一种四级电机的制作方法

1.本技术涉及电机的领域，尤其是涉及一种四级电机。


背景技术：

2.随着经济的发展，人们生活水平的提高，电动工具在日常生活当中的使用越来越普及。随着锂电池容量不断的提高，在小功率电动工具领域，直流电动工具逐步取代交流电动工具，电动工具也逐步朝着便携式，轻量化方向发展。
3.因为小直流电机因空间上的不足及成本上的考虑常采用二对磁石与一对碳刷的组合设计。通常为两级四绕组的直流电动机，这种结构电机的绕组采用对称串联布线。在开发高扭矩，低转速的电机时，转子电枢参数会选取线径大的漆包线，且匝数多；转子绕线排线难，芯片槽有效利用率低，表观现象为线高，线满，线排不下、换向器耳仔包不住漆包线，会有耗能低，力不足的问题。
4.直流电动工具在大扭矩，高功耗方面推出了四极直流电机，解决，对生产工艺上的绕线、点焊、平衡增加了工艺难度，产品品质得不到有效保证。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为为了缓解上述问题，需要推出大扭矩，高功耗的直流电机。


技术实现要素：

6.为了提高直流电机的扭矩，本技术提供一种四级电机。
7.本技术提供的一种四级电机采用如下的技术方案：一种四级电机，包括外壳、磁极、转子和至少两组电刷组件，所述磁极有两对，每对所述磁极包括n级和s级，两对所述磁极交替布置于所述壳体内壁，所述转子安装于所述壳体内且位于两对所述磁极之间，相邻所述磁极之间形成有磁场，所述转子包括转子轴、铁芯、漆包线和换向器，所述铁芯安装于所述转子轴上并设置有五个绕组，所述换向器安装于所述转子轴一端并相互绝缘设置有换向片，所述漆包线按一定顺序缠绕于所述绕组并与所述换向片导电接触，且五个所述绕组旋转时，一个所述绕组处于短路，余下四个所述绕组交替电流流向相反，且处于短路的所述绕组位于所述磁场外。
8.通过采用上述技术方案，四个绕组交替流动不同方向的电流，对应四个交替变化的磁场，从而使得四个绕组受到的推动力方向保持一致，当转子转动时，在换向片的电流换向作用下，短路的绕组虽然变化，但仍然位于磁场相应的区域，其他绕组也以相同的方式变化，使得转子在旋转时，始终受到四个推动力，转子输出的扭矩和力更大，且电机保持较小的体型。
9.可选的，所述换向片有十个且两两对应五个所述绕组，每个所述换向片上设置有换向钩，五个所述绕组分别设为1号、2号、3号、4号和5号，1号绕组对应1
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1号和1
‑
2号换向片，2号绕组对应2
‑
1号和2
‑
2号换向片，3号绕组对应3
‑
1号和3
‑
2号换向片，4号绕组对应4
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1号和4
‑
2号换向片，5号绕组对应5
‑
1号和5
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2号换向片，换向钩的编号对应换向片的编号，所
述漆包线一端勾连于3
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1号换向钩，另一端绕过绕组勾连5
‑
2号换向钩，在5号绕组缠绕至少一圈，勾连5
‑
1号换向钩，绕过绕组勾连2
‑
2号换向钩，在2号绕组缠绕至少一圈，勾连2
‑
1号换向钩，绕过绕组勾连4
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2号换向钩，在4号绕组缠绕至少一圈，勾连4
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1号换向钩，绕过绕组勾连1
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2号换向钩，在1号绕组缠绕至少一圈，勾连1
‑
1号换向钩，绕过绕组勾连3
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2号换向钩，在3号绕组缠绕至少一圈，最后勾连于3
‑
1号换向钩，且所述漆包线与所述换向钩勾连位置电连接，且两组所述电刷组件之间间隔90度设置。
10.通过采用上述技术方案，由于电刷组件之间的间隔90度设置，假设3
‑
2号换向片为输入电流，2
‑
1号换向片和2
‑
2号换向片为输出电流，那么2号绕组处于短路状态，电流不再通过，2号绕组正对位于磁极旁并不受电磁力，其中3
‑
2号换向片经过漆包线传递到2
‑
1号换向片的电路电流方向相同，对应1号绕组和4号绕组，使得1号绕组和4号绕组上电流方向一致，由于1号和4号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，而3
‑
2号换向片经过漆包线传递到2
‑
2号换向片的电路电流方向相同，对应3号绕组和5号绕组，使得3号绕组和5号绕组上电流方向一致，由于3号和5号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，同理推导下，转子旋转90度，也能保持相同的推动方向，一根漆包线反复缠绕的方式，组装更加方便，且电刷数量更少，只需最少的两对就能维持四个绕组均受力。
11.可选的，所述外壳包括壳体和端盖，所述端盖中部开设有供所述转子轴穿过的输出孔，所述电刷组件设置于所述端盖上，所述电刷组件有两组，两组所述电刷组件沿所述端盖周向间隔角度设置，所述电刷组件包括刷架、电刷和弹性驱动件，所述刷架安装于所述端盖并设置有供所述电刷滑移安装的滑道，所述滑道朝向所述端盖的轴线方向设置，所述弹性驱动件安装于所述端盖并驱动所述电刷在所述滑道内朝所述端盖轴线方向运动。
12.通过采用上述技术方案，两个电刷组件作为电流输入端和电流输出端，转子轴旋转时，两个电刷组件的电刷与不同的换向片接触，从而实现电流在绕组内流动状态随着绕组的旋转而转换，电刷在弹性驱动件的驱动下始终保持与换向片的良好抵接状态，电刷架用于限制电刷的滑移方向，使得电刷在弹性驱动件的驱动下始终沿着滑道运动，同时电刷完全磨损完，才会出现失效的情况，电刷组件的寿命更长。
13.可选的，所述弹性驱动件采用扭簧，所述端盖上设置有供所述扭簧套设的支撑柱，所述刷架上开设有沿着所述滑道并贯穿所述滑道的滑口，所述扭簧一端受限另一端抵接所述电刷尾部并位于所述滑口内。
14.通过采用上述技术方案，弹性驱动件采用扭簧，结构简单，推动力稳定，同时电刷的长度可以与滑道一致，弹性驱动件不会占据电刷安装的空间，电刷的长度可以更长，进一步提高寿命，同时弹性驱动件与电刷之间不需要连接间隔，通过弹性驱动件和换向片的夹持以及电刷架的限制作用，即可固定电刷，电刷更换更加方便，开设的滑口供弹性驱动件抵接电刷的一端沿着滑道滑移，实现弹性驱动件随着电刷的磨损也能一直保持对电刷的抵接。
15.可选的，所述端盖设置有安装槽，所述电刷组件安装于所述安装槽内，且所述端盖一侧设置有贯穿所述安装槽的导线引出口。
16.通过采用上述技术方案，安装槽的设置，使得端盖上安装的电刷组件得到保护，有
利于电刷的安装，同时增加端盖的厚度，使得端盖嵌装于壳体内时，更加稳定，在端盖一侧设置导向引出口，使得为电刷供电的导线可以从电机侧壁引出，相比于从电机端面引出导线，侧面引出导线的形式，使得导线不会影响转子轴的运转。
17.可选的，所述端盖内设置有导线夹持组件，所述导线夹持组件包括中间块和位于所述中间块两侧的夹持块，所述夹持块与所述中间块之间形成供导线出入的导线通道，所述导线通道远离所述端盖周向的端口设为导线引出口。
18.通过采用上述技术方案，通过导线夹持组件对导线进行夹持固定，使得导线在从壳体内引出前得到较好的固定，导线在受到外部拉力时，不容易带动电刷，也不容易破坏导线与电刷之间的连接状态，夹持块和中间块对导线进行夹持固定，结构简单有效。
19.可选的，所述外壳还包括限制所述端盖于所述壳体内的限位盖，所述限位盖中部开设有供所述转子轴穿过的孔并安装有轴承，所述刷架背离所述端盖的侧壁开设有定位槽，所述限位盖上设置有定位条，所述定位条定位安装于所述定位槽内。
20.通过采用上述技术方案，限位盖用于把端盖限制在壳体内，使得端盖安装更换方便，限位盖开孔并安装轴承供转子轴穿过，使得转子轴得到支撑的同时，旋转顺畅，限位盖上的定位槽与定位条配合，对端盖进行周向限位，使得端盖不容易随着转子轴一起旋转，保持端盖与壳体之间的相对静止。
21.可选的，所述转子还包括散热件，相邻所述绕组之间具有铁芯间隙，所述散热件包括安装环部，所述安装环部具有垂直于其轴线的散热平面，所述安装环部套装于所述转子轴外并于所述散热平面上周向布置有散热片，所述安装环部背离所述散热平面的侧壁设置有夹持固定块，所述夹持固定块嵌装于所述铁芯间隙内。
22.通过采用上述技术方案，设置散热件，提高转子的散热，散热件通过夹持固定块夹持固定于铁芯上，散热片在转子的带动下旋转，从而带动散热片附近的气体流动，通过气体流动带出壳体内外气体的循环，从而更好的把壳体内的热量传递出去，提高电机的散热效果。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：四个绕组交替流动不同方向的电流，对应四个交替变化的磁场，从而使得四个绕组受到的推动力方向保持一致，当转子转动时，在换向片的电流换向作用下，短路的绕组虽然变化，但仍然位于磁场相应的区域，其他绕组也以相同的方式变化，使得转子在旋转时，始终受到四个推动力，转子输出的扭矩和力更大，且电机保持较小的体型；由于电刷组件之间的间隔90度设置，假设3
‑
2号换向片为输入电流，2
‑
1号换向片和2
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2号换向片为输出电流，那么2号绕组处于短路状态，电流不再通过，2号绕组正对位于磁极旁并不受电磁力，其中3
‑
2号换向片经过漆包线传递到2
‑
1号换向片的电路电流方向相同，对应1号绕组和4号绕组，使得1号绕组和4号绕组上电流方向一致，由于1号和4号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，而3
‑
2号换向片经过漆包线传递到2
‑
2号换向片的电路电流方向相同，对应3号绕组和5号绕组，使得3号绕组和5号绕组上电流方向一致，由于3号和5号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，同理推导下，转子旋转90度，也能保持相同的推动方向，一根漆包线反复缠绕的方式，组装更加方便，且电刷数量更少，只需最少的两对就能维持四个绕组均受
力；两个电刷组件作为电流输入端和电流输出端，转子轴旋转时，两个电刷组件的电刷与不同的换向片接触，从而实现电流在绕组内流动状态随着绕组的旋转而转换，电刷在弹性驱动件的驱动下始终保持与换向片的良好抵接状态，电刷架用于限制电刷的滑移方向，使得电刷在弹性驱动件的驱动下始终沿着滑道运动，同时电刷完全磨损完，才会出现失效的情况，电刷组件的寿命更长，弹性驱动件采用扭簧，结构简单，推动力稳定，同时电刷的长度可以与滑道一致，弹性驱动件不会占据电刷安装的空间，电刷的长度可以更长，进一步提高寿命，同时弹性驱动件与电刷之间不需要连接间隔，通过弹性驱动件和换向片的夹持以及电刷架的限制作用，即可固定电刷，电刷更换更加方便，开设的滑口供弹性驱动件抵接电刷的一端沿着滑道滑移，实现弹性驱动件随着电刷的磨损也能一直保持对电刷的抵接。
附图说明
24.图1是本技术实施例的结构示意图；图2是本技术实施例的爆炸图；图3是本技术实施例中转子的结构示意图；图4是本技术实施例中散热件的结构示意图；图5是本技术实施例中漆包线的缠绕方式示意图；图6是本技术实施例中转子与端盖的结构示意图；图7是本技术实施例中端盖的结构示意图。
25.附图标记说明：1、外壳；11、壳体；12、端盖；121、安装槽；122、输出孔；123、支撑柱；13、限位盖；131、定位孔；132、定位口；133、定位条；2、磁极；3、转子；31、转子轴；32、铁芯；321、绕组；322、铁芯间隙；33、漆包线；34、散热件；341、安装环部；342、散热平面；343、散热片；344、夹持固定块；35、换向器；351、换向片；352、换向钩；353、绝缘物；4、限位套；5、电刷组件；51、刷架；511、滑道；512、滑口；52、电刷；521、卡槽；53、弹性驱动件；61、观察槽；62、定位凸起；63、定位缺口；71、导线引出缺口；72、中间块；73、夹持块；74、导线通道；75、导线引出口；76、限位凸起；761、导向面；81、定位槽。
具体实施方式
26.以下结合附图1
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7对本技术作进一步详细说明。
27.本技术实施例公开一种四级电机。
28.参照图1和图2，一种四级电机，包括外壳1、磁极2和转子3，外壳1包括壳体11和端盖12，壳体11为一端开口的圆柱壳体11，通过端盖12封闭壳体11开口一端，磁极2安装于外壳1内，磁极2有两对，每对磁极2包括n级和s级，两对四个磁极2交替布置于壳体11内壁，形成n级、s级、n级、s级的交替布置，相邻磁极2之间形成磁场，且沿着外壳1周向，四个磁场交替相反。
29.参照图2和图3，转子3安装于壳体11内且位于两对磁极2之间，转子3包括转子轴31、铁芯32、漆包线33、散热件34和换向器35，外壳1封闭一端开设有供转子轴31的输出端穿出的孔并安装有轴承，转子轴31的输出端过盈穿过轴承的内圈，使得转子轴31的输出端得到支撑的同时可以旋转。
30.参照图2和图3，铁芯32安装于转子轴31上并设置有五个绕组321，五个绕组321沿转子轴31周向等角度间隔布置，每个绕组321的横截面呈t型，同时铁芯32有多个铁片组成，铁片由五个t形的薄铁片一体组成，铁片的中心形成孔，多个铁片套装在转子轴31外，多个铁片上t形的薄铁片相互叠合形成相应的绕组321，同时转子轴31的输出端套装有限位套4，限位套4过盈套装且与铁芯32的端面均涂覆有一层防锈油漆，把限位套4与铁芯32涂覆固定，换向器35安装于转子轴31的输入端，通过限位套4和换向器35对铁芯32进行夹持。
31.参照图3和图4，散热件34包括安装环部341，安装环部341具有垂直于其轴线的散热平面342，安装环部341套装于转子轴31外并于散热平面342上周向布置有散热片343，散热片343的高度方向与散热平面342垂直，散热片343的长度方向沿安装环部341径向延伸设置，安装环部341背离散热平面342的侧壁设置有夹持固定块344，相邻绕组321之间具有铁芯间隙322，夹持固定块344有五个，五个夹持固定块344一一对应嵌装于五个铁芯间隙322内。
32.参照图3，换向器35安装于转子轴31输入端，换向器35由十个换向片351组成，十个换向片351通过绝缘物353质相互固定形成圆管并套装于转子轴31上，使得十个换向片351相互绝缘，其中绝缘物353质可以采用云母片制成，十个换向片351沿转子轴31周向布置，每个绕组321对应两个换向片351，每个换向片351靠近绕组321的一侧一体设置有换向钩352。
33.参照图5，五个绕组321分别设为1号、2号、3号、4号和5号，1号绕组321对应1
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1号和1
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2号换向片351，2号绕组321对应2
‑
1号和2
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2号换向片351，3号绕组321对应3
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1号和3
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2号换向片351，4号绕组321对应4
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1号和4
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2号换向片351，5号绕组321对应5
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1号和5
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2号换向片351，换向钩352的编号对应换向片351的编号。
34.参照图5，漆包线33一端勾连于3
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1号换向钩352，另一端绕过绕组321勾连5
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2号换向钩352，在5号绕组321缠绕至少一圈，勾连5
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1号换向钩352，绕过绕组321勾连2
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2号换向钩352，在2号绕组321缠绕至少一圈，勾连2
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1号换向钩352，绕过绕组321勾连4
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2号换向钩352，在4号绕组321缠绕至少一圈，勾连4
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1号换向钩352，绕过绕组321勾连1
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2号换向钩352，在1号绕组321缠绕至少一圈，勾连1
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1号换向钩352，绕过绕组321勾连3
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2号换向钩352，在3号绕组321缠绕至少一圈，最后勾连于3
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1号换向钩352，且漆包线33除了端部与换向钩352直接电连接外，其他换向钩352处的漆包线33外绝缘管破损而实现与换向钩352勾连位置电连接。
35.参照图3，同时，换向钩352在漆包线33缠绕完毕后弯折至端部与换向片351抵接，从而把漆包线33进一步包围限制，换向钩352外壁还包裹有一层绝缘物353，对漆包线33进行进一步的固定，使得换向钩352被包裹固定，漆包线33与换向钩352之间更加不容易相互脱离，绝缘物353可以为绝缘胶也可以为石膏。
36.本实施例中漆包线33在每个绕组321上缠绕圈数一致均为17圈。
37.参照图6和图7，端盖12背离绕组321的侧壁开设有安装槽121，使得端盖12为背离绕组321一侧开口的壳体11，端盖12的中部同轴开设有供转子轴31输入端穿过的输出孔122，安装槽121内安装有电刷组件5，电刷组件5有两组，两组电刷组件5沿端盖12周向间隔90度设置，两组电刷组件5对应输入电流和输出电流。
38.参照图6和图7，电刷组件5包括刷架51、电刷52和弹性驱动件53，刷架51为两端贯通的方柱壳体11，刷架51内部的通道设为滑道511，且滑道511的长度方向沿端盖12径向，电
刷52为方柱形铜块，电刷52滑移安装于滑道511内且一端抵接换向片351，弹性驱动件53采用扭簧，安装于端盖12并驱动电刷52在滑道511内朝端盖12轴线方向运动。
39.参照图6和图7，弹性驱动件53采用扭簧，端盖12上设置有供扭簧套设的支撑柱123，刷架51上靠近弹性驱动件53一侧开设有沿着滑道511并贯穿滑道511的滑口512，扭簧一端插入安装槽121的槽壁而受限，另一端抵接电刷52远离换向片351的一端并位于滑口512内，电刷52上开设有卡槽521供扭簧的端部抵接，使得扭簧的端部更好的保持对电刷52的推动。
40.参照图2和图7，同时，端盖12开设有贯通安装槽121的观察槽61，观察槽61有两个，两个观察槽61对应两个电刷组件5，端盖12于背离安装槽121的周壁沿观察槽61设置有定位凸起62，壳体11开口一端开设有定位缺口63，定位凸起62卡入定位缺口63，实现端盖12的定位安装，同时观察槽61的存在，使得电刷组件5处于可视状态，方便观察电刷52的磨损情况，同时两个定位缺口63对应两个磁极2，使得两个电刷组件5对应位于两个磁极2上方。
41.参照图6和图7，端盖12一侧设置有贯穿安装槽121的导线引出缺口71，两个观察槽61相对导线引出缺口71与端盖12轴线的连线对称设置，导线引出缺口71内设置有导线夹持组件，导线夹持组件包括中间块72和位于中间块72两侧的夹持块73，夹持块73与中间块72之间形成供导线出入的导线通道74，导线通道74远离端盖12周向的端口设为导线引出口75，夹持块73于导线引出口75位置悬伸设置有限位凸起76，限位凸起76背离端盖12的侧壁设有导向面761，使得导线可以顺畅的滑入导线通道74，同时又能在限位凸起76的限制下，被限制在导线通道74内，两根导线经过两个导线通道74进入端盖12内与两个电刷52一一对应电性连接。
42.参照图1和图2，外壳1还包括限制端盖12于壳体11内的限位盖13，限位盖13中部开设有供转子轴31穿过的孔并安装有轴承，刷架51背离端盖12的侧壁开设有定位槽81，限位盖13上开设有定位孔131和定位口132，定位孔131与定位口132之间形成有定位条133，定位条133定位安装于定位槽81内，壳体11开口边沿内凸，从而把限位盖13固定，实现限位盖13的定位安装，同时限位盖13上的定位条133又对电刷52架51进行固定，使得电刷52架51在端盖12上安置的更加稳固。
43.本技术实施例一种四级电机的实施原理为：当3
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2号换向片为输入电流，2
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1号换向片和2
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2号换向片为输出电流，那么2号绕组处于短路状态，电流不再通过，2号绕组正对位于磁极旁并不受电磁力，其中3
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2号换向片经过漆包线传递到2
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1号换向片的电路电流方向相同，对应1号绕组和4号绕组，使得1号绕组和4号绕组上电流方向一致，由于1号和4号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，而3
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2号换向片经过漆包线传递到2
‑
2号换向片的电路电流方向相同，对应3号绕组和5号绕组，使得3号绕组和5号绕组上电流方向一致，由于3号和5号接近相对设置，对应相对设置的两个磁场，由于相对设置的两个磁场方向一致，进而保持推动力沿着一个方向推动旋转，随着转子的旋转，每个绕组上的电流相应换向，同时相应绕组对应的磁场随着旋转变化，最终始终保持同向的推动力。
44.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。