專利名稱：永磁電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁直流電動機(jī)。
背景技術(shù)：
無論有著一百多年發(fā)展歷史的各式各樣的交直流電動機(jī)和近年來出現(xiàn)永磁 電動機(jī)，從理論及設(shè)計(jì)不斷進(jìn)步和完善，相關(guān)技術(shù)有了很大的發(fā)展，但就電動 機(jī)本身的原理與基本結(jié)構(gòu)而言沒有大的變化，都是通過雙邊或單邊勵磁產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩完成把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而各類電動機(jī)本身如何高效率而低耗電的技術(shù)問 題有待進(jìn)一步解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用磁性能，以永磁體做驅(qū)動源，以 直流電做輔助源的節(jié)能型永磁電動機(jī)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的永磁電動機(jī)采用兩組合多磁級交叉驅(qū)動方 式，其定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極均采用永磁體材料，每一組合有極數(shù)對等而沖磁方 向相互垂直的定子永磁體和轉(zhuǎn)子永磁體。定子永磁體為切向沖磁并與電磁線圈 根據(jù)極數(shù)間隔銜接成環(huán)形定子結(jié)構(gòu)，兩組合的環(huán)形定子結(jié)構(gòu)排列的位置相對錯
位(360/極數(shù)X2)度，轉(zhuǎn)子永磁體為徑向沖磁，兩組合轉(zhuǎn)子永磁體并列排列。 為了使兩組合的永磁體所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為同一方向，兩組合之間的定子永磁體的 磁極方向和轉(zhuǎn)子永磁體的磁極方向以及電磁線圈輸入電流的正負(fù)極都互為相 反。假設(shè)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其中一組合定子的永磁體兩側(cè)銜接的電磁線圈未 輸入直流電流時(shí)，利用定子永磁體的磁路和漏磁特性，轉(zhuǎn)子永磁體的單性磁極 受到靠近定子永磁體同性磁極一側(cè)的磁推力和另一側(cè)異性磁極的磁拉力，既推 拉作用，兩種作用使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)〔360/極數(shù)X2)度，轉(zhuǎn)矩大小 是根據(jù)永磁體材料的磁積能、體積大小、設(shè)計(jì)形狀所決定。為了使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋 轉(zhuǎn)，定子永磁體兩側(cè)的電磁線圈輸入直流電流，使電磁線圈產(chǎn)生與定子永磁體 沖磁方向相同的磁場，形成閉合環(huán)形串聯(lián)磁路，對轉(zhuǎn)子失去推拉作用。由于其中一組合的定子永磁體與另一組合的電磁線圈其工作點(diǎn)都在同一角度，使轉(zhuǎn)子
連續(xù)從另一組合兩極永磁體得到同一旋轉(zhuǎn)方向上的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子從〔360/極數(shù)X2) 度旋轉(zhuǎn)到〔360/極數(shù))度，如此循環(huán)往復(fù)。從外部供給的直流電流通過電刷-換 向裝置或電子位置傳感器件，控制兩組合的電磁線圈交替產(chǎn)生磁場，變換定子 磁路，使兩組合雙邊永磁體交替產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
作為本發(fā)明所述的電磁線圈輸入直流電流后，其作用為1.產(chǎn)生磁通，改 變定子永磁體的磁路，使其形成環(huán)形閉合串聯(lián)磁路。2.對定子永磁體起到充磁 作用。3.通過輸入線圈電流的大小所產(chǎn)生的磁通量，可以調(diào)控轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)。
作為本發(fā)明所述主要驅(qū)動部件之間的比例關(guān)系以定子永磁體和轉(zhuǎn)子永磁 體之間的氣隙圓周為準(zhǔn)，定子永磁體兩極弧長為轉(zhuǎn)了單極永磁體弧長的3/2，電 磁線圈弧長為轉(zhuǎn)子單極永磁體弧長的1/2。
本發(fā)明所述的永磁電動機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，如果采用現(xiàn)行無刷直流電動機(jī)的位 置傳感裝置，可以成為無刷永磁電動機(jī)。由于是采用雙邊永磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，用 調(diào)壓或限流方法控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，達(dá)到低能耗效果，適合在采用移動電源的機(jī)械 設(shè)備及家用電器上使用。


下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖1為雙組合永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為雙組合永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，其中一組合的做功狀態(tài)。 圖3為雙組合永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，另外一組合的轉(zhuǎn)子過渡狀態(tài)。 圖4為單組合永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 圖5為單組合永磁電動機(jī)沿A-A線的剖視圖。 圖6為盤式永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 圖7為盤式永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，定子部分。 圖8為盤式永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，轉(zhuǎn)子部分。
具體實(shí)施例方式
圖1圖2圖3所示第一種實(shí)施方式的永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖。該機(jī)為雙組合交叉驅(qū)動方式，每一組合的兩片徑向沖磁的瓦片形轉(zhuǎn)子永磁體1對稱安裝，兩組
合磁極方向相反的轉(zhuǎn)子永磁體1并列裝配在同一鐵心6上。鐵心6是磁路的一 部分，采用實(shí)體純鐵結(jié)構(gòu)，鐵心6—側(cè)連接分電器9并固定在機(jī)軸8上。每一 組合兩片切向沖磁的瓦片形定子永磁體2和由軟鐵11 、繞組12組成斷面為長方 形的圓弧狀的兩個電磁線圈3間隔銜接成環(huán)形定子結(jié)構(gòu)，兩組合磁極方向相反 的定子永磁體2和輸入電流正負(fù)極相反的電磁線圈3按圓周相對錯位90度，并 鑲嵌在具有隔磁作用而采用非導(dǎo)磁材料制成的固定環(huán)4內(nèi)徑的兩排凹槽內(nèi)。為 了安裝和維修方便，固定環(huán)4采用三環(huán)疊加組合式，外徑用軸向凹凸槽13與機(jī) 座5插接固定，和電刷IO、滑動軸承7、機(jī)軸8等部件構(gòu)成完整電機(jī)。
圖2所示該電機(jī)其中一組合的定子永磁體兩極對轉(zhuǎn)子永磁體單極施加推拉 作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的做功狀態(tài)。
圖3所示該電機(jī)另一組合的電磁線圈輸入直流電流產(chǎn)生磁場使定子形成環(huán) 形閉合串聯(lián)磁路，使轉(zhuǎn)子失去推拉作用的自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖4圖5所示第二種實(shí)施方式的永磁電動機(jī)，該機(jī)為單組合驅(qū)動方式，與 圖1所示永磁電動機(jī)工作原理相同。由三片切向沖磁的瓦片形定子永磁體2a、 2b、 2c和三組電磁線圈3a、 3b、 3c間隔銜接成環(huán)形定子結(jié)構(gòu)，鑲嵌在具有隔磁 作用而采用非導(dǎo)磁材料制成的固定環(huán)4內(nèi)徑的凹槽內(nèi)。固定環(huán)4采用兩環(huán)疊加 組合式，外徑用軸向凹凸槽13與機(jī)座5固定插接，兩片徑向沖磁及磁極方向相 同的的瓦片形轉(zhuǎn)子永磁體la、 lb對稱安裝在采用非導(dǎo)磁材料的軸心6上。假設(shè) 轉(zhuǎn)子為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電磁線圈3a、 3b斷路，電磁線圈3c連通直流電流后所 產(chǎn)生的磁場使相鄰的定子永磁體2b、 2c形成串聯(lián)磁路，定子永磁體2a兩極則 對轉(zhuǎn)子永磁體la單極施加推拉作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使機(jī)軸8從(T旋轉(zhuǎn)到6(T 。 當(dāng)電磁線圈3a、 3c斷路，由電磁線圈3b連通直流電流后所產(chǎn)生的磁場使相鄰 的定子永磁體2a、 2b形成串聯(lián)磁路，定子永磁體2c兩極則對轉(zhuǎn)子永磁體lb單 極施加推拉作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使機(jī)軸8從6(T旋轉(zhuǎn)到12(T 。當(dāng)電磁線圈3b、 3c斷路，電磁線圈3a連通直流電流后所產(chǎn)生的磁場使相鄰的定子永磁體2a、2c形成串聯(lián)磁路，定子永磁體2b兩極則對轉(zhuǎn)子永磁體la單極施加推拉作用而 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)軸8從12CT旋轉(zhuǎn)到18(T 。周而復(fù)始，機(jī)軸8便不斷旋轉(zhuǎn)。
圖6圖7圖8所示第三種實(shí)施方式的盤式永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，該機(jī)與圖1 所示永磁電動機(jī)工作原理相同。轉(zhuǎn)子永磁體l、定子永磁體2、電磁線圈3均采 用扇形體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子永磁體l為軸向沖磁，定子永磁體2為切向沖磁，兩組合 定子永磁體2和電磁線圈3間隔形成環(huán)形體位于轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，方位相差90度， 也就是說其中一組合的定子永磁體和另一組合的電磁線圈相互對應(yīng)，兩側(cè)定子 永磁體2的磁極方向和兩側(cè)電磁線圈(3)所輸入直流電流的正負(fù)極相反，機(jī)座5 和轉(zhuǎn)子14均采用非導(dǎo)磁材料。
本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式
，任何形式的動力裝置的定子和轉(zhuǎn)子采 用永磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)距，由電磁線圈控制磁路，或采用多組多極驅(qū)動以及外轉(zhuǎn) 子方式等結(jié)構(gòu)，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1. 一種永磁電動機(jī)，包括由轉(zhuǎn)子磁極(1)、定子磁極(2)與其相互銜接的電磁線圈(3)、固定環(huán)(4)、電刷-換向裝置(9)(10)、機(jī)座(5)等部件組成，其特征在于采用以永磁體為驅(qū)動源直流電為輔助源的組合式多磁極交叉驅(qū)動方式，轉(zhuǎn)子磁極(1)和定子磁極(2)均采用永磁體材料，每組合定子驅(qū)動部分由定子永磁體(2)和電磁線圈(3)按照極數(shù)間隔銜接成環(huán)形結(jié)構(gòu)，每兩組合定子結(jié)構(gòu)按圓周錯位排列360/極數(shù)×2度角，定子永磁體(2)與轉(zhuǎn)子永磁體(1)的沖磁方向相互垂直，使定子永磁體(2)兩極對轉(zhuǎn)子永磁體(1)單極施加推拉作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，然后由直流電流通過電磁線圈(3)產(chǎn)生磁場，使定子部分形成環(huán)形閉合的串聯(lián)磁路，失去對轉(zhuǎn)子的推拉作用，由于其中一組合電磁線圈和另一組合定子永磁體工作點(diǎn)在同一角度，可以連續(xù)得到另一組合雙邊永磁體所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，如此循環(huán)往復(fù)，使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的永磁電動機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子永磁體(l)為徑向 沖磁，每兩組合磁極方向互為相反的轉(zhuǎn)子永磁體(l)并列排放，用螺拴或固定 套固定在同一鐵心(5)外徑上。
3. 按照權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)，其特征在于:所述定子永磁體(2)為切向 沖磁，每兩組合定子永磁體(2)磁極方向互為相反。
4. 按照權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)，其特征在于所述電磁線圈(3)的形體與 相銜接的定子永磁體(2)的形體相同，線圈繞組(11)內(nèi)鑲有軟鐵(12)。
5. 按照權(quán)利要求l所述的永磁電動機(jī)，其特征在于所述固定環(huán)(4)外徑與機(jī)座 (5)之間用凹凸槽(13)插接固定，固定環(huán)(4)內(nèi)徑設(shè)有軸向若干排凹槽，用于 鑲嵌若干組合的定子永磁體(2)和電磁線圈(3)，固定環(huán)(4)為疊加組合式并采 用非導(dǎo)磁材料制成。
6. 按照權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)，其特征在于以定子永磁體(2)和轉(zhuǎn)子永 磁體(1)之間的氣隙圓周為準(zhǔn)，定子永磁體(2)兩極弧長為轉(zhuǎn)子永磁體(1)單極 弧長的3/2，電磁線圈(3)弧長為轉(zhuǎn)子永磁體(1)單極弧長的1/2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由雙邊永磁體驅(qū)動，直流電流調(diào)控的永磁電動機(jī)。該機(jī)為兩組兩極交叉驅(qū)動方式，其定子和轉(zhuǎn)子均采用沖磁方向相互垂直的永磁體為驅(qū)動源。每組定子永磁體(2)和電磁線圈(3)間隔銜接成環(huán)形結(jié)構(gòu)，由于徑向沖磁的轉(zhuǎn)子永磁體(1)單極受到切向沖磁的定子永磁體(2)兩極的推力和吸力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，然后電磁線圈(3)則產(chǎn)生與定子永磁體(2)沖磁方向相同的磁場，形成環(huán)形閉合磁路，轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)。由于兩組定子部分錯位排列，轉(zhuǎn)子永磁體(1)并列排列，各磁極之間的磁極方向互為相反，電磁線圈(3)與另一組定子永磁體同步做功，使另一組雙邊永磁體產(chǎn)生同一方向的轉(zhuǎn)矩，周而復(fù)始，使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到大扭矩低耗電效果。
文檔編號H02K23/40GK101442244SQ20081015120
公開日2009年5月27日 申請日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者白云生 申請人:白云生