CN102946177A - 电永磁结合发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电永磁结合发动机，包括壳体，壳体内安装转轴，转轴上安装转动盘和非导磁架；转动盘的外周安装绝缘套，绝缘套的外周安装两块第一导电块和两块第二导电块，第一导电块与第二导电块交错排列；非导磁架的外周安装四个电磁铁和四个永磁铁，任两个相的电磁铁之间安装一个永磁铁；每个电磁铁由线圈和铁芯连接构成；四个电磁铁的线圈分别与两个第一导电块和两个第二导电块一一对应连接；两个相邻电磁铁的线圈分别与一个第一导电块和一个第二导电块连接；壳体内安装两个第一碳刷和两个第二碳刷；两个第一碳刷分别与两个第一导电块对应配合；两个第二碳刷分别与两个第二导电块对应配合。

Description

电永磁结合发动机

技术领域

本发明涉及一种电永磁结合发动机。

背景技术

现有的直流电动机结构较为复杂，线圈较多，运行稳定性较差，维修较复杂，并且，将电能转化为机械能的效率较低，难以满足用户的使用要求。

发明内容

本发明的目的，是提供一种电永磁结合发动机，它结构简洁紧凑、维护较方便、运行稳定，并且，它可大幅提高电能转化为机械能的效率，可解决现有技术存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：电永磁结合发动机，包括壳体，壳体内安装转轴，转轴上安装转动盘和非导磁架；转动盘的外周安装绝缘套，绝缘套的外周安装两块第一导电块和两块第二导电块，第一导电块与第二导电块交错排列；非导磁架的外周安装四个电磁铁和四个永磁铁，任两个相的电磁铁之间安装一个永磁铁；每个电磁铁由线圈和铁芯连接构成；四个电磁铁的线圈分别与两个第一导电块和两个第二导电块一一对应连接；两个相邻电磁铁的线圈分别与一个第一导电块和一个第二导电块连接；壳体内安装两个第一碳刷和两个第二碳刷；两个第一碳刷分别与两个第一导电块对应配合；两个第二碳刷分别与两个第二导电块对应配合；两个第一碳刷通过导线分别与壳体上的正极接线柱连接，两个第二碳刷分别通过导线与壳体上的负极接线柱连接；壳体内安装第一定子磁铁和第二定子磁铁，第一定子磁铁和第二定子磁铁同极相对，第一定子磁铁的左半段与第二定子磁铁的右半段分别位于转轴的两侧。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述第一定子磁铁的外侧安装第一隔磁板，所述第二定子磁铁的外侧安装第二隔磁板。所述每个永磁铁与相邻两个电磁铁之间设有隔磁罩。所述转轴的一端穿出壳体外安装惯性轮。

本发明的积极效果在于：它的转子有装有可循环变换极性的电磁铁。它定子由一对同极相对的永磁铁构成。它利用同极相斥的原理，带动转轴连续转动，从而，将电能高效转化为机械能。另外，它结构更为简单紧凑。并且，它将电能转化为机械能的效率更高。

附图说明

附图说明：图1是本实用新型所述电永磁结合发动机的结构示意图；图2是沿图1的A-A线剖视结构示意图；图3是沿图1的B-B线剖视结构示意图。

附图标记：1壳体 2转轴 3惯性轮 4第一导电块　5第二导电块 6绝缘套 7第一碳刷 8隔磁罩 9非导磁架 10永磁铁 11线圈 12铁芯 13第一隔磁板 14第一定子磁铁　15第二定子磁铁　16转动盘　17第二碳刷　18第二隔磁板。

具体实施方式

如图3所示，本发明所述的电永磁结合发动机，包括壳体1。壳体1内安装转轴2。如图2和图3所示，转轴2上安装转动盘16和非导磁架9。如图2所示，转动盘16的外周安装绝缘套6。绝缘套6的外周安装两块第一导电块4和两块第二导电块5，第一导电块4与第二导电块5交错排列，任两相邻的第一导电块4之间安装一个第二导电块5。如图3所示，非导磁架9的外周安装四个电磁铁和四个永磁铁10。为使所述电动机运行稳定，四个电磁铁可均匀分布于非导磁架9的外周。任两个相邻的电磁铁之间安装一个永磁铁10。每个电磁铁由线圈11和铁芯12连接构成。四个电磁铁的线圈11分别与两个第一导电块4和两个第二导电块5一一对应连接。两个相邻电磁铁的线圈11分别与一个第一导电块4和一个第二导电块5连接。如图2所示，壳体1内安装两个第一碳刷7和两个第二碳刷17。两个第一碳刷7分别与两个第一导电块4对应配合；两个第二碳刷17分别与两个第二导电块5对应配合。两个第一碳刷7通过导线分别与壳体1上的正极接线柱连接，两个第二碳刷17分别通过导线与壳体1上的负极接线柱连接。如图3所示，壳体1内安装第一定子磁铁14和第二定子磁铁15。第一定子磁铁14和第二定子磁铁15同极相对，第一定子磁铁14的左半段与第二定子磁铁15的右半段分别位于转轴2的两侧。

以第一定子磁铁14和第二定子磁铁15相对的极性为N极，所有永磁铁10的外端的极性为N极为例描述工作原理：

将壳体1上的正负接线柱分别与直流电源的正负极连接。

初始状态如图2所示，两个第一导电块4带正电，两个第二导电块5带负电，与第一定子磁铁14和第二定子磁铁15相对应的上下两个电磁铁的外端为N极，另外两个电磁铁的外端为S极。如图3所示，由于磁铁的磁力线是从磁铁一级向四周延伸，最终全部收于磁铁的另一极的闭合曲线。并且，第一定子磁铁14和第二定子磁铁15都是半个端面与上下两个电磁铁对应，第一定子磁铁14左半段的磁力线方向向左，第二定子磁铁15右半段的磁力线向右，因此，第一定子磁铁14会对下方的电磁铁一个向左的力，第二定子磁铁15会给上方的电磁铁一个向右的力，使转轴2顺时针旋转。

当转轴2转动90度后，原来上下位置的两个电磁铁转至水平位置，原来水平位置的两个电磁转至上下位置，此时，如图2所示，第一导电块4和第二导电块5也同步转90度，使得两个第一导电块4带负电，两个第二导电块5带正电，从而，使刚转至上下位置的两个电磁铁的外端切换为N极，刚转至水平位置的电磁铁的外端切换为S极；第一定子磁铁14和第二定子磁铁15依然对位于上下位置的电磁铁施加顺时针旋转的动力。如些循环，转轴2会被驱动连续顺时针转动。

为防止所述电动机对周围的铁质物品造成吸引，确保电动机正常工作。如图1所示，所述第一定子磁铁14的外侧安装第一隔磁板13，所述第二定子磁铁15的外侧安装第二隔磁板18。

为防止永磁铁10与相邻的电磁铁产生相互的磁力干扰。如图3所示，所述每个永磁铁10与相邻两个电磁铁之间设有隔磁罩8。

为确保所述电动机连续旋转，所述转轴2的一端穿出壳体1外安装惯性轮3。

假如我们的定子是一块4500高斯的强磁，转子的强磁是3000高斯，电磁铁的强度是1000高斯，转子与定子的受力是25mm，转子圆柱体的高度是100mm。我们计算它们之间的受力是多少，剩于力是多少？0.025×0.1=0.0025米，它们的受力面积是0.0025平方米，定子转动强磁的力是多少。3000×0.025=7.5公斤，定子强磁的力是4500×0.0025=11.25（公斤），它们之间的排斥力是（7.5+11.25）÷2=9.37（公斤）转子电磁铁的重电力是1000×0.005=5（公斤）它与定子的排斥力是（1000×0.0025+11.25）÷2=6.875（公斤）转子与定子所产生的总力是6.875+9.375=16.16（公斤）剩于的力是16.16-5×2=6.16千克。定子都是两块，所以它们所产生的剩于力是6.16×2=12.32（千克）这台电磁结合的动力机器剩于能量是12.32千克的力。

定子磁场强度4500高丝，转子强磁的磁场强度是3000高丝，电磁的磁场强度是1000高丝，他们运转接触受力面宽是100mm、高是100mm。他们之间的受力公式是{0.1×0.05×4500+0.1×0.1×[（1000+3000）÷2]}÷2等于21.25公斤这是一块定子的受力与动力，每台机器都是两个定子它们的动力就是乘以2，21.25×2=42.5（公斤）他的全动力就是42.5公斤，剩于力是42.5-0.1×0.05×1000×4等于26.5公斤，剩于动力就是26.5公斤，1公斤等于9.8牛顿，动力一般用牛顿来表示数，26.5×9.8=259.7（牛顿）。

铷铁硼强磁的磁场强度很高，它要和电磁结合利用开发是一件可以达到磁能利用的高峰。但是结合利用也是一种很困难的事情，因为电磁的导磁材料是一种只能导磁而不能自己产生磁场的材料，如果铷铁硼强磁的那一个磁极离导磁材料近，那导磁材料就会出现那个磁极，而线圈出来的极向就不可能明确的表现出来。因为铷铁錋强磁的磁场强度很高，要想让电磁铁达到永强磁的磁场强度电流就会很大，一般铜线会受不了，即使是达到以后铜线线圈也会绕的很大占用很大的空间，那样永磁铁无法安装在转子上，安装永磁铁的空间已被电磁线圈占用，再有就是电磁铁是用很好的导磁材料制做而成，它的磁导率远远达不到永磁的磁导率，导磁材料达到包合后，即使加再大电流也是把线圈产出的磁力导不出去的，也产生不了和永强磁一样的磁场强度，所以只有在永强磁上加工一些工序，使永强磁只能有一个极向外发出大的磁性，另一个极必须出现的磁性很微弱，使弱极对电磁铁产生不了影响，电磁铁的两极是相互稳定的，电磁铁才能够正常工作，怎样才能使几千高丝的强磁只产生一个较强的磁力酝藏在一种可以使这个磁极对外界发出很弱的物质里面去，可以酝藏这个磁力的物质又是什么呢?可以说他也是一种导磁材料那就是铁,如果是个有4500到5000高丝的强磁,你把它的一个极用15mm或者是20mm厚的铁板吸住,再用高丝来测一下这个铁板外面面的磁场强度也就只剩几百高丝了。电磁铁产出的磁场强度也会有几百高丝或者是上千的高丝，这样永强磁的这个屏闭极就对电磁铁产生不了任何应响了。电磁铁的两极分清就可以很正常的工作。例如我们用两块相同的强磁和一个磁铁一字排列固定，两边是永强磁中间是电磁，强磁场强度是4500高丝而电磁的磁场强度却是1500高丝，我们把强磁的S极用20mm厚的铁板屏蔽，N极裸露在外面，我们把裸露在外面的强磁场的一面的确电磁接触的一面通电后生成S极，这时我们发觉它和电磁铁相互产生了一个很大的磁力，使电磁铁和永磁铁紧紧吸合在一起，你要用很大的力才可以使他们分开。这时如果改变直流电的正负极与裸露的接触的变为N极，这时永磁与电磁之间产生了一个排斥的力，即使是永磁的磁场强度强一些可以吸住电磁铁的部分但轻轻一用力它们就可以分开，这就证明了电磁铁工作正常，两极分的清楚可以工作，也说明他们的同极相斥，异极相吸的原理。

 下页是一个100——190型电磁结合动力机械设计的板图，它是由一个勺形的铷铁棚强磁与一个电永磁结构的转子组和而成，根据这个图形的原理我们可以计算一下它的每圈受力和剩于力。注：强磁对外界可以导磁的物体有很在的吸力，所以要在定子的外面装有闭磁板，只有装上闭磁板，它才对外界导磁的物体不会骈生大的影响，不然就会吸起很多的导磁物体粘在机体的外壳上，我们来说一下下页图形的尺寸与磁铁的磁场强度，定子是440mm、宽100mm、厚40mm勺形的铷铁棚磁铁，它的磁场强度约在4500高丝左右。转子是一个直径为19.11mm、长度为100mm圆柱，这个圆柱是由电磁铁铷铁棚强磁闭磁板不导磁的铝件组装而成的。转子圆心为120度为与定子接触最近的方位也就是相互受力的尺寸。我们既然知道这些数据就可以计算一下它们的自耗能量和对外界的剩于能量了，直径为19mm的圆是它周长是3.14×19.11=60mm。定子与转子的受力角度是120度，整圆的角度是360度，这样也就是说360度里面有几个120度；120度占360度的几分之几，360÷120=31这样也就是说明了360度里有3个120度。它占总圆的几分之几呢？3÷3=1它占总圆的三分之一。这个圆的周长是60mm我们把周长分成3分，可见每份是多少？60÷3=20mm它每份是20mm。定子受力角度中的30度是电磁铁它占总受力角度的几分之几呢？受力角度120度，120÷30=4。120度里面有4个30度。它占受力角度的4÷4=1四分之一，受力长度是20mm，我们把它分成4份完每份是120÷4=5mm。电磁铁占受力角度的5mm。永强磁占20-5=15mm受力角度的15mm，定子与转子的受力是多少？我们先算一下永磁铁的受力面积，15×10=1500mm平方毫米，把平方毫米换算成米是150÷1000=0.015平方米，50÷1000=0.005平方米。永磁铁的受力是4500×0.05=67.5（千克）电磁的受力是（4500+1500）÷2×0.005=15(千克)总动力是67.5千克+15千克山82.5(千克)自身消耗力是1500×0.005×2=15(千克)外加2千克的磨擦力就等于15+2=17千克。对外界可用力是82.5-17=65.5（千克）的力，这是一块定子磁铁与转子的剩于的力，也是外界可以用的力。一班动力机不可能用一块定子，因为转子是由4个电磁铁和铷铁棚强磁组装成的，如果同一块定子磁铁它还要去掉17千克的自身消耗力那样就对外界的剩于做用力就小的多了，所以要用两块定子，用二块定合转一圈，对外界剩于的作用力就是65.5×2=131（千克），也就是说它每转一圈除去自身消耗的能量外还可以对外界做131千克的功。1千克等于9.8牛顿 131×9.8=1283.8（牛顿）。 

本发明所述的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (4)

1.电永磁结合发动机，包括壳体（1），壳体（1）内安装转轴（2），其特征在于：转轴（2）上安装转动盘（16）和非导磁架（9）；转动盘（16）的外周安装绝缘套（6），绝缘套（6）的外周安装两块第一导电块（4）和两块第二导电块（5），第一导电块（4）与第二导电块（5）交错排列；非导磁架（9）的外周安装四个电磁铁和四个永磁铁（10），任两个相的电磁铁之间安装一个永磁铁（10）；每个电磁铁由线圈（11）和铁芯（12）连接构成；四个电磁铁的线圈（11）分别与两个第一导电块（4）和两个第二导电块（5）一一对应连接；两个相邻电磁铁的线圈（11）分别与一个第一导电块（4）和一个第二导电块（5）连接；壳体（1）内安装两个第一碳刷（7）和两个第二碳刷（17）；两个第一碳刷（7）分别与两个第一导电块（4）对应配合；两个第二碳刷（17）分别与两个第二导电块（5）对应配合；两个第一碳刷（7）通过导线分别与壳体（1）上的正极接线柱连接，两个第二碳刷（17）分别通过导线与壳体（1）上的负极接线柱连接；壳体（1）内安装第一定子磁铁（14）和第二定子磁铁（15），第一定子磁铁（14）和第二定子磁铁（15）同极相对，第一定子磁铁（14）的左半段与第二定子磁铁（15）的右半段分别位于转轴（2）的两侧。

2.根据权利要求1所述的电永磁结合发动机，其特征在于：所述第一定子磁铁（14）的外侧安装第一隔磁板（13），所述第二定子磁铁（15）的外侧安装第二隔磁板（18）。

3.根据权利要求1所述的电永磁结合发动机，其特征在于：所述每个永磁铁（10）与相邻两个电磁铁之间设有隔磁罩（8）。

4.根据权利要求1所述的电永磁结合发动机，其特征在于：所述转轴（2）的一端穿出壳体（1）外安装惯性轮（3）。

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