交流全磁动力机的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种将磁能转换为机械能的永磁电机，具体涉及一种交流全磁动力机，属于稀土永磁体磁能转换技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，对于将稀土钕铁硼合金超强永磁体的磁能转变为机械能的装备研制非常迫切，在研制整个系统过程中不断有新的技术问题被提出，永磁电动机的转子虽采用稀土永磁体节电明显，但定子上仍采用励磁线圈使定子用电量并未减少，并且定子散热耗能很大，经常会发生过热烧毁绕组的不安全事故。因此需继续进一步研究节能的方案，确保机组更加安全。针对上述问题，可从现有的交流永磁电机去入手探索，重点在定子上也采用永磁体，使其与转子上的永磁体相互产生磁场作用，同时辅助以绕组产生变化的电磁场，与永磁场叠加形成变化复合磁场，产生的磁场推力使转子转动。
【发明内容】
[0003]本发明就是针对上述存在的问题提供一种绿色安全、结构新颖、运转可靠的交流全磁动力机，其利用了稀土永磁体强大的同极性相斥、异极性相吸原理，以及磁场可叠加现象；同时还采用了交流电源在电机定子线圈中产生旋转磁场的特点，以及对应电机转子上的金属鼠笼型框架因在交变磁场中受切割磁力线而受力转动的现象。本发明在保留上述传统交流永磁电机的结构特点上，作出的改进内容是:在电机转子铁环表面增加安装若干数量转子永磁体，并与安置在转子永磁体表面的鼠笼型框架形成新的转子组合结构，目的在于让新转子组合体中因有永磁体参与作用而明显增加转动力矩。同时在被电机定子线圈包围的定子铁芯极头表面上设有U型凹槽，在凹槽中放置若干定子永磁体，由定子线圈及其包围的定子铁芯极头表面凹槽、与安装在凹槽中的永磁体组成复合磁头形成新的定子组合结构。每个定子凹槽中的永磁体与其它凹槽中的永磁体的外形尺寸大小是根据绕组布线接线图所产生出的磁场强弱规律来调节和决定的，这样有助于整体动态磁场的协调。交流全磁动力机的设计制造均遵循交流电动机的规范，同时加入其自身的永磁体磁场优点及特征，该设计使传统交流电机转变成交流磁动力机。由于保留传统交流电机的基本原理和结构，并遵守交流电机的设计制造规范，同时引入强永磁体加入转子和定子结构，使之形成新的转子组合结构和新的定子组合结构。交流全磁动力机主要依靠磁能做功，交流电源变成担负执行调控磁场及转动方向的控制职能，使电感线圈从传统的做功职能，转变为干扰恒磁场的职能，因而可大幅度节省电量，降低热温，降低过载烧毁几率，并且安全环保，也拓宽了应用范围。
[0004]本发明提供的技术方案是:一种交流全磁动力机，包括定子和转子，其特征在于:所述定子包括定子铁芯以及有序嵌入在定子铁芯线槽内的若干线圈绕组，所述定子铁芯的极头上加工有凹槽，该凹槽中安装有定子永磁体，极头表面紧固有栅栏状网眼结构的铁板，所述线圈绕组，极头凹槽中安装的定子永磁体、铁板共同组成若干定子复合磁头;所述转子包括转子铁环，转子铁环采用复合材质制造，转子铁环的非磁材料表面安装有若干转子永磁体，在转子永磁体表面上设有由金属铜或铝质制作的鼠笼型闭合框架。
[0005]所述交流全磁动力机，它具有旋转外殼内定子型结构或者外殼固定旋转内枢型结构。旋转外殼内定子型结构的交流全磁动力机包括所述定子复合磁头、空芯轴、转子铁环、转子永磁体以及旋转外殼，所述定子具有三相独立的绕组，每个绕组包括若干线圈，线圈有序嵌入定子铁芯的线槽内，在被线圈包围的定子铁芯的极头表面设有U型凹槽，凹槽中安装有定子永磁体，凹槽中的定子永磁体与凹槽壁之间留有空隙并注入胶固封，同一凹槽内安装同极性永磁体，相邻凹槽中安装的永磁极性是相异还是相同由接线绕组图极数位置决定，凹槽中安装的永磁体总长度小于该凹槽长度能减少侧向漏磁，所述凹槽极头表面紧固着栅栏状网眼结构的铁板，该铁板厚度为0.3-5_。所述定子铁芯的另一面安装在定子铁环上，定子铁环的轮幅中心安装所述空芯轴，空芯轴的轴芯处设有穿线孔，空芯轴两端安装轴承，并通过轴承联接旋转外殼，旋转外殼套装在转子铁环外部，同时其一侧端部固定连接输出转轴。转子铁环由复合材质制造，它的非磁材料表面安装有若干永磁体，在永磁体表面上有金属铜或铝质鼠笼型闭合框架，共同形成转子组合，它与定子永磁体表面之间有气隙隔开，定子线圈通电时在定子铁芯表面产生的电感磁场强度不大于被包围的定子永磁体的矫顽力。转子上相邻转子永磁体围成闭合圆圈或折形圆圈，若为折形圆圈则转子永磁体互为异极，每个单元的两片转子永磁体边长不相等，转子永磁体与相应定子永磁体长度不相等，定子上若干同极性的复合磁头宽度大于或等于转子上单只转子永磁体宽度的2倍，转子永磁体同极性尺寸相同，异极性尺寸不相同，在转子鼠笼框架位置有采用非磁性材料制做的防护圈，防护圈与定子永磁体表面之间有气隙隔开，转子组合体中因有转子永磁体加入而增加转动力矩。由左手定则可知，转子永磁体与鼠笼闭合框架组合结构在旋转磁场中受到电磁力的侧向推力后，效果会增加，静态时转盘能绕主轴自由旋转;定子硅钢片的槽数、槽型、线圈匝数、线径、接线方式均符合交流电机设计制造规范，同时显示稀土永磁体的特性，定子线圈通电时在定子铁芯的极头表面产生的电感磁场强度不大于该永磁体的磁矫顽力数据，由于这条设定，使定子复合磁头表面在通过三相对称正弦波周期循环交流电时，瞬间产生各种不同的旋转复合磁场:
A.当凹槽中定子永磁体表面磁极性为N时，包围定子永磁体的定子铁芯极头面在线圈电感磁场为s极，则该定子复合磁头的磁场会减弱，磁力线会从定子永磁体N极指向定子铁芯S极主要从铁板盖体内通过，部分磁场被闭合屏蔽，从网眼漏出的磁力线也是会弯曲的，表示此刻该表面磁场减弱，调整线径和匝数在最佳状态时，高斯仪表上读数低到个位数，显示为极弱磁场，相当于传统电机的零位或负位电流状态。
B.同A，当凹槽中定子永磁体表面磁极性为S时，包围永磁体的定子铁芯极头面在线圈电感磁场为N极，则该定子复合磁头表面的磁场会减弱，显示为极弱磁场，相当于传统电机的零位或负位电流状态。
C.当凹槽中定子永磁体表面磁极性为N时，包围定子永磁体的定子铁芯极头面在线圈电感磁场为N极，则该定子复合磁头表面的磁场会增强，网眼状铁板盖不防碍此刻产生的磁力线相加，显示为开放的极强磁场，相当于传统电机的正位或高位电流状态。
D.同C，当凹槽中定子永磁体表面磁极性为S时，包围定子永磁体的定子铁芯极头面在线圈电感磁场为S极，则该定子复合磁头表面的磁场会增强，磁力线相加，但方向与N同极时相反，显示为极强磁场，相当于传统电机的正位或高位电流状态。
E.当线圈电流为零时，该定子复合磁头的磁场就是凹槽中的定子永磁体磁场，依然具有该定子永磁体的强磁场，提高了磁场的矢量场能位置，有利于零状态的启动。
在通过三相交流电时瞬间产生的上述各种不同的旋转复合磁场，可分析出瞬时旋转磁场C、D、E的绝对值应大于A、8的绝对值，这是在输入同样电功率的情况下因加入定子永磁体能够增强磁场磁能，提高磁矢量场能增加输出效果的原因，三相对称电源接通产生了定子旋转复合磁场，通过气隙它感应到转子鼠笼型闭合框架并相应产生感应电动势和感应电磁力在转轴上形成转矩，而转子及定子永磁体增加了该系统的恒磁力，感应电磁力与恒磁力的叠加产生的瞬间变化的复合磁场力就此登上了它的新舞台，它依然保持着传统三相交流频率供电的特性，它与传统电机中交流电源直接产生的旋转磁场性质是一致的，它们时刻处在用感应交变电磁场对永磁体的恒磁场进行瞬时加减叠加复合的磁场循环进程中，只是因恒磁场加入进来，会改变初始旋转方向，会减小输入耗电量，增大磁能量输出，由于电角度、频率、极数、槽数、接线方式并无变化，只要定子铁芯极头感应产生的感应电磁强达到并不大于被其包围的永磁体恒磁场的矫顽力就符合设计要求，这样匝数变多、线径变小、在电压不变的环境中，耗电量自然小了很多，升温的问题随之易于解决，电能量输入减少降低的功能由永磁体的磁能量替补，这样就由交流电磁场直接做功转换成主要由永磁体的磁场交换互动直接做功，调换外接线头能调换转向，有星形接法或者三角形接法，交流电源通常用市供三相380v50H