CN106936288B - 直流电磁力滚动吸附式电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直流电磁力滚动吸附式电机，定子包括环形设置的多个电磁铁组件，电磁铁组件之间通过隔磁材料制成的隔板隔开，电磁铁的内表面以及隔板的内表面共同构成定子腔的表面，转子由磁性材料制成，偏心设置于定子腔内，一侧紧贴定子腔表面，并可沿定子腔表面滚动，控制器与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，输出轴，与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过传动机构带动输出轴输出扭矩，本发明提供的直流电磁力滚动吸附式电机，通过小电流就能产生大功率，它结构简单、制造成本低，能够被广泛的用于各种领域。

Description

直流电磁力滚动吸附式电机

[技术领域]

本发明涉及一种电机结构，具体涉及一种利用电磁吸附力驱动的直流电磁力滚动吸附式电机。

[背景技术]

电机(英文：Electric machinery，俗称“马达”)的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。现有的一种磁阻电机一般通过设置径向相对的多相励磁绕阻，遵循“磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合，通过依次对多相励磁绕阻通电，实现转子的转动，从而输出扭矩。现有的磁阻电机存在能耗高、噪音大，扭曲输出不稳定的缺点。

[发明内容]

本发明的目的在于提供一种通过电磁吸附力驱动的直流电磁力滚动吸附式电机，解决现有磁阻电机能耗高、噪音大，扭曲输出不稳定的问题。

为了实现上述目的，提供一种直流电磁力滚动吸附式电机，包括：

a.定子，包括环形的定子外壳、环形排列并间隔固定于定子外壳内的多个电磁铁组件以及由定子外壳和电磁铁组件围成的定子腔，定子外壳由隔磁材料制做，定子外壳具有外侧的定子表面和内侧设置在相邻电磁铁组件之间的隔板，电磁铁的内表面以及隔板的内端面共同构成定子腔的环形表面，

b.转子，由磁性材料制成，偏心设置于定子腔内，一侧紧贴定子腔表面，并可沿定子腔表面滚动，

c.控制器，与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，

d.输出轴，与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过传动机构带动输出轴输出扭矩。

上述直流电磁力滚动吸附式电机还具有如下优化结构：

控制器包括微型电机、接触板、接触杆、电磁铁接触片、电源接触片，所述的接触板上设置有轴孔，微型电机的输出轴穿过轴孔与接触杆末端连接，每个电磁铁组件对应有一个电磁铁接触片，电磁铁接触片绕轴孔按照内圈和外圈的方式在接触板表面间隔排列设置成两圈，内圈、外圈的电磁铁接触片首尾在径向上重叠，接触板表面绕轴孔设有环形的电源接触片，接触杆在电机工作带动行走时始终与内圈、外圈以及电源接触片所在的环形保持接触，相邻电磁铁组件的一个电极按照电磁铁组件的环绕方向以内圈外圈交替的方式与电磁铁接触片一一对应导通连接，电源接触片与电源的一个电极通过导线连接，每个电磁铁组件的另一端与电源的另一个电极通过导线连接，构成完整的回路。

定子腔内设置有一个或多个转子和副转子，转子和副转子均通过传动机构与所述的输出轴连接。

所述的定子外壳上对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件通过各自对应的走线孔走线。

定子外设置有电机外壳，电机外壳上对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件通过定子外壳的走线孔后再通过电机外壳上的走线孔走线。

本发明还包括另一种能够实现上述目的的直流电磁力滚动吸附式电机，包括：

a.定子，由磁性材料制成，定子内具有供转子滚动定子腔，定子腔表面设置有沿转子滚动的多个环形轨道式的触点，

b.转子，包括由隔磁材料制作的转子内芯，转子内芯表面环绕设置有多个电磁铁组件，电磁铁组件之间通过隔磁材料制成的隔板隔开，电磁铁组件的外表面与隔板的外端面共同构成定子表面，隔板的内端面与转子内芯相连，各个电磁铁组件的两极在转子绕定子腔表面滚动时各自始终与定子腔内的一个触点导通连接，

c.控制器，与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路，电源、控制器均经过所述的触点与电磁铁组件的电极导通连接，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，

d.输出轴，与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过传动机构带动输出轴输出扭矩。

上述直流电磁力滚动吸附式电机还具有如下优化结构：

所述的控制器包括微型电机、接触板、接触杆、电磁铁接触片、电源接触片，所述的接触板上设置有轴孔，微型电机的输出轴穿过轴孔与接触杆末端连接，每个电磁铁组件对应有一个电磁铁接触片，电磁铁接触片绕轴孔按照内圈和外圈的方式在接触板表面间隔排列设置成两圈，内圈、外圈的电磁铁接触片首尾在径向上重叠，接触板表面绕轴孔设有环形的电源接触片，接触杆在电机工作带动行走时始终与内圈、外圈以及电源接触片所在的环形保持接触，相邻电磁铁组件的一个电极按照电磁铁组件的环绕方向以内圈外圈交替的方式与电磁铁接触片经过各自的触点一一对应导通连接，电源接触片与电源的一个电极通过导线连接，每个电磁铁组件的另一端与电源的另一个电极经过各自的触点通过导线连接，构成完整的回路。

所述的定子上对应各个触点均设置有走线孔，各个触点通过各自对应的走线孔走线。

所述的定子外设置有电机外壳，电机外壳上对应各个触点均设置有走线孔，各个触点通过定子外壳的走线孔后再通过电机外壳上的走线孔走线。

所述的定子腔内设置有一个或多个副转子。

所述的传动机构包括曲轴、定位环、齿轮。

本发明提供的直流电磁力滚动吸附式电机通过小电流就能产生大功率，它结构简单、制造成本低，无任何污染，使用寿命长寿命较长，噪音小，连续工作温度低、好操纵，而且安全可靠，是一种环保，低耗能的的绿色的直流电磁力滚动吸附式电机。可用于：家用电器、制造工业、发电、汽车工业、船舶工业等。它即为人类解决了能源问题，又解决了污染环境问题。适合广泛推广应用。

[附图说明]

图1是实施例1的内部结构示意图；

图2是实施例1的分解示意图；

图3是实施例1转子和定子的截面示意图；

图4是实施例2的内部结构示意图和截面示意图；

图5是实施例3的内部结构示意图和截面示意图；

图6是实施例4的内部结构示意图和截面示意图；

图7是实施例5的内部结构示意图和截面示意图；

图8是实施例6的内部结构示意图和截面示意图；

图9是定子的安装示意图；

图10是控制器结构示意图；

图11是接触板的背面结构示意图；

图12是控制电路的示意图；

图13是电磁力电机的工作示意图；

图14是实施例1的主部件尺寸意图；

图中 1.前端盖 2.前定位环 3.输出轴 4.转子 5.后定位环 6.后端盖 7.副转子8.控制器 9.定子 10.隔板 11.电磁铁组件 12.夹角 13.走线槽 14.电机外壳 15.走线孔16.树脂灌封 17.电线 18.线圈 19.硅钢片 20.控制器壳体 21.微型电机 22.电磁铁接触片 23.接触杆 24.电源接触片 25.接触板 26.接触点 27.电源进线 28.电磁铁进线 29.曲轴 30.齿轮 31.T形定位环 32.轨道式触点。

[具体实施方式]

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

电磁铁组件制作

在本发明中采用的是直流电磁铁，电磁铁没有复杂的机械结构，是用漆包线缠绕相应匝数和技术参数的线圈，烘干后套在由导磁良好的硅钢片冲制后叠成铁芯上制成扇形的电磁铁，再用树酯加以灌封和保护，其结构可参见图9的右部。电磁铁最重要的是看其所拥有的参数，而在电磁铁性能参数中采用直流供电，具有稳定，吸力强，磁力分布均匀、可调节，剩磁小等特点。电磁铁吸力照不同分类可分为普通吸和强力吸力，普通吸力10-12公斤每平方厘米，强力电磁吸力不低于14公斤每平方厘米。

铝环电磁铁的制作

在电机中作为定子或者转子，图9中展示了铝环电磁铁作为定子的一种情况，铝环制作以本发明直流电磁力滚动吸附式电机要求设计而成，铝环主要是断磁和工艺作用，使每块电磁铁不相互干扰，保证高的加工精度，铝环包括定子外壳部分和隔板，外壳和隔板构成如图9中的一个个槽体，再将制作好的扇形的电磁铁嵌装在铝环槽里，将全部装入电磁铁铝环固定在外壳里，电磁铁的内表面以及隔板的内端面共同构成定子腔的表面，这样铝环电磁铁制作完成。

控制器

直流电磁力滚动吸附式电机采用了控制器的转速来调级电机转速。控制器包括微型电机、接触板、接触杆、电磁铁接触片、电源接触片。其结构如图10～12所示，接触板上设置有轴孔，微型电机的输出轴穿过轴孔与接触杆末端连接，每个电磁铁组件对应有一个电磁铁接触片，电磁铁接触片绕轴孔按照内圈和外圈的方式在接触板表面间隔排列设置成两圈，内圈、外圈的电磁铁接触片首尾在径向上重叠，接触板表面绕轴孔设有环形的电源接触片，接触杆在电机工作带动行走时始终与内圈、外圈以及电源接触片所在的环形保持接触，相邻电磁铁组件的一个电极按照电磁铁组件的环绕方向以内圈外圈交替的方式与电磁铁接触片一一对应导通连接，电源接触片与电源的一个电极通过导线连接，每个电磁铁组件的另一端与电源的另一个电极通过导线连接，构成完整的回路。控制器的马达旋转接使触杆和电磁铁接触片接触，控制电源接通和断开，使直流电磁力滚动吸附式电机电磁环上电磁铁完成递进的吸夹或释放。

主转子制作选择合适的圆钢材料连接轴心进行焊接完成。

直流电磁力滚动吸附式电机(发达)单元的组装制作:

实施例1

本直流电磁力滚动吸附式电机主部件尺寸：

如图14所示:

电磁铁：长190MM、厚20MM、外宽32MM、内宽23MM，

主转子：直径105MM

外壳：165MM

铝环内径：125MM

电磁铁参数：

电压：DC12V

电流：450MA

吸力：250KG(直线拉力)

适用：直流电磁力滚动吸附式电机

图1～图2展示了本发明直流电磁力滚动吸附式电机的一种结构，定子即上述的铝环电磁铁，(如图3所示)在定子的定子腔内偏心设置有转子和副转子，转子一侧紧贴定子腔表面，并可沿定子腔表面滚动；副转子则设置在转子和定子之间的空隙中，定子外壳，即铝环上对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件的导线通过各自对应的走线孔走线，定子外设置有电机外壳，电机外壳对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件的导线通过各自对应的电机外壳上的走线孔走线(参见图9)，控制器设置在电机外壳上，与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路(如图12所示)，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，定子的两端盖有前、后端盖，输出轴可转动固定在所述的端盖中。输出轴与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过前后定位环连接带动输出轴输出扭矩。

实施例2

如图4所示，与实施例1的区别在于，实施例2中没有副转子，其转子和输出轴之间通过T形定位环来输出扭矩。

实施例3

如图5所示，与实施例2的区别在于，转子中心直接设置有曲轴连接前、后端盖，输出扭矩。

实施例4

如图6所示，定子采用了圆钢材料，定子内具有供转子滚动定子腔，定子腔表面设置有沿转子滚动的多个环形轨道式的触点，其转子采用了上述的铝环电磁铁结构，包括由隔磁材料制作的转子内芯，转子内芯表面环绕设置有多个电磁铁组件，电磁铁组件之间通过隔磁材料制成的隔板隔开，电磁铁组件的外表面与隔板的外端面共同构成定子表面，隔板的内端面与转子内芯相连，各个电磁铁组件的两极在转子绕定子腔表面滚动时各自始终与定子腔内的一个触点导通连接，这也是本发明的一种变形。其原理相似，在转子和定子之间同样设置有副转子，输出轴与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过前后定位环连接带动输出轴输出扭矩。

而控制器结构相同，连接时需要经过轨道式的触点相连接。

实施例5

如图7所示，与实施例4的区别在于，实施例5中没有副转子，其原理相似，其转子和输出轴之间通过齿轮合来输出扭矩。

实施例6

如图8所示，该实施例中展示了多个转子的情况。

本发明的直流电磁力滚动吸附式电机工作原理如下：如图13所示：

在控制器的作用下使触杆和接触片交替循环接触控制电磁铁吸附力的吸与拆的吸引力带动转子旋转。当A图a、b电磁铁线圈通电产生电磁吸附力中心在A图a、b交接处，当B图a断电失去吸附力和B图c通电产生电磁吸附力，主转子在吸附力的作用下朝B图c处滚动，当C图b断电失去吸附力和C图d通电产生电磁吸附力，主转子在吸附力的作用下朝C图d处滚动，以这样逐渐“递进”进行不断循环，使主转子不停的吸附在定子内壁滚动旋转。

本直流电磁力滚动吸附式电机工作所需二块电磁铁的用电量，共用电900MA。如只要用普通的三节3000MA、3.7V的18650锂电池串连电池组，标称电压：11.1V(充满电后电压12.6V，放电截止电压11.1V)，就可将本电磁力电机运行3小时左右，所以本电磁力电机是小电量产生大功率的电磁力电机。

Claims (10)

1.一种直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于包括：

a.定子，包括环形的定子外壳、环形排列并间隔固定于定子外壳内的多个电磁铁组件以及由定子外壳和电磁铁组件围成的定子腔，定子外壳由隔磁材料制做，定子外壳具有外侧的定子表面和内侧设置在相邻电磁铁组件之间的隔板，电磁铁的内表面以及隔板的内端面共同构成定子腔的环形表面，

b.转子，由磁性材料制成，偏心设置于定子腔内，一侧紧贴定子腔表面，并可沿定子腔表面滚动，

c.控制器，与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，

d.输出轴，与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过传动机构带动输出轴输出扭矩。

2.如权利要求1所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的控制器包括微型电机、接触板、接触杆、电磁铁接触片、电源接触片，所述的接触板上设置有轴孔，微型电机的输出轴穿过轴孔与接触杆末端连接，每个电磁铁组件对应有一个电磁铁接触片，电磁铁接触片绕轴孔按照内圈和外圈的方式在接触板表面间隔排列设置成两圈，内圈、外圈的电磁铁接触片首尾在径向上重叠，接触板表面绕轴孔设有环形的电源接触片，接触杆在电机工作带动行走时始终与内圈、外圈以及电源接触片所在的环形保持接触，相邻电磁铁组件的一个电极按照电磁铁组件的环绕方向以内圈外圈交替的方式与电磁铁接触片一一对应导通连接，电源接触片与电源的一个电极通过导线连接，每个电磁铁组件的另一端与电源的另一个电极通过导线连接，构成完整的回路。

3.如权利要求1所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于定子腔内设置有一个或多个转子和副转子，转子和副转子均通过传动机构与所述的输出轴连接。

4.如权利要求1所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的定子外壳上对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件通过各自对应的走线孔走线。

5.如权利要求1所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的定子外设置有电机外壳，电机外壳上对应各个电磁铁组件均设置有走线孔，电磁铁组件通过定子外壳的走线孔后再通过电机外壳上的走线孔走线。

6.一种直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于包括：

a.定子，由磁性材料制成，定子内具有供转子滚动定子腔，定子腔表面设置有沿转子滚动的多个环形轨道式的触点，

b.转子，包括由隔磁材料制作的转子内芯，转子内芯表面环绕设置有多个电磁铁组件，电磁铁组件之间通过隔磁材料制成的隔板隔开，电磁铁组件的外表面与隔板的外端面共同构成定子表面，隔板的内端面与转子内芯相连，各个电磁铁组件的两极在转子绕定子腔表面滚动时各自始终与定子腔内的一个触点导通连接，

c.控制器，与电磁铁组件、电源通过导线连接构成控制回路，电源、控制器均经过所述的触点与电磁铁组件的电极导通连接，用于控制电磁铁组件沿环绕方向依次递进导通，

d.输出轴，与转子通过传动机构连接，转子受递进导通的电磁铁产生的吸附力作用绕定子腔内表面滚动并通过传动机构带动输出轴输出扭矩。

7.如权利要求6所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的控制器包括微型电机、接触板、接触杆、电磁铁接触片、电源接触片，所述的接触板上设置有轴孔，微型电机的输出轴穿过轴孔与接触杆末端连接，每个电磁铁组件对应有一个电磁铁接触片，电磁铁接触片绕轴孔按照内圈和外圈的方式在接触板表面间隔排列设置成两圈，内圈、外圈的电磁铁接触片首尾在径向上重叠，接触板表面绕轴孔设有环形的电源接触片，接触杆在电机工作带动行走时始终与内圈、外圈以及电源接触片所在的环形保持接触，相邻电磁铁组件的一个电极按照电磁铁组件的环绕方向以内圈外圈交替的方式与电磁铁接触片经过各自的触点一一对应导通连接，电源接触片与电源的一个电极通过导线连接，每个电磁铁组件的另一端与电源的另一个电极经过各自的触点通过导线连接，构成完整的回路。

8.如权利要求7所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的定子上对应各个触点均设置有走线孔，各个触点通过各自对应的走线孔走线。

9.如权利要求8所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的定子外设置有电机外壳，电机外壳上对应各个触点均设置有走线孔，各个触点通过定子外壳的走线孔后再通过电机外壳上的走线孔走线。

10.如权利要求7所述的直流电磁力滚动吸附式电机，其特征在于所述的定子腔内设置有一个或多个副转子。

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