專利名稱：外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)－發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)-發(fā)電機(jī)。
傳統(tǒng)直流電動機(jī)的工作原理是建立在皮-薩電磁力定律的基礎(chǔ)上。由實(shí)驗(yàn)可知，若磁場與載流導(dǎo)體互相垂直，則作用在導(dǎo)體上的電磁力(安培力)F=BIL；如通電導(dǎo)線與磁場方向不垂直，夾角為Q時(shí)，磁場對通電導(dǎo)線的安培力大小為F=BILsinQ。傳統(tǒng)直流電動機(jī)最基本的工作原理，如附

圖1所示，在N、S極間的通電線圈abcd，由于ab、cd兩邊所受安培力作用于電樞，產(chǎn)生一對逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩，使線圈轉(zhuǎn)動，通過換向器及電刷(A、B)裝置的作用使線圈連續(xù)旋轉(zhuǎn)。但由圖1可以看出，與磁力線方向平行的bc及ad(在不考慮換向時(shí)，ab暫時(shí)看成一條邊)兩邊，由于沒有受到磁場作用，兩段導(dǎo)線上沒有受到安培力，對線圈(電樞)旋轉(zhuǎn)沒有發(fā)揮作用，即沒做功。同時(shí)，傳統(tǒng)電動機(jī)磁場氣隙長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B值相對小，產(chǎn)生安培力小，自然產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩也小。因此，如果與一種四邊或三邊都能產(chǎn)生同方向轉(zhuǎn)矩的安培力，并在線圈內(nèi)部安置永磁材料形成疊加強(qiáng)磁場的新型電機(jī)(本發(fā)明電機(jī))相比，傳統(tǒng)電動機(jī)明顯存在有用功率小的缺點(diǎn)。同樣，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)，也一樣存在與轉(zhuǎn)子徑向平行的線圈導(dǎo)線不切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢問題。同時(shí)，由于傳統(tǒng)電機(jī)換流采用的是電刷及換向器，容易造成部件損壞，影響電機(jī)正常工作。現(xiàn)代無刷直流電動機(jī)，是借助位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置，所檢測出的信號去觸發(fā)相應(yīng)的電子換向線路以實(shí)現(xiàn)無接觸式換流。但需要增加部件，且安裝要求精度高。中國國家專利局在1994年2月16日，公開了一種發(fā)明(申請?zhí)?2104942.0)-雙磁式電機(jī)裝置，及機(jī)械出版社于1997年出版的“現(xiàn)代永磁電機(jī)(理論與設(shè)計(jì))”第313頁介紹的一種多盤式永磁同步電動機(jī)，仍未解決上述問題。
本發(fā)明的目的，是提供一種充分利用永磁材料產(chǎn)生的磁場及有效導(dǎo)線長度，以較小的電流(較小的轉(zhuǎn)速)，產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩(較大感應(yīng)電動勢)，并不需增加諸如位置傳感器之類的任何附加部件，無需換流的新型外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁電動機(jī)－發(fā)電機(jī)。(電動機(jī)實(shí)際工作時(shí)，是利用線圈中導(dǎo)線所受磁場力的反作用力作用于外轉(zhuǎn)子)本發(fā)明(電動機(jī))實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是，在固定軸(固定軸可任意固定在適合外轉(zhuǎn)子工作的其它物體上)上，順序固定安裝1……N個(gè)軸承，軸承內(nèi)圈與固定軸之間留有淺槽(用于線圈繞線穿過)。在各軸承外圈連接相等直徑園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼，每兩個(gè)軸承之間的園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)側(cè)都附有同級永磁材料(每相鄰園盤相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)電動機(jī)的前蓋和后蓋，每兩個(gè)軸承之間相當(dāng)于一個(gè)單元電動機(jī))。在兩個(gè)軸承之間固定軸上固定安裝帶有格架的阻磁性能良好的園盤狀銅質(zhì)材料，各格架間固定扇形永磁材料。外圍連接帶狀永磁材料。內(nèi)定子表面磁性呈現(xiàn)同極，且與園盤狀外轉(zhuǎn)子內(nèi)所附永磁材料極性相反。內(nèi)定子直徑小于外轉(zhuǎn)子直徑若干。在內(nèi)定子格架中心沿固定軸園周上留有等分園環(huán)狀空洞。從淺槽引入的單股繞線，通過空洞處沿同一繞動方向，纏繞內(nèi)定子X層后，再接入下一單元內(nèi)定子。最后繞線沿軸向經(jīng)淺槽返回。最后再用內(nèi)附永磁材料，極性與園盤狀外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面極性相同的筒狀外轉(zhuǎn)子外殼與園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼連接。筒狀外轉(zhuǎn)子外殼外部，可根據(jù)需要，套裝齒輪等部件。根據(jù)需要，可制造1至M(M=N-1)個(gè)單元連接在一起的電動機(jī)。
根據(jù)電機(jī)可逆原理，本發(fā)明(發(fā)電機(jī))實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是，直接用外部傳輸動力裝置帶動本發(fā)明所述構(gòu)造相同電動機(jī)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，兩繞線接頭與外電路相聯(lián)，形成回路即可。
本發(fā)明外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)－發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)啟動電流小，轉(zhuǎn)矩大(感應(yīng)電動勢數(shù)值大)，傳動部件少，效率高。
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明圖1、2個(gè)單元的外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)軸向剖面圖2、外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)沿內(nèi)定子徑向剖面圖3、外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)沿內(nèi)定子徑向剖面其中1、固定軸2、軸承3、線圈繞線4、園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼5、園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)所附永磁材料6、扇形永磁材料7、固定扇形永磁材料的格架及銅板8、帶狀永磁材料9、繞線穿過孔10、筒狀外轉(zhuǎn)子外殼11、筒狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)附的永磁材料參見圖2，在固定軸1上，安裝3個(gè)軸承2，軸承外圈連接相等直徑園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼4，每兩個(gè)軸承之間的園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)側(cè)連接表面呈現(xiàn)同級磁性的永磁材料5。在兩個(gè)軸承之間固定軸上，連接帶有格架的園盤狀銅板7，銅板兩側(cè)固定扇形永磁材料6。將從淺槽引入的單股繞線，從內(nèi)定子中心沿固定軸園周上留有等分園環(huán)狀空洞處，穿過繞線穿過孔9，沿內(nèi)定子表面同一繞動方向纏繞，纏滿后(可纏繞多層)，再接入第二單元內(nèi)定子。最后，繞線沿軸向從淺槽處返回。最后再用內(nèi)附永磁材料(筒狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)附的永磁材料11)，表面極性與園盤狀外轉(zhuǎn)子表面極性相同的筒狀外轉(zhuǎn)子外殼與園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼連接。筒狀外轉(zhuǎn)子外殼外部，可根據(jù)需要，套裝齒輪等部件。
權(quán)利要求
1.一種外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁直流電動機(jī)-發(fā)電機(jī)，由固定軸、軸承、線圈繞線、園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼、園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)所附永磁材料、扇形永磁材料、固定扇形永磁材料的格架及園盤狀阻磁材料、帶狀永磁材料、筒狀外轉(zhuǎn)子外殼、筒狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)附的永磁材料組成。其特征是(1)、在固定軸上，固定安裝1……N個(gè)軸承，軸承內(nèi)圈與固定軸之間留有淺槽，用于繞線穿過。在各軸承外圈各自連接相等直徑，內(nèi)附永磁材料的園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼，每兩個(gè)軸承之間的園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)表面的永磁材料極性相同。(2)、在兩個(gè)軸承之間固定軸上固定安裝帶有格架的阻磁性能良好的園盤狀阻磁材料，各格架間固定扇形永磁材料，外圍連接帶狀永磁材料，共同組成內(nèi)定子。內(nèi)定子永磁材料表面磁性呈現(xiàn)同極，且與園盤狀外轉(zhuǎn)子內(nèi)所附永磁材料極性相反。(3)、在內(nèi)定子格架中心沿固定軸園周上留有等分園環(huán)狀空洞。從淺槽引入的單股繞線，通過空洞處沿同一繞動方向，纏繞內(nèi)定子X層后，再接入下一單元內(nèi)定子。最后繞線沿軸向經(jīng)淺槽返回。(4)、用內(nèi)附永磁材料，表面極性與園盤狀外轉(zhuǎn)子內(nèi)附永磁材料極性相同的筒狀外轉(zhuǎn)子外殼與園盤狀外轉(zhuǎn)子外殼連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種外轉(zhuǎn)子全磁式無刷永磁電動機(jī)－發(fā)電機(jī)。由固定軸、軸承、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、線圈繞線組成。外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面永磁材料極性相同。內(nèi)定子永磁材料外表面磁性呈現(xiàn)同極,且與外轉(zhuǎn)子內(nèi)所附永磁材料極性相反。從軸承與固定軸之間留有的淺槽處引入單股繞線,通過內(nèi)定子中心與固定軸之間留有的空洞處,沿同一繞動方向,纏繞內(nèi)定子X層后,繞線沿軸向經(jīng)淺槽返回。
文檔編號H02K31/00GK1300128SQ9912597
公開日2001年6月20日 申請日期1999年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月10日
發(fā)明者王曉軍 申請人:王曉軍