專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)裝置的磁路的制作方法
背景技術：


圖1A是一個具有在相對于電動機軸垂直方向的磁通量的現(xiàn)有垂直型電動機的示意圖，圖1B是圖1A的電動機中磁流量的示意圖。
如圖1A中所示，現(xiàn)有電動機包括圓環(huán)形定子1和在圓環(huán)形定子1中旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子2。圓環(huán)形定子1是由電樞6和磁軛7構(gòu)成的，而轉(zhuǎn)子2具有軸3和磁體5。
圖1B示出了一種不同于圖1A的構(gòu)造。即，磁體15形成在外部，電樞16形成在內(nèi)部，磁鐵15與電樞16共同旋轉(zhuǎn)。
由于如圖1B中所示，圖1A和1B中的磁路形成了一個在旋轉(zhuǎn)時相對于軸垂直的(直角的)磁通流量，磁路在電動勢信號系統(tǒng)中產(chǎn)生了矩形波，或通過矩形波控制輸入產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
此外，如圖1A中所示，為了使磁體5的磁極片相對于旋轉(zhuǎn)軸垂直方向形成，通過磁流量施加的引力和斥力的機械振動作用在橫截面方向上，從而對軸施加了很大的應力。
特別是，在高速時這種現(xiàn)象增大了對軸的負載。為了解決這個問題，投入了大量的努力，以開發(fā)具有優(yōu)良抗拉強度的高強度材料，和高精度機加工技術，從而不可避免地增加了制造成本。
此外，由于根據(jù)磁場的多層流動的磁阻造成的磁損，不必要材料的鐵芯損失造成的能量損失，以及不必要的磁路結(jié)構(gòu)造成的材料損失，現(xiàn)有垂直磁路型電動機中的磁路還有另外的有關維修費用和制造成本的成本增大因素。
圖2A是顯示現(xiàn)有三相全波整流電路的視圖，圖2B是顯示現(xiàn)有三相發(fā)電機的電壓波的視圖，圖3C是顯示通過圖2A整流電路整流的現(xiàn)有三相發(fā)電機產(chǎn)生的電壓波的整流波的視圖。
如圖2A至2C中所示，從交流(AC)波到直流(DC)波(實際上是一種脈動波)的整流需要一個包括星形連接和二極管D1,D2,D3,D4,D5和D6的復雜電路。此外，需要高精確度的濾波器，以便獲得近于完全的直流波。
但是，實際上由于難于獲得高壓的完全DC電流，因而在一個需要帶有一定能量損失的近于完全的高DC電壓的系統(tǒng)中，由于各種用于獲得高而純的DC電壓的組件增大了成本。
發(fā)明綜述為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個目的是要提供一種用于具有平行于軸(當軸橫向設置時)設置的磁轉(zhuǎn)子或靜止電樞(例如包括磁定子和旋轉(zhuǎn)電樞的結(jié)構(gòu))的磁極片(面)的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，作為一個用于橫向(平行)流通的磁鐵側(cè)磁通量的磁路，從而通過相應于機械旋轉(zhuǎn)力的高效矩形電動勢和通過相應于電能的矩形波控制電功率獲得高轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)力。
本發(fā)明的第二個目的是要提供一種用于具有安裝在連接軸和帶有相對于軸平行設置的磁極片的轉(zhuǎn)子的支座上的推進器的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，從而通過利用在推進器旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的空氣對流現(xiàn)象獲得推動力，或獲得作為一種機械推動力的“風力”造成的矩形波電動勢。
本發(fā)明的第三個目的是要提供一種用于在軸和軸承之間具有波形墊圈從而使平行于軸出現(xiàn)的機械振動被吸收，并且使垂直施加于軸的引力和斥力操作而出現(xiàn)的機械振動與其它裝置相比最小，從而獲得高速旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。
本發(fā)明的第四個目的是要提供一種用于具有一個提供了磁體與轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角度的矩陣結(jié)構(gòu)磁路從而引起磁通量的螺旋流動以減小在電動勢產(chǎn)生時發(fā)生的電樞的反作用力并且在產(chǎn)生機械動力產(chǎn)生時獲得了高速旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。
本發(fā)明的第五個目的是要提供一種用于具有在同一個軸上的多層磁體和電樞，其中一層用作激勵器另一層用作轉(zhuǎn)子或同步機的復合結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。
本發(fā)明的第六個目的是要提供一種用于具有相對于軸橫向于磁體，電樞和磁體的方向流通的磁流量，因而能夠通過刪除連接電樞或磁體的磁軛而減小材料損失的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。
本發(fā)明的第七個目的是要提供一種用于具有電樞(各相)與磁體之間的縫隙的磁阻以便使磁通量不在電樞與磁體之間流通，從而引導磁通量沿一個電樞磁流通到相鄰磁體，因而獲得相應于電樞繞組中流通的磁通量的中間泄漏發(fā)生的電動勢的矩形波的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選特征，包括矩形波發(fā)電機、圓環(huán)磁通量發(fā)生器、機械動力發(fā)生器、相角檢測器和位置檢測器。矩形波發(fā)電機具有用于發(fā)生在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁體的交變磁通量(或磁通量)的C型，U型和I型或扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的C型，U型和I型電樞。刪除了一個作為電樞與磁體之間磁流通介質(zhì)的磁軛，以通過磁阻產(chǎn)生對應于磁通量的不連續(xù)流的矩形波電動勢和矩形波信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選特征，圓環(huán)磁通量發(fā)生器具有電樞和磁體。電樞和磁體的主體具有傾斜結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角度，從而在旋轉(zhuǎn)時形成周期性的磁通流量。
機械動力發(fā)生器具有多個電樞和多個磁體，從而電能產(chǎn)生的矩形波交變磁通量使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子相對于軸成行設置，從而允許根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩量平行驅(qū)動。
相角檢測器和位置檢測器憑借安裝在需要位置的電樞上的繞組的不同繞線數(shù)量獲得對應于矩形波電動勢的變化量的相角和位置信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選特征，復合結(jié)構(gòu)的磁路發(fā)揮旋轉(zhuǎn)裝置的功能。該磁路具有安裝在一個軸上的多層磁體和電樞，一些層用作轉(zhuǎn)子，一些用作同步機或矩形波發(fā)電機，其它的用作勵磁的激勵器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選特征，進一步提供了一種用于具有DC發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路。在DC發(fā)電機中，來自多個電樞的矩形波電能以單相型方式連接，以產(chǎn)生DC電能。
如圖3中所示，轉(zhuǎn)子27固定在支座29上，并且轉(zhuǎn)子27的磁極片相對于軸23平行安裝。此外，繞組28相對于軸23與磁極片(面)對面地安裝在定子26上。
在本發(fā)明的這個實施例中，為了可以方便地說明，示出了一個4-極3-相轉(zhuǎn)子用于旋轉(zhuǎn)操作的說明。
因此，定子26以60度的間隔設置，從而有六個定子26。盡管這里沒有示出，但這些定子26是由外殼固定的。轉(zhuǎn)子27以90度的間隔設置，并且安裝在固定于軸23上的支座29的一端。如圖3中所示，一個轉(zhuǎn)子的極性對于相鄰轉(zhuǎn)子具有相反的極性或相同的極性(未示出)。
可以改變定子26和轉(zhuǎn)子27的數(shù)量和極性。此外，可以把一個推進器(未示出)安裝在連接軸23和轉(zhuǎn)子27的支座上，或安裝在軸23與轉(zhuǎn)子27之間，因而可以從轉(zhuǎn)子27旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣對流現(xiàn)象獲得推進力。
在根據(jù)本發(fā)明的這個實施例的矩形波發(fā)電機(未示出)中，在用外部動力旋轉(zhuǎn)軸23時，一個磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生三角波磁通量。三角波磁通量感應到電樞，以使繞組產(chǎn)生如圖4B,4C,和4D所示的矩形波。在根據(jù)本發(fā)明的這個實施例的裝置中，矩陣結(jié)構(gòu)的磁路和磁場的磁流控制產(chǎn)生了三角波。
圖4E示出了圖4B,4C和4D的復合波轉(zhuǎn)換成的DC電能。
此外，通過改變相間隔和磁場結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生正弦波。
圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的發(fā)電機的負載狀態(tài)。
如圖5A中所示，當用4-極3-相說明時，如從磁體(A)至磁體(D)給予負載時，當不施加任何負載時在扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的一體的電樞51-1和52-2未顯示出任何極性，但是，根據(jù)楞次定律，在施加負載時顯示出感應的與磁通量相反的極性。
但是，根據(jù)本發(fā)明的這個實施例，如上所示的磁體狀態(tài)，即，如從磁體(A)至磁體(D)給予負載，用外部動力以磁體(A)上方的箭頭方向旋轉(zhuǎn)，并且磁體(A)從磁極片(面)52-1和52-3經(jīng)過，在電樞的磁極片(面)52-1中感應出磁極性S1，并且在扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的電樞的磁極片(面)52-2中感應出磁極性N1。因此，磁體(A)的旋轉(zhuǎn)被中斷，并且促使旋轉(zhuǎn)方向上的磁體(B)的旋轉(zhuǎn)。
通過這種操作，同時產(chǎn)生了一個電樞的作用與反作用，這是現(xiàn)有發(fā)電機中不能獲得的本發(fā)明的特征因數(shù)。
此時，磁體以直角排列，如果需要可以以不同的角度排列。
在圖5B中，磁體以相同的極性排列，并且電樞與各磁體并排排列。在用外部動力負載以磁體(A)上方箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)時，當磁體(A)經(jīng)過電樞53-1和53-3的磁極片(面)時，在電樞53-1的磁極片(面)上感應出磁極性S1，并且在相同排列結(jié)構(gòu)的一體的電樞53-3的磁極片(面)感應出磁極性N1，從而磁體(A)被向后拉以使旋轉(zhuǎn)中斷，而磁體(B)也被其它電樞53-2和53-4的磁極片(面)中斷前進。但是，圖5B的磁路的目的是要獲得開-關(on-off)信號，因此不消耗很大的能量。
圖6是說明在通過向一個具有圖3中的數(shù)字發(fā)電機中的六個60度間隔的轉(zhuǎn)子的單相電動機的繞組中施加電流作為一個電動機操作時的磁流量的示意圖，圖7是說明圖6的操作的示意圖。
因此，用具有從圖3中結(jié)構(gòu)進一步發(fā)展的以60度間隔安裝的支座和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)顯示磁場的螺旋流動。
圖6中示出了帶有纏繞著繞組的定子和轉(zhuǎn)子63，并且在圖7中作為一個整體定子71的定子磁極片(面)71-1和71-2具有一個傾斜角度，以感應螺旋磁通量，從而平穩(wěn)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)子73的旋轉(zhuǎn)力。
也就是說，旋轉(zhuǎn)磁體63的磁通量通過一個縫隙感應到靜止電樞的磁極片61A上，并且感應的磁通量65沿另一個靜止電樞68流動直到另一個旋轉(zhuǎn)磁體67。通過這種反復的操作，由螺旋磁通量產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。
根據(jù)本發(fā)明的裝置通過一些實施具有以下效果。
即，在應用到發(fā)電機時，由于電動勢波是一個矩形波，因而DC轉(zhuǎn)換特性優(yōu)良，由于較少的磁路冗余僅需加工必要的材料因而材料損耗小。材料損耗減少帶來了鐵芯損失和磁阻減小，降低了能量損失。
此外，由于在負載時同時施加作用力和反作用力，取得了機械能減小，并且可以減小從AC到DC的轉(zhuǎn)換損失。
與此同時，在用作電動機時，由于旋轉(zhuǎn)運動是由施加平行于軸的引力和斥力產(chǎn)生的，因而易于吸收機械振動產(chǎn)生的振動波，從而可以獲得高速旋轉(zhuǎn)，并且由于易于獲得傾斜排列和扭轉(zhuǎn)角度，因而可以大大減小填隙扭矩。
權利要求
1．一種用于具有相對于軸的磁體的磁極片或電樞的平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，包括旋轉(zhuǎn)軸；多個在垂直于旋轉(zhuǎn)軸圓周的方向固定安裝的支座；多個由磁場的引力和斥力轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，在多個支座的每一端上相對于軸平行排列磁極片；和多個具有纏繞在其主體上的繞組的電樞(定子)，繞組間隔地安裝在轉(zhuǎn)子的外側(cè)，并且接收轉(zhuǎn)子的感應交變磁通量，在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生交變磁通量，并且磁極片相對于旋轉(zhuǎn)軸平行或傾斜排列。
2．根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，其中轉(zhuǎn)子具有相對于軸的磁體的磁極片的平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)，從而通過與旋轉(zhuǎn)軸平行方向的磁場力旋轉(zhuǎn)。
3．根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，其中電樞具有相對于軸的磁體或電樞的磁極片的平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)，并且磁體或電樞是C-型，U-型和I-型中的一種。
4．根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，其中磁體的磁極片或電樞具有相對于軸的平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)，并且磁體或電樞具有在軸和轉(zhuǎn)子之間的支座上的推進器。
5．一種用于旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，包括，具有相對于軸的平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)的磁體的磁極片或電樞，和由在平行于旋轉(zhuǎn)軸方向形成的磁場力轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，因而使旋轉(zhuǎn)中軸的橫向振動最小化。
6．一種用于具有平行結(jié)構(gòu)或傾斜結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)裝置的磁路，所述旋轉(zhuǎn)裝置是一個矩形波發(fā)電機或一個矩形波電動機，包括矩形波電能產(chǎn)生裝置，通過刪除電樞與磁體之間的磁流通介質(zhì)的磁軛，利用磁通量的不連續(xù)流產(chǎn)生矩形波電動勢和矩形波信號；構(gòu)成磁路的螺旋磁通量發(fā)生裝置，利用具有傾斜結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角度的磁體或電樞主體的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁通量的螺旋流；機械動力產(chǎn)生裝置，具有由多個電樞和多個磁體構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)單元，以便使轉(zhuǎn)子能夠由輸入的電能產(chǎn)生的矩形波交變磁通量轉(zhuǎn)動，并且通過構(gòu)成相對于軸成行排列的多個旋轉(zhuǎn)單元使得能夠根據(jù)所需的轉(zhuǎn)矩量平行驅(qū)動；相位檢測裝置和位置檢測裝置，用于根據(jù)需要位置上的不同繞組的電樞產(chǎn)生的矩形波電動勢的量的變化獲得相角和位置信息；和直流電能產(chǎn)生裝置，用于通過以單相方式集中地連接多個電樞的矩形波電能產(chǎn)生直流電能。
全文摘要
一種由相對于軸平行的磁體或電樞的磁極片構(gòu)成,以獲得動力或電動勢的電能轉(zhuǎn)換磁路。用于發(fā)電機或電動機的磁路具有旋轉(zhuǎn)軸,多個在垂直于旋轉(zhuǎn)軸圓周的方向上固定安裝的支座,多個相對于軸平行排列、在多個支座的每個一端上的、通過磁場引力和斥力旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,和多個具有纏繞在其上的繞組的電樞。繞組以一定間隔安裝在轉(zhuǎn)子的外側(cè),并且接收轉(zhuǎn)子的感應交變磁通量,以產(chǎn)生矩形波電動勢或利用電能輸入獲得高轉(zhuǎn)矩。在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生交變磁通量,并且磁極片與旋轉(zhuǎn)軸平行排列。
文檔編號H02K29/00GK1302471SQ99806212
公開日2001年7月4日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權日1998年5月16日
發(fā)明者裴蓮秀 申請人:韓國能量技術有限公司