1.一种同体并联式电动机，其特征在于：同体并联式电动机（1）首先是盘式永磁电动机，具有轴向磁场和径向磁场两种不同的结构，无论是轴向磁场还是径向磁场结构，同体并联式电动机（1）的同体线圈（Q）是由M个线圈结构完全相同的子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）在同一个母机电机的外壳内并联而成，同体线圈（Q）所形成的三相线圈结构是：M个子机线圈中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）并联构成同体并联线圈的A相线圈，（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…）并联构成同体并联线圈的B相线圈，（Q1C、Q2C、Q3C、Q4C…）并联构成同体并联线圈的C相线圈；在这里，线圈结构完全相同的M个子机的构成数量M并不是任意的，子机的构成数量M要等于电动机的磁极对数量p，即M=p，若电动机有p=2个磁极对则最多只能具有M=2个子机、若电动机具有p=3个磁极对最多只能具有p=3个子机，余此类推。
2.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：同体线圈（Q）由M个子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）并联而成，所指的是M个子机线圈要整体并联，而不是通常意义上的电路并联；整体意义的并联，是将M个子机线圈的每一相输出端引出线合股引出，同时将M个子机三相线圈的中心星点合股并联，以保证同体线圈允许通过电流的能力，比每个子机线圈通过电流的能力增大M倍。
3.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）结构完全相同具有三方面的含义：第一是所有子机线圈中每相所对应的线圈：即A相中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…），B相中的（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…），C相中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）的相位要完全相同；第二是所有相位上的所有线圈，必须具有相同的匝数n、相同的横截面τ、相同的绕线方向、相同的层数、相同的长度、相同的材料、相同的线径以及相同的电阻；第三是各子机在每相线圈上所占有槽数都完全相等截面积为τ，则同体线圈的每相线圈所占有的槽数截面积就是Mτ，而且上述三相线圈所占有的槽数的总和要等于电机定子所具有的槽数，总面积为Τ。
4.如权利要求2、或3所述的同体并联式电动机，其特征在于：由于每相线圈所占有的槽数相同截面积都是Mτ，而这Mτ都是并联的，则同体线圈的有效面积实际上都减小了M倍，即Τ/M，由此，在发电模式中，当原动机的转速保持额定转速ω时，电动势E1=nB(Τ/M)ω=(nBΤω)/M=E/M；而当原动机的转速提高到额定转速ω的M倍时，电动势EQ=nB(Τ/M)(ωM)=nBΤω=E；由于同体线圈的整体并联结构，M倍子机并联通过电流能力增大M倍，因此允许转速ω提高M倍，电动势保持额定电压的水平，满足电流通过能力增大M倍的安全范围。
5.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：同体并联式电动机（1）在双侧设置电动机轴以及发电机轴，其中一侧设置电动机功率输出轴（2），在另一侧设置发电机驱动输入轴（3），功率输出轴（2）和驱动输入轴（3）是一根通轴，可以同时连接负载和原动机，但发电和电动并不能同时进行，在进入电动模式工作时必须关闭原动机，在启动原动机进入发电工作模式时必须关闭负载，此时的电机输出轴变成动力输出轴，可将原动机发电剩余的功率转化成机械能作为动力输出。
1.一种同体并联式电动机，其特征在于：同体并联式电动机（1）首先是盘式永磁电动机，具有轴向磁场和径向磁场两种不同的结构，无论是轴向磁场还是径向磁场结构，同体并联式电动机（1）的同体线圈（Q）是由M个线圈结构完全相同的子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）在同一个母机电机的外壳内并联而成，同体线圈（Q）所形成的三相线圈结构是：M个子机线圈中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）并联构成同体并联线圈的A相线圈，（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…）并联构成同体并联线圈的B相线圈，（Q1C、Q2C、Q3C、Q4C…）并联构成同体并联线圈的C相线圈；在这里，线圈结构完全相同的M个子机的构成数量M并不是任意的，子机的构成数量M要等于电动机的磁极对数量p，即M=p，若电动机有p=2个磁极对则最多只能具有M=2个子机、若电动机具有p=3个磁极对最多只能具有p=3个子机，余此类推。
2.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：同体线圈（Q）由M个子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）并联而成，所指的是M个子机线圈要整体并联，而不是通常意义上的电路并联；整体意义的并联，是将M个子机线圈的每一相输出端引出线合股引出，同时将M个子机三相线圈的中心星点合股并联，以保证同体线圈允许通过电流的能力，比每个子机线圈通过电流的能力增大M倍。
3.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：子机线圈（Q1、Q2、Q3、Q4…）结构完全相同具有三方面的含义：第一是所有子机线圈中每相所对应的线圈：即A相中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…），B相中的（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…），C相中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）的相位要完全相同；第二是所有相位上的所有线圈，必须具有相同的匝数n、相同的横截面τ、相同的绕线方向、相同的层数、相同的长度、相同的材料、相同的线径以及相同的电阻；第三是各子机在每相线圈上所占有槽数都完全相等截面积为τ，则同体线圈的每相线圈所占有的槽数截面积就是Mτ，而且上述三相线圈所占有的槽数的总和要等于电机定子所具有的槽数，总面积为Τ。
4.如权利要求2、或3所述的同体并联式电动机，其特征在于：由于每相线圈所占有的槽数相同截面积都是Mτ，而这Mτ都是并联的，则同体线圈的有效面积实际上都减小了M倍，即Τ/M，由此，在发电模式中，当原动机的转速保持额定转速ω时，电动势E1=nB(Τ/M)ω=(nBΤω)/M=E/M；而当原动机的转速提高到额定转速ω的M倍时，电动势EQ=nB(Τ/M)(ωM)=nBΤω=E；由于同体线圈的整体并联结构，M倍子机并联通过电流能力增大M倍，因此允许转速ω提高M倍，电动势保持额定电压的水平，满足电流通过能力增大M倍的安全范围。
5.如权利要求1所述的同体并联式电动机，其特征在于：同体并联式电动机（1）在双侧设置电动机轴以及发电机轴，其中一侧设置电动机功率输出轴（2），在另一侧设置发电机驱动输入轴（3），功率输出轴（2）和驱动输入轴（3）是一根通轴，可以同时连接负载和原动机，但发电和电动并不能同时进行，在进入电动模式工作时必须关闭原动机，在启动原动机进入发电工作模式时必须关闭负载，此时的电机输出轴变成动力输出轴，可将原动机发电剩余的功率转化成机械能作为动力输出。
翻译：技术领域
本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种新型的永磁电动机，该电动机与普通电动机相比，不但体积更小、重量更轻，功率更大，而且具有电动和发电双向工作能力，在汽车及各类发电电动机械设备领域中有着广泛的用途。
背景技术
近年来，由于盘式电动机既可以当电动机又可以当发电机，不需要励磁线圈，结构简单，体积小功率大，得到快速发展。自上世纪80年代以来，超高速电机和超高速发电机的研发进入了广泛的应用领域，我国在高速精准加工和动车组方面已经走到世界前列。不过，虽然其体积小功率大，但一来需要更好的材料和更高的加工精度，二来需要克服磨损和散热以提高效率，因而成本相对较大，在普通机械领域暂时还没有得到推广使用。
发明内容
本发明的目的，就是要提供一种结构简单、体积轻小、功率强大而使用方便成本较低的同体并联式电动机，可用于汽车及各类发电电动机械设备。
为达到上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：同体并联式电动机的同体线圈是由M个线圈结构完全相同的子机线圈在同一个母机电机的外壳内并联而成，该同体式电动机可以设置单侧机轴兼做电动机轴或发电机轴，也可以在双侧设置电动机轴以及发电机轴；这里线圈结构完全相同的子机的构成数量并不是任意的，子机的构成数量要等于电动机的磁极对数量，若电动机有2个磁极对最多只能具有2个子机、若电动机具有3个磁极对最多只能具有3个子机，余此类推。所述同体线圈由M个子机线圈并联而成，所指的是M个子机线圈整体并联，而不是通常意义上的电路并联；整体意义的并联，是将M个子机线圈的每一相输出端引出线合股引出，同时将M个子机三相线圈的中心星点合股并联，以保证同体线圈允许通过电流的能力，比每个子机线圈通过电流的能力增大M倍。所述子机线圈结构完全相同具有三方面的含义：第一是所有子机线圈每相线圈所对应的相位要完全相同；第二是所有相位上的所有线圈，必须具有相同的匝数、相同的横截面、相同的绕线方向、相同的层数、相同的长度、相同的材料、相同的线径以及相同的电阻；第三是各子机在每相线圈上所占有槽数都完全相等，而且上述槽数的总和要等于电机定子所具有的槽数。由于同体线圈的每相线圈中子机线圈所占有的槽数都是定子线圈总槽数的1/M，而且槽中的线圈都是并联的，则同体线圈的有效面积实际上都减小了M倍，根据法拉第定律，在发电模式中，当原动机的转速保持额定转速ω时，电动势必定为额定电压的1/M；而当原动机的转速提高到额定转速ω的M倍时，电动势就保持额定电压的水平；由于同体线圈的整体并联结构，M倍子机并联通过电流能力增大M倍，因此允许转速ω提高M倍，电动势保持额定电压的水平，满足电流通过能力增大M倍的安全范围。所述同体线圈所述同体并联式电动机在双侧设置电动机轴以及发电机轴，以一侧设置电动机功率输出轴，在另一侧设置发电机驱动输入轴，功率输出轴和驱动输入轴是一根通轴，可以同时连接负载和原动机，但发电和电动并不能同时进行，在进入电动模式工作时必须关闭原动机，在启动原动机进入发电工作模式时必须关闭负载，此时的电机输出轴变成动力输出轴，可将原动机发电剩余的功率转化成机械能作为动力输出。
本发明由于设计了在同一个母机电机的外壳内由多个线圈结构完全相同的子机并联形成的组合体，实际上就是用M个相同的电机并联而形成一个M倍功率的大电机，由于采用了M个子机线圈合股并联的新方法，保证了同体电机在额定电压、额定转速工作下，当负载功率增大M倍时其电动功率也成M倍增大；而且，在原动机M倍额定转速的带动下，本电机在保持额定电压相同情状下可输出M倍发电功率。与普通电机相比，本发明体积更小、重量更轻、功率更强大，价廉物美，特别适合在汽车、电动汽车及各类发电电动机械设备领域中使用，积极意义十分明显。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明进一步说明。
图1-1是本发明提出的同体各子机线圈结构示意图。
图1-2是本发明提出的子机线圈并联成同体线圈结构示意图。
图2-1是本发明提出的一种转子4磁极对结构示意图。
图2-2是本发明提出的4磁极对12槽同体线圈分布结构示意图。
图3是本发明提出的4磁极对36槽同体线圈分布结构示意图。
图4是本发明提出的设置双侧机轴结构示意图。
图1-1中，Q1、Q2、Q3、Q4分别是同一母机电机外壳内各子机线圈，M=4即4个子机，n为线圈的匝数，τ为每个线槽的横截面，Τ为同体线圈总的截面积。
图1-2中，A、B、C为相差120°的三相线圈，其构成情况分别是：M个子机线圈中的Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…并联构成同体并联线圈的A相线圈，Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…并联构成同体并联线圈的B相线圈，Q1C、Q2C、Q3C、Q4C…并联构成同体并联线圈的C相线圈。
图2-1中，N、S分别为磁钢。
图2-2所示为轴向磁场12槽定子。
图3所示为径向磁场36槽定子。
图4中，1为同体并联式电动机，2是电动机功率输出轴，3是原动机驱动输入轴。
具体实施方式
如图1-1、图1-2所示，同体并联式电动机首先是盘式永磁电动机，具有轴向磁场和径向磁场两种不同的结构，无论是轴向磁场还是径向磁场结构，同体并联式电动机的同体线圈Q是由M个线圈结构完全相同的子机线圈Q1、Q2、Q3、Q4…在同一个母机电机的外壳内并联而成，同体线圈Q所形成的三相线圈结构是：M个子机线圈中的（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）并联构成同体并联线圈的A相线圈，（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…）并联构成同体并联线圈的B相线圈，（Q1C、Q2C、Q3C、Q4C…）并联构成同体并联线圈的C相线圈；在这里，线圈结构完全相同的M个子机的构成数量并不是任意的，子机的构成数量M要等于电动机的磁极对数量p，若电动机有p=2个磁极对最多只能具有M=2个子机、若电动机具有p=3个磁极对最多只能具有p=3个子机，余此类推。同体线圈由M个子机线圈并联而成，所指的是M个子机线圈要整体并联，而不是通常意义上的电路并联，；整体意义的并联，是将M个子机线圈的每一相输出端引出线合股引出，同时将M个子机三相线圈的中心星点合股并联，以保证同体线圈允许通过电流的能力，比每个子机线圈通过电流的能力增大M倍。上面所述子机线圈Q1、Q2、Q3、Q4结构完全相同具有三方面的含义：第一是所有子机线圈中每项所对应的A相线圈（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…），B相线圈（Q1B、Q2B、Q3B、Q4B…），C相线圈（Q1A、Q2A、Q3A、Q4A…）的相位要完全相同；第二是所有相位上的所有线圈，必须具有相同的匝数n、相同的横截面Δ、相同的绕线方向、相同的层数、相同的长度、相同的材料、相同的线径以及相同的电阻；第三是各子机在每相线圈上所占有槽数都完全相等，而且上述三相线圈所占有的槽数的总和要等于电机定子所具有的槽数。
如图2-1、图2-2所示的实施例1：该转子具有8个磁极即4个磁极对，定子具有12个线槽，因而子机数量应为M=p=4，12个线槽由4个子机分配，则每个子机每相线圈应占1个线槽，这样上述三相线圈所占有的槽数的总和相加正好等于电机定子所具有的总槽数12个。
如图3所示的实施例2：若该转子仍具有8个磁极即4个磁极对，定子具有36个线槽，因而子机数量仍为M=p=4，36个线槽由4个子机分配，则每个子机每相线圈应占3个线槽，这样上述三相线圈所占有的槽数的总和相加正好等于电机定子所居有的总槽数36个。
如图4所示，所述同体式电动机1可以设置单侧机轴兼做电动机轴或发电机轴，也可以在双侧设置电动机轴以及发电机轴，图中左侧2设为电动机功率输出轴，右侧3设为原动机驱动输入轴。功率输出轴2和驱动输入轴3是一根通轴，可以同时连接负载和原动机，但发电和电动并不能同时进行，在进入电动模式工作时必须关闭原动机，在启动原动机进入发电工作模式时必须关闭负载，此时的电机输出轴变成动力输出轴，可将原动机发电剩余的功率转化成机械能作为动力输出。
本发明的同体并联式结构，在同一个母机电机的外壳内由M个线圈结构完全相同的子机并联形成的组合体，实际上就是用M个相同的电机并联而形成一个M倍功率的大电机。这种并联式结构的概念，是整机并联的概念，而不是每个线圈并联的概念，并联后线圈输出线的横截面增大了M倍，通过电流的能力也同时增大了M倍，因而当电机的负载增大M倍时，电机的运转仍然是安全正常的，换句话说，该电机的功率可增大M倍。而且，由于M个子机线圈Q1、Q2、Q3、Q4…的并联结构，线路中的实际电阻减小了M倍，电机的阻抗和感抗都大大减小，电机的效率明显提高，工作稳定而不易发热。因此本电机在额定电压、额定转速工作下，当负载功率增大M倍时其电动功率也成M倍增大。另一方面，由于每个子机线圈Q1、Q2、Q3、Q4…所占用的定子线圈槽数的是同体并联式电动机定子线槽总数的1/M，在进入发电模式工作时，所产生的电动势必然也是电动机额定电压的1/M倍，具体说，每个子机线圈占有的槽数都完全相等截面积为τ，则每相线圈所占有的槽数截面积就是Mτ，而且上述三相线圈所占有的槽数的总和要等于电机定子所具有的槽数，则总截面积为Τ。而在同体线圈中，这（Mτ）都是并联的，则同体线圈的有效面积实际上都减小了M倍，即：Τ/M，由此，在发电模式中，当原动机的转速保持额定转速ω时，根据法拉第定律，电动势E1=nB(Τ/M)ω=(nBΤω)/M=E/M；而当原动机的转速提高到额定转速ω的M倍时，电动势EQ=nB(Τ/M)(ωM)=nBΤω=E；由于同体线圈的整体并联结构，M倍子机并联通过电流能力增大M倍，因此允许转速ω提高M倍，电动势保持额定电压的水平，满足电流通过能力增大M倍的安全范围。很显然，发电功率也增大了M倍。在这里，虽然磁材料没有改变，磁场强度没有变化，电机的体积和重量都没有变化，但转速的提高等于增大了能量密度，从而弥补了线圈匝数或线圈面积的损失。这种技术方案，是在没有增加投资的情况下，大大提高了现有资源的利用率，达到了高效节能的目的。同样道理，由于M个子机线圈的并联，阻抗和感抗都大大减小，发电效率明显提高。所以，在电动和发电两方面的能力上，与普通电机相比，本发明体积更小、重量更轻、功率更强大，价廉物美，特别适适合在汽车、电动汽车及各类发电电动机械设备领域中使用。
