法/米。定子铝片和转子与轴(8)保持平行。层叠数为15层，最外层为转子。围绕轴(8)安装多对极，可以构造出24极静电电动机，形成一整圈层叠结构的定、转子。

为了产生较大输出转矩的同时，提高转子的机构强度。本发明将原本与轴(8)同长度的定、转子分成若干等长的小段，每一小段构成一整圈的层叠结构的定、转子。小段数量为18，段与段的间隙长度为5毫米。这种方法会增加表面绝缘连接件(2)的数量，增加了材料的消耗。但是定、转子层叠结构牢靠，同时又能提供大的输出转矩。

经计算，在2000V的工作电压下，叉指定子表面感应电荷密度的幅度为6.37×10^-6库伦/米²，而定子表面电荷密度和转子表面电荷密度的相位差为0.138。进一步计算转子表面感应电荷密度的幅度为3.16×10^-6库伦/米²。该层叠异步静电电动机产生的转矩为0.19牛.米。

一种层叠式异步静电电动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》。