CN101728991A - 一种电控式磁动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控式磁动机，包括定子部件、转子部件、助动部件、超速调节组件、调速控制装置、及手动制动装置组成。利用永久磁铁的同性相斥的力为动力；其特征在于：采用镶入法将片状永磁体排列构成有一定角度的环状磁极产生有一定角度的磁力线环，有效控制片状永磁体磁极倾斜度；设置在机壳内的环状定子永磁体组件所产生的磁力线环与设置在轴上的环形转子永磁体组件所产生的磁力线环方向相对，同性相斥，使转子得到旋转力，用电磁力控制转速耒制造一种电控式磁动机。

Description

一种电控式磁动机

技术领域

本发明属于磁铁基本原理的应用技术领域，涉及一种电控式磁动机。

背景技术

自从我们的祖先发明指南针之后，永久磁铁一直为人们所关注。永久磁铁的同性相斥，异性相吸原理就连小学生都知道，而近年来永久磁铁的应用更广泛，用在自动控制上更是数不胜数；特别是磁悬浮火车的出现，使人们目光更看好永久磁铁的开发应用。

日前在中国专利文献中公开CN200810020481.7的三层四面双斥磁力旋转发动机。发明内容是利用磁的同性相斥原理，采用二个圆形永久磁铁，与置于两者之间的圆盘上面分布在该圆周上的若干倾斜永久磁块相互因斥力而产生斜面力矩，从而带动中间圆盘作连续旋转运动。

该种三层四面双斥磁力旋转发动机。是理论上的推测，关于永久磁铁的同性相斥是人人皆知的事实，但全世界上还没有人用永久磁铁作为动力制造成动力机也是事实。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用永久磁铁的同性相斥的力为动力，采用镶入法将片状永磁体排列构成环形磁极，有效控制片状永磁体磁极倾斜度，产生有一定角度磁力线环；设置在定子上的环形磁极所产生的磁力线环与设置在轴上的环形转子磁极所产生的磁力线环方向相对，同性相斥，使转子得到旋转力，同时用电控式中的电磁力控制转速耒制造一种电控式磁动机。

实现本发明目的的技术方案是：

一种电控式磁动机，包括定子部件、转子部件、助动部件、超速调节组件，调速控制装置、及制动装置组成；其特征在于：采用镶入法将片状永磁体构成环形磁极，有效控制片状永磁体磁极倾斜度，产生有一定角度磁力线环，设置在定子上的环形磁极所产生的磁力线环和设置在转子上的环形磁极所产生的磁力线环方向相对，同性相斥达到推动转子旋转：所述电控式磁动机的旋转方向由定子永磁体磁极的磁力线角度所决定，不可能有倒顺方向互动的：所述定子部件中的机壳和左右端盖是非磁性物质制成；同时用电控式中的电磁力控制转速制造一种电控式磁动机。

上述技术方案中，所述定子部件1包括设置在机壳内圆的环状定子永磁体组件，其数量是一个或若干个；在环状定子永磁体组件两端各设置有一个环状边定位圈组成定子磁极，与在左右端盖内表面上设置环状端盖永磁体组件，也可以是环状永磁体构成定子部件；所述环状定子永磁体组件由非磁性物质定子环状体轴向截面上接近内圆处，用立铣铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状定子永磁体的轴向沟槽，沟槽的取数最好为奇数，也可以为偶数；最少为3个，多的为若干个沟槽，将片状定子永磁体镶入定子环状体轴向沟槽中，用粘合剂固定而成；其倾斜度从0到90度，最隹斜度为18--50度，倾斜方向为逆时针，(也可以为顺时针)，环状定子永磁体组件内圆表面的磁极性是同性的；所述环状端盖永磁体组件，由非磁性物质环状体用铣刀加工出与轴向有一定倾斜度的，能镶入片状端盖永磁体的径向沟槽：将片状端盖永磁体镶入端盖环状体中用粘合剂固定而成；倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18--50度，倾斜方向与定子永磁体组件相同；其磁极性也与环状定子永磁体组件是同性的。

上述技术方案中，所述转子部件包括转子磁极固定设置在轴上，所述的转子磁极由套设在轴上的环状转子永磁体组件，其数量是一个或若干个，在环状转子永磁体组件两端各设置有一个环形永磁体为边定位圈组成转子磁极；所述环状转子永磁体组件由非磁性物质转子环状体轴向截面上接近外圆处，用立铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状转子永磁体的轴向沟槽，沟槽的取数最好为偶数，也可以为奇数：最少为6个，多的为若干个沟槽，将片状转子永磁体镶入环状体轴向沟槽中，用粘合剂固定组成，其倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18--50度，转子永磁体组件中的片状转子永磁体倾斜方向与环状定子永磁体组件中的片状定子永磁体倾斜方向是相对的，磁极性是同性；其数量比片状定子永磁体要少：并采用轴承将所述轴设置在左右端盖中。

上述技术方案中，所述的助动部件在机壳上离两边有一定距离处，有不同方向成对设置着助动组件：包括一种助动组件的软磁条一端固定设置在机壳上离两边有一定距离处有一定斜度，与环状转子永磁体组件外圆一侧表面磁极相对；另一端套设一电磁线圈，同时有另一种助动组件的软磁条与前一种软磁条物质构造相同其设置斜度方向相反，也套设有一个电磁线圈，但是这电磁线圈和前一种电磁线圈其中一个在绕制过程中是正向绕制，另一个电磁线圈是反向绕制.这两种绕制的电磁线圈套设在软磁条上，通电时将出现极性不同而构成助动部件，其数量各是二个组件或若干个组件。所述的助动部件还设置有电路分配器供电磁线圈用电，电路分配器可以设在同轴上，也可以设置在另一轴上用皮带，或齿轮、或链条传动；电路分配器的固定电器板上设有两个或若干个触头，在轴上经绝缘处理后固定设置一个导电环供一个或若干个相互都相通电的电刷用电，当轴旋转时带动电刷将电流分配给电器板上设置的每个触头。当轴转动时，助动组件与轴旋转方向相同的软磁条上的电磁线圈，在通电时所产生的磁性和环状转子永磁体组件表面磁极性相同的，同性相斥达到“摧”转子作用；与轴旋转方向相反的软磁条上的电磁线圈，在通电时所产生的磁性和环状转子永磁体组件表面磁极性相异，异性相吸从而达到“拉”转子的作用。

上述技术方案中，所述的调速控制装置包括转速传感器，单片机和电器控制开关组成，所述的超速调节组件是一个或若干个正反不同方向绕制的电磁线圈，套设在助动部件中几条不同方向助动组件的软磁条上，与助动部件中巳经套设在助动组件软磁条上的电磁线圈所绕制的线圈方向正好相反。所产生的电磁力也相反，助动组件原耒为“推”的电磁力在超速调节组件中的电磁线圈成为“控”的电磁力，助动组件原耒为“拉”的电磁力在超速调节组件中的电磁线圈成为“推”的电磁力；同时，助动部件所得电流是通过电路分配器分配的瞬时电流；超速调节组件中的电磁线圈所得电流是单片机直接指令继电器供电，直到控制超速为止才停止供电，在供电的时间上不同，在数量上超速调节组件的电磁线圈比助动部件少。

当轴在运行时，单片机不断接收到转速传感器的信息，当转速传感器测到转速不足时，单片机指令对助动部件输入电流，提升运行中转速；当超速时，自动关闭对助动部件输入电流，单片机指令对超速调节组件输入电流，控制电控式磁动机转速。

上述技术方案中，所述手动制动装置包括固定设置在轴上的刹车轮鼓，用带式制动器去掉电磁组件和弹簧组件加杠杆和定位件构成；或块式制动器。

上述技术方案中，所述片状定子永磁体，片状转子永磁体的充磁方向都是从厚度方向大面积充磁，所述环状体的轴向厚度最好为25-100毫米，在机壳内或转子上可多个套装。

本发明具有的积极的效果：

1，本发明结构简单，加工成本轻，采用镶入法将片状永磁体排列构成环形磁极，有效控制磁极倾斜度和一致性，产生有一定角度磁力线环，设置在定子上的环形磁极所产生的磁力线环与设置在转子上的环形磁极所产生的磁力线环方向相对，同性相斥，使转子得到旋转力耒制造一种磁动机。

2，采用镶入法不但能控制磁极倾斜度和一致性，而且对转子的动平衡带耒很有利因素。

附图说明：

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图，图2为助动部件结构示意图，图3为电路分配器的固定电器板结构示意图，

附图标记为：

1定子部件；11机壳；12定子边定位圈，13环状定子永磁体组件，131定子环状体，132片状定子永磁体；14左端盖；15右端盖；2转子部件；21轴；22转子磁极；23转子边定位圈，24环状转子永磁体组件，241转子环状体，242片状转子永磁体；25环状端盖永磁体组件；26轴承；3助动组件；31软磁条；32电磁线圈；33软磁条、34电磁线圈；35电路分配器；36固定电路板；4超速调节组件；41电磁线圈；

具体实施方式：

(实施例一)

图1为本发明结构示意图，图2为助动部件结构示意图，图3为电路分配器的固定电器板：

见图1一种电控式磁动机，包括定子部件1、转子部件2、助动部件3，超速调节组件4，调速控制装置，及制动装置组成；其特征在于：采用镶入法将片状永磁体构成环形磁极，有效控制片状永磁体磁极倾斜度，产生有一定角度磁力线环，推动转子旋转，同时用电磁力控制转速制造一种电控式磁动机。

所述定子部件1包括设置在机壳11内圆的环状定子永磁体组件13，其数量是一个或若干个；在环状定子永磁体组件13两端各设置有一个环状边定位圈12组成定子磁极，与在左右端盖14、15内表面上设置环状端盖永磁体组件25，也可以是环状永磁体构成定子部件：所述环状定子永磁体组件13由非磁性物质环状体131轴向截面上接近内圆处，用立铣铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状定子永磁体132的沟槽，沟槽的取数最好为奇数，也可以为偶数：最少为3个，多的为若干个沟槽，将片状定子永磁体132镶入环状体131轴向沟槽中，用粘合剂固定而成：倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18--50度，倾斜方向为逆时针，(也可以为顺时针)，环状定子永磁体组件13内圆表面的磁极性是同性的；所述环状端盖永磁体组件25，由非磁性物质环状体用铣刀加工出与轴向有一定倾斜度的，能镶入片状端盖永磁体的径向沟槽；将片状端盖永磁体镶入端盖环状体中用粘合剂固定而成；倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18--50度，倾斜方向与环状定子永磁体组件相同；其磁极性也与环状定子永磁体组件是同性的。

所述转子部件2包括转子磁极22固定设置在轴21上，所述的转子磁极22由套设在轴上的环状转子永磁体组件24，其数量是一个或若干个，在环状转子永磁体组件24两端各设置有一个环形永磁体为边定位圈23组成转子磁极；所述环状转子永磁体组体24由非磁性物质环状体241轴向截面上接近外圆处，用立铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状转子永磁体242的沟槽，沟槽的取数最好为偶数，也可以为奇数；最少为6个，多的为若于个沟槽，将片状转子永磁体242镶入环状体241轴向沟槽中，用粘合剂固定组成，其倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18--50度，环状转子永磁体组件24中的片状转子永磁体242倾斜方向与定子永磁体132倾斜方向是相对的，磁极性相同；并采用轴承26将所述轴21设置在左右端盖14、15中。

见图2为助动组件结构示意图、图3为电路分配器的固定电器板结构示意图，

所述的助动部件3在机壳11上离两边有一定距离处，有不同方向成对设置着助动组件：包括一种助动组件的软磁条31一端固定设置在机壳11上离两边有一定距离处，有一定斜度，与环状转子永磁体组件24外圆一侧表面磁极相对；另一端套设一电磁线圈32，同时有另一种助动组件软磁条33与软磁条31物质构造相同其设置斜度方向相反，也套设有一个电磁线圈34，但是这电磁线圈34和电磁线圈32其中一个在绕制过程中是正向绕制，另一个电磁线圈是反向绕制.这两种绕制的电磁线圈套设在软磁条上，通电时将出现极性不同而构成助动部件3，其数量各是二个组件或若干个组件。所述的助动部件3还设置有电路分配器35供电磁线圈用电，电路分配器可以设在同轴上，也可以设置在另一轴上用皮带，或齿轮、或链条传动；电路分配器的固定电器板36上设有两个或若干个触头，在轴上经绝缘处理后固定设置一个导电环供一个或若干个相互都相通电的电刷用电，当轴旋转时带动电刷将电流分配给电器板36上设置的每个触头。当轴转动时，助动组件与轴旋转方向相同的软磁条上的电磁线圈，在通电时所产生的磁性和环状转子永磁体组件表面磁极性相同的，同性相斥达到“推”转子作用：与轴旋转方向相反的软磁条上的电磁线圈，在通电时所产生的磁性和环状转子永磁体组件表面磁极性相异，异性相吸从而达到“拉”转子的作用。

所述的调速控制装置包括转速传感器，单片机和电器控制开关组成，所述的超速调节组件是一个或若干个正反不同方向绕制的电磁线圈41，套设在助动部件3中几条不同方向助动组件的软磁条上，与助动部件3中巳经套设在助动组件软磁条上的电磁线圈所绕制的线圈方向正好相反。所产生的电磁力也相反，助动组件原耒为“推”的电磁力在超速调节组件中的电磁线圈成为“拉”的电磁力，助动组件原耒为“拉”的电磁力在超速调节组件中的电磁线圈成为“推”的电磁力；同时，助动部件3所得电流是通过电路分配器分配的瞬时电流；超速调节组件中的电磁线圈所得电流是单片机直接指令继电器供电，直到控制超速为止才停止供电，在供电的时间上不同，在数量上超速调节组件的电磁线圈比助动部件3中的助动组件电磁线圈要少。

当轴在运行时，单片机不断接收到转速传感器的信息，当转速传感器测到转速不足时，单片机指令对助动组件输入电流，提升运行中转速；当超速时，自动关闭对助动组件输入电流，单片机指令对超速调节组件输入电流，控制电控式磁动机转速。

所述手动制动装置包括固定设置在轴21上的刹车轮鼓，用带式制动器去掉电磁组件和弹簧组件加杠杆和定位件构成。

所述片状定子永磁体132，片状转子永磁体242的充磁方向都是从厚度方向大面积充磁，所述环状体的轴向厚度最好为25-100毫米，在机壳内或转子上可多个套装。

本实施例中的电控式磁动机的工作过程是：

打开手动制动装置的手柄到非制动位置上，将调速控制装置的手动开关拨到自动位置上，开启启动马达，使转子轴向定子永磁体磁极的磁力线角度运转到一定速度后启动马达自动卸下。调速控制装置中的转速传感器不断传输运行速度信号，当测到转速不足时，单片机指令对助动部件输入电流，提升运行中转速；当超速时，自动关闭对助动部件输入电流，单片机指令对超速调节组件输入电流，控制发动机转速。由调速控制装置自动调速。可带动发电机或其他工作机工作。如果要暂停电控式磁动机先将调速控制装置自动调速位置上拨到手动，对超速调节组件输入电流，并使电流慢慢地增大，电磁线圈41得电产生的电磁力也随着增大，转子受到电磁力的作用后，使轴慢慢地停止下耒，再将手动制动装置的手柄拨到制动的位置上，这时电控式磁动机就停止下耒了。

Claims (9)

1.一种电控式磁动机，包括定子部件(1)、转子部件(2)、助动部件(3)、超速调节组件(4)、调速控制装置、及制动装置组成；利用永久磁铁的同性相斥的力为动力；其特征在于：采用镶入法将片状永磁体排列构成有一定角度的磁力线环，有效地控制片状永磁体磁极倾斜度；设置成环状定子永磁体组件所产生的磁力线环与设置成环状转子永磁体组件所产生的磁力线环方向相对，极性相同产生同性相斥，使转子得到旋转力，同时用电控式中的电磁力控制转子的旋转速度耒制造一种电控式磁动机；所述电控式磁动机的旋转方向由定子永磁体磁极的磁力线角度所决定，倒顺方向不能互动的；

所述定子部件(1)中的机壳(11)和左右端盖(14、15)是非磁性物质制成。

2.根据权利要求1所述的电控式磁动机，其特征在于：所述定子部件(1)，包括设置在机壳(11)内圆的环状定子永磁体组件(13)，其数量是一个或若干个；在环状定子永磁体组件(13)两端各设置有一个环状边定位圈(12)组成定子磁极，与在左右端盖(14、15)内表面上设置环状端盖永磁体组件(25)，也可以是环状永磁体构成定子部件；所述环状定子永磁体组件(13)由非磁性物质环状体(131)轴向截面上接近内圆处，用立铣铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状定子永磁体(132)的轴向沟槽，沟槽的取数最好为奇数，也可以为偶数；最少为3个，多的为若干个沟槽，将片状定子永磁体(132)镶入定子环状体(131)轴向沟槽中，用粘合剂固定而成；倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18-50度，倾斜方向为逆时针，(也可以为顺时针)，环状定子永磁体组件(13)内圆表面的磁极性是同性的；所述环状端盖永磁体组件(25)，由非磁性物质环状体用铣刀加工出与轴向有一定倾斜度的，能镶入片状端盖永磁体的径向沟槽；将片状端盖永磁体镶入端盖环状体中用粘合剂固定而成；倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18-50度，倾斜方向与定子永磁体相同；其磁极性也与环状定子永磁体组件是同性的。

3.根据权利要求1所述的电控式磁动机，其特征在于：所述转子部件(2)包括转子磁极(22)固定设置在轴(21)上，所述的转子磁极(22)由套设在轴上的环状转子永磁体组件(24)，其数量是一个或若干个，在环状转子永磁体组件(24)两端各设置有一个环形永磁体为边定位圈(23)组成转子磁极；所述环状转子永磁体组件(24)由非磁性物质环状体(241)轴向截面上接近外圆处，用立铣刀加工出与径向有一定斜度的能镶入片状转子永磁体(242)的沟槽，沟槽的取数最好为偶数，也可以为奇数；最少为6个，多的为若干个沟槽，将片状转子永磁体(242)镶入转子环状体(241)轴向沟槽中，用粘合剂固定组成，其倾斜度从0到90度，其最隹斜度为18-50度，环状转子永磁体组件(24)中的片状转子永磁体(242)倾斜方向与定子永磁体(132)倾斜方向是相对的，角度相等，磁极性相同；并采用轴承(26)将所述轴(21)设置在左右端盖(14、15)中。

4.根据权利要求1所述的电控式磁动机，其特征在于：所述的助动部件(3)在机壳上离两边有一定距离处，有不同方向成对设置着助动组件；包括一种助动组件的软磁条(31)一端固定设置在机壳(11)上离两边有一定距离处有一定斜度，与环状转子永磁体组件(24)外圆一侧表面磁极相对，另一端套设一电磁线圈(32)，同时有另一种助动组件的软磁条(33)与软磁条(31)物质构造相同其设置斜度方向相反，也套设有一个电磁线圈(34)，但是这电磁线圈(34)和前一种电磁线圈(32)其中一个在绕制过程中是正向绕制，另一个电磁线圈是反向绕制，这两种绕制的电磁线圈套设在软磁条上，通电时将出现极性不同构成助动部件(3)，其数量各是二个组件或若干个组件。

5.根据权利要求4所述的电控式磁动机，其特征在于：所述的助动部件(3)还设置有电路分配器(35)供电磁线圈用电，电路分配器可以设在同轴上，也可以设置在另一轴上用皮带，或齿轮，或链条传动；电路分配器的固定电器板(36)上设有两个或若干个触头，在轴上经绝缘处理后固定设置一个导电环供一个或若干个相互都相通电的电刷用电，当轴旋转时带动电刷将电流分配给电器板(36)上设置的每个触头。

6.根据权利要求1所述的电控式磁动机，其特征在于：所述的调速控制装置包括转速传感器，单片机和电器控制开关组成，所述的超速调节组件(4)只是一个或若干个正反不同方向绕制的电磁线圈，套设在助动部件(3)中几条不同方向的软磁条上，与助动部件(3)巳经套设在助动组件的软磁条上的电磁线圈所绕制的线圈方向正好相反，所述的超速调节组件(4)的电磁线圈(41)比助动部件(3)的电磁线圈数量要少。

7.根据权利要求1，2，3所述的电控式磁动机，其特征在于：所述环状定子永磁体组件的环状体和环状转子永磁体组件的环状体的轴向厚度最好不可过长，最隹为25-100毫米，在机壳内或转子上可多个套装。

8.根据权利要求1所述的电控式磁动机，其特征在于：手动制动装置(6)包括固定设置在轴(21)上的刹车轮鼓，用带式制动器去掉电磁组件和弹簧组件加杠杆和定位件构成。

9.根据权利要求2、3所述的电控式磁动机，其特征在于：所述片状定子永磁体(132)，片状转子永磁体(242)和片状端盖永磁体的充磁方向都是从厚度方向大面积充磁。

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