CN101951204A - 磁转化发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机，特别涉及电磁与永磁之间，永磁与感生电流之间的相互作用，实现磁能转化为机械能的一种磁转化发动机。该机具有能量回收再利用的特征，该机在运行工作时，在相绕组中产生很强的感生电流，且感生电流回收利用越充分，产生的转矩越大。该机能够满足特殊负载。因此它适用电动汽车及电池充电，如果回收电动汽车惯性能量，给电池充电，它可以免减外电源充电。该机要是和现有发电机相互配合，可以对外输出电能，以供它用。

Description

磁转化发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别涉及电磁与永磁之间，永磁与感生电流之间的相互作用，实现磁能转化为机械能的一种磁转化发动机。属于电机技术领域。

背景技术

电机是现在普遍使用的实现电能一机械能相互转换的能量转换装置，在生活、生活的每一个领域都得到了广泛的应用。现代电机技术发展一百多年以来，技术上已经日益发展成熟，种类不断推陈出新，除了传统的变压器、直流电机、同步交流电机、异步交流电机外，近年来还发展出了步进电机、磁阻电机、直线电机等新型电机。

当前，随着人们环保意识的不断增强，为了保护大气不受污染，电动汽车的发展和普及已经成了必然的趋势。但是，目前发展电动汽车存在若干技术上的瓶颈，其中之一就是电机的问题。由于电动汽车使用的是蓄电池供电，在技术上最容易实现的是采用直流电机驱动，但传统的直流电机虽然调速方便，但存在转矩不足等缺陷，很难被在电动汽车中广泛使用。现在较为普遍的解决方式是通过电力电子变流技术将蓄电池输出的直流电转换为交流电，再通过交流电驱动车内安装的异步电动机。这主要是为了利用异步电动机工作转矩大的特点。但传统的异步电动机启动不是很方便，调带性能也没有直流电机好，在电动汽车需要突然启动加速时问题尤为突出，而且使用电力电子变流装置不仅成本会增加很多，而且其控制也颇为复杂，因此此项技术不是电动汽车的理想技术。

为了解决上述的问题，各大电动汽车厂商纷纷开发出新的电机驱动技术。有的大公司制造的电动汽车上另外安装了发电机组，用离合器切换，在汽车滑行时使其发电，向电池组充电，但这样使电动汽车造价提高，车身加重，加大了汽车的负担。也有用风力、太阳能发电来补充能量的，同样也存在价格高、车身重的缺陷。中国发明专利ZL 98108693.4也公开了一种主要用于电动汽车的多功能永磁直流无刷电机。该电机由电机本体、位置传感器、控制电路组成，传感器输出的换向信号送控制电路，控制电机各绕组轮流导通，电机各绕组由一开关控制，使其或串连或并联。该电机可以利用绕组换向时产生的反电势回收的能量。当汽车在运行途中滑行时，该电机兼作发电机，向主电池组供电，从而减少能量的消耗，提高能源的使用效率。还有的发明创造利用永磁材料的特性，在电机的转子内增加永磁环和感应增势环来增加电动机在做功过程中的磁场强度，从而降低电机启动时的所需要的电流，增大其运行中的转矩。

但上述的各种改进无一例外是在现有电机结构和运行方式上的修修补补，上述直流电机和交流电机的根本性缺陷并没有得到真正的消除。电动汽车界和其他社会各界迫切需要一种对现有的电机结构有根本性改进的新型电机的出现。

本次前期发明的磁转化发动机，ZL02159590.9，ZL200610137923.7，的基础上又增加了新的特征，该机的功能和效率有新的突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现实的迫切需要，提供一种新型的无污染、噪声低、起动速度快、性能可靠、高效节能使用成本低廉的磁转化发动机。

为解决上述的技术问题，本发明采用下述的技术方案：

一种磁转化发动机，其特征在于：

所述磁转化发动机是由两组定子组合为一体，其中端盖左(11)内设有轴承(9)；轴承(9)接有花键轴(8)，花键轴(8)上的内花键和转子左(13)、定位套(25)、转子右(14)轴心上的外花键贯通连为一体；端盖左(11)和定子(4)、端盖右(15)由螺栓(12)贯通用螺母(16)紧固一整体；

所述电动机铁芯(6)的两侧设有铁芯端部凹槽(30)。

所述电动机定子(4)上设有铁芯(6)、铁芯附加磁极(5)和绕组线圈(7)，铁芯附加磁极(5)之间设有缺口(24)，铁芯附加磁极设有缺口(31)。

所述电动机定子(4)内的铁芯附加磁极(5)与转子左(13)、转子右(14)之间的气隙，由推力轴承(26)定位。

所述电动机功率变换器中的续流二极管D1和D4、D2和D5、D3和D6分别与三相绕组串联之后与蓄电池E1、E2、E3并联。

所述电动机花键轴(8)上设有外花键，转子左和转子右与轴的结合处设有内花键。

本磁转化发动机具有如下突出的特点：

1.体积小，结构简单，省电，比现有的直流电机和异步电动机具有更高的效率，转速可调，用途广泛，能满足特殊负载的需要。

2.电机的电磁转矩，只需要单方向电流，这样在功率变换器中每相绕组可以只用两个开关器件与电动机绕组串联。该功率变换器与现有交直流电机驱动系统相比，功率变换器结构简单，成本低，可靠性高。

3.由于转子的转动惯量小，转矩/转动惯量比值高，因此电动机有良好的动态响应。另外，本电机有较大的起动转矩，同时又没有像异步电动机在高转差率下起动时那样大的起动电流，因此它适宜频繁起动，制动的场合。

4.电机驱动系统运行时，电动机绕组通电状态是与转子位置变化相同步的，所以不会产生失步现象。另外，电动机绕组电流脉冲波形的前、后沿以及电流幅值都可以控制，从而转矩的大小都能得到控制，控制起来灵活方便。

5.该机具有能量回收再利用的特征，该机在运行工作时，在相绕组中产生很强的感生电流，且感生电流回收利用越充分，产生的转矩越大。

6、该机要是和现有发电机相互配合，可以对外输出电能，以供它用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明

附图1为发明的整体结构图

附图2为电动机定子结构图

附图3为图2的A-A线剖面图

附图4为电磁铁结构图

附图5为图4的A-A线剖面图

附图6为电动机转子磁极分布图

附图7为电动机驱动系统的整体方框图

附图8为功率变换器实施例电路原理图

附图9为电动机磁极展开图

附图10为转子位置传感器信号波形图

附图11为发电说明图

附图12为定子制作单件图

附图13为定、转子磁极位置图

附图14为能量回收原理图

具体实施方式

本发明所述的磁转化发动机的整体结构如图1所示，其中1为永磁体，2为软磁极，3为转子磁极缺口，4为定子，5为定子铁芯附加磁极，6为铁芯，7为绕组线圈，8为花键轴，9为轴承，10为轴承端盖，11为端盖左，12为螺栓，13为转子左，14为转子右，15为端盖右，16为螺母，17为光电器件固定盘，18为光电器件，19为截光器，20为光电器件固定盘紧固螺栓，21为垫圈，22为防护罩，23为软磁极与永磁极之间的缺口，24为铁芯附加磁极之间的缺口，25为定位套，26为推力轴承，27为引线孔，28为截光器紧固螺栓，29为弹性档圈，30为铁芯端部的凹槽，31为铁芯附加磁极缺口。从图中看到，本发明的重要特征在于两组定子组合为一体。其中电动机的转子，由花键轴贯穿转子左13、定位套25、转子右14，由花键轴两侧的弹性档圈定位。电动机的定子由定子分件A和B组成，其内部设有铁芯附加磁极。螺栓贯穿端盖左11、定子4、端盖右14、用螺母16紧固一整体。

下面对电动机的结构和工作原理详细说明如下：

一、电动机

电动机的机座，根据电动机的不同用途。机座可以采用钢结构制作与定子固定为一体，也可以采用端盖上设有凸缘定位，轴身向下，立式安装应用。

电动机的转子是由左转子13、转子右14、定位套25、花键轴(8)组成。转子左13，转子右14上分别设有永磁体1，软磁极2。转子左13，转子右14上的永磁体1和软磁极2为对称制作。转子左13和转子右14之间的定位套25起定位作用。转子左13，转子右14设有缺口3，转子软磁极2和永磁体1之间设有缺口23，如图6所示。转子左13和转子右14采用软磁材料。

由于电动机的绝大部分能量都消耗在定子上，减少定子铁芯的体积，提高铁芯的利用率是电机技术创新改造的关键。本电动机的定子铁芯短，并且是独立的，从而就减少了铁芯的体积，提高铁芯的利用率，降低了绕组电流，提高了效率。

电动机定子4由电磁铁芯，附加磁极5，绕组线圈7，复合工程塑料组成。电磁铁由铁芯6，铁芯附加磁极5，绕组线圈7组成，如图4所示。从图3中看到，定子是由A、B两部分组成。图12是定子B在制作时的分件图，为了便于加工采用模具化生产，先在内模上固定铁芯附加磁极5，加外模，内外模之间注射复合工程塑料。为了使铁芯附加磁极5与复合工程塑料接合成一整体，在铁芯附加磁极5的周边制成凹凸或斜面，有利于工程复合塑料固定粘接。定子分件A、B为对称制作，该分件完成后先在定子分件B上安装铁芯(6)，各相绕组连接后与定子分件A和定子附加磁极5用螺栓或胶粘剂固定为一整体，这样定子4内部构成一个完全密封的空间，定子内部采用浸漆处理。由于电机大部分热量集中在定子内，所以在定子4内部采用冷却剂冷却，定子4外部安装散热器，使铁芯不至于过热，由于冷却剂填充了空间，对于电机的电磁噪声也起到抑制作用。

从图2可以看到，在定子5的圆周上均匀安装9个电磁铁，并且磁极间的角度等于绕组铁芯6的角度，这样有利于步距相切。如果把定子4中的绕组线圈7按Y、X、Z分别并联或串联起来，这样就形成Y、X、Z三相绕组。定子电磁铁可以设计不同的数量，表1是三相绕组，定、转子磁极和电磁铁的设计方案。这里需要指出的是：定子的磁极数量越多，定、转子的直径越大，步距角越小，运行越平稳，因此适用于低速大转矩的场合应用。反之定子磁极数量少，定、转子的直径越小，步距角大，适用于高速运行。为拓宽电动机的性能，可以改变磁极的分布。对表一的说明，电磁铁的两端各为一极即N、S两个磁极，转子左与转子右上的软磁极，永磁极数量相等；表中磁极数量是定子、转子磁极的总数。

为使电机根据用户的实际需要运行，本电动机还需要安装驱动控制系统，该系统包括功率变换器，控制器和位置检测器。图7显示了配备有驱动控制系统的电动机的整体系统框图。其中电源经功率变换器进入电动机，电动机带动机械负载。电动机与位置检测器相连，位置检测器接控制器，控制器控制动率变换器，控制指令输入控制器内，对整个电机的运行进行控制。电动机同时与电流检测器相连接，而电流检测器采集的信号送控制器。电动机产生的感生电流反馈给电源或给电池组充电。

功率变换器是电机控制技术中常用的电力电子设备，用来为电机提供运行所需要的电能。它可用蓄电池供电。功率变换器主要由电力电子器件及驱动电路，整流二极管等组成。本电动机所用的一种功率变换器的主电路如图8所示，图中S1-S6为开关器件，VD1-VD6为续流二极管；标有Y，X，Z的三个电感线圈代表电动机的三相绕组。每组有两个功率开关器件作为可控的主开关；图中Y相为S1和S4，X相的S2和S5，Z相的S3和S6。每相又有两只二极管用来在开关关断时为绕组中的电流提供续流通路。功率变换器可以有多种形式，由于都是现有的成熟技术，此处不再详述。

控制器综合处理位置检测器，电流检测器提供的电机转子位置，速度和电流等反馈信息及外部输入的指令，实现对电机运行状态的控制，是驱动系统的指挥中枢。控制器由单片机及外围接口电路等组成。在驱动系统中，要求控制器具有下述性能：1.斩波控制；2.高速角度位置控制；3.起动、制动、停车，及速度调节。这种控制器的实现也是现有成熟的技术，此处不多赘述。

位置传感器向控制器提供转子位置及速度等信号，使控制器能正确地决定绕组的导通和关断时刻。位置传感器采用光电器件18采集信号，截光器19上开有与电动机转子上的软磁极2数量和角度相等的缺口，固定在花键轴8的右侧，随着转子的转动，决定三相绕组的开通与关断时刻，光电器件18固定在光电器件固定盘17上，如图1所示。

下面对电动机的运行原理进行说明：

该电动机的转矩是磁阻性质的，其运行原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿最小的路径闭合的，磁场扭曲而产生的切向磁拉力，即电磁转矩。

对图9的说明：

图9是电动机定子、转子磁极的展开图，图中的A、B、C是电动机绕组在开始起动时开通到关断，在一个通电角度内定、转子磁极的不同位置和磁通线的变化过程(图中相闭合的磁通线只供参考)。随电机转速的加快磁通线的分布是很复杂的。

设转子向顺时针方向转动。图10是转子位置传感器波形图，从图中看到，Z相位置传感器检测到的信号触发图8中的功率变换器开关器件S3和S6导通，Z相绕组处于导通阶段。Y相位置传感器发出开始导通信号(这个位置是图9中A的Y相定、转子磁极位置)，触发开关器件S1和S4导通，则Y相绕组开始通电。在Y相铁芯中产生电流磁场，其磁场方向与转子永磁场的方向相反，使电流磁场切割永磁磁通线，改变磁通的路径。该磁场的方向与转子磁场的方向相同，产生切向磁拉力，拉动转子向顺时针方向转动。当转子转到图9中C的Y相位置时，位置传感器发出关断信号，使Y相绕组关断，定、转子之间的切向磁拉力消失，转子不受转矩的作用。只要是按照位置传感器对Y、X、Z三相绕组发出开通与关断位置信号，使三相绕组轮流通电，转子就会不停的转动。

从图9中A可以看到，Y相与Z相绕组处于通电阶段，因为Y相与Z相中定、转子磁极所处的位置不同，各自产生的磁拉力不同，所以在给三相绕组轮流通电时，磁拉力交替变化，可使平均磁拉力保持基本不变。因此电机在低速运行时转矩脉动很小。

电动机关键部位解释

1、转子磁极之间的缺口

前面已经介绍过，磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，加大缺口的宽度就增大了磁阻，反之缺口小，磁阻小，用缺口的大小调节磁路磁阻的变化，使磁通按照比较理想的路径闭合。从图9中C可以看到，把转子分成六等份，每份之间的空隙，被称为缺口3，缺口3的宽度一般为5-10毫米，如果没有这个缺口3，永磁磁通线自由形成闭合回路直接影响电机的转矩。从图6中可以看到，磁通线绕过转子磁极间缺口3后闭合，可以改变磁通路径，加大磁通闭合，并增大转矩。其余的缺口要根据定、转子之间的间隙(也可称为工作气隙)而定，工作气隙确定之后，就可以确定缺口24的间隙，缺口24的间隙要大于电机工作气隙，这个缺口越大，定、转子之间产生的制动力越大，反之，制动力越小，该缺口为制动转矩的集中点。缺口23的间隙有利于永磁体的b’的N极与永磁体a’的S极相闭合，这样可减免制动转矩(请参照图13中的D)。缺口31的主要作用是根据磁阻最小闭合原理，调解缺口的大小，可以改变磁通的变化和磁通的路径。在铁芯两侧设有缺口30其主要作用是用来调节绕组电流在上升时容易切割转子上永磁磁通线，改变永磁通路径。

2、转子

从图9磁极展开图中看到，转子的永磁场与定子磁场相互作用产生转矩时的磁场方向是不改方向的，由于磁场的方向不变，可以减少涡流的产生。因为定子磁极的磁通线都是和转子左、转子右形成闭合回路，转子左和转子右之间的定位套采用不导磁材料，所以可以减少永磁通经过转子的心部形成闭合回路，造成磁损。转子上安装的永磁体表面积大于绕组铁芯面积，这样可以在电机转矩中，永磁转矩占有相当大的比例，也是电机创新的关键。

转子上安装了永磁体，永磁体受温度的影响很大，如果在耐热温度以内，当温度下降后，永磁可以恢复，超出耐热温度，可造成永久性失磁。如何控制电机内部温度，也是永磁在电机中应用需要解决的核心问题。电机的转子采用板式结构，且转子内侧磁极凹凸不平，加大空气流动，起到散热的作用。转子上设有缺口3，该缺口不仅消除转子中的内应力，可使转子不易变形稳定尺寸，而且也起到空气对流散热。另外定子内部采用冷却剂冷却，这样不会使电机内过热，导致永磁失磁。

3、转子磁极与定子磁极之间气隙的定位

从图6中看到，转子左和转子右的轴心上加工成内花键。转子轴上加工成外花键，在转子左和转子右之间设有定位套25。这样使转子左，转子右在转子轴上滑动，达到自由调整转子与定子的位置。由于转子上安装了永磁体，转子左和转子右对定子磁极的吸引力是很大的，该吸引力完全作用在定位套25上。在转子左和定子之间；转子右与定子之间，设有推力轴承26，由于转子左上的永磁极与转子右上的永磁极对定子磁极产生的吸引力相等，使吸引力相互抵消，这样推力轴承26不承受载荷，只起到定、转子磁极之间工作气隙的定位。推力轴承不允许承受载荷。这样有利于电机的安装与维修，可免去电机工作气隙得调整，也不至于轴侧轴承9磨损而导致的电机工作气隙的变化。

绕组通电情况

1、感生电流

请参照图11。设转子顺时针方向转动。从图中A可以看到，转子上安装的永磁体引起铁芯的磁通量增加，在绕组中产生感生电流，其感生电流的磁场方向与转子永磁极的磁场方向相反，阻碍原来的磁通量增加，感生电流方向和磁场方向如图11中A所示。当转子上的永磁极与铁芯相对齐时，铁芯中没有磁通变化，绕组感生电流几乎为零。随转子转动，铁芯的磁通减少，在Y相绕组中产生反方向电流，其感生电流磁场方向与永磁极的磁场方向相同，阻碍原来磁通量减少，感生电流磁场和电流方向如图11中B所示。

实验一

给电机某一相绕组持续通电，通电电压为5.3V，电流为10.5A。使转子以每分钟约60转转动，这时电压表与电流表的最大指示值分别是7.5V、15A；电压表与电流表的最小指示分别是4.5V、9A，以上测得的是脉动电流和电压。随电机转数上升，绕组中的电压和电流还会上升。从图9的A中看到，由于转子两侧永磁通与绕组铁芯中的磁通线的方向相反，由于磁压的作用，使铁芯中感生电流的磁通线在铁芯内自闭合，同样也可以产生感生电流，如图11中A虚线所示。当转子转到图B的Y相定、转磁极位置时，永磁极N极的磁通线与Y相铁芯中的磁通线相闭合逐渐增多，加强了电流磁场，使绕组电流下降。

实验二

给电机某一相绕组通电，电压为5.3V、电流为10.5A。电机在一个步距角内转矩为36.75N.m。

2、在绕组通电角内，通电相绕组中的电流变化

在图13的A中，Y相定、转子磁极位置，给Y相绕组通电，通电后磁通线的分布如图9中A的Y相。随电机转数的上升，相绕组中产生感生电动势，这时在给Y相绕组通电，请参照图11中A，绕组的开通由主功率开关控制，电源接通后，电源的正极与感生电压的负极串联，经过Y相绕组与电源的负极形成回路。由于通电电流的方向与感生电流的方向相同，且磁场方向也相同，这样有利于绕组的开通。由于绕组通电采用斩波控制，当绕组电流达到给定的上限值时，Y相绕组关断。当绕组电流下降到给定值的下限值时，功率开关器件在导通。当转子转到图C的位置时，永磁体b’的磁通经过Y相铁芯与永磁体b的磁通相闭合增多，在绕组中产生反电势，绕组电流下降，维持铁芯原来的磁通。这时如果功率开关在导通，要克服绕组中反电动势，使绕组电流在上升，加强了铁芯中的磁通密度，这时功率变换器频率加快，维持绕组电流不变。当电机转数和转矩达到额定值时，使电源电压固定，相绕组电流也不在上升，这时由开通角与关断角控制，使电机的转数升高转矩下降(图A的Y相定、转子磁极位置为Y相开通角，图D的Y相定、转子磁极位置为Y相关断角)。当转子转到图D的位置，关断Y相后，Y相绕组续流。由于定子磁极与转子软磁极处于平行，这时铁芯磁通在强也没有磁通量的变化，不会产生制动转矩。

这里需要说明一下，经过试验，在图13的A中永磁体b，b’的N极经过铁芯两侧的附加磁极的磁通线，它们之间只能产生吸引力，该吸引力完全作用在转子的定位套上；因为两侧的吸引力相等，可以互相抵消，因此不会产生制动转矩；只有它们之间磁通各自闭合后，引起磁路磁通的变化，产生转矩。其它部位同理。转子从图A的X相定、转子磁极位置转到图B的X相定、转子磁极位置，永磁体b的N极经过X相铁芯与永磁体b’的S极相闭合的磁通线增多且磁场方向与转子磁极的磁场方向相反，阻止b，b’的磁通各自闭合产生永磁磁阻转矩。这样永磁体b’的N极和b的S极与通电Y相的磁通线形成回路，产生转矩。图A也是X相关断定、转子磁极位置。

3、感生电流的回收利用

相绕组关断绕组开始续流。该电流要是经过图8中的续流二极管与电源形成回路，由于蓄电池反电势较大，只消除绕组中的峰值电压，以免击穿开关器件。因为蓄电池属于反电势负载，所以当充电电压高于反电势时，才能对电池充电，反之，相当于绕组开路。

绕组关断后，在相绕组中产生感生电流磁场。由于转子永磁场的磁压和铁芯缺口(30)的作用，感生电流磁通线在铁芯内大部分自闭合，实际也是穿过铁芯的磁通线增多，加大感生电流。铁芯中的磁场强度与绕组感生电流的大小取决于负载内阻，负载内阻越小，相绕组感生电流越大，磁场越强(该电流要大于通电电流)，反之相绕组感生电流越小。为改变负载内阻，可以改变蓄电池电位，如图14所示。从图14中看到，电机的三相绕组经过续流二极管分别与电池E1、E2、E3并联在一起。设Y相绕组通电，X相绕组中产生感生电流，当X相感生电压高于电池电压E2时，电池E2中没有电流流动，被X相绕组中感生电流取代，X相绕组感生电流的方向如图中的虚线箭头方向。如果X相绕组电流大于绕组通电电流，其余部分还可以对电池充电，这样可以减少对电池的充电时间，延长电池的寿命。三相绕组轮流对电池充电。

从图13中看到，特别是电机在高速运行时，转子从图A、Y相的位置转到图B、Y相的位置，在Y相绕组中产生的感生电势很大，当绕组中的感生电流大于给定值的下限值时，可以免去给绕组通电，绕组中的感生电流，直接给蓄电池充电，这样不仅绕组中感生电流可以回收利用，而且感生电流磁场同样也可以产生转矩。

从图13的A中看到，如果转子从图D、Y相定转子磁极位置转到图A、Y相定、转子磁极位置，如果绕组要是开路，产生永磁转矩，要是闭合会降低转矩。当Y相绕组中的感生电压低于电池E1的电压，绕组处于开路状态，要是超过E1的电压很多，就需要把续流二极管D1、D2、D3改为功率开关管与绕组中的功率开关同时导通，在一个步距角内关断，可以解决以上缺陷。

电动机在运行时的控制

1、低速斩波控制：

斩波控制就是利用功率变换器主电路中开关器件的通断，控制电源电压加在导通相绕组上的有效时间，从而限制绕组通电过程中电流峰值的方法。常用的方法是用电流的上下限值来控制主电路开关器件的通、断。当某相开关器件导通时，该相电流就上升，当它上升到规定的电流上限值时，使开关器件关断，于是该相电流开始下降。当电流降至给定的电流下限值时，在使开关器件导通，于是电流又上升。如此重复下去，就可以在绕组通电期间把其电流维持在某个平均值上下波动。显然，通过对电流上限值和下限值大小的调节，可以改变一相绕组的有效通电时间，改变相电流的平均值，从而调节电动机的输出转矩，达到调节转速的目的。

2、角度位置控制

电动机转速较高时，绕组通电时间相对低速而言是比较短的，较大的旋转电动势使相电流峰值不会像低速时那样大，而且相电流峰值的建立过程及续流过程会占有相当大的比例。在电动机转速高于的临界转速，可以通过改变开通角和关断角来改变相电流的峰值，有效值及平均值，以调节电动机的输出转矩，这种控制方式称为角度位置控制方式。

永磁发电

前面已经介绍过了，在这里不详述。设转子为顺时针转动，当电机转速为中、高速时，请参照图9。图中的Z相绕组中产生的感生电势称为反向电势，因为与Z相绕组中相串联的二极管为反向截至，绕组中没有电流，所以相当绕组开路。X相绕组产生的感生电势称为正向电势，如果采用前面介绍的给蓄电池充电方法，不仅可对蓄电池充电，而且还可以产生转矩，达到发电回收利用的目的。

机械能发电

机械能发电就是利用机械能转化电能的一种方式。从图9中看到，转子在转动时，转子永磁场引起三相铁芯中的磁通由增多到减少的变化过程，就是交流电的一个周期，这样在三相绕组中分别输出交流电，以供它用。

二、应用

1、本磁转化发动机，解决了电动汽车的几个关键问题。由于电机的磁极面积，绕组圈数相同这样可以按照定子绕组的同相位并联在一起供电。这种组合的优点是能够满足特殊负载的需要。当电动汽车起动、超车、爬坡时，给电动机两个定子同时通电运行。当电动汽车维持车速或者低速行驶时给电动机一组定子通电，另一组利用永磁发电对电池补充能量，这样既可以节约电能，又有利于电动汽车高速及低速行驶时对功率的调整。2、由于该磁转化发动机在保证额定转矩的情况下，它的起动功率是很小的，这样就减少电动汽车在频繁起动时的能耗。3、由于磁转化发动机具备自发电特性，随时都可以对电池能量补充，而且也可以利用汽车的惯性采用机械能发电对电池充电。这样可以免减外电源对蓄电池的能量补充，并且可以减少电池的容量。

需要声明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种磁转化发动机，其特征在于：

所述磁转化发动机是由两组定子组合为一体，其中端盖左(11)内设有轴承(9)；轴承(9)接有花键轴(8)，花键轴(8)上的内花键和转子左(13)、定位套(25)、转子右(14)与轴心上的外花键贯通连为一体；端盖左(11)和定子(4)、端盖右(15)由螺栓(12)贯通用螺母(16)紧固为一整体；

所述电动机功率变换器中的续流二极管D1和D4、D2和D5、D3和D6分别与三相绕组串联之后与蓄电池E1、E2、E3并联。

2．一种磁转化发动机，其特征在于：所述电动机定子(4)内的铁芯附加磁极(5)与转子左(13)、转子右(14)之间的气隙，由推力轴承(26)定位。

3．一种磁转化发动机，其特征在于：所述电动机定子(4)上设有铁芯(6)、铁芯附加磁极(5)和绕组线圈(7)，铁芯附加磁极(5)之间设有缺口(24)，铁芯附加磁极设有缺口(31)。

4．一种磁转化发动机，其特征在于：所述电动机花键轴(8)上设有外花键，转子左和转子右与轴的结合处设有内花键。

5. 一种磁转化发动机，其特征在于：所述电动机铁芯(6)的两侧设有铁芯端部凹槽(30)。 

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