专利名称：高效能双永磁直流电机的制作方法
技术领域：
本发名涉及一种定子和转子磁极同为永磁体的节电电机。
背景技术：
目前的永磁直流电机其主要工作原理还是以可变电磁场作用于定子或转子上的固定永磁体磁场、驱动电机转子持续转动输出转矩，利用永磁能节省部分电能。由于目前的永磁电机在转矩的形成方式和磁路设计上还不能以永磁体磁场驱动为主、更充分利用和发挥永磁体的磁能效应，因而还不能在更大程度上节省更多的电能。
发明内容
为了更充分地利用和发挥永磁体的磁能效应、使电机能在更大的程度上节省电能，本发明提供一种高效能双永磁直流电机，该电机定子和转子的磁极同为永磁体，在永磁体磁势的相互作用下、形成转子产生由排斥至吸引方向的有效磁转矩大于定子磁极的漏磁场对转子磁极产生的阻转矩，平衡漏磁吸引力矩用电电荷小于转轴输出功率，可大量地减少因转矩的加大而大量增大的用电量，同时、在转子磁极转动时造成定子上导磁铁芯的漏磁通产生由大至小和由小至大的交替变化、使励激线圈产生感应电流供给直流电源存储， 节电率极高。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一种高效能双永磁直流电机，包括定子外壳、转轴、永磁体、直流电磁极、直流换向器及附件，其特征是磁极面为内外朝向的厚瓦型转子永磁体固定于铁质转轴凹糟内，在转子永磁体的外极面上吸附、固定尖瓦形导磁铁芯，在其瓦尖顶端固定转子薄瓦形屏蔽钝铁、与瓦尖隔磁，用环氧树脂填充、粘接成圆柱体，每对扇形端面、两个不同极性的定子永磁体磁极面呈相对开口状、顺序排列、固定于铁质定子内，其中、对瓦尖产生吸引的吸引极永磁体的吸引磁极面面积和体积大于对瓦尖产生排斥的排斥极永磁体的排斥磁极面面积和体积，吸引磁极面开口顶端至转子的中心距大于排斥磁极面开口顶端至转子的中心距，在排斥磁极面开口顶端的背侧固定叠层屏蔽铁片，在吸引磁极面开口顶端固定尖瓦形导磁钝铁，尖瓦形导磁钝铁根部至转子的中心距大于其尖部至转子的中心距，尖瓦形导磁钝铁为磁饱和状态，直流电磁极的极靴固定于尖瓦形导磁钝铁的尖部上方，直流电磁极极靴的极性换向顺序为极靴对瓦尖先吸引后排斥，在转轴末端随之转动的滑环式直流换向器通过电源电刷、触点电极、换向触点电极、电滑环和绕组电刷与直流电源和直流电磁极绕组电联，滑环式直流换向器的换向角度为瓦尖处于直流电磁极极靴弧面角的二分之一处，在尖瓦形导磁钝铁的背部安装固定一套高导磁铁芯及励激绕组，导磁铁芯极靴与尖瓦形导磁钝铁气隙磁导，励激绕组与外置的充电器电联、充电器与蓄电池电联。在该电机中、当瓦尖处于定子排斥极永磁体背向排斥磁场界面时、尖瓦形导磁铁芯所受定子永磁场的排斥力和吸引力平衡，转轴处于除惯性外的无阻力自由状态。 瓦尖在无阻力状态下处于定子排斥极永磁体面向排斥磁场界面时、尖瓦形导磁铁芯同时受到定子排斥极永磁体磁极面的面向排斥和吸引极永磁体磁极面的面向吸引、从而使尖瓦形导磁铁芯产生由排斥至吸引方向的强磁动势、带动转轴转动，直至瓦尖到达尖瓦形导磁钝铁尖部、受漏磁吸引磁滞。与转子同步转动的滑环式直流换向器触点电极此时与电源电刷电联、使直流电磁极绕组通电、极靴产生与瓦尖漏磁极性相反的电磁场、使瓦尖受尖瓦形导磁钝铁尖部的漏磁吸引力和极靴的电磁吸引力平衡，使瓦尖在无阻力状态中进入极靴电磁场最强的部位受吸引、磁滞，此时、随转子转动的换向器触点电极与电源电刷分离、同时换向触点电极与电源电刷电联，电磁极绕组换向、使极靴产生与瓦尖漏磁极性相同的电磁磁场、定向排斥瓦尖，使转子持续无阻力状态、在惯性的作用力下直至瓦尖再进入下一组定子永磁极面向排斥磁场界面后、换向触点电极与电源电刷分离、断电，造成转轴在永磁体磁力的相互作用下的连续转动。当瓦尖处于尖瓦形导磁钝铁的根部时，瓦尖与尖瓦形导磁钝铁形成漏磁通，使导磁铁芯极靴与尖瓦形导磁钝铁背部的漏磁通减少，当瓦尖远离尖瓦形导磁钝铁时，尖瓦形导磁钝铁背部与导磁铁芯极靴的漏磁通则增大，磁通量的交替变化导致励激绕组产生电流、通过外置充电器给蓄电池充电储存。该发明的有益效果是能更充分地利用和发挥永磁体固有的磁能效应使永磁体磁场相互作用、产生定向磁动势，转子产生的定向转矩大于其所受漏磁吸引的磁滞力矩。平衡漏磁吸引力矩用电电荷远小于转轴输出功率，可大量地减少因转矩的加大而大量增大的用电量，并能在不产生阻转矩的状态下发电、输出，使该电机能在低电耗、高效能状态下运转， 节电率高，结构简单。
下面结合附图对其技术方案作进一步的说明图1为图2I-I线的抛面示意图。图2为图IL-L线的抛面示意图。图3为图2I-I线转子转动的抛面示意图。图4为滑环式直流换向器电联接示意图。在附图中1.排斥磁极面。2.铁质转轴.。3.尖瓦形导磁铁芯.。4.尖瓦形导磁钝铁。5.瓦尖。6.吸引极永磁体。7.吸引磁极面。8.瓦背。9.排斥极永磁体。10.外极面。11.厚瓦型转子永磁体。12.直流电磁极。13.励激绕组。14.导磁铁芯。15.导磁铁芯极靴。16.滑环式直流换向器。17.直流电磁极绕组。18.环氧树脂。19.瓦腹。20.薄瓦形屏蔽钝铁。21.根部。22.铁质定子。23.叠层屏蔽铁片。24.极靴。25.尖部。26.换向触点电极。27.触点电极。28.电源电刷。29.电滑环。30.绕组电刷。
具体实施例方式一种高效能双永磁直流电机，包括定子外壳、转轴、永磁体、直流电磁极、直流换向器及附件，其特征是磁极面为内外朝向的厚瓦型转子永磁体(11)固定于铁质转轴(2)凹糟内，在转子永磁体的外极面(10)上吸附、固定尖瓦形导磁铁芯(3)，在其瓦尖(5)顶端固定转子薄瓦形屏蔽钝铁(20)、与瓦尖(5)隔磁，用环氧树脂(18)填充、粘接成圆柱体，每对扇形端面、两个不同极性的定子永磁体磁极面呈相对开口状、顺序排列、固定于铁质定子02)内，其中、对瓦尖产生吸引的吸引极永磁体(6)的吸引磁极面(7)面积和体积大于对瓦尖产生排斥的排斥极永磁体(9)的排斥磁极面(1)面积和体积，吸引磁极面(7)开口顶端至转子的中心距大于排斥磁极面(1)开口顶端至转子的中心距，在排斥磁极面(1)开口顶端的背侧固定叠层屏蔽铁片(23)，在吸引磁极面(7)开口顶端固定尖瓦形导磁钝铁，尖瓦形导磁钝铁的根部至转子的中心距大于其尖部0 至转子的中心距，尖瓦形导磁钝铁(4)为磁饱和状态，直流电磁极(12)的极靴04)固定于尖瓦形导磁钝铁(4)的尖部0 上方，直流电磁极极靴04)的极性换向顺序为极靴04)对瓦尖(5)先吸引后排斥，在转轴末端随之转动的滑环式直流换向器(16)通过其电源电刷(观)、触点电极(27)、换向触点电极06)、电滑环09)和绕组电刷(30)与直流电源和直流电磁极绕组 (17)电联滑环式直流换向器的换向角度为瓦尖( 处于直流电磁极极靴04)弧面角的二分之一处，在尖瓦形导磁钝铁的背部安装固定一套高导磁铁芯(14)及励激绕组(13)， 导磁铁芯极靴(15)与尖瓦形导磁钝铁(4)气隙磁导，励激绕组(13)与外置的充电器电联、 充电器与蓄电池电联。在该电机中、当瓦尖( 处于定子排斥极永磁体(9)背向排斥磁场界面时、由于吸引磁极面(7)的面积大于排斥磁极面(1)的面积，处于垂向的排斥的磁力作用面积小于面向吸引的磁力作用面积，加之.叠层屏蔽铁片03)对背向排斥磁场的屏蔽和薄瓦形屏蔽钝铁00)对磁密度相对较大的瓦腹(19)的磁场屏蔽，导致尖瓦形导磁铁芯
(3)所受定子永磁场的排斥力和吸引力平衡，转轴处于除惯性外的无阻力自由状态，当瓦尖 (5)在无阻力状态下处于定子排斥极永磁体(9)面向排斥磁场界面时、尖瓦形导磁铁芯(3) 的瓦背(8)和瓦尖(5)同时受到定子排斥磁极面(1)的面向排斥和吸引磁极面(7)的面向吸引、从而使尖瓦形导磁铁芯(3)产生由排斥至吸引方向的强磁动势、带动铁质转轴(2)转动输出转矩。当瓦尖(5)处于根部(21)、吸引磁极面(7)背向吸引磁场界面时，由于转动形成尖瓦形导磁铁芯(3)的瓦背(8)受排斥磁极面(1)面向排斥的磁力作用面积大于瓦尖 (5)受吸引磁极面(7)垂向吸引的磁力作用面积，加之因对吸引磁极面(7)导磁而磁饱和、 根部到尖部0 至转轴的中心距渐小的尖瓦形导磁钝铁(4)形成弧形的渐近漏磁场对尖瓦形导磁铁芯(3)的吸引、以及吸引磁极面(7)最高点至转轴的中心距小于尖瓦形导磁钝铁(4)最远点根部至转轴的中心距，使根部对瓦尖( 产生的近点漏磁磁力抵消了部分吸引磁极面(7)的背向远点吸引磁力，导致转轴处于无阻力状态、瓦尖(5)在惯性力的作用下到达尖瓦形导磁钝铁的尖部(25)、受漏磁吸引磁滞。与转子同步转动的滑环式直流换向器中触点电极(XT)此时与电源电刷08)电联、使直流电磁极绕组(17) 通电、极靴04)产生与瓦尖(5)漏磁极性相反的电磁场、使瓦尖(5)受尖瓦形导磁钝铁尖部05)的漏磁吸引力和极靴04)的电磁吸引力平衡，使瓦尖(5)在无阻力状态中进入极靴04)电磁场最强的二分之一部位受吸引、磁滞，此时、随转子转动的换向器中触点电极 (27)与电源电刷28)分离、同时换向触点电极06)与电源电刷08)电联，直流电磁极绕组 (17)换向、使极靴04)产生与瓦尖( 漏磁极性相同的电磁磁场、在惯性的作用下定向排斥瓦尖(5)，使转子持续无阻力状态、在惯性的作用力下直至瓦尖(5)再进入下一组定子永磁极面向排斥磁场界面后、换向触点电极06)与电源电刷08)分离、断电，造成转轴在永磁体磁力的相互作用下的连续转动。当瓦尖(5)处于尖瓦形导磁钝铁的根部时， 瓦尖(5)与尖瓦形导磁钝铁的根部形成漏磁通，使导磁铁芯极靴(15)与尖瓦形导磁钝铁(4)背部的漏磁通减少，当瓦尖(5)远离尖瓦形导磁钝铁(4)时，尖瓦形导磁钝铁
(4)背部与导磁铁芯极靴(1 的漏磁通则增大，磁通量的交替变化导致励激绕组(1 产生电流、通过外置充电器给蓄电池充电储存。
权利要求
1.一种高效能双永磁直流电机，包括定子外壳、转轴、永磁体、直流电磁极、直流换向器及附件，其特征是磁极面为内外朝向的厚瓦型转子永磁体(11)固定于铁质转轴( 凹糟内，在转子永磁体的外极面(10)上吸附、固定尖瓦形导磁铁芯(3)，用环氧树脂(18)填充、 粘接成圆柱体，每对扇形端面、两个不同极性的定子永磁体磁极面呈相对开口状、顺序排列、固定于铁质定子02)内，其中、对瓦尖产生吸引的吸引极永磁体(6)的吸引磁极面(7) 面积和体积大于对瓦尖产生排斥的排斥极永磁体(9)的排斥磁极面(1)面积和体积，吸引磁极面(7)开口顶端至转子的中心距大于排斥磁极面(1)开口顶端至转子的中心距，在排斥磁极面(1)开口顶端的背侧固定叠层屏蔽铁片(23)，在吸引磁极面(7)开口顶端固定尖瓦形导磁钝铁，尖瓦形导磁钝铁的根部至转子的中心距大于其尖部05)至转子的中心距，直流电磁极(1 的极靴04)固定于尖瓦形导磁钝铁的尖部0 上方，直流电磁极极靴04)的极性换向顺序为极靴04)对瓦尖( 先吸引后排斥，在转轴末端随之转动的滑环式直流换向器(16)通过其电源电刷( )、触点电极(27)、换向触点电极06)、 电滑环09)和绕组电刷(30)与直流电源和直流电磁极绕组(17)电联，滑环式直流换向器的换向角度为瓦尖( 处于直流电磁极极靴04)弧面角的二分之一处。
2.根据权利要求1所述的高效能双永磁直流电机，其特征是在尖瓦形导磁钝铁(4) 的背部安装固定一套高导磁铁芯(14)及励激绕组(13)，导磁铁芯极靴(15)与尖瓦形导磁钝铁⑷气隙磁导，励激绕组(13)与外置的充电器电联、充电器与蓄电池电联。
3.根据权利要求1所述的高效能双永磁直流电机，其特征是尖瓦形导磁钝铁(4)为磁饱和状态。
4.根据权利要求1所述的高效能双永磁直流电机，其特征是在其瓦尖( 顶端固定转子薄瓦形屏蔽钝铁(20)、与瓦尖(5)隔磁。
全文摘要
一种高效能双永磁直流电机，该电机定子和转子的磁极同为永磁体，利用不等量磁场关系、在永磁体磁势的相互作用下、形成转子产生由排斥至吸引方向的有效磁转矩大于定子磁极的漏磁场对转子磁极产生的阻转矩，该电机能更充分地利用和发挥永磁体固有的磁能效应，使永磁体磁场相互作用产生定向磁动势，平衡漏磁吸引力矩用电电荷远小于转轴输出功率，可大量地减少因转矩的加大而大量增大的用电量，同时并能在不产生阻转矩的状态下发电、输出，使该电机能在低电耗、高效能状态下运转，节电率高、节能环保效益广泛。
文档编号H02N11/00GK102315803SQ20101022350
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者罗永 申请人:罗永