专利名称：利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉 及一种利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机，有利于为节能作出贡献，最终与常规类型的电动机协同工作。
背景技术：
文件ES-A-1015076公开了一种磁力电动机，包括两个装配到框架中绕各自的平行轴旋转的转子。完全相同并且相互啮合的齿轮固定于两个轴上，向所述两个转子施加力使其以相同的速度沿相反方向旋转。每个转子具有十字形臂部，在十字形臂部的端部布置有永磁体。组装在其中一个转子中的磁体是固定的，然而，组装在另一个转子中的磁体能够绕垂直于相应转子旋转轴的各自的轴旋转。专利JP-A-60226766描述了驱动功率产生装置，包括定子和转子，其中，定子由以等角度间隔围绕其内周边成对地布置的奇数个固定的永磁体制成，每对永磁体在其内侧具有相反的磁极，并且转子装配成围绕轴旋转，并且围绕其外周边以等角度间隔设有偶数个永磁体，转子的所有磁体在其外侧具有相同的磁极。所述装置还具有磁体单元，所述磁体单元能够相互抵消布置在定子和转子之间的磁力线，并且机械地连接成与转子协同地旋转。 该磁体单元控制定子和转子的永磁体之间的斥力和引力。专利JP-A-6137261公开了旋转设备，所述旋转设备包括以相等角度间隔布置在定子内周边上的多个固定的永磁体和以相等角度间隔布置在组装成围绕轴旋转的转子的外周边上的许多固定的永磁体。具有与定子的每个永磁体相关联的部分磁屏的磁屏体静止地布置在转子的永磁体和定子的永磁体之间以便在磁制动力线最强时中断磁制动力线。专利JP-A-58206884描述了一种磁驱动装置，所述磁驱动装置基于面向第二永磁体布置的第一静态永磁体，而所述第二永磁体被提供有竖向往复运动并且利用连接杆和曲轴机构连接到旋转轴。电磁体驱动的装置在两个电磁体之间布置有屏蔽板，且可替代地移除屏蔽板。当移除屏蔽板后，两个磁体之间的引力使第二磁体向上移动，利用连接杆和曲轴机构使轴旋转半周。当屏蔽板放置在两个磁体之间时，两个磁体之间的磁力线被中断，并且第二磁体因重力作用而向下移动，使旋转轴旋转另外半周，如此反复。文件ES-A-1048979, ES_A_1051230， CN-A-1078078, KR-A-20010026946, KR-A-20010074126和KR-A-20030009246描述了基于使用永磁体产生的磁力的电动机的其他实例。在几个前述文件中，磁屏的用途是指中断或者减小永磁体的磁场之间的相互作用。然而，它们没有涉及这种磁屏的结构特征。用于构建能够中断两个磁体之间或者一个磁体和一个铁磁材料之间的磁力线的相对薄屏蔽的材料在本领域中是未知的。
发明内容
本发明的目的在于通过提供基于使用有效中断永磁体间磁力线的磁屏的永磁体磁场的选择性相互作用的电动机，从而有助于改善先前装置。
本发明的电动机基本上包括第一转子，布置成围绕支承在框架中的主轴进行旋转；和至少一个第二转子，装配成围绕支承在所述框架中并且平行于所述主轴的副轴进行旋转。多个第一永磁体以相等角度间隔围绕第一转子的周边进行固定，所有前述第一永磁体在外侧具有相同的磁极，即在最远离所述主轴的侧具有相同的磁极。类似地，多个第二永磁体以相等角度间隔围绕所述第二转子的周边进行固定，所有前述第二永磁体在外侧具有相同的磁极，即最远离所述副轴的侧具有相同的磁极。布置在所述第一转子的第一永磁体的前述外侧的磁极与布置在所述第二转子的第二永磁体的前述外侧的磁极相同，从而第一和第二永磁体相互排斥。所述第 一和第二转子通过机械运动传递装置进行运动学上的联结，迫使它们沿着相反的方向且以所选择的切向速度旋转，从而所述第一和第二转子的第一和第二永磁体布置成在旋转过程中彼此暂时地且连续地面对，并且它们之间没有任何物理接触。磁屏部分地布置在所述第一和第二转子之间，能够抵消或者减小所述第一转子的第一永磁体和第二转子的第二永磁体之间的磁力线。所述磁屏布置在所述第一和第二永磁体的迹线方向的上游部分，从而未被所述磁屏中断或者减小的所述第一和第二永磁体之间的磁力线在所述第一和第二永磁体的迹线的下游部分产生排斥力，所述排斥力迫使所述第一和第二转子沿着相反方向旋转。前述机械运动传递装置将所述第二转子的副轴的旋转传递到所述第一转子的主轴，反之亦然，并且所述主轴的旋转可以用来驱动例如机器或者机动车的装置。所述磁屏由两个叠加的永磁体制成的板形成，并且在所述永磁板的接触面上具有相同的磁极且在其外面具有相同的磁极。在运行情形中，所述磁屏的两个板的外面上的磁极与所述第一和第二转子的第一和第二永磁体外侧上的磁极相同，结果基本上中断位于所述第一和第二永磁体的迹线上游部分的所述第一和第二永磁体之间的磁相互作用。在整个本说明书中，所述第一和第二永磁体的迹线的上游和下游部分应理解为由结合或者包括所述主轴和副轴的虚拟平面进行界定的。这样，例如，磁屏相对于所述第一和第二永磁体的迹线方向设置于所述虚拟平面的上游，并且所述磁屏优选在所述虚拟平面内或者靠近所述虚拟平面具有前缘。在一个实施例中，所述第一永磁体的周向尺寸大于所述第二永磁体的周向尺寸，并且根据所述各自第一和第二转子的直径和切向速度对它们进行布置，从而每个所述第一永磁体的前缘先于所述相应第二永磁体的前缘横跨前述虚拟平面，而所述第一和第二永磁体的后缘大致同时横跨所述虚拟平面。在一个实施例中，形成所述磁屏的两个永磁板大致大小相同，并且当它们叠加时， 它们各自的边缘是邻接的，所述磁屏包括沿着所述两个板的邻接边缘布置的颗粒状永磁珠。所述颗粒状的珠子倾向于中和所述板的邻接边缘中的磁力线。前述颗粒状永磁体可以通过如下方式得到，例如，研磨永磁体直到得到小粒并且使所得到的小粒通过一个或多个筛子，从而得到基本统一尺寸的微粒或者不超过最大预定尺寸的微粒。前述最大尺寸取决于所述磁屏的尺寸，和，仅作为实例，0. 5到1. 5mm的最大微粒尺寸可以用于一般应用的磁屏。所述磁屏的两个永磁板因其接触面具有相同的磁极而相互排斥，它们通过条带抵消所述排斥的磁力而保持在一起，所述条带优选还包封所述颗粒状永磁珠。得到并且放置这种条带的一种实用方式是加热易于收缩的塑料筛。可选地，所述磁屏还包括位于面对所述第一转子布置的所述永磁板的至少外面上的一层颗粒状永磁体或者位于所述两个板中的每一个的外面上的一层颗粒状永磁体，所述颗粒状永磁体层也由所述条带与所述板和颗粒状永磁体珠包封在一起。优选地，所述第一转子的第一永磁体中的每一个都在其外侧具有理想地为其所有点都与所述主轴等距离的圆柱形部分表面形式的暴露表面，并且所述第二转子的第二永磁体中的每一个都在其外侧具有理想地为其所有点都与所述副轴等距离的圆柱形部分表面形式的暴露表面。所述第一和第二永磁体还优选在其内侧具有形式为大致平行于各自暴露表面的圆柱形部分表面的隐蔽表面，以及前缘和后缘(根据它们的迹线的方向)，所述前缘和后缘理想地为其虚拟延伸部分在所述第一和第二转子的各自主轴和副轴中相交。
在一个实施例中，为了调整本发明的电动机所产生的功率，所述副轴相对于所述框架被可移动地支承，并且连接到第一控制机构，所述第一控制机构可手动操作或者利用机械装置操作以便逐渐改变所述主轴和副轴之间的距离。这能够实现逐渐改变所述第二转子的第二永磁体的外侧或暴露表面和所述第一转子的第一永磁体的外侧或暴露表面之间的距离，当它们布置成彼此面对时，对应于最小功率的最大距离的位置和对应于最大功率的最小距离的位置，包括任意中间位置，之间的距离。可选地，所述磁屏还被可移动地装配并且连接到第二可操作的控制机构以便在所述第一和第二转子的第一和第二永磁体间的最小干涉的位置和最大干涉的位置，包括任意中间位置，之间移动所述磁屏。优选地，前述第一和第二控制机构应当共存，布置成使得它们能够同时地和/或共同地操作以便使所述最小距离的位置与所述最小干涉的位置相匹配和所述最大距离的位置与所述最大干涉的位置相匹配。术语“最小干涉的位置“是指部分地布置在所述第一和第二转子之间的所述磁屏位于所述第一和第二永磁体迹线的上游部分的位置，适于以最大功率操作所述电动机。所述第一和第二转子的直径可以是大致相等的，在这种情形下，它们具有相同数量的各自的第一和第二永磁体，或者所述第一和第二转子的直径不同，在这种情形下，具有大直径的转子将具有更大数量的永磁体。根据优选实施例，所述第一转子具有更大的直径， 多个第二转子以相等角度间隔围绕所述第一转子进行布置，从而所述第一转子像中央转子那样进行动作，所述第二转子像行星转子那样进行动作。前述行星转子装配成围绕平行于所述主轴并且与其等距离的副轴进行旋转。机械运动传递装置布置成运动学上地联结所述中央转子和行星转子以迫使它们沿着相反的方向且以所选择的切向速度进行旋转，从而所述行星转子的第二永磁体布置成在旋转过程中暂时地且连续地面对所述中央转子的第一永磁体。相应磁屏布置在所述行星转子中的每一个和所述中央转子之间，所述磁屏的特征和布置参照上面的相应描述。围绕所述中央转子布置的行星转子的数量优选是奇数以防止磁力线穿过中央转子或者中央转子的主轴。更优选地，布置在中央转子中的第一永磁体的数量是奇数，且所述行星转子的数量等于中央转子中的第一永磁体的数量。为了允许调整电动机的功率，所述副轴优选地相对于所述框架被可移动地支承， 并且连接到第一控制机构，所述第一控制机构可手动操作或利用机械装置进行操作以便在最小距离的位置和最大距离的位置，包括任意中间位置，之间一致地逐渐改变所述副轴和主轴之间的距离。在一个实施例中，所述磁屏固定到框架上的所选定的静止位置中。然而， 在替代实施例中，所有磁屏连接到第二控制机构，能够操作第二控制机构以在最小干涉的位置和最大干涉的位置，包括任意中间位置，之间一致地移动磁屏，如上面对单个第二转子所描述的那样。在这种情形下，有利的是，第一和第二控制机构布置成使得它们能够同时地和/或共同地操作以便同时移动行星转子和磁屏，匹配所述转子的最小距离的位置与所述磁屏的最小干涉的位置和所述转子的最大距离的位置与所述磁屏的最大干涉的位置。所述转子因此能够在停止或最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间进行调整。一般地，为了便利本发明的电动机的实际应用，所述中央转子的主轴构造成使得所述主轴能够利用输出机械运动传递装置连接到待驱动的装置，例如机器或者机动车。所述中央 转子的主轴还能够利用输入机械运动传递装置附加地连接到辅助电动机，例如常规电动机，从而后者能够在启动期间和/或加载超过预定阈值的载荷的加载过程中向所述中央转子供给动力。
参照附图，根据示范性实施例的下述详细说明，更好地理解本发明的前述和其他特征及优点。在附图中图1是根据本发明的基本实施例的利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机的正视示意图，其中，转子处于第一单个角度位置的；图2是处于第二单个角度位置的图1的电动机的正视示意图；图3是放大的细节的示意图，示出了图1和图2的电动机中磁屏的布置；图4是形成部分磁屏的永磁板的透视图；图5是根据一个实施例的磁屏的剖视透视图；图6是例示磁屏集成到支承构件中的局部剖视透视图；图7是保持磁屏和磁性配合部件的支承构件的剖视透视图；图8是根据另一个示范性实施例的磁屏的局部剖视图，其中，所述磁屏集成到支承构件中；图9是根据本发明的复杂示范性实施例的利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机的正视示意图；图10和图11是局部正视图，例示了图9的电动机中的第一控制机构的操作，其中，为了使附图更清晰起见，全部或者部分地省略了电动机的一些元件；图12和13是局部正视图，例示了根据图9所示复杂实施例的变型的电动机中第一和第二控制机构的同时操作，其中，为更清晰起见，全部或者部分地省略了电动机的一些元件；图14和15是局部正视图，例示了根据图9所示复杂实施例的另一变型的电动机中第一和第二控制机构的同时操作，其中，为更清晰起见，全部或者部分地省略了电动机的一些元件；图16是例示本发明的电动机装置的应用实例的示意图。
具体实施例方式首先参照图1和图2，附图标记30整体地表示一种根据本发明基本实施例的利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机，电动机包括第一转子1和第二转子5，其中，第一转子1布置成围绕支承在框架(未图示)中的主轴2 (图1和图2中未图示)旋转，第二转子5装配成围绕支承在所述框架中并且平行于主轴2的副轴6旋转。所述第一转子1具有多个固定的第一永磁体3，多个第一永磁体3以相等角度间隔围绕其周边间隔开并且进行分布。所有前述第一永磁体3在其离主轴2最远的外侧具有相同的磁极，例如S极。前述第二转子5具有多个固定的第二永磁体7，多个第二永磁体7以相等角度间隔围绕其周边间隔开并且进行分布。所有前述第二永磁体7在其离副轴6最远的外侧具有相同的磁极，例如S极。布置在第二转子5的第二永磁体7的外侧上的磁极与布置在第一转子1的第一永磁体3的外侧上的磁极相同。第一转子1的每个第一永磁体3在其外侧具有圆柱形部分表面形式的暴露面3a，暴露面3a的所有点与主轴2等距离。第二转子5的每个第二永磁体7 在其外侧具有圆柱形部分表面形式的暴露面7a，暴露面7a的所有点与副轴6等距离。第一和第二永磁体3、7具有镶嵌在各自第一和第二转子1，5的材料中的内侧和前缘与后缘，内侧和前缘与后缘是由非磁材料制成的，例如塑料。
机械运动传递装置布置成运动学上地联结第一和第二转子1、5，以便向其施加力使其沿相反方向且以所选择的切向速度旋转，从而第一和第二转子1、5的第一和第二永磁体3、7布置成在旋转过程中暂时地且连续地彼此面对。举例来说，图1和图2所示的基本实施例中，前述机械运动传递装置分别由各自一体地、相互啮合的第一和第二转子1、5的第一和第二齿轮44、45进行符号表示，从而第一和第二转子1、5的切向速度相同，虽然提供相同或者不同的切向速度的其他驱动装置是可能的。第一和第二永磁体3、7的大小和布置必须根据第一和第二转子1、5的相对切向速度确定。能够中断或者减小第一和第二永磁体 3、7磁场的相互作用的磁屏9部分地布置在第一和第二转子1、5之间。前述磁屏9结合到支承构件42，支承构件42利用例如螺钉等的固定元件43固定到框架上。支承构件42使磁屏9保持位于虚拟平面41的上游，虚拟平面41包括沿着第一和第二永磁体3、7迹线方向的第一转子的主轴2的几何轴线和第二转子5的副轴6的几何轴线。磁屏9优选具有位于所述虚拟平面41中或者靠近虚拟平面41的前缘。第一永磁体 3的周向尺寸比第二永磁体7的周向尺寸大距离d (图1)。第一和第二永磁体3、7根据第一和第二转子1、5的直径和切向速度进行布置，从而如图1所示，每个第一永磁体3的前缘在相应第二永磁体7的前缘之前横跨虚拟平面41，然而，如图2所示，第一和第二永磁体3、 7的后缘基本上同时横跨虚拟平面。在第一和第二永磁体3、7迹线的上游部分中，第一和第二转子1、5的第一和第二永磁体3、7的磁场之间的相互作用因磁屏9的动作而相互抵消或者减小。相反地，在未遇到磁屏9的第一和第二永磁体3、7迹线的下游部分中，相同符号的磁场的相互作用在第一和第二永磁体3、7之间产生排斥的磁力，向第一和第二转子1、5施加力使其如图1和图2的箭头所示沿着各自相反的方向旋转。根据图1和图2所例示的基本实施例的电动机30不包括用于调整功率的任何控制机构。根据一个实施例中的磁屏9的构造在下面有关图3至图5中描述。磁屏9由两个叠加的永磁板36、37构成，两个叠加的永磁板36、37在其接触面具有相同的磁极(例如N 极)，且在其外面具有相同的磁极(例如S极)。为了中断或者减小位于磁屏9所处的第一和第二永磁体3、7迹线上游部分的第一和第二永磁体3、7之间的磁相互作用，布置在磁屏 9的永磁板36、37外面上的磁极必须与布置在第一和第二转子1、5的第一和第二永磁体3、 7的外侧的磁极相同。优选地，磁屏9的两个永磁板36、37大致尺寸相同，并且当它们叠加时，它们具有各自邻接的边缘36a、37a。为了有助于中和前述邻接边缘36a、37a中的磁力线，磁屏9包括沿两个永磁板36、37的所述邻接边缘36a、37a布置的颗粒状永磁珠38。两个永磁板36、37 的相互接触面的相同磁极产生排斥的磁力，从而外部装置必须向它们施加作用力以使它们保持结合在一起。例如，在例示的实施例中，磁屏9的两个永磁板36、37由条带40抵消排斥的磁力而保持在一起，条带40还包封所述颗粒状永磁珠38。条带40可以是例如用收缩性薄膜包装的塑料盒包装两个永磁板36、37和颗粒状永磁珠38，如图5所示的那样。图6示出了支承构件42的一部分，支承构件42是由非铁磁金属(例如锌)的薄板制成的中空壳体形式，且磁屏9容纳在由支承构件42形成的中空壳体内。这样，磁屏9 的大部分由支承构件42的薄板覆盖，并且在覆盖的部分中，支承构件42的薄板与磁屏9的条带40接触。图7示出了一种替代构造，其中，除磁屏9外，支承构件42在相反端支承辅助磁屏46，辅助磁屏46的功能将在下面关于图9至11所示意性地例示的电动机50的复杂实施例中进行描述。在图7的替代构造中，前述辅助磁屏46由布置在界定其外形的包封中的颗粒状永磁体简单地形成。在所示的实例中，支承构件42由非铁磁金属的薄板的中空壳体形成，辅助磁屏46的颗粒状永磁体容纳在适当地形成的支承构件42的中空壳体一端。一对平行管48例如通过焊接固定到支承构件42的两个相反壁上，并且还布置在支承构件42 的中空壳体内。这两个管48允许相应固定元件，例如螺钉、螺纹杆等插入，以便将支承构件 42，并因此将磁屏9和辅助磁屏46固定到框架上的固定位置处。最靠近辅助磁屏46的管 48可选地用作围绕颗粒状永磁体的包封的部分，如图7所示的那样。图8示出了一种实施例变型，其中，磁屏9还包括位于面向第一转子1布置的永磁板36外面上的一层颗粒状永磁体39。在这种情形下，条带40还包封所述层的颗粒状永磁体39。替代地，磁屏9可以具有位于面向第二转子5布置的另一永磁板37外面上的一层颗粒状永磁体，或者位于每个永磁板36、37的外面上的一层颗粒状永磁体。关于图9至11，描述了根据本发明的复杂实施例的电动机50，电动机50包括中央转子1和多个行星转子5，其中，中央转子1装配到框架(未图示)中，从而中央转子1可以绕主轴2旋转，多个行星转子5以相等角度间隔围绕所述中央转子1布置，从而它们能够围绕平行于主轴2的各自的副轴6旋转。图9的中央转子1与图1和图2的第一转子1基本上具有相同的特征，并且图9的每个行星转子5与图1和图2的第二转子5基本上具有相同的特征。中央转子1具有以相等角度间隔围绕其周边分布的多个第一永磁体3，并且每个行星转子5具有以相等角度间隔围绕其周边分布的多个第二永磁体7。磁屏9布置在中央转子1和每个行星转子5之间，以便如关于图1至8所描述的磁屏9那样类似地进行动作。在图9至11所示的电动机50中，每个磁屏结合于支承构件42的一端，而支承构件42又利用固定元件43固定于框架。支承构件42在相对于磁屏9的相反另一端具有靠近相应的行星转子5的辅助磁屏46。这个辅助磁屏46的功能是减小两个相邻行星转子5 的第二永磁体7的磁场之间的任何相互作用。由支承构件42、磁屏9和辅助磁屏46形成的组件可以如类似于上面关于图7所描述的那样。支承构件42、磁屏9和辅助磁屏46的形状和尺寸是可变的，并且适合于中央转子1和行星转子5的特征。 中央转子1和所有行星转子5通过机械运动传递装置向行星转子5施加力使其沿着与中央转子1的旋转方向相反方向旋转而运动学上地彼此联结。相对切向速度选择成使得行星转子5的第二永磁体7和中央转子1的第一永磁体3布置成在旋转过程中彼此暂时地且连续地面对。在图9所示的实施例中，中央转子1具有9个第一永磁体3，并且围绕这第一中央转子1布置着9个行星转子5，每个行星转子5又具有3个第二永磁体7。可以看至IJ，中央转子中第一永磁体3的数量与行星转子5的数量相同。机械运动传递装置布置成使得中央转子1的第一永磁体3被布置成在旋转过程中连续地、单独地且同时地面向行星转子5的第二永磁体7。还可以看出，中央转子1的第一永磁体3的数量和行星转子5的数量是奇数。奇数个第一永磁体3和行星转子5确保在穿过主轴2的系统中不存在彼此面对布置的完全相反方向的力。选择数量9以便提供围绕中央转子1的行 星转子5的适当分布，虽然任何其他奇数数量也是可能的。尽管如此，本发明的装置还可利用在中央转子1中的偶数个第一永磁体3和偶数个行星转子5，甚至不同数量的中央转子1中的第一永磁体3 和行星转子5。例如，行星转子5的个数等于中央转子1中的第一永磁体3的个数加/减1 会有利于第一和第二永磁体3、7之间排斥力的切向分力的产生。每个行星转子5中的第二永磁体7的数量是任意的，并且可以不是3。在所例示的实施例中，前述机械运动传递装置包括对于每个行星转子5的第一齿轮11和第二齿轮12，其中，第一齿轮11装配到所述框架中从而可以围绕辅助轴13自由地旋转，第二齿轮12布置成使得其与行星转子5围绕副轴6 —体地旋转。每个第一齿轮11 与相应第二齿轮12啮合，从而行星转子5沿着与第一齿轮11的旋转方向的相反方向旋转。 机械运动传递装置还包括多个第一齿缘轮14和第一环形齿形带或链15，其中，每个第一齿缘轮14布置成使得它们与所述第一齿轮11中的一个围绕它们相应的辅助轴13 —体地旋转，第一环形齿形带或链15围绕所有第一齿缘轮14布置并且与它们中的每一个的一段啮合，以便向所有第一齿轮11施加力使其沿着相同的方向一致地旋转，并因此向所有行星转子5施加力使其沿着相反的方向一致地旋转。机械运动传递装置还包括第二齿缘轮16，第三齿缘轮17和第二齿形带或链18，其中，第二齿缘轮16围绕主轴2与中央转子1 一体地旋转，第三齿缘轮17与一些第一齿轮11 围绕它们相应的辅助轴13 —体地旋转，每一个第二齿形带或链18与所述第二齿缘轮16中的一个和所述第三齿缘轮17中的一个啮合。这样，利用第一、第二和第三齿缘轮14、16和 17以及第一和第二齿形带或链15、18，中央转子1和所有齿轮11沿着相同方向旋转，并且利用第一和第二齿轮11、12，所有行星转子5沿着与中央转子1的旋转方向相反的相同方向旋转。图9所示实施例的电动机50包括以相同的角度间隔围绕主轴2分布的三对第二和第三齿缘轮16、17和三个相应的第二齿形带或链18以使应力平衡分布。然而，它们的数量是不相关的，只有一个是必需的。在图9中，第一和第二齿轮11、12，第一、第二和第三齿缘轮14、16、17和第一和第二齿形带或链15、18利用点划线示意性地进行描述。中央转子1和行星转子5优选地沿着它们的轴向方向拉长，例如，拉长的圆柱形形状，主体由非磁性材料制成，例如尼龙或者另外聚合材料，或者非铁磁性金属材料，例如铝或奥氏体不锈钢，并且第一和第二永磁体3、7中的每一个具有沿轴向取向的条形形状，容纳在中央转子1或者行星转子5的主体的相应槽内。第一和第二永磁体3、7的构造与上面关于图1和图2的实施例的描述相同。第一和第二永磁体3、7的能够布置成同时彼此面对的数量、从每个主轴和副轴1、2到相应第一和第二永磁体3、7的暴露表面3a、7a的径向距离、第一和第二永磁体3、7沿轴向方向的长度以及当第一和第二永磁体3、7布置成彼此面对时它们的暴露表面3a、7a之间的分离距离，确定电动机装置的功率。在图9至11所示的复杂实施例的电动机50中，行星转子5的副轴6相对于框架被可移动地支承，并且连接到控制机构，能够操作控制机构以改变副轴6和主轴2之间的距离，并且当它们布置成彼此面对时，因此在最小距离Dl的位置(图9和图10)和最大距离 D2的位置(图11)，包括任意中间位置，之间改变行星转子5的第二永磁体7的暴露表面7a 与中央转子1的第一永磁体3的暴露表面3a之间的分离距离。这样，通过利用所述控制机构改变第一和第二永磁体3、7的暴露表面3a、7a之间的分离距离，电动机能够在对应 于最大距离D2的位置(图11)的停止或最小功率状态和对应于最小距离Dl的位置(图9和图 10)的最大功率状态，包括任意中间状态，之间进行调整。前述控制机构包括对于中央转子1的每个轴端，组装到框架中的调整轮19，从而调整轮19可以独立于中央转子1的旋转地围绕主轴2沿着两个方向旋转有限的角度。这个调整轮19支承与行星转子5的数量相同的多个第一铰链销21。第一铰链销21以相同的角度间隔围绕调整轮19的周边进行分布，并且与主轴2的距离相等。对于每个行星转子5 的每个轴端，控制机构包括枢转臂22，枢转臂22具有第一端部和第二端部，其中，副轴6可旋转地支承在第一端部，第二端部连接成使得第二端部可以独立于第一齿轮11的旋转地围绕相应副轴13进行枢转。控制机构由多个连接杆20构成，每个连接杆20具有第一端部和第二端部，其中，第一端部可枢转地连接所述调整轮19的所述第一铰链销21中的一个， 第二端部连接到相应枢转臂22的前述第一端部，从而第二端部能够围绕各自行星转子5的副轴6枢转。这样，虽然中央转子1的主轴2和副轴13具有相对于框架固定的位置，每个行星转子5的副轴6由连接杆20中的一个和枢转臂22中的一个可移动地支承，并且枢转臂22 的恒定长度确保第一和第二齿轮11、12之间在任何位置的正确啮合。如图10和图11所示， 在这个实施例中，调整轮19连接到杠杆10，杠杆10可以手动或者机械地操作，以使调整轮 19沿着两个方向围绕主轴2旋转前述的有限角度。调整轮19沿两个方向中的任一方向的旋转引起使所有行星转子5 —致地更靠近或者远离中央转子1(图10和图11)的运动，并因此能够在停止或最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间调整装置。为了使附图更清晰起见，在图9中，调整轮19、连接杆20和枢转臂22用点划线进行描述，在图10和11中，部分地描述中央转子1和调整轮19，并且示出了只有其中的一个行星转子5和其相应连接杆20及其枢转臂22。本领域技术人员可以在不偏离本发明的范围的前提下，设想第一控制机构的替代布置。关于图12和图13，描述了电动机50的一个实施例变型，除下述内容外，其与上面图9至11所述的复杂实施例完全类似，即除在一致地移动所有行星转子5中有用的第一控制机构外，所有磁屏9相对于所述框架可移动地进行装配，并且连接到第二可操作控制机构以便在最小干涉的位置(图12)和最大干涉的位置(图13)，包括任意中间位置，之间一致地移动所述磁屏9。在图12和图13中，第一和第二控制机构之所以设置成同时并且共同地进行操作，是为了匹配中央转子1和行星转子5之间的最小距离Dl的位置与磁屏9的最小干涉的位置(图12)，以及中央转子1和行星转子5之间的最大距离D2的位置与磁屏9 的最大干涉的位置(图13)，以及由此在停止或者最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间调整电动机。
在图12和图13的实施例变型中，对于每个行星转子5的每个轴端，第二控制机构包括具有第一端部和第二端部的枢转元件23，其中，第一端部连接成使得第一端部能够围绕辅助轴13进行枢转，第二端部通过第二铰链销24可枢转地连接到磁屏9的相应支承构件42。而且，每个磁屏9通过位于前述第一铰链销21和辅助轴6之间的第三铰链销25可枢转地连接到其相应的连接杆20。这样，调整轮19沿两个方向中的任一方向的旋转引起使所有行星转子5和所有磁屏9 一致地移动以更靠近或者远离中央转子1 (图12和图13)的运动，并因此能够在停止或者最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间调整所述装置。本领域技术人员能够理解的是，为了第二控制机构的正确操作，不必使枢转元件 23的第一端部连接成围绕辅助轴13枢转，枢转元件23能够连接成围绕其位置相对于框架固定的任何辅助轴或铰链销进行枢转，二者具有等同的效果。同样地，虽然不是必要的，每个磁屏9的支承构件42具有类似于上面关于图7所描述的辅助磁屏46，以便减小两个相邻行星转子5的第二永磁体7的磁场之间的任何相互作用。本领域技术人员能够在不偏离本发明的范围的前提下设想第二控制机构的替代布置。 图14和图15也示出了电动机50的另一实施例变型，其中，电动机50除下述内容外完全类似于上面关于图9至11所描述的复杂实施例，即每个支承构件42具有大致对称地布置在其相反端部的两个磁屏9，由支承构件9和两个磁屏9构成的每个组件布置成使得其能够围绕平行于主轴2和副轴6的旋转轴47在第一位置(图14)和第二位置(图15) 之间进行旋转，其中，在第一位置中，磁屏9相对于设置在支承构件42左侧的行星转子5进行动作，以使主轴2沿着逆时针方向旋转(图14)；在第二位置中，磁屏9相对于设置在支承构件右侧的行星转子5进行动作，以使主轴2沿着顺时针方向旋转(图15)。由支承构件 42和磁屏9形成的组件连接到换向机构，能够致动换向机构以使该组件从第一位置移动到第二位置，反之亦然，由此改变电动机50的主轴2的旋转方向。由支承构件42和磁屏9形成的组件的形状和尺寸，以及旋转轴47的位置选择成当行星转子5因第一控制机构的动作而处于最大距离的位置(未图示)时，允许该组件进行旋转。现在参照图16，下面描述本发明的利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机的一种应用的基本实例。在图16中，附图标记50整体地表示本发明的电动机，电动机50优选地容纳在壳体33中，电动机50的主轴2具有从所述壳体33突出的两个端部2a、2b。主轴2的其中的一个突出端部2a利用输入机械运动传递装置26连接到辅助电动机27，辅助电动机27可以是电动机、风动机、液压马达、内燃机或者在其启动和/或载荷超过预定阈值的加载过程中，或者视为适当的时候，能够向本发明的电动机提供动力的任何其他常规类型的马达。前述输入机械运动传递装置26可以除其他元件外，包括离合器31。主轴2的另一突出端部2b利用输出机械运动传递装置28连接到装置29的输入轴35以使其驱动，例如，举例来说，发电机、机动车、机床或者任何其他类型的装置等。前述输出机械运动传递装置28还可以包括，例如，减速机构、离合器和/或旋转变换器32，可以利用杠杆34耦合和解耦装置29的输入轴35和/或相对于电动机装置50的主轴2的旋转方向，选择性逆转装置 29的输入轴35的旋转方向。应当考虑的是，根据图1和图2所示的本发明简单实施例的电动机30，电动机30 具有单个第一转子1和单个第二转子5，并且能够包括第一控制机构，以便基于与图9至11 的调整轮19、连接杆20和枢转臂相等同的调整杠杆、连接杆和与枢转臂，改变第一和第二转子1、2之间的分离距离。为此，第二转子的副轴6由连接杆和枢转臂可移动地支承。第一和第二转子1、2之间的运动学联结将利用与图9至11的第一和第二齿轮11、12相等同的第一和第二齿轮，和与图9的第二和第三齿缘轮16、17及第二齿形带或链18相等同的由齿形带或链连接的一对齿缘轮实现。可选地，电动机30还可包括第二控制机构以与关于图 12和13的描述相等同的方式移动磁屏9。 本领域技术 人员将能够基于偏离本发明所附权利要求所限定范围的所示和描述的实施例进行修改和变型。
权利要求
1.一种利用永磁体磁场的选择性相互作用的电动机，包括下述各项的结合第一转子(1)，其布置成围绕支承在框架中的主轴( 进行旋转；多个第一永磁体(3)，其固定在所述第一转子(1)上并且以相等角度间隔围绕其周边间隔开，所有前述第一永磁体C3)在距离所述主轴( 最远的外侧具有相同的磁极；至少一个第二转子(5)，其布置成围绕副轴(6)进行旋转，副轴支承在所述框架中并且平行于所述主轴O)；多个第二永磁体(7)，其固定在所述第二转子( 上并且以相等角度间隔围绕其周边进行间隔开，所有前述第二永磁体(7)在距离所述副轴(6)最远的外侧具有相同的磁极，并且前述第二永磁体(7)的所述相同的磁极与布置在所述第一转子(1)的第一永磁体(3)外侧的磁极相同；机械运动传递装置，其联结所述第一和第二转子(1、5)以向它们施加力使其沿着相反的方向并且以所选择的切向速度旋转，从而所述第一和第二转子(1、幻的第一和第二永磁体(3、7)布置成在旋转过程中彼此暂时地且连续地面对；以及一个磁屏(9)，其部分地布置在所述第一和第二转子(1、幻之间，所述磁屏(9)由至少两个叠加的永磁板(36、37)形成，并且在所述至少两个叠加的永磁板(36、37)的接触面上具有相同的磁极且在其外面具有相同的磁极，所述至少两个叠加的永磁板(36、37)的外面上的磁极与所述第一和第二转子(1、幻的第一和第二永磁体(3、7)外侧上的磁极相同以便中断或者减小位于所述第一和第二永磁体(3、7)的迹线上游部分的所述第一和第二永磁体(3、7)之间的磁相互作用。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述磁屏(9)设置于经过所述主轴(2) 和副轴(6)的虚拟平面Gl)的相对于所述第一和第二永磁体(3、7)的迹线方向的上游，并且所述磁屏(9)在所述虚拟平面Gl)内或者靠近所述虚拟平面Gl)具有前缘。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述磁屏(9)的两个永磁板(36、 37)大致大小相同，并且具有各自邻接的边缘(36a、37a)，所述磁屏(9)包括沿着所述两个永磁板(36、37)的邻接边缘(36a、37a)布置的颗粒状永磁珠(38)。
4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述磁屏(9)的两个永磁板(36、37)通过条带GO)抵消所述排斥的磁力而保持在一起，所述条带GO)还包封所述颗粒状永磁珠 (38)。
5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述磁屏(9)还包括位于面对所述第一转子(1)布置在所述永磁板(36)的至少外面上的一层颗粒状永磁体(39)，所述条带00) 还包封所述颗粒状永磁体(39)层。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的电动机，其特征在于，所述第一永磁体(3) 的周向尺寸大于所述第二永磁体(7)的周向尺寸，并且所述第一和第二永磁体(3、7)布置成使得每个第一永磁体( 的前缘先于所述相应第二永磁体(7)的前缘横跨所述虚拟平面 (41)，而所述第一和第二永磁体(3、7)的后缘大致同时横跨所述虚拟平面。我
7.根据权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述第一转子(1)的每个第一永磁体 (3)在其外侧上具有其所有点与所述主轴( 等距离的圆柱形部分表面形式的暴露表面 (3a)；并且所述第二转子(5)的每个第二永磁体(7)在其外侧上具有其所有点与所述副轴 (6)等距离的圆柱形部分表面形式的暴露表面(7a)。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的电动机，其特征在于，所述副轴(6)相对于所述框架被可移动地支承，并且连接到第一可操作的控制机构以改变所述副轴(6)和主轴 (2)之间的距离，并因此当所述第二永磁体(7)与第一永磁体(3)彼此面对地布置时，在最小距离的位置和最大距离的位置，包括任意中间位置，之间改变所述第二转子(5)的第二永磁体(7)的外侧和第一转子(1)的第一永磁体(3)的外侧之间的距离。
9.根据权利要求8所述的电动机，其特征在于，所述磁屏(9)相对于所述框架被可移动地装配，并且连接到第二可操作的控制机构以在所述第一和第二转子(1、5)的第一和第二永磁体(3、7)间的最小干涉的位置和最大干涉的位置，包括任意中间位置，之间移动所述磁屏(9)。
10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述第一和第二控制机构布置成同时地和/或共同地进行操作，以便使所述最大距离的位置与最大干涉的位置相匹配以及所述最小距离的位置与最小干涉的位置相匹配。
11.如前述权利要求中的任意一项所述的电动机，其特征在于，所述电动机包括以相等角度间隔围绕所述第一转子(1)布置的多个所述第二转子(5)，从而所述第一转子(1)是中央转子(1)和第二转子(5)是行星转子(5)，每个所述第二转子(5)装配成围绕平行于所述主轴(2)并且与其等距离的相应副轴(6)进行旋转，所述机械运动传递装置布置成联结所述中央转子(1)和行星转子(5)以便向其施加力使其沿着相反的方向且以所选择的切向速度旋转，从而所述行星转子(5)的第二永磁体(7)布置成暂时地且连续地面向所述中央转子(1)的第一永磁体(3)，并且多个所述磁屏(9)布置成每个所述磁屏(9)与其中一个所述行星转子(5)相关联。
12.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，所有前述副轴(6)相对于所述框架被可移动地支承并且连接到所述第一可操作的控制机构，以便在最小距离的位置和最大距离的位置，包括任意中间位置，之间一致地改变所述主轴(2)和副轴(6)之间的距离。
13.如权利要求12所述的电动机，其特征在于，所有磁屏(9)相对于所述框架被可移动地装配并且连接到所述第二可操作的控制机构，以便在最小干涉的位置和最大干涉的位置，包括任意中间位置，之间移动所述磁屏(9)。
14.如权利要求13所述的电动机，其特征在于，所述第一和第二控制机构布置成同时地和/或共同地操作，以便使最大距离的位置与最大干涉的位置相匹配和最小距离的位置与最小干涉的位置相匹配，并因而在停止或最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间调整所述电动机。
15.如权利要求11至14中的任意一项所述的电动机，其特征在于，所述中央转子(1) 中的第一永磁体(3)的数量是奇数，所述行星转子(5)的数量等于所述中央转子(1)中的第一永磁体(3)的数量。
16.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，对于每个行星转子(5)，所述机械运动传递装置包括第一齿轮(11)、第二齿轮(12)、第一齿缘轮(14)、和第一齿形带或链(15)以及至少一个第二齿形带或链(18)，其中，所述第一齿轮(11)装配到所述框架中以便围绕辅助轴(13)进行旋转并且与布置成和所述行星转子(5)围绕所述副轴(6) —体地旋转的第二齿轮(12)相啮合，所述第一齿缘轮(14)布置成与所述第一齿轮(11)围绕所述辅助轴 (13) —体地旋转，所述第一齿形带或链(15)与所有前述第一齿缘轮(14)啮合以使所有行星转子(5)沿着相同方向一致地旋转，并且所述至少一个第二齿形带或链(18)与第二齿缘轮(16)和第三齿缘轮(17)相啮合，其中所述第二齿缘轮(16)布置成与所述中央转子(1) 围绕所述主轴(2) —体地旋转，所述第三齿缘轮(17)布置成与所述第一齿轮(11)的其中一个围绕相应辅助轴(13) —体地旋转以使所述行星转子(5)和中央转子(1)沿着相反的方向旋转。
17.如权利要求12所述的电动机，其特征在于，对于所述中央转子(1)的每个轴端， 所述第一控制机构包括调整轮(19)，其中，所述调整轮(19)装配在所述框架中以使其独立于所述中央转子(1)地围绕所述主轴(2)沿着两个方向旋转有限的角度，并且所述调整轮 (19)支承以相等角度间隔并且与所述主轴(2)等距离地分布的多个铰链销(21)，对于每个行星转子(5)的每个轴端，所述第一控制机构包括枢转臂(22)和多个连接杆(20)，所述枢转臂(22)具有可旋转地支承所述副轴(6)的第一端部和连接成围绕相应辅助轴(13)枢转的第二端部，每个所述连接杆(20)具有第一端部和第二端部，所述第一端部可枢转地连接到所述调整轮(19)的第一铰链销(21)中的一个，并且所述第二端部连接到所述枢转臂 (22)中的一个的第一端部，从而所述连接杆(20)能够围绕各自行星转子(5)的副轴(6)进行枢转。
18.如权利要求17所述的电动机，其特征在于，对于每个行星转子(5)的每个轴端，所述第二控制机构包括具有第一端部和第二端部的枢转元件(23)，其中，所述枢转元件(23) 的第一端部连接成围绕其位置相对于所述框架固定的辅助轴(13)进行枢转，所述第二端部通过第二铰链销(24)可枢转地连接到所述相应磁屏(9)，每个磁屏(9)还通过位于前述第一铰链销(21)和所述辅助轴(6)之间的第三铰链销(25)可枢转地连接到其相应的连接杆(20)。
19.如权利要求18所述的电动机，其特征在于，所述调整轮(19)连接到可操作的杠杆 (10)，以使所述调整轮(19)围绕所述主轴(2)沿着两个方向旋转所述有限的角度，并因而在停止或最小功率状态和最大功率状态，包括任意中间状态，之间调整所述装置。
20.如前述权利要求中的任意一项所述的电动机，其特征在于，所述主轴(2)构造成利用输出机械运动传递装置(28)连接到待驱动的装置(29)，并利用输入机械运动传递装置 (26)连接到常规辅助电动机(27)，所述常规辅助电动机(27)能够在启动期间和/或在加载超过预定阈值载荷的加载期间向所述中央转子(1)供给动力。
全文摘要
本发明的电动机包括中央转子(1)、多个行星转子(5)、机械驱动系统和多个磁屏(9)，其中，所述中央转子(1)围绕主轴(2)旋转且具有围绕其周边分布的多个第一永磁体(3)，所述多个第一永磁体(3)在外侧具有相同的磁极；所述多个行星转子(5)围绕所述中央转子(1)布置，每个行星转子(5)围绕平行于所述主轴(2)的相应副轴(6)旋转，所述行星转子(5)具有围绕其周边分布的多个第二永磁体(7)，所述多个第二永磁体(7)在其外侧具有与所述第一永磁体相同的磁极；所述机械驱动系统向所述中央转子(1)和行星转子(5)施加力以使其沿着相反的方向旋转，所述第一和第二永磁体(3、7)布置成在旋转过程中彼此面对；每个所述磁屏(9)布置在处于所述第一和第二永磁体迹线的上游部分的中央转子(1)和其中一个行星转子(5)之间。
文档编号H02K53/00GK102224662SQ200980146785
公开日2011年10月19日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月1日
发明者J·莫塔斯巴利斯 申请人:捷科萨里斯蒂瑟恩斯I专利公司