專利名稱：磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及電磁與永磁之間，永磁與感生電流之間的相互 作用，實(shí)現(xiàn)磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)。屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)是現(xiàn)在普遍使用的實(shí)現(xiàn)電能一機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換裝置，在生活、生 活的每一個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)發(fā)展一百多年以來(lái)，技術(shù)上已經(jīng)日益 發(fā)展成熟，種類不斷推陳出新，除了傳統(tǒng)的變壓器、直流電機(jī)、同步交流電機(jī)、異步交流電機(jī) 外，近年來(lái)還發(fā)展出了步進(jìn)電機(jī)、磁阻電機(jī)、直線電機(jī)等新型電機(jī)。當(dāng)前，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，為了保護(hù)大氣不受污染，電動(dòng)汽車的發(fā)展和 普及已經(jīng)成了必然的趨勢(shì)。但是，目前發(fā)展電動(dòng)汽車存在若干技術(shù)上的瓶頸，其中之一就是 電機(jī)的問(wèn)題。由于電動(dòng)汽車使用的是蓄電池供電，在技術(shù)上最容易實(shí)現(xiàn)的是采用直流電機(jī) 驅(qū)動(dòng)，但傳統(tǒng)的直流電機(jī)雖然調(diào)速方便，但存在轉(zhuǎn)矩不足等缺陷，很難被在電動(dòng)汽車中廣泛 使用?，F(xiàn)在較為普遍的解決方式是通過(guò)電力電子變流技術(shù)將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交 流電，再通過(guò)交流電驅(qū)動(dòng)車內(nèi)安裝的異步電動(dòng)機(jī)。這主要是為了利用異步電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩 大的特點(diǎn)。但傳統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不是很方便，調(diào)帶性能也沒(méi)有直流電機(jī)好，在電動(dòng)汽車 需要突然啟動(dòng)加速時(shí)問(wèn)題尤為突出，而且使用電力電子變流裝置不僅成本會(huì)增加很多，而 且其控制也頗為復(fù)雜，因此此項(xiàng)技術(shù)不是電動(dòng)汽車的理想技術(shù)。為了解決上述的問(wèn)題，各大電動(dòng)汽車廠商紛紛開發(fā)出新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。有的大 公司制造的電動(dòng)汽車上另外安裝了發(fā)電機(jī)組，用離合器切換，在汽車滑行時(shí)使其發(fā)電，向電 池組充電，但這樣使電動(dòng)汽車造價(jià)提高，車身加重，加大了汽車的負(fù)擔(dān)。也有用風(fēng)力、太陽(yáng)能 發(fā)電來(lái)補(bǔ)充能量的，同樣也存在價(jià)格高、車身重的缺陷。中國(guó)發(fā)明專利ZL 98108693. 4也 公開了一種主要用于電動(dòng)汽車的多功能永磁直流無(wú)刷電機(jī)。該電機(jī)由電機(jī)本體、位置傳感 器、控制電路組成，傳感器輸出的換向信號(hào)送控制電路，控制電機(jī)各繞組輪流導(dǎo)通，電機(jī)各 繞組由一開關(guān)控制，使其或串連或并聯(lián)。該電機(jī)可以利用繞組換向時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)回收的 能量。當(dāng)汽車在運(yùn)行途中滑行時(shí)，該電機(jī)兼作發(fā)電機(jī)，向主電池組供電，從而減少能量的消 耗，提高能源的使用效率。還有的發(fā)明創(chuàng)造利用永磁材料的特性，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)增加永磁 環(huán)和感應(yīng)增勢(shì)環(huán)來(lái)增加電動(dòng)機(jī)在做功過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的所需要的 電流，增大其運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩。但上述的各種改進(jìn)無(wú)一例外是在現(xiàn)有電機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式上的修修補(bǔ)補(bǔ)，上述直 流電機(jī)和交流電機(jī)的根本性缺陷并沒(méi)有得到真正的消除。電動(dòng)汽車界和其他社會(huì)各界迫切 需要一種對(duì)現(xiàn)有的電機(jī)結(jié)構(gòu)有根本性改進(jìn)的新型電機(jī)的出現(xiàn)。本次前期發(fā)明的磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，ZL02159590. 9，ZL200610137923. 7，的基礎(chǔ)上又增 加了新的特征，該機(jī)的功能和效率有新的突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)實(shí)的迫切需要，提供一種新型的無(wú)污染、噪 聲低、起動(dòng)速度快、性能可靠、高效節(jié)能使用成本低廉的磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)是由兩組定子組合為一體，其中端蓋左(11)內(nèi)設(shè)有軸承(9)； 軸承(9)接有花鍵軸(8)，花鍵軸(8)上的內(nèi)花鍵和轉(zhuǎn)子左(13)、定位套(25)、轉(zhuǎn)子右(14) 軸心上的外花鍵貫通連為一體；端蓋左(11)和定子(4)、端蓋右(15)由螺栓(12)貫通用 螺母(16)緊固一整體；所述電動(dòng)機(jī)鐵芯(6)的兩側(cè)設(shè)有鐵芯端部凹槽(30)。所述電動(dòng)機(jī)定子⑷上設(shè)有鐵芯(6)、鐵芯附加磁極(5)和繞組線圈(7)，鐵芯附 加磁極(5)之間設(shè)有缺口(24)，鐵芯附加磁極設(shè)有缺口(31)。所述電動(dòng)機(jī)定子⑷內(nèi)的鐵芯附加磁極(5)與轉(zhuǎn)子左(13)、轉(zhuǎn)子右(14)之間的氣 隙，由推力軸承(26)定位。所述電動(dòng)機(jī)功率變換器中的續(xù)流二極管D1和D4、D2和D5、D3和D6分別與三相繞 組串聯(lián)之后與蓄電池E1、E2、E3并聯(lián)。所述電動(dòng)機(jī)花鍵軸(8)上設(shè)有外花鍵，轉(zhuǎn)子左和轉(zhuǎn)子右與軸的結(jié)合處設(shè)有內(nèi)花鍵。本磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)具有如下突出的特點(diǎn)1.體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省電，比現(xiàn)有的直流電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)具有更高的效率，轉(zhuǎn) 速可調(diào)，用途廣泛，能滿足特殊負(fù)載的需要。2.電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，只需要單方向電流，這樣在功率變換器中每相繞組可以只用 兩個(gè)開關(guān)器件與電動(dòng)機(jī)繞組串聯(lián)。該功率變換器與現(xiàn)有交直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，功率變 換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高。3.由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比值高，因此電動(dòng)機(jī)有良好的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)。另外，本電機(jī)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)又沒(méi)有像異步電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)差率下起動(dòng)時(shí)那樣大 的起動(dòng)電流，因此它適宜頻繁起動(dòng)，制動(dòng)的場(chǎng)合。4.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組通電狀態(tài)是與轉(zhuǎn)子位置變化相同步的，所以 不會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象。另外，電動(dòng)機(jī)繞組電流脈沖波形的前、后沿以及電流幅值都可以控制， 從而轉(zhuǎn)矩的大小都能得到控制，控制起來(lái)靈活方便。5.該機(jī)具有能量回收再利用的特征，該機(jī)在運(yùn)行工作時(shí)，在相繞組中產(chǎn)生很強(qiáng)的 感生電流，且感生電流回收利用越充分，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大。6、該機(jī)要是和現(xiàn)有發(fā)電機(jī)相互配合，可以對(duì)外輸出電能，以供它用。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明附圖1為發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖附圖2為電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)圖附圖3為圖2的A-A線剖面圖附圖4為電磁鐵結(jié)構(gòu)圖
附圖5為圖4的A-A線剖面圖附圖6為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極分布圖附圖7為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體方框圖附圖8為功率變換器實(shí)施例電路原理圖附圖9為電動(dòng)機(jī)磁極展開圖附圖10為轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)波形圖附圖11為發(fā)電說(shuō)明圖附圖12為定子制作單件圖附圖13為定、轉(zhuǎn)子磁極位置圖附圖14為能量回收原理圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中1為永磁體，2為軟磁極， 3為轉(zhuǎn)子磁極缺口，4為定子，5為定子鐵芯附加磁極，6為鐵芯，7為繞組線圈，8為花鍵軸， 9為軸承，10為軸承端蓋，11為端蓋左，12為螺栓，13為轉(zhuǎn)子左，14為轉(zhuǎn)子右，15為端蓋右， 16為螺母，17為光電器件固定盤，18為光電器件，19為截光器，20為光電器件固定盤緊固螺 栓，21為墊圈，22為防護(hù)罩，23為軟磁極與永磁極之間的缺口，24為鐵芯附加磁極之間的缺 口，25為定位套，26為推力軸承，27為引線孔，28為截光器緊固螺栓，29為彈性檔圈，30為 鐵芯端部的凹槽，31為鐵芯附加磁極缺口。從圖中看到，本發(fā)明的重要特征在于兩組定子組 合為一體。其中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，由花鍵軸貫穿轉(zhuǎn)子左13、定位套25、轉(zhuǎn)子右14，由花鍵軸兩 側(cè)的彈性檔圈定位。電動(dòng)機(jī)的定子由定子分件A和B組成，其內(nèi)部設(shè)有鐵芯附加磁極。螺 栓貫穿端蓋左11、定子4、端蓋右14、用螺母16緊固一整體。下面對(duì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理詳細(xì)說(shuō)明如下一、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的不同用途。機(jī)座可以采用鋼結(jié)構(gòu)制作與定子固定為 一體，也可以采用端蓋上設(shè)有凸緣定位，軸身向下，立式安裝應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由左轉(zhuǎn)子13、轉(zhuǎn)子右14、定位套25、花鍵軸(8)組成。轉(zhuǎn)子左13， 轉(zhuǎn)子右14上分別設(shè)有永磁體1，軟磁極2。轉(zhuǎn)子左13，轉(zhuǎn)子右14上的永磁體1和軟磁極2 為對(duì)稱制作。轉(zhuǎn)子左13和轉(zhuǎn)子右14之間的定位套25起定位作用。轉(zhuǎn)子左13，轉(zhuǎn)子右14 設(shè)有缺口 3，轉(zhuǎn)子軟磁極2和永磁體1之間設(shè)有缺口 23，如圖6所示。轉(zhuǎn)子左13和轉(zhuǎn)子右 14采用軟磁材料。由于電動(dòng)機(jī)的絕大部分能量都消耗在定子上，減少定子鐵芯的體積，提高鐵芯的 利用率是電機(jī)技術(shù)創(chuàng)新改造的關(guān)鍵。本電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯短，并且是獨(dú)立的，從而就減少了 鐵芯的體積，提高鐵芯的利用率，降低了繞組電流，提高了效率。電動(dòng)機(jī)定子4由電磁鐵芯，附加磁極5，繞組線圈7，復(fù)合工程塑料組成。電磁鐵由 鐵芯6，鐵芯附加磁極5，繞組線圈7組成，如圖4所示。從圖3中看到，定子是由A、B兩部 分組成。圖12是定子B在制作時(shí)的分件圖，為了便于加工采用模具化生產(chǎn)，先在內(nèi)模上固 定鐵芯附加磁極5，加外模，內(nèi)外模之間注射復(fù)合工程塑料。為了使鐵芯附加磁極5與復(fù)合 工程塑料接合成一整體，在鐵芯附加磁極5的周邊制成凹凸或斜面，有利于工程復(fù)合塑料固定粘接。定子分件A、B為對(duì)稱制作，該分件完成后先在定子分件B上安裝鐵芯(6)，各相 繞組連接后與定子分件A和定子附加磁極5用螺栓或膠粘劑固定為一整體，這樣定子4內(nèi) 部構(gòu)成一個(gè)完全密封的空間，定子內(nèi)部采用浸漆處理。由于電機(jī)大部分熱量集中在定子內(nèi)， 所以在定子4內(nèi)部采用冷卻劑冷卻，定子4外部安裝散熱器，使鐵芯不至于過(guò)熱，由于冷卻 劑填充了空間，對(duì)于電機(jī)的電磁噪聲也起到抑制作用。從圖2可以看到，在定子5的圓周上均勻安裝9個(gè)電磁鐵，并且磁極間的角度等于 繞組鐵芯6的角度，這樣有利于步距相切。如果把定子4中的繞組線圈7按Y、X、Z分別 并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)，這樣就形成Y、X、Z三相繞組。定子電磁鐵可以設(shè)計(jì)不同的數(shù)量，表1是 三相繞組，定、轉(zhuǎn)子磁極和電磁鐵的設(shè)計(jì)方案。這里需要指出的是定子的磁極數(shù)量越多， 定、轉(zhuǎn)子的直徑越大，步距角越小，運(yùn)行越平穩(wěn)，因此適用于低速大轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合應(yīng)用。反 之定子磁極數(shù)量少，定、轉(zhuǎn)子的直徑越小，步距角大，適用于高速運(yùn)行。為拓寬電動(dòng)機(jī)的 性能，可以改變磁極的分布。對(duì)表一的說(shuō)明，電磁鐵的兩端各為一極即N、S兩個(gè)磁極， 轉(zhuǎn)子左與轉(zhuǎn)子右上的軟磁極，永磁極數(shù)量相等；表中磁極數(shù)量是定子、轉(zhuǎn)子磁極的總數(shù)。
權(quán)利要求
一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)是由兩組定子組合為一體，其中端蓋左(11)內(nèi)設(shè)有軸承(9)；軸承(9)接有花鍵軸(8)，花鍵軸(8)上的內(nèi)花鍵和轉(zhuǎn)子左(13)、定位套(25)、轉(zhuǎn)子右(14)與軸心上的外花鍵貫通連為一體；端蓋左(11)和定子(4)、端蓋右(15)由螺栓(12)貫通用螺母(16)緊固為一整體；所述電動(dòng)機(jī)功率變換器中的續(xù)流二極管D1和D4、D2和D5、D3和D6分別與三相繞組串聯(lián)之后與蓄電池E1、E2、E3并聯(lián)。2．一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)定子(4)內(nèi)的鐵芯附加磁極(5)與轉(zhuǎn)子左(13)、轉(zhuǎn)子右(14)之間的氣隙，由推力軸承(26)定位。3．一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)定子(4)上設(shè)有鐵芯(6)、鐵芯附加磁極(5)和繞組線圈(7)，鐵芯附加磁極(5)之間設(shè)有缺口(24)，鐵芯附加磁極設(shè)有缺口(31)。4．一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)花鍵軸(8)上設(shè)有外花鍵，轉(zhuǎn)子左和轉(zhuǎn)子右與軸的結(jié)合處設(shè)有內(nèi)花鍵。5. 一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)鐵芯(6)的兩側(cè)設(shè)有鐵芯端部凹槽(30)。
2.一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)定子(4)內(nèi)的鐵芯附加磁極(5)與轉(zhuǎn) 子左(13)、轉(zhuǎn)子右(14)之間的氣隙，由推力軸承(26)定位。
3.—種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)定子(4)上設(shè)有鐵芯(6)、鐵芯附加 磁極(5)和繞組線圈(7)，鐵芯附加磁極(5)之間設(shè)有缺口(24)，鐵芯附加磁極設(shè)有缺口 (31)。
4.一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)花鍵軸(8)上設(shè)有外花鍵，轉(zhuǎn)子左和轉(zhuǎn) 子右與軸的結(jié)合處設(shè)有內(nèi)花鍵。
5.一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)鐵芯(6)的兩側(cè)設(shè)有鐵芯端部凹槽 (30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及電磁與永磁之間，永磁與感生電流之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種磁轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)。該機(jī)具有能量回收再利用的特征，該機(jī)在運(yùn)行工作時(shí)，在相繞組中產(chǎn)生很強(qiáng)的感生電流，且感生電流回收利用越充分，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大。該機(jī)能夠滿足特殊負(fù)載。因此它適用電動(dòng)汽車及電池充電，如果回收電動(dòng)汽車慣性能量，給電池充電，它可以免減外電源充電。該機(jī)要是和現(xiàn)有發(fā)電機(jī)相互配合，可以對(duì)外輸出電能，以供它用。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101951204SQ20101011566
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者高宗大 申請(qǐng)人:高宗大