附图12为传统电机的原理示意图。传统电机包括中心轴1，定子5和转 子3，该转子3由磁轭4以及固定到磁轭4上的永磁体2组成，并且通过轴承 6可转动地连接到中心轴1。永磁体2以它们的极性彼此相反的方式连接到磁 轭4。
该定子5通过在电枢芯周围缠绕线圈形成，并且被固定到中心轴1上。如 此，如果有电流施加到该线圈上时，在线圈周围就会形成磁场。在线圈周围产 生的磁通量与由永磁体2产生的磁通量相重叠并相互抵消，因此由于磁通量中 的密度不同就会产生磁动势。该磁动势使得转子3绕中心轴1转动。
由于空气污染造成的环境影响以及石油资源的枯竭，使用电机的驱动装置 越来越受重视，因此，将发动机用作主要驱动源和将电机用作辅助驱动源的混 合动力汽车或类似的汽车取得了很大的发展，并且已经投入市场。此外，将电 机用作主要驱动源的电动汽车也正在发展中。因此，要求电机能够产生更大的 输出。
然而，传统电机由每一个都形成在单级中的永磁体和线圈组成。因此，由 于传统电机具有很小的磁动势，就会存在产生较小转矩的问题。进一步，需要 把电机做的很大以便产生足够的输出。然而，在这种情况下，电机几乎不能作 为汽车的驱动源使用。
更进一步，在传统的电机中，线圈缠绕在电枢芯周围，因此，由于使用电 枢芯带来了传统电机重量大的另一个问题。
此外，由于使用电枢芯，电机不能产生均匀的输出转矩，当转子围绕定子 转动时，会出现转子颤动的齿槽现象。因此，齿槽现象造成了来自传统电机的 输出的损耗，并且从而，在电机转动过程中产生的振动和噪音。

[技术问题]
本发明用于解决前面所提到的问题。即本发明的一个目的是提供具有多级 布置的转子和定子的电机，即使电机小时也可以提供强大的输出。进一步，本 发明的另一个目的是提供使用上述电机的驱动装置，通过采用该电机作为小汽 车、摩托车以及其它汽车的驱动源。
另外，本发明进一步的目的是提供一种重量轻的、不产生齿槽转矩的无芯 电机以及使用该电机的驱动装置。
[技术方案]
根据本发明的一个方面，包括多级转子的无芯电机包含转子和定子。该转 子包括在径向以多级布置的多个圆柱形磁轭，以及以固定到每个级中的磁轭的 磁体的极性在磁轭的圆周方向变化的方式而固定到各自级中的磁轭的多个磁 体。进一步，定子包括多级布置以面对磁轭的多个圆柱形电枢线圈组件，并且 每个电枢线圈组件包括多个电枢线圈。该电枢线圈可使用环氧树脂刚性地固定 以维持它们的刚性。因此，由于包括多级转子和定子，电机能以高效的方式产 生功率。进一步，由于电机没有轴芯，因此不产生齿槽转矩从而抑制输出转矩 的降低，并且输出转矩保持恒量以抑制噪音和振动。
该电机被特意构造以便使磁体固定到面向径向的磁轭的环形表面上。即， 由于磁体被固定到贴面磁轭的环形表面上，并且电枢线圈对应于磁体安装，因 此包括多级转子和定子的小型电机就可以实现了。
该电机进一步包括位于转子的转动中心的固定轴。在这种情况下，该转子 可以进一步包括用于将每一个磁轭转动连接到该固定轴上的磁轭连接装置，并 且定子可以进一步包括用于将每一个电枢线圈组件固定连接到该固定轴上的 线圈连接装置。因此，如果该转子连接到车胎或类似的轮上时，该电机能被用 作汽车(例如小汽车，小型摩托车和电动自行车)、风力发电机或其它工业设 备的驱动装置。在这种情况下，由于轴是固定的并且壳体是转动的，因此，优 选地将电机连接到两轮车例如摩托车的车轮上。
每一个电枢线圈组件可拆卸地连接到线圈连接装置。优选地，位于电枢线 圈组件内圆周面内的磁轭可拆卸地连接到磁轭连接装置。进一步优选地，该线 圈连接装置是固定圆盘，其一表面可拆卸地连接到每一个电枢线圈组件的一个 侧面上，并且该固定圆盘固定连接到固定轴上。更进一步优选地，该磁轭连接 装置是转动圆盘，其一表面连接到每一个磁轭的一个侧面上，并且该转动圆盘 转动连接到该固定轴上。由于电枢线圈组件和磁轭是分别可拆卸地连接到固定 圆盘和转动圆盘的一个表面上，因此该电机可以很容易组装或拆卸。
此外，该电机可进一步包括旋转轴而不是固定轴。在这种情况下，该转子 可以进一步包括磁轭连接装置用以将每一个磁轭固定地连接到该旋转轴上，并 且定子可以进一步包括线圈连接装置用以将每一个电枢线圈组件可转动地连 接到旋转轴上。这里，该电机转动该旋转轴。因此，在该情况下，该电机的旋 转轴可以被用作汽车的轮轴，该电机可以被用作汽车的驱动装置。
每一个电枢线圈组件能够可拆卸地连接到线圈连接装置。优选地，该线圈 连接装置是固定圆盘，其一个表面能够可拆卸地连接到每一个电枢线圈组件的 一个侧面上，并且该固定圆盘可转动地连接到旋转轴上。进一步优选地，该磁 轭连接装置是转动圆盘，其一个表面连接到每个磁轭的一个侧面上，并且转动 圆盘固定地连接到旋转轴上。此外，该转子进一步包括固定到旋转轴上的磁轭。 位于彼此相邻的电枢线圈组件之间的磁轭能够可拆卸地连接到转动圆盘的一 个表面上。
本发明的电机包括在径向上的多级转子和定子。该电机可进一步包括在轴 向方向上的多级转子和定子。
为此，该转子还进一步包括在附设在轴向方向上的至少一个级或多个级中 的磁轭和磁体，并且该定子可以进一步包括面向附设磁轭安置的多个电枢线圈 组件。
优选地，磁体固定到面向径向的磁轭的环形表面上。因此，由于转子和定 子可以被安装在轴向方向也可以在径向上，因此就能实现高输出电机。
该电机可以进一步包括位于转子转动中心的固定轴。在这种情况下，该转 子可以进一步包括用于将每个磁轭可转动地连接到固定轴的磁轭连接装置，并 且该定子进一步包括用于将每个电枢线圈组件固定地连接到固定轴的线圈连 接装置电枢线圈组件。
每一个电枢线圈组件能够可拆卸地连接到线圈连接装置。每一个磁轭能够 可拆卸地连接到磁轭连接装置。优选地，该线圈连接装置是多个安装在轴向方 向上多级中的转动圆盘，并且每一个转动圆盘的一个表面可拆卸地连接到安装 在径向上的多级中的每一个电枢线圈连接装置的一个侧面。进一步优选地，该 磁轭连接装置是多个安装在轴向方向多级中的固定圆盘，并且每一个固定圆盘 的一个表面被连接到安装在径向多级中的每一磁轭的一个侧面上。
该电机可进一步包括位于转子转动中心的旋转轴。在这种情况下，该转子 可进一步包括用于将每个磁轭固定地连接到旋转轴的磁轭连接装置，并且该定 子进一步包括用于将每一个电枢线圈组件可转动地连接到旋转轴上的线圈连 接装置。优选地，每一个电枢线圈组件可拆卸地连接到线圈连接装置。优选地， 该磁轭连接装置将每一个磁轭可拆卸地连接到旋转轴上。优选地，该线圈连接 装置是安装在轴向多级中的多个转动圆盘，并且，每一个转动圆盘的一个表面 可拆卸地连接到安装在径向多级中每一个电枢线圈组件的一个侧面上。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括任何一种前述电机的驱动装 置，一种固定到电机的转子上的制动盘，以及一种安装到制动盘的一个侧面上 用于限定该制动盘的转动的卡钳。
进一步，该卡钳优选地被固定到所述固定轴的一端。

图1为示出了根据本发明的一个具体实施例的具有多级转子的电机的剖 面图；
图2为图1中所示电机的侧剖面图；
图3为示出了图1中所示电机的电枢线圈组件和磁体的布置的透视图；
图4为示出了根据本发明另一实施例的具有多级转子的剖面图；
图5为图4中所示电机的侧剖面图；
图6为示出了根据本发明进一步实施例的包含多级转子的电机的剖面图；
图7为示出了根据本发明更进一步实施例的包括多级转子的电机的剖面 图；
图8为示出了根据本发明更进一步实施例的包括多级转子的电机的剖面 图；
图9为示出了根据本发明更进一步实施例的包括多级转子的电机的剖面 图；
图10为示出了使用图4所示电机的驱动装置的前剖面图；
图11为图10所示驱动装置的侧剖面图；
图12为示出了传统电机的原理的示意图。
<附图中有关附图标记的简单说明>
10：旋转轴                  20：转子
21：第一磁轭                 23：第二磁轭
25：第三磁轭                27：第四磁轭
29：第一磁体                 31：第二磁体
33：第三磁体                35：第四磁体
37：第五磁体                39：第六磁体
41：转动圆盘                43：螺栓
50：定子                    51：第三电枢线圈组件
53：第二电枢线圈组件        55：第一电枢线圈组件
57：固定圆盘                59：线圈配件
61：螺栓                    63：轴承
170：电机                   171：车轮
173：轮胎                   175：卡钳
177：制动盘

在下文中，根据本发明优选实施例的具有多级转子的无芯电机和驱动装置 将参照说明书附图进行详细地说明。
首先说明根据本发明的具有多级转子的无芯电机。
图1为示出了根据本发明的一个具体实施例的具有多级转子的电机的剖 面图，图2为图1中所示电机的侧剖面图，并且图3为示出了图1中所示电机 的电枢线圈组件和磁体的布置的透视图。
图1中的电机70包括旋转轴10、转子20和定子50。
该转子20包括磁轭21、23、25和27，磁体29、31、33、35、37和39， 以及转动圆盘41。该转动圆盘41固定到所述旋转轴10上。所述磁轭21、23、 25和27为圆柱形并且在径向上布置为四级。也就是说，具有最大直径的第一 磁轭21布置在最外围的位置上，并且第二，第三和第四磁轭23、25和27按 照它们的尺寸顺序布置在内层的位置上。尽管本实施例中磁轭在径向上分四级 布置，但是也可以根据需要布置成不同的级。第二和第三磁轭23和25的一端 通过螺栓43连接到转动圆盘41的一侧。这样，第二和第三磁轭23和25能可 拆卸地连接到转动圆盘上，因此它们能够很容易地组装或拆卸。另外，第一磁 轭21整体地连接到转动圆盘41上用于限定该电机壳体，并且第四磁轭27被 固定到旋转轴10上。磁体29、31、33、35、37和39由第一磁体29、第二磁 体31、第三磁体33、第四磁体35、第五磁体37和第六磁体39组成。与磁轭 相似，磁体也被布置成不同的级。磁体被固定到磁轭的表面圆周。也就是说， 第一和第二磁体29、31分别固定到第一和第二磁轭21，23的表面圆周。更特 别地，多个第一磁体29沿着圆周方向固定到该第一磁轭21的内圆周面上，并 且多个第二磁体31固定到该第二磁轭23的外圆周面上。因此，第一和第二磁 体29和31彼此面对面布置。相似地，该第三磁体33被固定到第二磁轭23 的内圆周面上，并且第四磁体35被固定到第三磁轭25的外圆周面上以便面向 第三磁体33。进一步，第五磁体37被固定到第三磁轭25的内圆周面上，并 且第六磁体39被固定到第四磁轭27上以面对第五磁体37。更进一步，磁体 29、31、33、35、37或39被以它们的磁极沿磁轭21、23、25或27的圆周的 圆周方向变换的方式固定。此外，每个磁体29、31、33、35、37或39以面对 具有相反磁极的磁体的方式布置。
该定子50包括固定圆盘57和电枢线圈组件51、53和55。该固定圆盘57 通过轴承63连接到旋转轴10上。因此，旋转轴10能相对于固定圆盘57自由 转动。该电枢线圈组件51、53和55由第一电枢线圈组件55、第二电枢线圈 组件53和第三电枢线圈组件55组成。每一个电枢线圈组件51、53和55呈圆 柱形，并且通过连接三个沿着该圆柱形长度的径向缠绕的电枢线圈R、S和T 组成。另外，每一个电枢线圈组件51、53和55被以使电枢线圈R、S和T被 缠绕并然后使用例如环氧的树脂相互刚性固定的方式布置，以保持它们持续的 刚性。该第一电枢线圈组件55被布置在第一和第二磁体29和31之间以与第 一和第二磁体29和31互相面对，并且其中一侧被固定到固定圆盘57的一个 表面上。参照附图3，构成第一电枢线圈组件55的电枢线圈被以下述方式缠 绕，即它们沿着平行于第一磁体29的长度方向延伸，并且然后沿径向弯折， 最后沿第二磁体31延伸。该第二电枢线圈组件53被固定到固定圆盘57的表 面，以使它们能被布置在第三和第四磁体33和35之间，并且第三电枢线圈组 件51被固定到固定圆盘57的表面，以使它们能够被布置在第五和第六磁体 37和39之间。此外，电枢线圈组件51、53和55分别被固定到线圈配件59， 并然后通过螺栓61连接到固定圆盘57。类似于第二和第三磁轭23和25，因 此，电枢线圈组件51、53和55可拆卸地连接到固定圆盘57。电枢线圈可以 为并联或串联连接，并且均可以使用Δ-连接和Y-连接。
如果电流被施加到电枢线圈组件51、53和55，就会产生磁场，并且由电 枢线圈组件51、53和55产生的磁场与由磁体29、31、33、35、37和39产生 的磁场相互作用以产生转动力。由此，该转子20和旋转轴10能够整体地转动。 因此，如果该转子20或旋转轴10被连接到汽车或类似汽车的车轮上，电机能 够被用作一种驱动源。
同时，电机70也可以被用作发电机。即，如果转子20进行转动运动，通 过固定到转子20的磁体29、31、33、35、37和39能够在电枢线圈组件51、 53和55中产生感应电流。
图4为示出了根据本发明的另一实施例的带有多级转子的电机的剖面图， 并且图5为图4中所示电机的侧剖面图。附图1中所示电机包括旋转轴，而图 4中所示电机包括固定轴。
图4所示电机包括固定轴110，转子120和定子130。
该转子120包括转动圆盘141，磁轭121、123、125和127，以及磁体129、 131、133、135、137和139。该转动圆盘141通过轴承163连接到固定轴110。 该磁轭121、123、125和127为圆柱形，并且被布置在径向，并且由四级组成， 该四级包括按照直径大小的顺序布置的第一磁轭121、第二磁轭123、第三磁 轭125和第四磁轭127。当然，如果需要，磁轭也可以被布置为不同的级。该 第一磁轭121被固定到转动圆盘141上，同时，第二、第三和第四磁轭123、 125和127通过螺栓143可拆卸地连接到转动圆盘141。磁体129、131、133、 135、137和139由第一磁体129、第二磁体131、第三磁体133、第四磁体135、 第五磁体137和第六磁体139组成。与附图1中所示的实施例相似，磁体129、 131、133、135、137和139被固定到磁轭121、123、125和127上。
定子150包括固定圆盘157，以及电枢线圈组件151、153和155。该固定 圆盘157被固定到固定轴110上。电枢线圈组件151、153和155与附图1中 所示的实施例的那些电枢线圈组件具有相同的结构。即电枢线圈组件151、153 和155由第一电枢线圈组件155、第二电枢线圈组件153和第三电枢线圈组件 151组成。该第一电枢线圈组件155布置在第一和第二磁体129和131之间， 该第二电枢线圈组件153布置在第三和第四磁体133和135之间，并且第三电 枢线圈组件151布置在第五和第六磁体137和139之间。与附图1所示的实施 例相类似，电枢线圈组件151、153和155分别通过线圈配件159和螺栓161 可拆卸地连接到固定圆盘157。
如果电源被施加到电机170的电枢线圈组件151、153和155，将会产生 转矩，并且由于所产生的该转矩使得转子120在固定轴110上转动。由此，如 果该转子120连接到汽车的车轮上，则该电机170就可以被用作汽车的驱动装 置。进一步，当转子120通过外力驱动时，就会在电枢线圈组件151、153和 155上产生感应电流，从而该电机170也可以被用作发电机。
图6为示出了根据本发明一个更进一步的实施例的具有多级转子的电机 的剖面图。在图1和图4所示实施例的电机具有在径向上的多级转子和定子， 但是在图6中所示实施例的电机具有在轴向和径向上的多级转子和定子。
如图6所示的电机包括固定轴310、转子320和定子330。
该转子320包括转动圆盘341和342，第一排磁轭321、323、325和327， 第二排磁轭322、324、326和328，第一排磁体329、331、333、335、337和 339，以及第二排磁体330、332、334、336、338和340。转动圆盘由第一转 动圆盘341和第二转动圆盘342组成，并且它们在轴向上布置并转动连接到固 定轴310上。该第一排磁轭321、323、325和327被在径向上以多级布置并通 过螺栓343可拆卸地连接到第一转动圆盘341。进一步，该第二排磁轭322、 324、326和328被在径向以多级布置并通过螺栓343可拆卸地连接到第二转 动圆盘342。此外，每一个布置在径向上的第一排磁轭321、323、325和327 以及第二排磁轭322、324、326和328在轴向上以两级布置。在本实施例中， 在径向的最外层磁轭321和322也可拆卸地彼此连接在一起以限定一个电机外 壳。第一排磁体329、331、333、335、337和339被固定到第一排磁轭321、 323、325和327上，同时，第二排磁体330、332、334、336、338和340被 固定到第二排磁轭322、324、326和328上。由此，该转子320在径向以及轴 向方向上具有多级结构。
定子350包括固定圆盘357和358，第一排电枢线圈组件351、353和355， 以及第二排电枢线圈组件352、354和356。该固定圆盘357和358由第一固 定圆盘357和第二固定圆盘358组成，并且它们在轴向方向上被布置且被固定 到固定轴310。第一排电枢线圈组件351、353或355被布置在第一排磁体329 和331；333和335；或者337和339之间，而第二排电枢线圈组件352、354 或356布置在第二排磁体330和332；334和336；或者338和340之间。此 外，第一排电枢线圈组件351、353或355和第二排电枢线圈组件352、354 或356分别被固定到线圈配件359上，并然后通过螺栓363连接到固定圆盘 357和358上。
还没有被解释的附图标记301和303，表示电枢线圈组件的R.S.T.电缆和 在电机被用作电动机的情况下，当电源启动时，用于检测时间的传感器。因此， 附图6中所示的电机包括在径向以及轴向方向上的多级转子320和多级定子 350。
附图7为示出了根据本发明的更进一步实施例的具有多级转子的电机的 剖面图。附图6中的电机包括固定轴310，而附图7中的电机包括旋转轴。
附图7中的电机包括旋转轴410、转子420和定子450。
该转子420包括在轴向以两级布置以及也在径向以多级布置的磁轭421。 进一步，在径向以多级布置的磁轭可拆卸地连接。
该定子450包括固定圆盘457和458，和电枢线圈组件。该固定圆盘457 和458在轴向以两级布置，并且转动地连接到旋转轴410。该电枢线圈组件包 括第一排的电枢线圈组件455和第二排的电枢线圈组件456，它们在径向以多 级布置并且然后在轴向布置。该第一排电枢线圈组件455可拆卸地连接到第一 固定圆盘457，同时该第二排电枢线圈组件456可拆卸地连接到第二固定圆盘 458。
附图8和9为示出了根据本发明更进一步实施例的具有多级转子的电机的 剖面图。
在附图6和7的实施例中，磁体和电枢线圈组件都被制造成在径向上具有 相同的厚度。然而，如果需要，电机可以包括在径向上不同厚度变化的磁体和 电枢线圈组件。在附图8和9所示的实施例中，该电机包括厚度随着离轴的中 心轴的直径距离减小而减小的磁体和电枢线圈组件。
接下来，将说明根据本发明的包括具有多级转子的无芯电机的驱动装置。
图10为示出了使用附图5所示实施例中电机的驱动装置的前剖面图，并 且附图11为图10所示驱动装置的侧剖面图。
图10和11中的驱动装置包括附图5中所示的电机170、制动盘177和卡 钳175。该制动盘177被固定到该电机170的转动圆盘141的一侧。该卡钳175 也安装在制动盘177的一侧，并且有一面固定到固定轴110。如果电机170的 转子120固定到图10和11所示的轮胎173的车轮171，该电机可被用作小汽 车、汽车或摩托车的驱动装置。因此，如果向电枢线圈组件151、153和155 施加电能，该转子120就可以转动，并且轮胎173随着转动。进一步，如果制 动盘177使用卡钳175被朝向转动盘挤压，则转子120可以停止下来。尽管图 10的驱动装置使用了图5中所示的电机，但是本发明并不局限于此。即其他 实施例的任何电机也可以用于此处。
[工业实用性]
根据本发明，该电机包括被以多级或多排布置的多级定子和多级转子，能 够被提供以减小电机体积，并也可以增加电机的输出。
进一步，在本发明中提供无芯电机以允许减少电机的重量并抑制产生齿槽 转矩。因而，电机输出的减少可以被防止以使电机的效率最大化，并且可以执 行平滑的电机转动以抑制电机的噪音和振动。
更进一步，该电机能够被用到驱动装置中以实现具有极好的驱动性能的小 汽车、汽车或摩托车。
上面所描述的和在附图中所示出的本发明的实施例不应构成对本发明技 术精神的限制。本发明的保护范围仅通过所附的权利要求来限定，并且所属领 域技术人员可以理解，那些可以作出的各种修改和变化都没有脱离所附的权利 要求所限定的本发明的精神和范围。因此，对于所属领域技术人员各种明显的 改变和变化都涵盖在本发明的范围内。