CN109713874A - 行星齿轮式增强型电动机 - Google Patents

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陈承儒
娄和标
王业丰
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及一种行星齿轮式增强型电动机，包括定子和转子，所述定子为一个永磁体或电磁体的齿轮盘，齿轮盘的齿两侧设置为磁体的磁极；所述转子为一个小齿轮结构，与定子啮合；所述小齿轮的齿两侧设置为磁体的磁极，转子绕定子公转。小齿轮圆心为O'，齿轮盘圆心为O，各有一根轴沿垂直方向过O'和O，有连杆L连接两根轴。当小齿轮绕过O'的轴自转时，由于齿轮盘不动，便会使整个小齿轮沿着齿轮盘内侧绕过O点的轴公转，从而使连杆L绕过O的轴转动，从而输出动力。电机运行过程中，使磁极相对，增强磁性，使电动机的功率增强，提高工作效率。

Description

行星齿轮式增强型电动机
技术领域
本发明涉及电动机领域，具体为一种行星齿轮式增强型电动机。
背景技术
对于两个磁体而言，在其它条件都相同时，当磁体的磁极相对（如图1所示）所产生的磁力要大于磁极相互错开（如图2所示）所产生的磁力。但是，现在的电动机，无论是直线型电动机，还是旋转型电动机，在利用磁力使其运转时，都无法实现磁极相对，从而不能产生更大的磁力，并最终限制了其功率大小。以磁悬浮列车上，用于驱动列车前进的直线型电动机为例，当列车需要前进时，位于列车前方轨道上的磁体的磁极A会和位于列车车头部分的磁体的磁极B相互作用产生磁力F1，位于列车后方轨道上的磁体的磁极D会和位于列车车尾部分的磁体的磁极C相互作用，产生磁力F2，磁悬浮列车在F1、F2共同作用下就会前进（如图3所示）。显然，在此过程中，产生驱动直线型电动机运转的磁力的磁极是相互错开的，无法做到磁极相对，从而也不能产生更大的磁力但目前的电动机无论是旋转电动机还是直线电动机在工作时磁极都是相互错开的电动机工作的过程中导致电动机工作的动力不能达到最佳状态。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种行星齿轮式增强型电动机，使磁极相对，而不再相互错开。
本发明采用的技术方案是：一种行星齿轮式增强型电动机，包括定子和转子，所述定子为一个永磁体或电磁体的齿轮盘，齿轮盘的齿两侧设置为磁体的磁极；所述转子为一个小齿轮结构，与定子啮合；所述小齿轮的齿两侧设置为磁体的磁极，转子绕定子公转。
所述转子和定子的圆心位于同一平面内。
所述齿轮盘的轮齿的两侧以及小齿轮的齿设置电磁铁或永磁体，电机内设置电子元件，控制齿轮盘的齿与小齿轮的齿有无磁性和磁极属性，使小齿轮的齿与齿轮盘的轮齿相互吸引或相互排斥。
所述齿轮盘的内圈设置轮齿，小齿轮啮合于齿轮盘内侧，齿轮盘固定安装于电机壳中，并在齿轮盘的中心设置输出轴，输出轴垂直连接有能够绕其周向转动的连杆，连杆的另一端与小齿轮的中心转轴连接。所述连杆还可以由齿轮替代，所述齿轮的中心与齿轮盘的输出轴固连，并与小齿轮啮合。
所述小齿轮的个数至少为一个，若想提升电动机功率，可周向多布置几个。
本发明的工作原理为：小齿轮圆心为O'，齿轮盘圆心为O，各有一根轴沿垂直方向过O'和O，有连杆L连接两根轴。当小齿轮绕过O'的轴自转时，由于齿轮盘不动，便会使整个小齿轮沿着齿轮盘内侧绕过O点的轴公转，从而使连杆L绕过O的轴转动，从而输出动力。
本发明的有益效果是：电机运行过程中，使磁极相对，增强磁性，使电动机的功率增强，提高工作效率。
附图说明
图1为磁极相对状态结构示意图。
图2为磁极相互错开状态结构示意图。
图3为磁悬浮列车行驶状态下磁极所对应的结构示意图。
图4为本发明的结构示意图。
图5为小齿轮的齿与齿轮盘刚接触时的结构示意图。
图6为小齿轮的齿与齿轮盘完啮合时的结构示意图。
图7为小齿轮的齿与齿轮盘刚刚脱离时的结构示意图。
图8为输出装置为齿轮的结构示意图。
图中，A、B、C、D.磁极，1.齿轮盘，1-1.轮齿，2.小齿轮，2-1.齿，3.输出轴，4.连杆，5.中心转轴，6.齿轮。
具体实施方式
如图4所示，一种行星齿轮式增强型电动机，包括定子和转子，所述定子为一个永磁体或电磁体的齿轮盘1，齿轮盘1的轮齿1-1两侧设置为磁体的磁极；所述转子为一个小齿轮2结构，与定子啮合；所述小齿轮2的齿2-1两侧设置为磁体的磁极，转子绕定子公转。
所述转子和定子的圆心位于同一平面内。
所述齿轮盘1的轮齿1-1的两侧以及小齿轮2的齿2-1设置电磁铁或永磁体，电机内设置电子元件，控制齿轮盘1的齿1-1与小齿轮2的齿2-1有无磁性和磁极属性，使小齿轮2的齿2-1与齿轮盘1的轮齿1-1相互吸引或相互排斥。
所述齿轮盘1的内圈设置轮齿1-1，小齿轮2啮合于齿轮盘1内侧，齿轮盘1固定安装于电机壳中，并在齿轮盘1的中心设置输出轴3，输出轴3垂直连接有能够绕其周向转动的连杆4，连杆4的另一端与小齿轮2的中心转轴5连接。所述连杆4还可以由齿轮6替代，所述齿轮6的中心与齿轮盘1的输出轴3固连，并与小齿轮2啮合。
所述小齿轮2的个数至少为一个，若想提升电动机功率，可周向多布置几个。
以小齿轮2逆时针方向转动，从而带动连杆4，顺时针方向转动为例进行分析，对于小齿轮2中的任意一个齿2-1，从它与齿轮盘1上的齿1-1开始接触，到完全啮合再到脱离接触的过程，如图5到图7所示。当小齿轮2的某一齿2-1与齿轮盘1完全啮合时，设置连杆4与该小齿轮2的齿的角度为0，当小齿轮2的齿2-1与齿轮盘1的齿刚接触或者将要脱离时，该齿2-1与连杆4产生夹角，通过角度传感器采集连杆4和小齿轮2的齿2-1之间的角度信息传递给控制器，从而控制齿轮盘1的轮齿1-1的通断电。
图5为刚开始接触，图6为完全啮合，图7为将要脱离接触。分别用a、b、c、d来代表小齿轮和齿轮盘上齿的一个侧面，对于图3，小齿轮2上的齿2-1和齿轮盘1的轮齿1-1开始接触，连杆4与齿1-1之间产生相对应的夹角，控制器控制a侧电磁铁开始通电，并使a侧磁极与c侧磁极相异，未接触时，不通电；a、c侧产生相互吸引力从而使小齿轮2逆时针方向转动，从图5位置转至图6位置，在此过程中b侧电磁铁不通电，没有磁性。当小齿轮2处于图6位置时，a侧断电，失去磁性，b侧通电且b侧磁极与d侧磁极相同，产生相互排斥力，这种排斥力继续推动小齿轮2逆时针转动至图7位置，当小齿轮2在图7中的位置基础上继续逆时针转动，从而b侧和d侧脱离接触，连杆与齿之间产生相对应的夹角，控制器控制b侧电磁铁断电，失去磁性；由于任意时刻，对于小齿轮2和齿轮盘1而言，始终有齿处于啮合状态，根据图5、图6、图7的小齿轮2受力分析，小齿轮2会始终受力，使其沿逆时针方向持续转动，从而使连杆4沿顺时针方向持续转动。
另外，上述方案中，齿轮盘1上的轮齿1-1采用下列两种结构：其一，齿轮盘1上的轮齿1-1和小齿轮2上的齿2-1为空心结构，在内部固定安装永磁体或电磁铁，使轮齿1-1和齿2-1的两侧为磁极；其二，齿轮盘1上的轮齿1-1和小齿轮2上的齿2-1为实心结构，齿的两侧硬连接有永磁体或电磁铁的磁极。上述两种方式中，均保证齿轮盘1上的轮齿1-1与小齿轮2上的齿2-1的磁极相对。
本发明中新型电动机和传统电动机对比，由于传统电动机磁极相互错开，而本发明磁极相对，从而可以产生数倍于原来的电磁力，大大提升电动机扭矩和功率，同时由于产生相同电磁力所需电流更小，可以降低电动机热损耗，因此从这个方角度上讲，本发明可提升电动机效率。
本发明涉及一种增强型电动机，将电能转换为动能，也可以在本发明基础上反着用，利用本发明中的结构做成增强型发电机，将动能转换为电能。
在上述例子中，齿轮盘1的轮齿1-1是用电磁铁产生磁性，小齿轮2的齿2-1用永磁体产生磁性，在本发明的结构中，也可采用齿轮盘1的轮齿1-1和小齿轮2的齿2-1都用电磁铁产生磁性，或者齿轮盘1的轮齿1-1用永磁体产生磁性，小齿轮2的齿2-1用电磁铁产生磁性，无论采用哪种方案，工作原理都是相同的即利用电产生磁，再利用磁的相互作用，使小齿轮2自转，由于齿轮盘1不动，就会使小齿轮在自转的同时绕过齿轮盘1圆心Ｏ点的轴公转，从而使连杆4绕过Ｏ点的轴转动，输出动力。
上述实施方案中，齿轮盘1不动，磁力使小齿轮2自转，从而小齿轮2绕齿轮盘1圆心O公转，进而使连接小齿轮2圆心O'和齿轮盘1圆心O的连杆4绕圆心O转动，从而输出动力。除了利用连杆4绕圆心O转动，输出动力外，也可去掉连杆4，保留固定不动的齿轮盘1和可以自转又可以绕圆心O公转的小齿轮2，增加一个和小齿轮2啮合的齿轮6，此齿轮6圆心也为O点，并可绕过O点的输出轴3自转，这样一来，当磁力使小齿轮2自转时，小齿轮2会沿着齿轮盘1内侧绕圆心O公转，同时小齿轮2的公转和自转又会带动与之啮合的上述齿轮6绕过自身圆心O点的输出轴3自转，从而输出动力。
所述齿轮6的齿两侧也可以布置磁极，所述齿轮6上的磁极与齿轮盘1上的轮齿1-1采用相同的布置方式。
所述的齿轮6和齿轮盘1在小齿轮2自转和公转的过程中，静止不动或绕其中心自转。
所述行星齿轮式增强型电动机通过齿轮盘1、小齿轮2或者齿轮6运动输出动力。
以上所述齿轮盘1的齿和小齿轮1的齿也可以采用直齿以外的其它形状，不局限于本发明图中所画的形状。

Claims (9)

1.一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，包括定子和转子，所述定子为一个永磁体或电磁体的齿轮盘，齿轮盘的齿两侧设置为磁体的磁极；所述转子为一个小齿轮结构，与定子啮合；所述小齿轮的齿两侧设置为磁体的磁极,转子绕定子公转。
2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述转子和定子的圆心位于同一平面内。
3.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述齿轮盘的轮齿的两侧以及小齿轮的齿设置电磁铁或永磁体，电机内设置电子元件，控制齿轮盘的齿与小齿轮的齿有无磁性和磁极属性，使小齿轮的齿与齿轮盘的轮齿相互吸引或相互排斥。
4.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述齿轮盘的内圈设置轮齿，小齿轮啮合于齿轮盘内侧，齿轮盘固定安装于电机壳中，并在齿轮盘的中心设置输出轴，输出轴垂直连接有能够绕其周向转动的连杆，连杆的另一端与小齿轮的中心转轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述连杆还由齿轮替代，所述齿轮的中心与齿轮盘的输出轴固连，并与小齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述齿轮的齿两侧布置磁极。
7.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述小齿轮的个数至少为一个。
8.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述的齿轮和齿轮盘在小齿轮自转和公转的过程中，静止不动或绕其中心自转。
9.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式增强型电动机，其特征在于，所述行星齿轮式增强型电动机通过齿轮盘、小齿轮或者齿轮运动输出动力。
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