CN108110919A - 永磁从动转子节能电动机 - Google Patents
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Abstract
一种永磁从动转子节能电动机，包括永磁定子体(1)、第一转子体端片(21)、第二转子体端片(22)、转子体主轴(6)，永磁定子体(1)由极性相异的永磁体组成；第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间的空间位于永磁定子体(1)所形成的磁场内；第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间的十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上分别设置有永磁转轴，永磁转轴上有能围绕其灵活转动的永磁体；四个爪极的中部都缠绕有电磁线圈；转子体主轴(6)上设置有整流换向滑环(9)和正负电极碳刷。本发明解决了永磁体在永磁定子体磁场里磁极灵活换向问题，实现了永磁能源的高效利用，节能效果更明显。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是一种永磁从动转子节能电动机。
背景技术
目前市场上使用的永磁电机一般均是由转子、定子、端盖、机壳、硅钢片和齿槽极片等组成，通过在转子或定子上铠装磁条的方法来制造永磁电机，这种永磁电机的形状与传统电动机相似，使用成本较高、制造工艺较复杂，节能效果不明显，制约了永磁体在电机领域中的正常应用。本发明人在专利ZL201720019431.1中提出了一种永磁转子屏蔽式节能电动机，其结构简单、使用性能好、节能效果明显。但在进一步的研究中发现，永磁体的磁能没有充分地发挥出来，还有进一步改进的空间。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种结构简单、成本更低、节能效果更明显的永磁从动转子节能电动机，本发明是把转子体内的永磁体由相对固定的位置改制成能围绕自身的轴心(永磁转轴)定向灵活旋转。通过转子体主轴上的整流换向滑环和正负电极碳刷给电磁线圈供电，根据电磁线圈通电方向的不同，永磁体可以围绕自身的转轴旋转换向，使永磁体上的磁极与电磁铁芯的磁极异性相吸，叠加到电磁铁芯上使之磁力增强磁转矩增大，从而达到高效节能的目的。
本发明解决了永磁体在永磁定子体磁场里磁极换向问题，使永磁体的磁能充分发挥在做有用功上，提高了永磁能源的高效利用。
本发明的目的是这样实现的：
一种永磁从动转子节能电动机，包括永磁定子体(1)、第一转子体端片(21)、第二转子体端片(22)、转子体主轴(6)组成，其特征是永磁定子体(1)由极性相异的永磁体组成；第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)均为圆形且规格相同，转子体主轴(6)垂直穿过相互平行的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的中心并与其固定在一起，所述的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间的空间位于永磁定子体(1)所形成的磁场内。
第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间设置有十字电磁铁芯(8)，十字电磁铁芯(8)的两端分别固定于第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，转子体主轴(6)穿过十字电磁铁芯(8)的中心线并与之固定在一起；十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上分别设置有平行于转子体主轴(6)而且两端分别固定于两个转子体端片上的第一永磁转轴(71)、第二永磁转轴(72)、第三永磁转轴(73)、第四永磁转轴(74)，四根永磁转轴上分别有能围绕其灵活转动的第一永磁体(31)、第二永磁体(32)、第三永磁体(33)、第四永磁体(34)，四个永磁体均为圆柱状且磁极为径向磁极。
十字电磁铁芯(8)的四个爪极的中部都缠绕有电磁线圈，爪极的端面为不对称的瓦状圆弧形，但其不对称的方向是一致的，其瓦状圆弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动。
十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上还分别设置有四个横截面为蘑菇状的电磁铁芯，即第一电磁铁芯(51)、第二电磁铁芯(52)、第三电磁铁芯(53)、第四电磁铁芯(54)，每个电磁铁芯的腰部都缠绕有缠绕方向一致的电磁线圈，即第一电磁线圈(41)、第二电磁线圈(42)、第三电磁线圈(43)、第四电磁线圈(44)，每个电磁铁芯的两个端面分别固定在第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，每个电磁铁芯的上表面为圆弧形，其弧形和转子体端片(2)的外缘一致，每个电磁铁芯的下端为对称的瓦状圆弧形，其弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动。
十字电磁铁芯(8)爪极中部的电磁线圈和蘑菇状电磁铁芯腰部的电磁线圈的缠绕方向是一致的。
转子体主轴(6)上设置有整流换向滑环(9)和正负电极碳刷。
本发明的结构简单、成本更低、节能效果更明显。解决了永磁体在永磁定子体磁场(转子体)里磁极灵活换向问题，使永磁体的磁能得到了有效发挥，实现了永磁能源的高效利用。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
图2为本发明的转子体的轴向端面图。
图3为本发明的转子体侧面剖视示意图。
图4为本发明的电磁铁芯、电磁线圈及绕线方向示意图。
图5为本发明的十字电磁铁芯正视图。
图6为本发明的电磁铁芯绕线原理图。
图中标号：1-永磁定子体、21-第一转子体端片、22-第二转子体端片、31-第一永磁体、32-第二永磁体、33-第三永磁体、34-第四永磁体、41-第一电磁线圈、42-第二电磁线圈、43-第三电磁线圈、44-第四电磁线圈、51-第一电磁铁芯、52-第二电磁铁芯、53-第三电磁铁芯、54-第四电磁铁芯、6-转子体主轴、71-第一永磁转轴、72-第二永磁转轴、73-第三永磁转轴、74-第四永磁转轴、8-十字电磁铁芯、9-整流换向滑环。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图1、2、3、4、5、6，对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种永磁从动转子节能电动机，包括永磁定子体(1)、第一转子体端片(21)、第二转子体端片(22)、转子体主轴(6)组成，其特征是永磁定子体(1)由极性相异的永磁体组成；第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)均为圆形且规格相同，转子体主轴(6)垂直穿过相互平行的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的中心并与其固定在一起，所述的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间的空间位于永磁定子体(1)所形成的磁场内。
第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间设置有十字电磁铁芯(8)，十字电磁铁芯(8)的两端分别固定于第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，转子体主轴(6)穿过十字电磁铁芯(8)的中心线并与之固定在一起；十字电磁铁芯(8)由四个均匀分布的四个爪极组成，可用硅钢片叠加在一起冲压而成，十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上分别设置有平行于转子体主轴(6)而且两端分别固定于两个转子体端片上的第一永磁转轴(71)、第二永磁转轴(72)、第三永磁转轴(73)、第四永磁转轴(74)，四根永磁转轴上分别有能围绕其灵活转动的第一永磁体(31)、第二永磁体(32)、第三永磁体(33)、第四永磁体(34)，四个永磁体均为圆柱状且磁极为径向磁极。
十字电磁铁芯(8)的四个爪极的中部都缠绕有电磁线圈，爪极的端面为不对称的瓦状圆弧形，但其不对称的方向是一致的，其瓦状圆弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动。
十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上还分别设置有四个横截面为蘑菇状的电磁铁芯，即第一电磁铁芯(51)、第二电磁铁芯(52)、第三电磁铁芯(53)、第四电磁铁芯(54)，每个电磁铁芯都可用硅钢片叠加而成，每个电磁铁芯的腰部都缠绕有缠绕方向一致的电磁线圈，即第一电磁线圈(41)、第二电磁线圈(42)、第三电磁线圈(43)、第四电磁线圈(44)，每个电磁铁芯的两个端面分别固定在第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，每个电磁铁芯的上表面为圆弧形，其弧形和转子体端片(2)的外缘一致，每个电磁铁芯的下端为对称的瓦状圆弧形，其弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面(永磁体弧面和电磁铁芯弧面)相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动。
十字电磁铁芯(8)爪极中部的电磁线圈和蘑菇状电磁铁芯腰部的电磁线圈的缠绕方向是一致的；爪极中部的电磁线圈的匝数小于蘑菇状电磁铁芯腰部的电磁线圈的匝数。
转子体主轴(6)上设置有整流换向滑环(9)和正负电极碳刷。该整流换向滑环由四块圆弧形瓦片组成。
对照附图1和附图4，其工作原理是这样的：当第一电磁线圈(41)通电时(与此相邻的十字电磁铁芯爪极中部的电磁线圈也同时通电)，第一电磁铁芯(51)的上端产生N极，下端产生S极，爪极端面的瓦状圆弧产生N极，同时第一永磁体(31)的N极(径向充磁)被第一电磁铁芯(51)的S极吸引，第一永磁体(31)的S极被爪极端面的瓦状圆弧的N极吸引，因为爪极端面的瓦状圆弧为不对称设置，右边的圆弧长度比左边长，因而右边的磁力大于右边，第一永磁体(31)就会顺时针旋转(即N极偏向于磁力更大的S极)，其结果是第一永磁体(31)的上半部为N极，下半部为S极，第一永磁体(31)的磁力叠加到第一电磁铁芯(51)上，使第一电磁铁芯(51)的磁力增强(达到节能提效)。在永磁定子体(1)磁场的作用下，第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)以及两端片之间的部件就会沿着转子体主轴(6)旋转做功，当第一电磁铁芯(51)旋转到一定角度时，由于第一电磁铁芯(51)上的第一电磁线圈(41)通电方向的改变使第一永磁体(31)上的磁极同时改变继续叠加到第一电磁铁芯(51)上完成360度旋转。第一永磁体(31)磁极是随着第一电磁线圈(41)电流方向的改变而旋转换向的(从动旋转)，电流方向的改变是由转子体主轴(6)上设置的整流换向滑环(9)和正负电极碳刷控制的。
对照附图1，当第一电磁线圈(41)、第三电磁线圈(43)通(直流)电时(此时，第二电磁线圈和第四电磁线圈处在电流方向换向点位置)，第一电磁铁芯(51)的顶端产生N磁极(叠加)、第三电磁铁芯(53)的顶端产生S磁极(叠加)，在永磁定子体(1)的作用下(同磁性相斥、异磁性相吸)，转子体绕着转子体主轴(6)顺时针旋转(此时的第二电磁线圈、第四电磁线圈的电流方向改变完成换向)，第二电磁铁芯(52)的顶端产生N磁极(叠加)、第四电磁铁芯(54)的顶端产生S磁极(叠加)，在整流换向滑环和正负电极碳刷的作用下，使之绕着转子体主轴(6)继续旋转下去。
本发明的转子体(包括两个转子体端片和两者之间的所有部件)由永磁体和能产生电磁的电磁铁芯组成，转子体所形成的磁场强度由二者(永磁、电磁)叠加而增强，增大了转子体的旋转力矩而使转子体主轴(6)运转。也就是说，用较小的电流产生了较大的旋转力矩。经反复试验和测算，节能可达70％。本发明所述的节能电动机结构简单，耗材少，体积小，成本低，节能省电效率高。
在本发明中，电磁铁芯及其对应的永磁体的个数并不局限于4个，设置6个、8个等偶数个均可，其节能工作原理是一样的。
以上所述，仅为本发明较好的实施例之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种永磁从动转子节能电动机，包括永磁定子体(1)、第一转子体端片(21)、第二转子体端片(22)、转子体主轴(6)组成，其特征是永磁定子体(1)由极性相异的永磁体组成；第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)均为圆形且规格相同，转子体主轴(6)垂直穿过相互平行的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的中心并与其固定在一起，所述的第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间的空间位于永磁定子体(1)所形成的磁场内；
第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)之间设置有十字电磁铁芯(8)，十字电磁铁芯(8)的两端分别固定于第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，转子体主轴(6)穿过十字电磁铁芯(8)的中心线并与之固定在一起；十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上分别设置有平行于转子体主轴(6)而且两端分别固定于两个转子体端片上的第一永磁转轴(71)、第二永磁转轴(72)、第三永磁转轴(73)、第四永磁转轴(74)，四根永磁转轴上分别有能围绕其灵活转动的第一永磁体(31)、第二永磁体(32)、第三永磁体(33)、第四永磁体(34)，四个永磁体均为圆柱状且磁极为径向磁极；
十字电磁铁芯(8)的四个爪极的中部都缠绕有电磁线圈，爪极的端面为不对称的瓦状圆弧形，但其不对称的方向是一致的，其瓦状圆弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动；
十字电磁铁芯(8)的四个爪极方向上还分别设置有四个横截面为蘑菇状的电磁铁芯，即第一电磁铁芯(51)、第二电磁铁芯(52)、第三电磁铁芯(53)、第四电磁铁芯(54)，每个电磁铁芯的腰部都缠绕有缠绕方向一致的电磁线圈，即第一电磁线圈(41)、第二电磁线圈(42)、第三电磁线圈(43)、第四电磁线圈(44)，每个电磁铁芯的两个端面分别固定在第一转子体端片(21)和第二转子体端片(22)的圆面上，每个电磁铁芯的上表面为圆弧形，其弧形和转子体端片(2)的外缘一致，每个电磁铁芯的下端为对称的瓦状圆弧形，其弧形和与其相对应的永磁体的圆柱形侧面一致，两个圆弧面相接近但不接触，不影响永磁体围绕自身的转轴转动；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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