CN1267402A - 电机及其中所用的定子 - Google Patents

Abstract

提供了电机及其中所用的转子。定子包括板和一组间隔开的凸出部分或齿形物,其中所述板的结构做成基本平面形,所述凸出部分或齿形物从所述板伸出并与所述板一起在其间限定许多槽。定子包括一团金属颗粒。利用由这种金属颗粒制造的定子提供了增强的机器效率,这被认为是减少了定子中的涡流作用的结果。包括转子和这种定子的电动机及由这种电动机提供动力的泵包括在本发明的范围内,其中所述转子呈大体平面的阵列,所述定子与永磁极间隔开并与其面对,并且具有一组磁绕组。

Description

电机及其中所用的定子

发明背景

本发明涉及电机及其中所用的定子。更具体地，本发明涉及基本上平面结构的电机，例如无电刷电动机，和其中所用的定子。

无电刷电动机被建议用于或已经用于各种用途。基本上，这种电动机分成至少两种构造；鼓型电动机，其中电动机的转子和定子通常为圆柱形；平面型电动机，其中电动机的转子和定子呈现为整体平面圆盘。尽管鼓型电动机通常能够产生更多的动力，但平面型电动机却具有尺寸紧凑的优点。

有利的是提供产生更多动力的平面型或盘型无电刷电动机。

平面型无电刷电动机被建议与叶轮泵结合使用。参见，例如，授权Mizobuchi等人的美国专利4,806,080；授权Kricker等人的美国专利5,332,374；和授权Atsumi的美国专利5,407,331。始终需要提供由大功率平面型无电刷电动泵驱动的新型叶轮泵，特别用于泵送液体，例如水或类似物。

发明综述

业已发展出新型电机、其中所用的定子和包括这种定子的泵。本发明利用了这样的发展，即与尺寸基本相同并且包括由固体金属元件制造的定子的类似电机相比，包含一团金属颗粒，最好是压制金属颗粒的电机定子提供了效率更高的、功率更大的电机，最好是无电刷电动机，其具有较长的使用寿命和/或产生更多的或增强的动力。

如果不希望将本发明限制于任何特定的操作理论，则相信包含一团金属颗粒的本发明的定子能够有效地消除或者减轻在定子中产生的涡流的有害作用。这种涡流减少电机的效率，例如，无电刷电动机的有效动力产生能力。无论如何，业已发现本发明的电机，包括包含一团金属颗粒的定子，在很多应用中功率强大并且有效。

本发明的定子可用于任何电机，例如，电动机、发电机、交流发电机、电动机/发电机组合装置、电动机/转速计组合装置、变频器和类似装置。电机最好是无电刷型的，最好是无电刷直流(DC)型的。在下文中将大量使用术语“电动机”，其意思是在其范围内包含或包括任何这种电机。

这种定子的一处特别实用的用途是用在为工作部件，例如泵和压缩机的叶轮、风扇叶片、混合和掺合设施等提供动力的无电刷电动机中。一种非常有利的构造提供了与转子结合使用的这种定子，其中转子与工作部件是一体的。由这种无电刷电动机提供动力的泵，如液体输送泵是本发明设备的非常有利的实施例。

本发明的电动机、定子、设备和泵在构造上比较简单并且易于使用。这些电动机、定子、设备和泵提供了高度的可靠性和长的有效寿命，并且提供了提高性能和/或成本效益一种或多种优点。

在一个实施例中，本发明涉及电动机(电机)，最好是无电刷电动机，其包括一个转子和一个定子。转子具有一转动轴线，并且包括设置在一大致平面阵列中的一组永磁极。定子包含一团金属颗粒，最好是一团压制的金属颗粒，该定子与永磁极的大致平面阵列间隔开并与其面对。定子具有一组磁性绕组，这些磁性绕组定位成并适于在其通电时使转子绕转动轴线转动。

与其中的定子包含固体金属物质或元件而不是一团压制金属颗粒的类似电动机相比，在这种电动机的操作中可有利地实现减少涡流。此外，与只用聚合材料制造的定子主体相比，本发明的定子主体提供了在定子和转子之间具有减小的有效空气间隙的电动机，该特征最终产生了比带有用聚合材料制造的定子的类似电动机功率更大的电动机。本发明的定子最好基本上由一团压制的金属颗粒组成。一团压制金属颗粒有利地具有至少等于固体金属元件理论密度的约95％的密度。在一个非常实用的实施例中，定子包括基本上线性针状金属颗粒，具有基本上三角形的形状。

本发明的电动机最好是无电刷直流(DC)电动机，例如，无电刷直流单(1)相、两(2)相或多相，例如三(3)相电动机。

本发明的定子最好包括板，例如，基本上平面形的板和一组间隔开的凸出部分或齿形物，包括一团例如这里所述的金属颗粒。本发明定子的板具有第一端面、大致相对的第二端面和位于其间的周边表面。许多间隔开的凸出部分从第二端面离开板延伸，并与板的第二端面一起在其间限定了一组槽。

板最好具有一中心轴线，该中心轴线与第一端面和第二端面都相交。许多凸出部分中的每一个都最好从周边表面向内延伸并在与中心轴线相交之前终止。

许多槽中的每一个槽都最好在限定该槽的两个相邻凸出部分之间具有基本恒定的尺寸。在一个非常实用的实施例中，板和凸出部分是整体的，即由单个或整体元件构成。

提供了用于完成有用工作的设备，其包括工作构件、转子和定子。工作构件，如泵或压缩机叶轮、风扇叶片、混合和掺合设施、其它在与工作构件等接触的物质上完成有用工作的组件，包括一转动轴线并安装成绕该转动轴线转动。工作构件被构造和定位为使得工作构件的转动能够在与工作构件接触的物质上。转子联接在，最好直接联接在工作构件上并与其一起转动，转子包括一组设置在大体平面阵列内的永磁极。如上所述，定子适合在通电时使转子和工作构件转动。

如这里所使用的，当涉及工作构件和转子之间的关系时，术语“直接联接”指这样的装置，在该装置中工作构件和转子直接相互固定或连接，这样没有动力传递组件，例如，轴、齿轮装置或类似物将动力从转子传递到工作构件。该“直接联接”关系可以认为是整体的转子/工作构件组合，其非常有效地向工作构件提供动力，同时减少设备的尺寸和空间要求。

在一个非常实用的实施例中，工作构件和定子呈现为整体或单个元件，例如，用基本均匀的成分制造的元件。

提供了泵，其包括泵壳、叶轮、转子和定子。泵壳具有一进口和一出口。叶轮具有一转动轴线并可转动地安装在泵壳内以绕转动轴线转动。叶轮相对泵壳构造和定位成使得叶轮的转动能够有效地促使流体从进口流向出口。转子联接于叶轮并与其一起转动，转子包括一组设置在一大体平面阵列中的永磁极。如上所述，定子适合在通电时使转子和叶轮转动。

与在定子中不使用一团金属颗粒而是使用固体金属物质或元件的类似设备和泵相比，在操作过程中本发明的工作设备和泵有利地提供了增加的或增强的动力，并且更有利地减少了有害的涡流作用。

这里公开的特征中的每一个都包括在本发明的范围内。此外，本发明公开的特征的所有不互斥或互相矛盾的组合也包括在本发明的范围内。

在下面的特别结合附图考虑的详细描述和权利要求书中可以明显地看到本发明的这些和其它方面及优点，在附图中类似的零件具有类似的参考标号。

附图简要描述

图1为根据本发明的定子的透视图；

图2为图1中所示定子的前平面图；

图3为根据本发明的定子替代实施例的透视图；

图4为图3中所示定子的前平面图；

图5为用于构成图1至4中所示定子的金属颗粒的透视图；

图6为根据本发明完全组装好的泵的透视图；

图7为图6中所示泵的透视图，其中为表示清楚而将零件分解了；

图8为基本沿图6的线8-8取的横截面视图；

图9为基本沿图8的线9-9取的横截面视图；

图10为图7中所示泵的转子的前平面图；

图11为图6中所示泵中心区域的放大部分横截面视图，其强调了定子和转子之间的空间；

图12为基本沿图11的线12-12取的横截面视图；

图13A、13B和13C为图7中所示泵的定子的前平面图，其展示了六(6)极、三(3)相电动机用的绕组图样；

图14A、14B和14C为图3和4中所示定子的前平面图，其展示了六(6)极、三(3)相电动机用的绕组图样；

图15为根据本发明的电动机替代实施例侧剖面示意性视图；

图16为图15中所示实施例的另一个俯视示意性视图；

图17为根据本发明的电动机另一个实施例的侧剖面示意性视图；

图18为图17中所示实施例的另一个俯视示意性视图。

优选实施例详细描述

现在参见附图，根据本发明整体表示为10的定子包括基本平面形的板12，板具有一背面14、一大致相对的前面16和位于其间的周边表面18。从大致平坦的前面16和周边表面18延伸的是一系列九(9)个凸出部分，这些凸出部分离开前面并从周边表面径向向内延伸，并终止于定子10的中心轴线22之前。

凸出部分20中的每一个都包括一外周边表面24、一内周边表面26和两个(2)尺寸相等的侧表面28。相邻凸出部分20之间的侧表面28与前面16一起构成了一个槽30。每个槽30都大小相等，并且从周边表面12和外周边表面24径向向内具有一基本恒定的尺寸。一系列三(3)个凹口32位于定子10的三(3)个相邻凸出部分20上。这些凹口32中的每一个都适合容纳并保持一个霍耳传感器。这些霍耳传感器用于控制包括定子10的电动机的操作。

定子10应用在三(3)相直流(DC)无电刷电动机中特别有效。但是，组成上与定子10类似的定子也可应用在单(1)相、两(2)相或多相直流无电刷电动机中。在槽30中提供了电绕组。这种绕组的一种图样展示在图13a、13b和13c中。为简明起见，在图13a、13b和13c中的每一个中只表示了一个绕组(在图14a、14b和14c中也是一样的)。但是，在每一个槽30中最好包括较大数量的绕组，绕组的数量是根据希望的电动机动力输出来选择的。

本发明定子10的一个重要特征是其用一团金属颗粒制造。具体地，定子10用一团压制金属颗粒制造。金属的这种颗粒，例如，具有磁性的金属，即被吸向磁体的金属如铁、镍、钴、其它磁性金属及类似物，合金，如钢、铁和/或具有磁性的金属或多种金属与钼、锰、铬、碳、硫、硅、铜、镍、钒、铌、金、铝、磷等及它们的混合物制成的合金，最好是基本线性的针状颗粒，其具有基本上三角形的形状。这种颗粒在图5中整体以34表示。定子10可以，并且最好，是根据授权Krause等的美国专利5,594,186制备的，该专利的公开文本整体结合在这里作为参考。

金属颗粒34的尺寸最好为高(图5中的H尺寸)约0.002到约0.05英寸，沿底部(图5中的B尺寸)约0.002到约0.05英寸，长度(图5中的L尺寸)约0.006到约0.20英寸。金属颗粒最好具有基本三角形的横截面和小于3比1的体积压实比，具有足够的颗粒流动性质以允许经济地制造密度至少约为固体金属元件理论密度的95％，更好地约为96％的定子。

应该注意到，可用于制造本发明的定子的金属颗粒可以具有任何合适的尺寸、形状和构造。这种颗粒最好具有这样的构造，即使得与定子不是用一团这种颗粒而是用固体金属制造的类似电动机相比，如这里所述的包括用一团这种颗粒制造的定子的平面型电动机能够产生增加的动力和/或减少有害的涡流作用。而且，在本发明中使用的具有基本三角形横截面的金属颗粒不局限于图5中所示的实施例。这种金属颗粒可具有独立地凸出的、凹进的和/或平面形的纵向表面。

此外，本发明的定子可以混合物的形式制造，其中金属颗粒与一种或多种其它材料例如聚合材料、木材和类似物及它们的混合物结合，例如涂层、混合或用其它方式组合。这种组合定子应该包括足够量的金属颗粒以能够有效地起到定子的作用并提供至少一种这里所述的益处或优点。这种组合定子可利用传统的组合制造技术，例如，混合、涂层、压缩、造型、喷射模制等进行制造。

本发明的定子10可以通过包括下列步骤的传统的金属粉末工艺制备：(1)形成包括金属颗粒和滑润剂的金属颗粒混合物；(2)冷单轴压缩混合物以形成具有高生坯密度和良好生坯强度的未烧结压制品；(3)以足够高的温度加热未烧结压制品以使滑润剂热解并形成金属定子；(4)可选择地在足够高的温度将定子烧结足够长的时间以给予定子附加的强度并形成烧结的定子；(5)冷却定子或烧结的定子，然后对定子进行可选择的辅助操作以提供成品金属构件。最好，该方法包括单独的冷单轴压缩步骤、单独的加热步骤、单独的烧结步骤，并且提供密度至少为理论密度的95％，最好至少为96％的生坯和定子，和与生坯尺寸及形状基本相同的成品定子。

使用的滑润剂通常是密度约为0.8到1g/cc(克每立方厘米)的有机化合物。与此相反，粉末状金属通常密度为约6到8g/cc。从而，如果以容积计算，即使重量很少的滑润剂也会占据模具容积的很大部分。为获得高密度，最好使滑润剂占据的容积最小。因此，滑润剂的量最好是约为金属颗粒混合物重量的0.015％到0.4％，更有利的是约为0.015％到0.25％。

滑润剂是在加热温度时可分解或热解的有机化合物。热解产物是气体，其在加热过程中排出。滑润剂在室温下可以是固体，并以特定形式结合在金属颗粒混合物中。滑润剂的实例包括乙烯双硬脂酸氨、C₁₂到C₂₀脂肪酸，例如，硬脂酸及类似物、石蜡、合成腊和/或天然腊、聚乙烯、脂肪二酯、脂肪联氨和类似物及它们的混合物，但并不局限于此。有机酸盐，如锌、锂、镍、铁、铜、和/或镁硬脂酸盐，也可用作滑润剂。但是，酸盐滑润剂会在成品定子中留下金属氧化副产物。金属氧化副产物会不利地影响定子。

对于其它关于制造定子10的详细内容，请参考上述授权Krause等人的专利。

图3和4所示为整体表示为40的基本类似的定子，其与定子10基本类似。与定子10的部件对应的定子40的部件以增加30后的相同参考标号标识。

定子40与定子10之间的主要区别是凸出部分50相对凸出部分20的数量和尺寸。具体地，与九(9)个凸出部分20相对，定子40具有十八(18)个凸出部分50。凸出部分50中的每一个尺寸上都基本小于凸出部分20。

定子40可应用在三(3)相电动机中，其中电绕组提供在定子的槽60中，利用了如图14a、14b和14c中所示的绕组图样。当然，与定子40构造相似的定子可应用在单(1)相、两(2)相或多相直流无电刷电动机中。

在下面的描述中，使用了定子10。但是，应该注意到，同样也可使用定子40。

根据本发明的电动机/工作部件说明如下。整体表示为110的电动机/泵组合装置包括一壳体112，壳体112由泵盖114、泵壳116、横隔壳体元件118、定子壳体120、控制壳体122和控制盖124组成。组合装置110的这些壳体部件利用许多传统的螺旋式紧固零件126固定在一起，其中紧固零件126穿过从泵盖114到控制盖124的每一个壳体部件。传统的紧固零件螺母127联接在紧固零件126上以将紧固零件保持在位置上。

泵盖114包括液体进口120，泵壳116包括液体出口132。如图8中所示，叶轮134、转子136和定子10(包括未示出的磁性绕组)定位在组装好的组合装置110中。横隔壳体元件118具有横隔板138，横隔板138包括位于中心的凸起部140。横隔壳体元件118和横隔板138的组合装置是整体形成的结合并构成静态密封件，该静态密封件防止定子10暴露给被泵送的液体。定子10布置在定子壳体120中。控制壳体122容纳用于控制定子10的操作或起动的控制装置。

如图8中所示，位于中心的凸起部140的结构做成在端部146支撑固定轴144，固定轴144为管形(中空的或实心的)构造。凸起部140和/或轴144的端部146用键联接或者包括接合平面，这有利于使轴相对于凸起部保持固定。轴144伸出到横隔板138之外，穿过环形转子136的中心开口148进入到叶轮134中。

叶轮134包括开口152，开口152沿背离进口130的方向延伸，其结构做成允许轴144和转动轴承154被容纳在其中。位于开口152中的轴144端部155是自由的，即其没有固定在叶轮134上。此外，止推轴承156定位在140中并保持固定。该止推轴承156面向轴承154的背面158(图8)，轴承154与叶轮134和转子136一起绕轴144转动。因为来自转子136的轴向力与由压力升高造成的力相反，所以净推力被减少，因此止推轴承156可以较小。

如图10中所示，环形转子136包括一系列(6)个交替的永磁极159。永磁极159是交替的北(N)和南(S)磁极，设置在一圆形阵列中并且面对定子10。此外，转子136包括背离定子10延伸的的环形区域161，该区域具有铁磁性。环形区域161与永磁极159区域一起垂直于电动机/泵组合装置110的轴线170延伸。带有铁之类软磁材料的磁性的区域161增强了定子10和转子136之间的相互作用，从而增强了转子136响应位于定子10上的磁绕组而转动的能力并且增强了动力产生能力。

转子136可以用单独的磁性部分和一位于转子背侧(背离定子10)的铁区域或铁层(对应区域161)制成，其中磁性部分用于提供永磁极，铁区域或铁层用于提供软磁材料的磁性。一种替代方法是利用环形磁铁代替单独的磁性部分，以与具有软磁材料磁性的铁或类似物的背面层或背面区域一起提供许多永磁极。但是，转子136最好为整体构造，例如，用热塑聚合主材料，如聚丙烯及类似物，与锶铁氧体及类似颗粒的复合材料制造，这种复合材料可以被磁化以提供交替的永磁极159和具有软磁材料磁性的背离定子10的环形区域161。

在这种复合转子的制造过程中，调整每种成份的百分比以获得磁性和结构特性的理想平衡。复合转子可以通过注射模制工艺制造，在该工艺中将混合的成份加热到可以流动，然后强迫其进入封闭的空腔模具中。当混合的材料仍在模具中时，给相对模具适当定位的磁化设备通电，从而将混合材料中的磁性颗粒排列起来。在一个优选实施例中，不是具有穿过转子136时与极面垂直的通量线，而是转子背面区域(相应于区域161)的内部通量转向平行于极面表面并指向相邻的极性相反的极。实质上，这在转子136内产生了通量返回通路并且不再需要单独的磁性零件(背面的铁)。

这里所述的整体结构转子136是环形磁铁的一个实例，该环形磁铁具有这样的附加特征，即结构的区域161(图7)被磁化以具有软磁材料的磁性。具有这种整体结构提供了明显的益处。例如，实现了重量的减少，这可减少泵的磨损和振动。而且，使用整体转子136减少了在组合装置110中包含的零件数量。

叶轮134包括一系列弧形叶片160，叶片位于进口130和出口132之间的主要液流通路中。在叶轮134转动时，叶片能够给予通过进口130的液体离心能，这促使液体在增加的压力作用下穿过出口132流出。这样，叶轮34和叶片60提供了电动机/泵组合装置110中的主要泵送作用。

叶轮134与转子136直接联接，即与转子136是一体的。这样，叶轮134直接响应转子136的转动而转动，在这两个部件之间没有联接或动力传递组件，如轴、齿轮装置或类似物。该直接联接特征减少了组合装置110的尺寸和需要的部件数量。在一个非常实用的实施例中，叶轮134和转子136呈现为单个元件或整体元件。例如，可利用传统技术形成单个零件并且根据本发明该单个零件运行得非常有效，该单个零件，例如，可用前面关于转子136所述的复合材料制造，其结构做成或构造成包括叶轮134和转子136。仅通过将叶轮和转子考虑成单个零件来将这种整体叶轮134/转子136表示在附图中。这种整体叶轮(工作构件)134/转子136所提供的优点包括尺寸减少、元件数量减少和易于装配。

垂直于泵110的转动轴线170的转子136的最大磁横截面面积大于垂直与该轴线的叶轮134的最大横截面面积。使用较大的转子136能够获得，例如，比鼓型无电刷电动机/泵组合装置更短的壳体轮廓。此外，较大的转子136提供了与横隔板138相邻的较大面积，该面积用于将热消散到，例如，来自进口130的液体中(如后面所述)，从而减少或甚至消除对旁通冷却通道的需要。而且，大转子136提供了组合装置110扩散部分需要的额外面积，所以浪费的空间更少。而且，比叶轮134大的转子136向叶轮提供了增加的动力，同时减少了叶轮相对转子的重量。由于被转动的重量更少，所以组合装置110运行得更有效。换句话说，更多的由定子10和转子136之间的相互作用产生的动力被传递给通过出口泵出的液体。

定子10包括许多磁绕组172(参见图13A、13B和13C)，这些绕组定位为当给绕组通电时能够与转子136的永磁极159相互作用以使转子和叶轮134转动。定子136、转子10(带有绕组172)和控制壳体122中的控制装置的组合构成了一个六(6)极、三(3)相无电刷直流电动机组件。在该实施例中，定子10上的绕组172可以为如图13A、13B和13C中所示的结构。当然，本发明不局限于任何特定的永磁极数量或者局限于任何特定相或许多相的电动机。本发明电动机和电动机/泵组合装置的盘形或平面形布置方式在尺寸、永磁极数量和电动机构造方面是非常灵活的。

包括在控制壳体122中的控制装置起作用以控制定子10的操作，从而提供转子146和叶轮134的理想的转动。这些控制装置可以基于传统的并且为该技术领域的普通技术人员所公知的电子技术。具体地，可以利用在操作无电刷直流电动机中使用的控制装置。由于这种控制装置是传统的并且为该技术领域的普通技术人员所公知，所以为实施本发明不需要对其进行详细描述，因此这里不再介绍了。

效率的提高是通过减少电动机/泵组合装置110的运行摩擦来实现的。这是通过，至少部分通过，利用一部分来自进口130的液体在转动的转子136和叶轮134与固定的机架，即横隔板138、定子10和相关部件之间建立液体薄膜来实现的。该液体薄膜是按照下面的方面提供的。

特别参考图11和12，一部分来自进口130的液体进入到叶轮134中的流动通道173中。轴承154包括一系列四(4)个流动通道174，这些流动通道沿轴144的外表面176在轴承154的整个长度上延伸。这些流动通道174通到横隔板138和叶轮134背面178之间的空间内。而且，如图12中所示，背面178包括一系列径向延伸的叶片180，叶片可与叶轮134一起转动并且定位为促使来自流动通道174的液体流入横隔板138与叶轮134和转子136之间的空间内。该液体形成薄膜，该薄膜减少电动机/泵组合装置110的转动和非转动部件之间的摩擦并将转动产生的热量从转动位置导出，从而促进组合装置更有效地操作。液体与出口132流体连通，这样在流动通道174以及叶轮134和转子136与横隔板138之间的空间182内提供了连续的液流。

横隔壳体元件118和横隔板138提供了组合装置110的转动部分，例如，转子136和叶轮134，与泵的非转动或固定部分，例如，定子10，之间的密封。这样，没有转动元件穿过由横隔壳体元件118和横隔板138限定的密封板。在组合装置110的固定或电磁部分，例如定子10，中没有运动的零件。所述运动零件都结合到组合装置110的转动部分中。这种集成的转子设计特征减少了泵110的磨损，并且避免定子10暴露给被泵送的液体。

被定位的横隔板138具有一种构形和/或由能够为电动机/泵组合装置110提供一种或多种增强的材料制造。因而，横隔板138位于转子136和定子10之间，并且包括一个或多个区域，特别是与转子直接面对的区域，这些区域与定子接触并由定子在结构上支撑。允许定子10在结构上支撑至少横隔板138的一部分减少了组合装置110的尺寸，并且允许使用较薄的材料膜或材料层作为横隔板。例如，由定子10在结构上支撑的横隔板138的区域或多个区域最好厚度小于约30密耳。使用非常薄的横隔板138能够增加定子10上的绕组172和转子136上的永磁极159之间的相互作用。这提高了定子10和转子136之间相互作用的效率并且提高的动力产生能力。

而且，横隔板138，特别是与转子136直接面对的横隔板区域，最好用低磁导率材料制造，以便进一步减少涡流的有害作用。横隔板138降低的磁导率能够增加定子10上的绕组172和转子136上的磁极159之间的相互作用。高导热系数允许有利地增加散热，最终提高了电动机/泵组合装置110的寿命。

因为至少横隔板138的一部分是由定子10在结构上支撑的，所以在制造横隔板中使用的能满足上述减少磁导率和增加导热系数要求的材料范围就很大了。换句话说，因为至少横隔板138的一部分是由定子10在结构上支撑的，所以用于制造横隔板的材料的强度就不是主要的考虑方面了。可用于制造横隔板138的材料的实例有铜、奥氏体不锈钢、聚合材料及类似物。

电动机/泵组合装置110构造为使得横隔板138能够提供非常有效的静态密封，这样来自进口130的液体不会与泵的固定部分，例如，定子10接触。利用静态密封而不是转动密封或其它运动密封减少了磨损并且提高了泵110的有效使用寿命。

壳体112的构件和叶轮134可使用聚合材料制造。

在示意性表示在图15和16中的另一个实施例中，整体表示为200的无电刷直流电动机包括两(2)个定子210和位于其间的一个转子236。转子236固定在电动机轴202上。如图16中所示，通量处于定子210之间。电动机200可以认为是叠置式电动机，其中利用多个定子210使转子236和电动机轴202转动。这种叠置式布置增加了动力。这种单个转子和两(2)个定子的组合可以用作更大的高度叠置的电动机的基本构件。

图17和18展示了一个这种高度叠置的电动机300，其由两(2)对定子310构成。提供了两(2)个转子336，其中的每一个位于不同对定子的定子310之间。两个转子336都连接在轴302上。

定子210和310都具有和前面所述的定子10基本相同的构造。而且，转子236和336也都具有和前面所述的转子136基本相同的构造，只是转子231没有具有软磁材料磁性的区域(与区域161对应)。

电动机300的定子310中的每一对都是独立于另外的定子对的。如图18中所示，通量可以或者穿过电动机300的背对背的定子310，或者可以位于每对定子310中。

叠置式电动机200和300可以用于任何用途，其中电动机轴202和302的转动分别转换成有用功。叠置式电动机200和300可利用传统的控制电子装置进行控制，控制电子装置分别示意性地表示为204和304。控制电子装置204和304分别与定子210和310中的每一个通讯，以给位于这些定子中的每一个上的绕组通电。给定子210和310上的绕组通电分别使转子236和336以及电动机轴202和320转动。每一个电动机轴202和302的另一端可以与工具相固定，如泵、压缩机、风扇和类似物，这些工具通过轴传递过来的动力操作。

无论是使用单个定子和转子还是使用多个定子和/或转子，本发明的定子、包括这种定子的电机和泵都能提供明显的益处。例如，与使用包括固体金属物质或元件而不是一团压制金属颗粒的定子的类似电机相比，包括一团压制金属颗粒的定子有利是提供了增强的动力产生能力。这种增强的动力产生能力可以导致机器尺寸减少和/或增加整体动力产生能力，从而包括这种定子的电机可有利地用在包括重负荷和动力密集型应用的更广大的应用范围。与传统定子相比，本发明的定子表现出明显的改进，主要是因为包括这种定子的电机动力产生能力增强以及这种定子的制造方法比较简单和经济。

尽管关于各种特定实例和实施例描述了本发明，但应注意到，本发明不局限于此，并且在下面的权利要求范围内本发明可以各种方式实施。

Claims (29)

1、一种电机，包括：

一转子，具有一转动轴线，并且包括一组设置在一大体平面阵列中的永磁极；

一定子，与所述大体平面的阵列间隔开并面对，该定子具有一组磁绕组，磁绕组定位成和适于当通电时使所述转子绕所述转动轴线转动，所述定子由一团金属颗粒构成。

2、根据权利要求1中所述的电机，该电机是无电刷直流电动机。

3、根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，与使用固体金属物质而不是金属颗粒的类似电机的操作相比，在所述电动机的操作过程中可以获得减少的涡流作用。

4、根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述定子由一团压制金属颗粒构成。

5、根据权利要求4中所述的电机，其特征在于，所述一团金属颗粒的密度至少等于固体金属物质的理论密度的95％。

6、根据权利要求1中所述的电机，其特征在于，所述定子包括基本线性的、针状金属颗粒，具有大致三角形的构造。

7、根据权利要求1中所述的电机，为三相、无电刷直流电动机。

8、根据权利要求1中所述的电机，还包括与所述转子联接并一起转动的工作构件。

9、根据权利要求1中所述的电机，包括一组所述定子。

10、在一电机中使用的定子，包括：

一板，构造成基本平面形并具有一第一端面、大致相对的第二端面和位于两个端面之间的周边表面；

一组间隔开的凸出部分，这些凸出部分从所述第二端面离开所述板延伸并在其间限定了一组槽，所述板和所述凸出部分由一团金属颗粒构成。

11、根据权利要求10中所述的定子，其特征在于，所述板具有与所述第一端面和第二端面都相交的中心轴线，所述一组凸出部分都从所述周边表面向内延伸并在与所述中心轴线相交之前终止。

12、根据权利要求11中所述的定子，其特征在于，所述一组槽中的每一个槽在限定槽的两个凸出部分之间具有基本恒定的尺寸。

13、根据权利要求10中所述的定子，其特征在于，所述板和所述凸出部分是整体的并由一团压制金属颗粒构成。

14、根据权利要求10中所述的定子，其特征在于，所述一团压制金属颗粒的密度至少等于固体金属物质的理论密度的约95％。

15、根据权利要求10中所述的定子，包括基本线性的、针状金属颗粒，具有基本三角形的构形。

16、一种用于完成有用工作的设备，包括：

一工作构件，具有一转动轴线并安装为绕所述转动轴线转动，所述工作构件构造和定位为使得所述工作构件的转动能够有效在接触所述工作构件的物质上完成工作；

一转子，与所述工作构件联接并可一起转动，并且包括一组设置在一大体平面的阵列中的永磁极；

一定子，与所述大体平面的阵列间隔开并面对，该定子具有噪音磁绕组，磁绕组定位成并适于当通电时使所述转子和所述工作构件转动，所述定子由一团金属颗粒构成。

17、根据权利要求16中所述的设备，其特征在于，与在定子中使用固体金属物质而不是一团金属颗粒的类似设备的操作相比，在操作过程中可以获得减少的涡流作用。

18、根据权利要求16中所述的设备，包括一组所述定子。

19、根据权利要求18中所述的设备，包括一组所述转子。

20、根据权利要求16中所述的设备，其特征在于，所述定子由一团压制金属颗粒构成。

21、根据权利要求20中所述的设备，其特征在于，所述压制金属颗粒的密度至少等于固体金属物质的理论密度的95％。

22、根据权利要求16中所述的设备，其特征在于，所述定子包括基本线性的、针状金属颗粒，金属颗粒具有基本三角形的构形。

23、一种泵，包括：

一泵壳，其具有一进口和一出口；

一叶轮，其具有一转动轴线并且可转动地安装在所述泵壳内以绕所述转动轴线转动，所述叶轮相对所述泵壳构造和定位成使得所述叶轮的转动能够有效促使液体从所述进口流经所述出口；

一转子，其与所述叶轮联接并且一起转动，该转子包括一组设置在一大体平面的阵列中的永磁极；

一定子，其与所述大体平面的阵列隔开并且面对，该定子具有一组磁绕组，磁绕组定位成并适于当通电时使所述转子和所述叶轮转动，所述定子由一团金属颗粒构成。

24、根据权利要求23中所述的泵，其特征在于，与在定子中使用固体金属物质而不是金属颗粒的类似泵的操作相比，在操作过程中可以获得减少的涡流作用。

25、根据权利要求23中所述的泵，包括一组所述定子。

26、根据权利要求23中所述的泵，包括一组所述转子。

27、根据权利要求23中所述的泵，其特征在于，所述定子由一团压制金属颗粒构成。

28、根据权利要求27中所述的泵，其特征在于，所述金属颗粒的密度至少等于固体金属物质的理论密度的约95％。

29、根据权利要求23中所述的泵，其特征在于，所述定子包括基本线性的、针状金属颗粒，具有基本三角形的构形。

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