专利名称：高效节能电机的制作方法
技术领域：
本发明的高效节能电机，设计独特，思路创新，与传统电机相比，在输出轴同等转速、同等负载的情况下，可节电50％左右，大大降低了能源消耗，节省了费用。
本电机可广泛用于人们日常生活中的冰箱电机、空调电机、各种风扇电机等。在生产用途中更广，如机床电机、起重电机、焊机电机、油井电机、各种生产设备中的电机等等。用在电动自行车、电动汽车、电动列车上，可比原来多跑一倍以上里程，也减少了充电次数，延长了电池寿命，减轻了环境污染。在当代能源比较紧缺的情况下或今后的生活、生产中均比较适用和推广。
本电机结构由机壳(1)；定子铁芯(2)；定子极靴(3)(极靴上设有起动角)；定子线圈(4)；永久磁钢转子(5)；轴(6)；电流换向器(7)(电流换向器设有外圈接触件和内圈接触件并相互绝缘)；电刷(10)、(11)、(12)(13)；连接线(9)和端盖，端盖轴承等组成。电流换向器(7)用绝缘物与轴(6)永久磁钢转子(5)固定为一体。为清识图况，在说明图中略掉端盖、端盖轴承等部件。本电机与传统电机相比主要创新有1、定子极靴(3)为平面并带有起动角；2、电流换向器(7)；3、永久磁钢转子(5)。下面结合附图对本发明作详细说明。
图1为结构示意图。
图2、图3、图4、图5、图6、图7为运转原理示意图。
在图1情况下永久磁钢转子(5)N极磁流经定子极靴(3)流入另一端极靴回到永久磁钢转子(5)S极，此时定、转子之间磁力线相互垂直吸引，成一条直线，静不动。当图2电源正电流经连接线(9)到电刷(10)、电流换向器(7)外接触件、电刷(11)、定子上线圈(4)、定子下线圈(4)、电刷(12)、电流换向器(7)内接触件、电刷(13)、连接线(9)回到电源负端。使定子上端线圈(4)产生磁中心线向左移位的N极电磁场，下端线圈产生磁中线向右移位的S极电磁场。此时定子极靴(3)与永久磁钢转子(5)之间磁力线发生斥力弯曲，转子往顺方向旋转。当转子旋到90°时(图3)，电流被电流换向器(7)内、外触件切断，电磁场消失。此刻永久磁钢转子(5)磁场被定子极靴(3)短路。由于转子转动时产生的惯性，转子继续转过90°(图4)，此时永久磁钢转子(5)N极磁流经定子下极靴(3)、定子铁芯(2)、定子上极靴(3)、流回永久磁钢转子(5)S极，使定子铁芯(2)磁分子在永久磁钢转子(5)磁场的作用下成异性排列，相互吸引，转子继续旋转到180°(图5)。此时电源正电流又经连接线(9)到电刷(10)、电流换向器(7)外接触件、电刷(12)、定子下线圈(4)、定子上线圈(4)、电刷(11)、电流换向器(7)内接触件、电刷(13)、连接线(9)回到电源负端，使定子下端线圈(4)产生N极电磁场，上端线圈产生S极电磁场，并与惯力旋转的同极性永久磁钢转子(5)发生斥力续转到270°(图6)。定子线圈(4)电流又被电流换向器(7)切断，电磁场消失。永久磁钢转子(5)磁场再次被定子极靴(3)瞬间短路，转子在惯力的作用下，继续旋转偏离270°(图7)。永久磁钢转子(5)N极磁流又经定子上极靴(3)、定子铁芯(2)、定子下极靴(3)、回到永久磁钢转子(5)S极，使定子铁芯(2)的磁分子在永久磁钢转子(5)磁场的作用下成异性排列，相互吸引、产生扭力，继续旋转到360°(图2)，完成一周旋转工作。当第二周开始时又重复上述过程旋转，以后就不断循环连续旋转。
从上述工作原理得知永久磁钢转子(5)旋转一周，定子线圈(4)在电流换向器(7)的作用下，共累计通电约二分之一周，并产生与永久磁钢转子(5)相斥的旋转电磁场，另累计二分之一周的旋转靠永久磁钢转子(5)磁场激化定子铁芯(2)磁分子成异性排列、相互吸引、产生旋转扭力来完成。无论电机极数设计多少、极型设计多样均基本如此。在实际设计过程中根据电机性能需要，可将电流换向器(7)通断时间、角度进行适当调正，电磁极及永久磁极也可作适当尺寸处理。
根据电机原理，永久磁钢可设在定子极靴(3)上，定子线圈(4)可设在转子(5)上(转子铁芯单机同样要设起动角)。电磁场设在转子后电流换向器(7)构造也比较简单。
上述说明的是单机简本工作原理，在实际应用中可采用多机组合使用，并将各机磁极进行差位组合以取得更大的起动扭力，同时在生产过程中可省去极靴起动角。
为提高节能电机运转的可靠性，可将电流换向器(7)装置改成电子开关，并在线圈二端接上阻容等保护装置，以减免因电刷跳火带来的不良转动，同时也利于设备的自动控制运转，如空调自动调速(变频)等。
在定子极靴(3)中可设计成多槽、多绕组起动、运转。电机极数可做得更多。定子极靴(3)除平面型外也可做成不同角度的圆头形状，以利于永久磁钢转子(5)磁能聚集在定子极靴(3)中心位置上。
权利要求
1.一种高效节能电机与传统电机在输出轴同等转速、同等负载的情况下，可节电50％左右，其特征在于在电流换向器(7)的控制下永久磁钢转子(5)旋转一周，定子线圈(4)其累计通电约二分之一周，并在定子极靴(3)产生与永久磁钢转子(5)相斥的旋转磁场，另累计约二分之一周的旋转，靠永久磁钢转子(5)磁场激化定子铁芯(4)磁分子成异性排列、相互吸引、产生旋转扭力来完成。
2.根据权利要求1所述的电流换向器(7)，其特征是根据电机定子线圈(4)电流需要，为其提供正负变化的通断电流，电流换向器(7)一周通断次数，通断时间，根据电机定转子极数和形状而定，为减少电流换向器(7)在电流转换过程中跳火现像和特殊运行中的需要，可将电流换向器(7)改成各种电子开关。
3.根据权利要求1所述的定子极靴(3)，其特征为平面型或圆头型，目的是为了使永久磁钢转子(5)磁场能量密度能集聚在定子极靴(3)(包括起动角在内)中心上，以利于永久磁钢转子(5)正确到位、起动、运转。
4.根据权利要求1所述的转子(5)永久磁钢可设在定子极靴(3)上，定子线圈(4)可设在转子(5)上并带起动角。其特征是磁场运作原理相同，可以相互调换安装使用。
5.根据权利要求1所述的高效节能电机可组合使用，组合使用的特征有能增大功率输出，各机磁极进行差位组合可获得较大的起动扭力，并能省去定子极靴(3)起动角。
全文摘要
一种高效节能电机由机壳(1)；定子铁芯(2)；定子极靴(3)(极靴上设有起动角)；定子线圈(4)；永久磁钢转子(5)；轴(6)；电流换向器(7)(电流换向器设有外圈接触件和内圈接触件并相互绝缘)；电刷(10)、(11)、(12)(13)；连接线(9)和端盖，端盖轴承等组成。其特征在于在电流换向器(7)的控制下永久磁钢转子(5)旋转一周，定子线圈(4)其累计通电约二分之一周，并在定子极靴(3)产生与永久磁钢转子(5)相斥的旋转磁场，另累计约二分之一周的旋转，靠永久磁钢转子(5)磁场激化定子铁芯(4)磁分子成异性排列、相互吸引、产生旋转扭力来完成。
文档编号H02K23/04GK1571252SQ200410034058
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月23日 优先权日2004年4月23日
发明者顾明富 申请人:顾明富