CN200987113Y - 永磁电动机光电式电磁铁电流换向器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，包括与之配合使用的定子、转子、机座、操作台、磁场隔离层，定子上有多个定子永磁铁和电磁铁，转子上有多个转子永磁铁，定子和转子上设有相等数目的磁区；电磁铁电流换向器包括第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器；第一电磁铁电流换向器包括：绝缘转盘、正负极逆向导块、正负极顺向导块、低压正负电流导环、电刷器、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、换向器调节盖；第二电磁铁电流换向器中包括光室转盘、换向透光板、光电三极管、光电管定位器、换向调节盖、灯具座、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、光电二极管等；其结构紧凑合理，换向频率高，效益好。

Description

永磁电动机光电式电磁铁电流换向器

技术领域

本实用新型涉及一种永磁电动机，尤其涉及永磁电动机光电式电磁铁电流换向器。

背景技术

目前世界上的燃能日益紧缺，内燃机、蒸汽机对空气和环境的污染非常严重，人类正为上述的问题得不到解决而烦恼。电动机在各行各业中应用十分广泛，是工业生产乃至人民日常生活中不可或缺的物品。但同时电动机也是耗能很大的电器设备，于是如何使电动机进一步地节能就成为摆在人们面前的重要课题。而其中的换向器技术是节能电动机关键性技术之一。申请号为CN88214224.0，公开日为1989.04.19的中国实用新型专利申请公开了一种电动机换向器，主要特点是包括电动机机架；由该机架支承的永磁式单个定子；装有两个换向器的绕线式电枢；以及由该机架支承并与各相应换向器配合的两组电刷装置。该电枢具有两个安装在公共叠片组件上的分离线组。两个绕组分别连接到两个换向器上，它们在电气上是串联连接的，并且，所产生的磁通是相互补充的。所述两个换向器最好安装在电枢的对两端上。该发明能提高电动机的效率，节省电能，但节能效果有限。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供具有先进性的永磁电动机光电式电磁铁电流换向器。其结构紧凑合理，换向频率高，效益好。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，包括定子、转子、机座、操作台、磁场隔离层等主要机件配套使用，定子上有多个定子永磁铁和电磁铁，转子上有多个转子永磁铁，定子和转子上设有相等数目的磁区；各道磁区分为定子分磁区和转子分磁区；采取的措施包括：电磁铁电流换向器包括第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器；

第一电磁铁电流换向器包括：绝缘转盘、正极逆向导块、负极逆向导块、正极顺向导块、负极顺向导块、低压正电流导环、低压负电流导环、电刷器、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、信号放大器、换向器调节盖；绝缘转盘的后背各正极导块用导线与正极导环相连，各负极导块用导线与负极导环相连；电刷器中有逆向刷针和顺向刷针各一排，有一枚正极低压电流输入刷针和一枚负极低压电流输出刷针，每道磁区分别各有一枚逆向刷针和顺向刷针，同一磁区的两枚刷针径向并行，周向排列的间距角度与整机的转子永磁体轴向排列相叉开的梯形差距角度相同，左右编排的各刷针号都有对号控制各磁区号转子永磁体与定子电磁铁相吸或相排斥的行程时间；电刷器中还有刷针弹簧，弹簧压板，电刷盖，电刷器安装在调节盖的一角孔位上，绝缘转盘安装在转子主轴的一端；各块电子线路插板中有两条作功电路和两条控制作功电路。

第二电磁铁电流换向器中包括光室转盘、换向透光板、光电三极管、光电管定位器、换向调节盖、灯具座、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、光电二极管、放大器；光室转盘的一面呈凹形，凹面光洁明亮，轴孔套在转子主轴的一端，用轴销紧固，与转子同步旋转；换向透光板呈圆形，中间有稍大于灯具座的内径，圆面上有与单道磁区的转子永磁体周向排列相等数的圆等分，每圆等分中又有一只逆向电流控制透光口和一只顺向电流控制透光口，并交叉地排列，各透光口的孤长即控制转子永磁体与定子电磁铁的逆向或顺向电流的作功时间长，透光板紧固在光室转盘呈凹形的一面；光电管定位器上有两排装光电管的孔，一排装逆向光电三极管和光电二极管，另一排装顺向光电三极管和光电二极管，光电三极管的G极与电源相连的导体板焊接，E极与插板中通向可控硅G极的导线插口相连，每道磁区分别各有两只光电三极管、两只光电二极管，同一磁区号的两只光电三极管和光电二极管都径向并列，各磁区号的光电三极管周向排列的间距角度与整机的转子永磁体轴向排列相叉开的差距角度同；调节盖中有安装光电管定位器的固定孔，边缘有调节电磁铁电流方向交变时间迟或早的调节槽，调节盖安装在转子轴承固定板的一面；灯具座装有多盏灯泡，并固定在调节盖中，灯泡申在光室转盘内，以产生光室的光源之用；每块电子线路插板中也有两条作功电路和两条控制作功电路。

采取的措施还包括：所述第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器的每块电子线路插板中都有两条作功电路和两条控制作功电路；并且其中一条作功电路分别由电磁铁逆向电流输入可控硅、电磁铁、逆向电流回路可控硅组成、另一条作功电路由电磁铁顺向电流输入可控硅、电磁铁、顺向电流回路可控硅组成。

第一电磁铁电流换向器的各块电子线路插板中，一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向刷针及放大器的控制电路相联；另一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向刷针及放大器的控制电路相联。

第二电磁铁电流换向器的每块电子线路插板中，一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向光电三极管和放大器所控制的正向(正极)电路相连，也与经光电二极管和放大器所控制的反向(负极)电路相连，另一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向光电三极管和放大器所控制的正向(正极)电路相连，也与经光电二极管和放大器所控制的反向(负极)电路相连，每道磁区都配有一套电子线路插板和一套插板座。

与现有技术相比，本实用新型采用了电磁铁电流换向器包括第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器；第一电磁铁电流换向器包括：绝缘转盘、正极逆向导块、负极逆向导块、正极顺向导块、负极顺向导块、低压正电流导环、低压负电流导环、电刷器、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、信号放大器、换向器调节盖；第二电磁铁电流换向器中包括光室转盘、换向透光板、光电三极管、光电管定位器、换向调节盖、灯具座、电子线路插板、电子线路插座、可关断可控硅、光电二极管、放大器等；具有多只永磁铁的磁能和电磁铁的电磁能作驱动，其结构紧凑合理，换向频率高，效益好。

附图说明

图1是本实用新型在永磁电动机中定位的局部剖视示意图；

图2是图1中第一电磁铁电流换向器与某道磁区的局部剖面示意图；

图3是图1中第一电磁铁电流换向器单道磁区的电路示意图；

图4是图1中绝缘转盘和电刷器剖视示意图；

图5是第一、第二电磁铁电流换向器中通用的电子线路插板及电路图；

图6是第二电磁铁电流换向器与单道磁区的局部剖面示意图；

图7是图6中第二电磁铁电流换向器单道磁区的电路示意图；

图8A是图6中第二电磁铁电流换向器的光室转盘结构示意图；

图8B是图8A的A-A向剖视示意图；

图8C是图6中第二电磁铁电流换向器的换向透光板平面示意图；

图8D是图8C的B-B向剖视示意图；

图8E是图6中第二电磁铁电流换向器的换向调节盖结构平面示意图；

图8F是图8E的C-C向剖视示意图；

图9是单道磁区电磁铁扭矩放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

参照图1至图9，该换向器主要包括与之配合使用的定子22、转子23、机座24、操作台25、磁场隔离层26，定子22上有多个定子永磁铁4和电磁铁40，转子23上有多个转子永磁铁18，定子22和转子23上设有相等数目的磁区1；各道磁区1分为定子分磁区2和转子分磁区16；电磁铁电流换向器包括第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器；或配有小型直流发电机。

定子22结构：

定子22和转子23是由相等数的数十道磁区1组成。本实施例为26道磁区。每道磁区的定子分磁区中有16只定子永磁铁4，4只电磁铁40。各磁区1分为定子分磁区2、转子分磁区16。定子分磁区2由铝磁铁座3、定子永磁铁4、电磁铁40、定子铝磁铁盖5组成。铝磁铁座3分为上半定子6、下半定子7，分别固定在定子固定架8上。电磁铁40由线圈、电磁铁固定架、电磁铁盖组成。定子永磁铁4和电磁铁40在轴向和周向排列上有防止磁场互相干扰的间距9。将定子永磁铁4和电磁铁40均布在定子内腔中，然后盖紧定子铝磁铁盖5。周向排列的定子永磁铁4和电磁铁40要分别成偶数，保证上半定子6和下半定子7对称。定子永磁铁4设计有向旋转方向的斜度这种设计在与转子永磁铁18排斥作功时，可增强转向的排斥推力。定子永磁铁4一侧的铝磁铁座3上有台阶10，能减弱该侧面的磁场并作固定之用。据测试的结果证实，物体的磁阻大于气体的磁阻。所以本实用新型在定子永磁铁4的一侧紧靠有较大的磁阻物体11，并可分型或连体铝磁铁座3，紧扣永磁铁4。定子永磁铁4另一端与铝磁铁座3上的台阶接触，使其与铝磁铁座3之间形成空间。定子永磁铁4的另一侧有较大的磁力线回流空间13，左中部有挡紧杆14挡紧定子永磁铁4，并连体成为T型磁阻块15。T型磁阻块15的作用是阻止转子永磁铁18受排斥旋转作功完毕后又要与定子永磁铁4的另一端异极相吸的磁场引力。定子永磁铁4和电磁铁40的轴向排列各列互相对齐。

转子23结构：

转子分磁区16包括转子铝磁铁架17、转子永磁铁18、转子铝磁铁盖19。组成各道磁区1的转子永磁铁18的数目与定子永磁铁4数目加上电磁铁40数目之和相等。周向排列的间距角度与定子上的间距9所对应的角度相等。转子永磁铁18设计有向旋转方向的斜度，工作端面也有朝旋转方向倾斜的斜度，能避开或减少向定子永磁铁4推进时的逆向排斥阻力。转子永磁铁18的两侧面和底部有磁力线回流的空间13。铝磁铁架17有凸臂20扣住转子永磁铁18的工作端的两角，一侧有挡紧块21挡紧。转子永磁铁18轴向排列互相叉开。奇数与奇数磁区之间，偶数与偶数磁区之间各均差0.69°左右。依靠各转子分磁区的中心轴销子槽制作的均差来组合转子永磁铁18的轴向排列间隔度，使各列成斜梯形。奇数与偶数磁区之分，目的是将磁铁相隔远些，防止磁场之间互相干扰而抵销。计算转子永磁铁周向排列间隔度的方法：20只转子永磁铁：360°/20＝18°，18°/26道磁区的转子永磁铁排位＝各差位0.69°。

机座24用防磁性的合金材料制造，定子固定架8置于机座架上，两端有轴承座支承板紧固，轴承座与固定架同心。

操作台25是电动机的控制中心，有手动、半自动、全自动的装置，控制该动力机的转速和功率。

磁场隔离层26的外壳是用不锈钢薄板或铝合金薄板制成，里面用轻质材料充实，主要是阻止机内的磁场向外溢流及包装之用。

参照图2、图3第一电磁铁电流换向器包括绝缘转盘44以及嵌在绝缘转盘44中的正极逆向导块45(电磁铁逆时针电流或顺时针电流方向的简称)，负极逆向导块55，正极顺向导块46，负极顺向导块56，和低压正电流导环47，低压负电流导环57，电刷器48，多块电子线路插板96，多道电子线路插座，多只可关断可控硅105、106、108、109，多只信号放大器93，以及换向器调节盖94等组成。

在绝缘转盘44的后背将各正极导块45、46用导线与正极导环47相连，各负极导块55、56用导线与负极导环57相连。

参照图4电刷器48中有逆向刷针49和顺向刷针50各一排，有一枚正极低压电流输入刷针51和一枚负极低压电流输出刷针58。每道磁区分别各有一枚逆向刷针49和顺向刷针50，同一磁区的两枚刷针径向并行。周向排列的间距角度与整机的转子永磁体18轴向排列相叉开的梯形差距角度相同；左右编排的各刷针号都有对号控制各磁区号转子永磁体18与定子电磁铁40相吸或相排斥的行程时间。电刷器48中还有刷针弹簧61，弹簧压板62，电刷盖63等。电刷器安装在调节盖94的一角孔位上，绝缘转盘44安装在转子主轴的一端。

参照图5各块电子线路插板96中有两条作功电路和两条控制电路，一条作功电路是由电磁铁逆向电流输入可控硅105-电磁铁40-回路可控硅106等组成，两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向刷针49及放大器93的控制电路相联；另一条作功电路是由电磁铁顺向电流输入可控硅108、电磁铁40、顺向电流回路可控硅109等组成，两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向刷针50及放大器93的控制电路相联。

安装要求：

(一)电刷器48安装在调节盖94一角的孔位上。

(二)绝缘转盘中的逆向导块45的左边对准1号磁区转子某一永磁体的右上角，然后由轴销定位。

(三)以电刷器48的一号刷针为基准，对准定子左方电磁铁40的逆向相吸行程I起步线K的位置上。

(四)逆向和顺向的两排刷针49、50分别都对准绝缘转盘44中的逆向和顺向导块45、46的旋转轨道上，并贴紧绝缘转盘44，使刷针弹簧能起到一定的弹力为止，然后将调节盖94向转子轴承固定板的端面上紧固，转子带动绝缘转盘44旋转时，刷针都在轨道上移动刷电。

起动作功的原理：

开通电源后，控制电路为低压直流电，电磁铁40的作功电路为高压直流电。低压正电流由输入刷针51刷通导环47，低压负电荷由输出刷针58刷通导环57，此时与导环47相联接的正极逆向导块45和正极顺向导块46都带有正电荷，与导环57相联接的负极逆向导块55和负极顺向导块56都带有负电荷。因此，各磁区的逆向，顺向两枚刷针中，必定有一枚与逆向导块45或顺向导块46接通刷正电，也必定有一枚与负极逆向导块55或负极顺向导块56接通刷负电，刷正电荷的刷针将正电流经放大器93放大后触发到自己磁区的逆向可控硅的G极上，可控硅的A极向K极就立即导通电磁铁40的逆向或顺向高压直流电，电磁铁都产生了电磁，开始将转子永磁钵18进行相吸或排斥，驱动转子旋转。例如，在旋转过程式中，当某号磁区的数个转子永磁体18结束了与定子中连续排列的数个永磁体4排斥作功后，将会迅速进入定子电磁铁40的H相吸行程范围内，与电磁铁40右端的S极(右手螺线圈绕法)进行异极相吸，持续驱动转子旋转，当18吸至电磁铁40的逆向相吸行程I的起步线K时，绝缘转盘中的逆向导块45正已转碰到同号磁区的逆向刷针49上开始刷正电荷，将正向低压电流经放大器93放大后触发到可控硅105、106的G极上，可控硅105、106就立即导通该号磁区电磁铁40的逆向高压直流电，交变磁极。此时该磁区的数个电磁铁40转向端(左端)为S极。将转子永磁体18进行第二次异极相吸；吸至电磁铁40的顺向相排斥行程J的起步线K时，正极逆向导块45已转离逆向刷针49，逆向刷针49断电，可控硅105、106的G极失去了正向导电，这时负极逆向导块55又立即转碰到逆向刷针49上，逆向刷针49将负(反向)电荷经放大器93放大后触发到可控硅105、106的G极上，迅速关断105、106所通的电磁铁40高压直流电；同时转盘的另一轨道中的正极顺向导块46正已转碰到该号磁区的顺向刷针50上开始刷正电荷，将正向电流经放大器放大后触发到可控硅108、109的G极上，可控硅108与109就迅速导通该磁区电磁铁40的顺向高压直流电，交变磁极，此时，该磁区的数个定子电磁铁40的转向端为N极，将转子永磁体18一端的N极朝转向排斥出去，而电磁铁40的另一端是S极，将后面又要转过来的转子永磁体18的N极又开始进行第一次相吸(即H相吸行程)，持续驱动转子旋转。

当某向刷针触碰到正极导块时，即某向的可控硅都导通，而另一向的刷针必定刷在负电荷上，关断另一向可控硅，当某向刷针触碰在负极导块时，即某向的可控硅都关断，而另一向的刷针必定刷在正电荷上，另一向的可控硅都导通，就这样不断地交换电磁铁40的电流方向，交变磁极。

参照图6、图7第二电磁铁电流换向器中包括光室转盘90，换向透光板91，多个光电三极管99、100，光电管定位器92，换向调节盖94，灯具座95，多块电子线路插板96，多道电子线路插座和多只可关断可控硅105、106、108、109，多只光电二极管107、110，多只放大器93等组成。

光室转盘90的一面呈凹形，凹面光洁明亮，轴孔套在转子主轴的一端。用轴销紧固，与转子同步旋转。

换向透光板91呈圆形，中间有稍大于灯具座95的内径；圆面上有与单道磁区的转子永磁体18周向排列相等数的圆等分，每圆等分中又有一只逆向电流控制透光口97和一只顺向电流控制透光口98，(电磁铁顺时针或逆时针方向电流的简称)，并交叉地排列；各透光口97、98的孤长即控制转子永磁体18与定子电磁铁40的逆向或顺向电流的作功时间长，透光板91紧固在光室转盘90呈凹形的一面。

光电管定位器92上有两排装光电管的孔，一排装逆向光电三极管99和光电二极管110；另一排装顺向光电三极管100和光电二极管107；光电三极管的G极与电源相连的导体板101焊接，E极与插板96中通向可控硅G极的导线插口相连。每道磁区分别各有两只99、100、107、110。同一磁区号的两只光电三极管99与100和光电二极管107与110都径向并列。各磁区号的光电三极管周向排列的间距角度(按序号)与整机的转子永磁体18轴向排列相叉开的差距角度同。

调节盖94中有安装光电管定位器92的固定孔，边缘有调节电磁铁电流方向交变时间迟或早的调节槽104；调节盖94安装在转子轴承固定板的一面。

灯具座95装有多盏灯泡，并固定在调节盖94中，灯泡申在光室转盘90内，以产生光室的光源之用。

参照图5每块电子线路插板96中有两条作功电路和两条控制作功电路，一条作功电路是由电磁铁逆向电流输入可控硅105、电磁铁40、逆向电流回路可控硅106等组成，两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向光电三极管99和放大器93所控制的正向(正极)电路相连，也与经光电二极管107和放大器93所控制的反向(负极)电路相连。另一条作功电路是由电磁铁顺向电流输入可控硅108、电磁铁40、顺向电流回路可控硅109等组成，两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向光电三极管100和放大器93所控制的正向(正极)电路相连，也与经光电二极管110和放大器93所控制的反向(负极)电路相连，每道磁区都配有一套电子线路插板96和一套插板座。

安装要求：

一是光电管定位器92上的两排装光电管的孔位按磁区序号编排，周向排列的光电二极管与光电三极管各间隔距离定位，光电二极管的正极焊接在负极电板上，光电二极管的负极经放大器93后与可控硅G极相联，光电管定位器92安装在调节盖94一角的固定孔中。

二是一号磁区的两只光电三极管99、100径向并列的轴心线与定子某一电磁铁40的I行程起步线必须成一线，然后将调节盖94向转子轴承板紧固。

三是光室转盘中的其中一只逆向透光口97的左边线与一号磁区的其中一只转子永磁体18的外右角及轴中心必须三点成一线。由轴销子槽定位。

四是要求受编号的光电三极管都能对号控制转子永磁体18与定子电磁铁40相吸或相排斥的行程时间。

起动作功的原理：

闭合电路后，申在光室转盘中的灯光发光，此时各磁区必定有一只逆向或顺向光电三极管受透光口97或98透出的光照耀后产生光电流，该光电流迅速触发电子线路插板96中的逆向或顺向可控硅的G极，使可控硅的A极向K极将电磁铁的高压直流电导通，电磁铁40都产生了电磁能，与接近的数个转子永磁体进行相吸可相排斥，开始推动转子旋转。转子旋转时，光室转盘90也同步旋转。逆向和顺向透光口所透出的光不断交换地扫描着各磁区的光电三极管99、100和光电二极管107、110，准确地控制电磁铁40的电流变换方向。

例如：当某一磁区数个转子永磁体18吸至四个定子电磁铁40的逆向相吸行程I的起步线K时，逆向透光口97已按时地转至该磁区的逆向光电三极管99和光电二极管110，99与110都有产生光电流，光电二极管110的反向光电流经放大器93放大后触发了可控硅108、109的G极，关断该两只可控硅。而逆向光电三极管99的正向光电流经放大器93放大后触发了可控硅105、106的G极，可控硅105迅速导通该磁区电磁铁40的高压直流电，与可控硅106引成回路，交变40的电磁极。这时，该磁区的数个定子电磁铁40转向端为S极(线圈按右手螺旋绕法)，将转子永磁体18的N极进行第二次相吸；吸至电磁铁40的顺向相排斥行程J的起步线K时，光室转盘中的逆向透光口97已转离该磁区号的光电三极管99和光电二极管110，99与110无光照而停止导通状态，可控硅105、106的G极失去正向电流。这时，光室转盘中的顺向透光口98已转至该磁区的顺向光电三极管100和光电二极管107开始光照均都产生了光电流，光电二极管107的光电流经放大器93放大后迅速导通可控硅105、106的G极的反向(负极)电流，关断可控硅105、106。而顺向光电三极管100的正向光电流经放大器93放大后立即加在顺向电路中的可控硅108、109的G极上，可控硅108迅速导通了该磁区电磁铁40的顺向高压直流电，与可控硅109引成回路，交变电磁铁磁极，此时，电磁铁转向端变为N极，将数个转子永磁体18朝旋转方向排斥出去。而电磁铁40的另一端变为S极，将后面又要转过来的数个转子永磁体18开始进行第一次相吸(即H相吸行程)，持续推动转子旋转。当转子永磁体18吸至逆向相吸行程I的起步线K时，顺向透光口98已转离该磁区的顺向光电三极管100和光电二极管107、100和107无光照而停止导通状态，可控硅108与109的G极失去正向电流。这时光室转盘90中的另一只逆向透光口97又转到该磁区的逆向光电流三极管99和光电二极管110上开始光照，光电二极管110的反向(负极)光电流经放大器93放大后立即加在可控硅108、109的G极，关断该两只可控硅，而逆向光电三极管99的正向光电流经放大器93放大后又加在可控硅105、106的G极上，可控硅105又迅速导通该磁区电磁铁40的逆向高压直流电，与可控硅106引成回路，交变电磁铁的电流方向，改变磁极。

在旋转过程中，每只转子永磁体18在经过定子电磁铁40时，都有二次相吸行程和一次相排斥行程：由于整机的转子永磁体轴向排列呈梯形，却构成了每道磁区的转子永磁体18与定子电磁铁40作功时间的始与末都不同，将各磁区的脉冲动力转化为衡定动力，使转子能保持持续而稳定地运转。这是第一驱动势能。

第二驱动势能是转子永磁体18与定子永磁体4互相排斥的驱动势能，由于定子永磁体4与转子永磁体18相交会一侧都设计有大块量的磁阻物体11，都设计有减磁角台阶10、20，还设计有朝旋转方向的斜度，永磁体的另一侧面及底部有较大的磁力线回流的空间13等等，使永磁体都构成了磁能单倾，当转子永磁体18与定子永磁体4作功时，保证转子朝旋转方向的排斥力很大，反转方向的排斥力(阻力)很少，产生单向推动作用，又在定子永磁体4轴向排列上各列都对齐，转子永磁体18轴向排列上各列都有均匀的差距，呈斜梯形，各条斜梯形与斜梯形之间头尾交叠，形成转子周边上有强大的旋转磁场，能够在与定子永磁体4排斥作功时，将每道磁区的单向而断续的脉冲推动力紧密地复合连接，即始终循环地保持有35％的转子永磁体18与定子永磁体4进行强劲地排斥，推动转子持续而稳定地运转。这是第二驱动势能。

在额定的范围内，功率和转速由电压或电流的大或小来恒定。如要停止，切断电源，整机的电磁铁40无电，转子永磁体18将定子电磁铁40的硅钢片相吸住而停止转动，或再增加刹车器止转。

参照图9永磁电动机具有大幅度的功率放大作用，结合力学理论，定子内径越大，与转子永磁铁18作功的扭距牛/米的比值也越大，起到功率能大幅度地放大作用，中大型的永磁电动机，可节电90％以上。这就是永磁电动机的重大特征之一。

图9示意的中间是一只普通电机线圈，若把它分制成数只电磁铁线圈，装置在比普通电机大10倍左右的永磁电动机定子内腔上与转子永磁铁18作功，它的扭转力也相应地比普通电机大10倍左右。这种功率放大增益普通电机是无法达到的、

设计原则：

绝缘转盘44在旋转时，当逆向正电极导块碰触到那号磁区的逆向刷针而导通逆向可控硅的同时，等于那号磁区的转子永磁铁18已开始进入该那号磁区的定子电磁铁40逆向相吸行程(即I行程)开始作功，而同磁区号的顺向刷针必定脱离了顺向正极导块并碰触在顺向负极导块上，立即关闭顺向电路可控硅。

当顺向正极导块碰触到那号磁区的顺向刷针而导通顺向电路可控硅的同时，等于同号磁区的转子永磁铁18已开始进入那号磁区的定子电磁铁40顺向相吸行程(即H行程)和顺向相排斥行程(即J行程)又开始作功，而同号磁区的逆向刷针必定已经脱离了逆向正极导块并碰触在逆向负极导块上，立即关断逆向电路可控硅。如此往返交换电流方向，交变电磁铁磁极，准确地与转子永磁铁18相吸或相排斥，推动转子旋转。

一个循环驱动组合的角度＝单道磁区的转子永磁铁或定子永磁铁的周向排列之间的中心距角度。一个循环驱动组合的角度＝转子永磁铁轴向排列叉开的差距角度0.69°乘以磁区数之积。一个360°的循环驱动系＝1周的循环驱动组合的角度的总和。一个循环驱动组合的角度＝逆向导块角度+顺向导块角度+两枚刷针φ的角度。

本实用新型将数十道磁区的驱动势能进行循环组合，使转子上形成一个很大的旋转磁场，构成了定子永磁铁4和定子电磁铁40在不同的时间中进行循环排斥和相吸，持续推动转子旋转。

为防止磁场间相互抵消或受地球磁场的干扰，本实用新型在磁铁间的轴向、周向排列中都有互不受磁场干扰的间隔距离9，转子周围上均置有多个磁铁的N极、S极，使其不会像的指南针那样受地球磁场的控制。

磁阻的作用：实验证明，当两块磁体相同的磁铁的同名极推合在一起，它们会纵向排斥；而纵向排斥受到限制的时候，它们就会尽劲地向周边横向排斥。如周边各移动方向的距离相等，排斥力也相等。如在某一边放上较大的磁阻物体，这边方向的排斥力就减少许多。所以本实用新型利用磁铁间的纵、横向排斥的特性，将定子永磁铁4和转子永磁铁18都设计有朝旋转方向的斜度，避免排斥力与轴力抵消，可集纵向的排斥力推动转子旋转。在定子永磁铁4的一侧设有大量的磁阻物体11，减弱受逆向磁场的排斥阻力，而在另一侧设有充足的磁力线回流的空间13，保持有强大的排斥磁场，使一侧的排斥力大于另一侧的排斥阻力数倍或数十倍，这样在循环驱动组合的条件下，可集横向排斥力，推动转子旋转。

能使转子持续排斥和相吸驱动的设计：整机的定子永磁铁4和定子电磁铁40轴向排列互相对齐。整机的转子永磁铁18轴向排列互相叉开呈梯形。磁区与磁区之间的转子永磁铁18都按序有间隔。设计成转子永磁铁18能按旋转方向与定子永磁铁4进行循环交接地持续排斥，推动转子旋转。设计成转子永磁铁18在与相连的几个定子永磁铁4排斥作功完毕后，又要进入定子电磁铁40的顺时针方向电流的异极第一次相吸行程H，加强推动转子旋转。

在第一次相吸行程H完毕后，由电流换向器立即交换电磁铁40的电流方向，变为逆时针方向电流，交变电磁铁40的磁极，使转子永磁铁18又进入电磁铁40的第二次异极相吸行程I，进行相吸，继续推动转子旋转。

在第二次异极相吸行程I完毕时，再由电流换向器变回顺时针电流方向，交变电磁铁40的磁极，使转子永磁铁18与电磁铁40得以同名极排斥状态，让其进入排斥脱离行程J，一面推动转子旋转，一面使转子永磁铁18脱离电磁铁40的铁芯相吸状态。

电流换向器的设计：本实用新型的电磁铁电流换向器能按各磁区不同的时间，使电磁铁40与各转子永磁铁18实施两次连续相吸行程和一次相排斥行程的电流换向程序，能准确快速地交变磁极。在促使转子旋转方面，起到一定的作用。

电磁铁40的设计与作用：本实用新型的电磁铁40是由凹型硅钢片铁芯用线圈绕制而成。可以横向装置在各定子分磁区2上，由电流换向器按规定的行程时间交变磁极，从而达到将转子永磁铁18进行轮流地两次相吸行程和一次相排斥脱离行程。增长工作行程距离，为推动转子旋转提高效率。

增大电磁铁功率的特性：本实用新型的永磁电动机一般以中、大型为主。它的转子直径比较大，所以扭距也大，结合力学理论，如将普通电动机相等功率的线圈分别制成数只电磁铁，装置在比原普通电动机定子内径大数倍或数十倍的永磁电动机的定子内腔上作功，电磁铁的扭转功率也同样会比原电动机扭转功率增大数倍或数十倍。电磁铁容量越大，增倍量也越大。通过以上的技术设计，整机的转子永磁铁中，始终循环地保持有25％数量的转子永磁铁18与定子永磁铁4处于排斥推动状态。排斥工作结束一只，即补进一只，强劲地推动转子旋转；也始终循环地保持有相应数量的转子永磁铁18处于与定子电磁铁40进行强劲地相吸或相排斥行程状态，辅助推动转子旋转。还循环地保持有25％的转子永磁铁18受到与磁阻后的定子永磁铁4一侧有微量的逆向排斥阻力。其余数量的转子永磁铁18依靠惯性助动。

Claims (4)

1、永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，包括与之配合使用的定子(22)、转子(23)、机座(24)、操作台(25)、磁场隔离层(26)，所述的定子(22)上有多个定子永磁铁(4)和电磁铁(40)，所述的转子(23)上有多个转子永磁铁(18)，所述的定子(22)和转子(23)上设有相等数目的磁区(1)；各道磁区(1)分为定子分磁区(2)和转子分磁区(16)；其特征是：

所述的电磁铁电流换向器包括第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器；

所述的第一电磁铁电流换向器包括：绝缘转盘(44)、正极逆向导块(45)、负极逆向导块(55)、正极顺向导块(46)、负极顺向导块(56)、低压正电流导环(47)、低压负电流导环(57)、电刷器(48)、电子线路插板(96)、电子线路插座、可关断可控硅(105、106、108、109)、信号放大器(93)、换向器调节盖(94)；所述的绝缘转盘(44)后背的各正极逆向导块(45)和正极顺向导块(46)用导线与正极导环(47)相连，各负极逆向导块(55)和负极顺向导块(56)用导线与负极导环(57)相连；所述的电刷器(48)中有逆向刷针(49)和顺向刷针(50)各一排，有一枚正极低压电流输入刷针(51)和一枚负极低压电流输出刷针(58)，每道磁区分别各有一枚逆向刷针(49)和顺向刷针(50)，同一磁区的两枚刷针径向并行，周向排列的间隔距离角度与整机的转子永磁体(18)轴向排列相叉开的梯形差距角度相同，左右编排的各刷针号都有对号控制各磁区号转子永磁体(18)与定子电磁铁(40)相吸或相排斥的行程时间；电刷器(48)中还有刷针弹簧(61)，弹簧压板(62)，电刷盖(63)，电刷器安装在调节盖(94)的一角孔位上，绝缘转盘(44)安装在转子主轴的一端；所述的各块电子线路插板(96)中有两条作功电路和两条控制作功电路；

所述的第二电磁铁电流换向器中包括光室转盘(90)、换向透光板(91)、光电三极管(99、100)、光电管定位器(92)、换向调节盖(94)、灯具座(95)、电子线路插板(96)、电子线路插座、可关断可控硅(105、106、108、109)、光电二极管(107)，放大器(93)；所述的光室转盘(90)的一面呈凹形，凹面光洁明亮，轴孔套在转子主轴的一端，用轴销紧固，与转子同步旋转；所述的换向透光板(91)呈圆形，中间有稍大于灯具座(95)的内径，圆面上有与单道磁区的转子永磁体(18)周向排列相等数的圆等分，每圆等分中又有一只逆向电流控制透光口(97)和一只顺向电流控制透光口(98)，并交叉地排列，各透光口的孤长即控制转子永磁体(18)与定子电磁铁(40)的逆向或顺向电流的作功时间长，透光板(91)紧固在光室转盘(90)呈凹形的一面；所述的光电管定位器(92)上有两排装光电管的孔，一排装逆向光电三极管(99、100)和光电二极管(110)，另一排装顺向光电三极管(100)和光电二极管(107)，光电三极管的G极与电源相连的导体板(101)焊接，E极与插板(96)中通向可控硅G极的导线插口相连，每道磁区分别各有两只光电三极管(99、100)、两只光电二极管(107)，同一磁区号的两只光电三极管和光电二极管都径向并列，各磁区号的光电三极管周向排列的间隔距离角度与整机的转子永磁体(18)轴向排列相叉开的差距角度同；所述的调节盖(94)中有安装光电管定位器(92)的固定孔，边缘有调节电磁铁电流方向交变时间迟或早的调节槽(104)，调节盖(94)安装在转子轴承固定板的一面；所述的灯具座(95)装有多盏灯泡，并固定在调节盖(94)中，灯泡申在光室转盘(90)内，以产生光室的光源之用；所述的每块电子线路插板(96)中也有两条作功电路和两条控制作功电路。

2、根据权利要求1所述的永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，其特征是：所述第一电磁铁电流换向器、第二电磁铁电流换向器的每块电子线路插板(96)中都有两条作功电路和两条控制作功电路；并且其中一条作功电路分别由电磁铁逆向电流输入可控硅(105)、电磁铁(40)、逆向电流回路可控硅(106)组成、另一条作功电路由电磁铁顺向电流输入可控硅(108)、电磁铁(40)、顺向电流回路可控硅(109)组成。

3、根据权利要求1或2所述的永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，其特征是：所述的第一电磁铁电流换向器的各块电子线路插板(96)中，一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向刷针(49)及放大器(93)的控制电路相联；另一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向刷针(50)及放大器(93)的控制电路相联。

4、根据权利要求1或2所述的永磁电动机光电式电磁铁电流换向器，其特征是：所述的第二电磁铁电流换向器的每块电子线路插板(96)中，一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同磁区号的逆向光电三极管(99)和放大器(93)所控制的正向电路相连，也与经光电二极管(107)和放大器(93)所控制的反向电路相连，另一条作功电路的两只可控硅的G极与一条同一磁区号的顺向光电三极管(100)和放大器(93)所控制的正向电路相连，也与经光电二极管(110)和放大器(93)所控制的反向电路相连，每道磁区均配有一套电子线路插板(96)和一套插板座。

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