CN104600941A - 混排式轮动斥力永磁直流电机 - Google Patents

Abstract

一种混排式轮动斥力永磁直流电机，该电机的主磁极为多对相同极性磁极面相邻、呈面向排斥状态的扇形永磁体在同一平面和圆周上各单向同向、依次轮流独立转动；带极耳助转电磁极沿其磁极侧向表面同心超越转动，对其磁极面之间的面向排斥磁场逐一侧向屏蔽，造成各对磁极面逐一靠拢，并被磁耦合装置锁并，在助转电磁极通电脱离其永磁极后，其合并的扇形永磁体磁极面之间恢复其排斥作用力；磁耦合装置通电释放合并扇形永磁体磁极面之间储存的排斥磁作用力，从而形成在转轴上的动能输出。该永磁电机较之前的“轮动斥力电机”更充分地利用了永磁的磁能，在更大程度上降低了永磁的阻转矩，在更大程度上节省更多的电能、提升了更高的节电率。

Description

混排式轮动斥力永磁直流电机

所属技术领域

本发明涉及一种节电永磁直流电机。 

背景技术

介于专利号：2013107441091发明创造名称为：“一种轮动斥力永磁直流电机”的永磁电机节电技术方案中记载的：“该电机外壳内，每对在圆中心线上对称固定的多对形状相同、体积相等，相同极性的磁极面朝向一致在同一平面或同一圆周上呈侧向排斥状态、相邻的磁极面边缘相互吻合的轮动永磁体在同一圆周上各单向同向、依次独立转动或同时转动，其转动带动输出半轴及固定于半轴上的不受磁飞轮同心转动；对应于轮动永磁体磁极面、在圆中心线上对称固定于不受磁飞轮通槽内的金属导磁体沿各对轮动永磁体磁极表面同心超越转动。在单独支撑各对轮动永磁体转动的各套组合轮动支架上、按顺序和方向各对称固定于圆的中心线上的、由耦合电磁极与耦合永磁体组成的各套电磁耦合装置中，无电状态下的耦合电磁极的极靴在各对轮动永磁体磁极面靠拢合并时与前方相邻的电磁耦合装置中的耦合永磁体磁极面同步吸合。耦合电磁极绕组通电时，其极靴对耦合永磁体磁极面产生排斥磁场。在处于合并状态的轮动永磁体磁极面前部位置，当进入间距的金属导磁体所覆盖的磁极面小于三分之一时，分电装置通过各对联线于耦合电磁极绕组、在中心线上对称固定于各套组合轮动支架随其转动的各对绕组电刷、与超越绕组电刷转动的电滑片、电滑环、以及固定电刷将处于末端位置的末套电磁耦合装置中的耦合电磁极的绕组与直流电源单独串联通电，在其极靴与耦合永磁体磁极面分离后断电”的技术内容，该发明的技术方案虽较目前永磁电机的技术有较高的节电率，但由于该技术方案中所述的各对“轮动永磁体”相同极性的磁极面朝向一致、在同一平面上呈侧向相互排斥状态产生磁作用力，因而存在其形成转矩的磁极面磁作用力的利用率降不足，而同时所述的沿“轮动永磁体”磁极表面转动的“金属导磁体”的受磁作用力则为面向磁作用，使形成阻转矩的受磁面增加而进一步降低了形成转矩的磁作用力，使该永磁电机乃然没能进一步更充分地利用永磁体固有的磁能、使永磁电机能在更大程度上提升其更高的节电率。 

发明内容

为了解决发明专利名称为“一种轮动斥力永磁直流电机”的技术方案中存在的永磁体磁极面磁作用力的利用率降低、阻转矩增加的问题，本发明提供一种混排式轮动斥力永磁直流电机。该电机能消除“一种轮动斥力永磁直流电机”的技术方案中存在的永磁体磁极面磁作用力的利用率不足、阻转矩增加的问题，从而能更充分地让永磁磁场发挥更大的磁能效应，使永磁电机能在更大程度上节省更多的电能、进一步提升节电率。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该电机外壳内，相同极性的磁极面相邻，相邻磁极面朝向相对、吻合呈面向相互排斥状态的多对、每对在同一圆中心线上对称固定的、相同的扇形永磁体在同一圆周和同一平面上同向依次单向独立转动或同时转动。其转动带动输出轴及固定于输出轴上的不受磁飞轮同心转动；其极靴单独对应于一对扇形永磁体的两侧磁极、在其转向前侧极靴上延伸出对应于扇形永磁体极耳的、对称固定于不受磁飞轮中的助转电磁极沿各对扇形永磁体磁极面的侧向平面同心超越转动。当助转电磁极超越扇形永磁体转动时、其绕组通过换向装置经电刷、电滑环、导线与直流电源电联，使其极靴与相对应的扇形永磁体磁极产生排斥磁作用力、而后断电。按顺序与各对扇形永磁体同步对称固定的、由耦合永磁体和耦合电磁极组成的各套磁耦合装置在扇形永磁体的磁极面合拢时、耦合电磁极铁芯与相邻磁耦合装置中的耦合永磁体磁极面同步吸合，其相互间的作用力与扇形永磁体磁极面之间的作用力相互作用；在助转电磁极的极耳进入合并状态下的扇形永磁体转向前侧的间距位置时，通过电刷、电滑环、导线与直流电源电联的分电装置将处于转向末端位置的磁耦合装置中的耦合电磁极绕组单独通电，使其铁芯与相邻磁耦合装置中的耦合永磁体磁极面之间的磁作用力由吸引转变为排斥，而后断电。该电机中，处于间距中的助转电磁极极耳对其两侧相邻的扇形永磁体的磁极产生受磁作用力，使其扇形永磁体磁极面之间的面向排斥磁作用力衰减，形成其排斥磁作用力与受磁吸引磁作用力的相互作用致使扇形永磁体磁极面靠拢；磁耦合装置中的磁作用力将靠拢的轮动永磁体锁并；助转电磁极与对应的扇形永磁体磁极产生的电磁作用力形成助转电磁极的磁动势、使其极靴脱离合并了的永磁体磁极的吸引磁作用力运动、至极耳进入下一个间距中；耦合电磁极绕组通电、使其铁芯与相邻磁耦合装置中的耦合永磁体磁极面由之间的吸引磁作用力转变为排斥磁作用力分离、释放合并状态下的扇形永磁体磁极面之间储存的相互排斥磁作用力，造成扇形永磁体在单向转动状态下带动输出轴转动的动能输出。该技术方案中，相邻扇形永磁体之间的面向排斥磁作用力大于发明创造名称为：“一种轮动斥力永磁直流电机”技术方案中所述的“轮动永磁体”之间以侧向排斥方式所产生的磁作用力；扇形永磁体磁极面对助转电磁极及极耳的侧面受磁作用力形成的阻转矩小于发明创造名称为：“一种轮动斥力永磁直流电机”技术方案中所述的“轮动永磁体”磁极对“金属导磁体”的正面受磁作用力形成的阻转矩；该技术方案中，助转电磁极极靴在无电状态下对轮动永磁体两端磁极形成的磁路沟通，在最大程度上降低其漏磁排斥作用力形成的阻转矩。 

本发明的有益效果是：较发明创造名称为：“一种轮动斥力永磁直流电机”的永磁节电电机技术方案能更进一步充分地利用永磁体固有的磁能从而更多地节省宝贵的电能，使永磁电机能在更大程度上提升其更高的节电率。 

附图说明

下面结合附图对其技术方案作进一步的说明。 

图1为图2b-b线的剖图。 

图2为图1a-a线的剖图。 

图3为图2d-d线的剖图。 

在附图中1.固定阻尼永磁体，2.组合轮动支架，3.导线，4.固定半轴，5.换向电刷，6.换向电滑片，7.单向轴承，8.输出半轴，9.分电滑片，10.分电电涮，11.转动阻尼永磁体，12.扇形永磁体，13.极耳，14.磁极面，15.间距，16.助转电磁极绕组，17.不锈钢外壳，18.薄型导磁体外沿，19.助转电磁极极靴，20.耦合电磁极极靴，21.无磁飞轮，22.助转电磁极，23.耦合电磁极绕组，24.耦合永磁体。25.外接半轴。 

具体实施方式

在图中，固定半轴(4)与后端盖同心固定，固定半轴与前端盖一同支承输出半轴(8)的同心转动。由不受磁的不锈钢制成的三套组合轮动支架(2)的一端由同向设置的三个单向轴承(7)支承在固定半轴(4)上以顺时针方向同向、单向依次独立转动或同时转动，另一端在输出半轴(8)上由同向设置的三个单向轴承支承、锁止输出半轴(8)的反向转动，使输出半轴被动或主动超越转动。三对相同的、的扇形永磁体(12)在各中心线上对称固定与各套组合轮动支架(2)上，各对扇形永磁体(12)磁极面(14)的极性与左右相邻的扇形永磁体的磁极面极性相同、相对并吻合，各对左右相邻的扇形永磁体(12)呈面向相互排斥状态、在同一平面和同一圆周上随各套组合轮动支架(2)同步转动，以形成输出半轴(8)在各对同向和单向转动的相邻扇形永磁体磁极面(14)之间产生的面向定向作用力的作用下定向转动输出。各对扇形永磁体单独转动的间距(15)大于其扇形永磁体宽度，小于其合并状态的永磁体的宽度，以使其排斥磁作用力形成合适的转矩。将两个不受磁的不锈钢材料制成的无磁飞轮(21)置于扇形永磁体(12)的两侧、固定在输出半轴(8)与其同心转动，以平衡和储存动能。在无磁飞轮(21)上的对称扇形通槽内对称安装固定的两对助转电磁极(22)随飞轮沿各对扇形永磁体(11)表面超越转动；助转电磁极(22)与极耳(13)宽度分别对应于一对扇形永磁体(12)扇形表面宽度，极耳(13)在处于扇形永磁体间距的位置对相邻的扇形永磁体磁极面(14)之间的面向排斥磁场在左右两侧的进行屏蔽；薄壁导磁体外沿(18)以及内沿对轮动永磁体磁极面(14)之间的面向排斥磁场在上缘和下缘进行屏蔽，以及扇形助转电磁极(22)则将同一对扇形轮动永磁体(12)两端的N极和S极磁场的磁路导通，从而使处于极耳(13)一侧、相邻的扇形永磁体磁极面(14)之间的主磁通排斥磁作用力转变为极耳(13)受后侧轮动永磁体磁场的磁作用力对其前侧同极永磁体磁场的漏磁排斥磁作用力而消失；在极耳(13)处于对其前侧扇形永磁体磁极面的漏磁排斥磁作用力小于其之间的吸引磁作用力时，后侧扇形永磁体则向前侧轮动永磁体靠拢，直至两个相邻的扇形永磁体呈排斥状态的磁极面合拢。按顺序与各对扇形永磁体同步对称固定于各组合轮动支架(2)上的、由耦合永磁体(24)和耦合电磁极组成的各套磁耦合装置在扇形永磁体磁极面合拢时、耦合电磁极极靴(20)与相邻磁耦合装置中的耦合永磁体(24)磁极平面同步吸合， 锁并合拢的扇形永磁体。助转电磁极绕组(16)通过换向电刷(5)、换向电滑片(6)、导线与(3)直流电源电联，助转电磁极极靴(19)与其侧面对应的扇形永磁体磁极面(14)产生的电磁排斥磁形成动势、其作用力使助转电磁极(22)超越扇形永磁体转动、脱离合并扇形永磁体磁极面的侧向吸引磁作用力，在极耳(13)进入转向前端新形成的间距(15)中而后断电；被磁耦合装置锁并的、处于合并状态的两个相邻的扇形永磁体磁极面在助转电磁极(19)脱离其受磁作用力后恢复其主磁通的相互排斥磁作用力。通过分电电刷(10)、分电滑片(9)、导线与直流电源电联的分电装置将处于转向末端位置的磁耦合装置中的耦合电磁极绕组(23)单独通电，使耦合电磁极极靴(20)与相邻磁耦合装置中的耦合永磁体(24)磁极面之间的磁作用力由吸引转变为排斥，释放合并的扇形永磁体磁极面之间的面向排斥磁作用力，而后断电，从而使各对扇形永磁体轮流被其后方的轮动永磁体磁极面产生的排斥作用力作用，导致其轮流带动输出轴连续转动产生动能输出。 

在图中，助转电磁极极靴(19)平面和极耳(13)平面与扇形永磁体(12)平面之间在转向的后方、向前呈渐开状的斜面，以延伸极耳(13)对扇形永磁体(12)磁极的吸引磁作用力。将耦合永磁体(24)或耦合电磁极设置成在限制范围内的万向转动状态，在其极面上固定导磁钢片，以增加二者间面的贴合度，从而加大其对反作用力的承受力度、降低电磁的消耗。在扇形永磁体磁极面(14)上固定薄型钢片，以增加其中部与两侧的磁通联系，降低其两个磁极面近距离的排斥磁作用力。至少将两台相同的该电机以外接半轴(25)传动联机，以补充其隔空的转矩。在外壳(17)上的固定阻尼永磁体(1)对固定于各套组合轮动支架上的转动阻尼永磁体(11)单独产生吸引或排斥的磁作用力，以阻尼轮动永磁体(12)的超位置转动而增加其排斥作用力的连续性。 

Claims (7)

1.一种混排式轮动斥力永磁直流电机，包括、轮动永磁体、金属导磁体、单向输出半轴、固定阻尼永磁体、耦合电磁极、分电装置、启动控制装置，其特征是：所述的轮动永磁体为相同极性的磁极面相邻，相邻磁极面朝向相对、吻合呈面向相互排斥状态、每对在同一圆中心线上对称固定、在同一圆周和同一平面上同向依次单向独立转动或同时转动的、多对相同的扇形永磁体(12)；所述的单向输出半轴为固定有不受磁飞轮、被动于扇形永磁体(12)转动，同时超越扇形永磁体转动的中心输出轴；所述的金属导磁体为固定于不受磁飞轮扇形通槽内的、其极靴分别对应于扇形永磁体(12)的两个不同磁极、其转向前侧极靴延伸出与扇形永磁体(12)相对应的极耳(13)、其绕组在其超越扇形永磁体转动时通过经电滑环，电涮、导线与直流电源电联的换向装置通电产生作用于扇形永磁体磁极的同向动势后断电的助转电磁极(16)；所述的分电装置为在极耳(13)进入间距时、将处于转向末端与电滑环，电涮、导线与直流电源电联的耦合电磁极绕组在通电后断电的电通断装置。

2.依据权利要求1所述的一种混排式轮动斥力永磁直流电机，其特征是：助转电磁极极靴(19)平面和极耳(13)平面与扇形永磁体(12)平面之间在转向的后方、向前呈渐开状的斜面。

3.依据权利要求1所述的一种混排式轮动斥力永磁直流电机，其特征是：在助转电磁极极靴(19)平面包括极耳(13)平面上固定带上下沿边的薄壁导磁体。

4.依据权利要求1所述的一种混排式轮动斥力永磁直流电机，其特征是：耦合永磁体(24)或耦合电磁极设置成在限制范围内的万向转动状态。

5.依据权利要求1所述的一种混排式轮动斥力永磁直流电机，其特征是：在扇形永磁体磁极面(14)上固定薄型钢片。

6.依据权利要求1所述的一种混排式轮动斥力永磁直流电机，其特征是：在耦合永磁体(24)或耦合电磁极的极面或极靴上固定导磁钢片。

7.依据权利要求6所述的一种轮动斥力永磁直流电机，其特征是：将至少两台该电机并行运转使用。