專利名稱：撥動式節(jié)能型電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種無旋轉(zhuǎn)磁場的撥動式節(jié)能型電動機(jī)。
背景技術(shù)：
電動機(jī)是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)電磁機(jī)械，用于實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的電動機(jī)主要由位于中心的轉(zhuǎn)子、環(huán)繞轉(zhuǎn)子設(shè)置的定子和其他附件組成。定子是電動機(jī)的靜止部分，由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座等部分組成。其中定子鐵芯固定在機(jī)座上，并由表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在定子鐵芯的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。每3個(gè)繞組在空間互隔120°電角度、且對稱排列，構(gòu)成一組三相繞組。三相繞組的導(dǎo)線相互接成星形接法或三角形接法。轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。轉(zhuǎn)子鐵芯是電動機(jī)磁路的一部分，由外圓周上沖有均勻轉(zhuǎn)子線槽的硅鋼片疊壓而成，并固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵芯的線槽中放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組因其形狀象鼠籠而得名，它的結(jié)構(gòu)是以嵌入線槽中鋁或銅條為導(dǎo)體，鋁或銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來。繞線式轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組的結(jié)構(gòu)和安裝方式相似。然而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電動機(jī)存在以下不足I、為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場而使不同相位繞組輪流通電做功，單位時(shí)間內(nèi)不是所有的線圈繞組都在做功，功率密度比和效率都相對較低。2、定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組僅有一個(gè)磁級(即定子繞組的內(nèi)側(cè)磁極和轉(zhuǎn)子繞組的外側(cè)磁極)相對，而定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的另一個(gè)磁級(即定子繞組的外側(cè)磁極和轉(zhuǎn)子繞組的內(nèi)側(cè)磁極)的電磁場能量并未很好的利用，從而一定程度影響了電動機(jī)的效率。3、由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的三相繞組均相互間隔120°電角度、且三相繞組的絕緣導(dǎo)線需相互連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的絕緣導(dǎo)線的大部分需要用作三相繞組的連接導(dǎo)線，而這部分連接導(dǎo)線又并未能用作產(chǎn)生電磁場，這不僅需要更多地耗費(fèi)絕緣導(dǎo)線，加大電動機(jī)的重量和生產(chǎn)成本；而且也在一定程度影響了電動機(jī)的效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種無旋轉(zhuǎn)磁場的撥動式節(jié)能型電動機(jī)，其通過改進(jìn)現(xiàn)有電動機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，既使得電動機(jī)的效率能夠大為提高，而且能夠使得電動機(jī)的重量和成本大幅度降低。為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的一種撥動式節(jié)能型電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子。其中所述定子主要由固定隔板和n個(gè)繞組組成；其中每個(gè)繞組均由鐵芯和螺旋纏繞在鐵芯外圓周面上的絕緣導(dǎo)線構(gòu)成；上述n個(gè)繞組的鐵芯固定在固定隔板上，并使得每個(gè)繞組的中軸線均與固定隔板的表面相垂直；所有繞組在固定隔板上以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸為中心、呈圓周狀等距分布；上述n個(gè)繞組相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導(dǎo)線與一方波電源相連,通電時(shí)每個(gè)繞組的極性方向朝向一致；所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、2個(gè)轉(zhuǎn)盤、2n個(gè)N極性磁鐵片和2n個(gè)S極性磁鐵片組成；2個(gè)轉(zhuǎn)盤平面與定子的固定隔板平面相平行，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤分別位于固定隔板的相對兩側(cè)上；2個(gè)轉(zhuǎn)盤的中心貫穿固定在轉(zhuǎn)軸上，且轉(zhuǎn)軸的中心線與2個(gè)轉(zhuǎn)盤的中垂線重合，轉(zhuǎn)軸與2個(gè)轉(zhuǎn)盤相連動；每個(gè)轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)面相互間隔地安裝有n個(gè)N極性磁鐵片和n個(gè)S極性磁鐵片；其中一個(gè)N極性磁鐵片和一個(gè)S極性磁鐵片相互靠近形成一組磁鐵對，n組磁鐵對在轉(zhuǎn)盤上以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸為中心、呈圓周狀等間距分布；一個(gè)轉(zhuǎn)盤上的磁鐵片與另一個(gè)轉(zhuǎn)盤上的磁鐵片的位置一一對應(yīng)，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤上相對位置上的磁鐵片的極性相反，即處于2個(gè)轉(zhuǎn)盤同一位置上的2個(gè)磁鐵片一個(gè)為N極性磁鐵片、一個(gè)為S極性磁鐵片；上述定子上的每個(gè)繞組與處于其兩側(cè)的轉(zhuǎn)子上的每組磁鐵對的位置均一一對應(yīng)；上述n為大于等于2的正整數(shù)。為了對繞組的通斷電時(shí)間進(jìn)行精確的控制，本實(shí)用新型還進(jìn)一步包括將直流電源轉(zhuǎn)化為方波電源的控制電路，該控制電路主要由位置感應(yīng)器、放大電路和開關(guān)電路組成；其中位置感應(yīng)器安裝在其中一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，且位置與轉(zhuǎn)盤上的磁鐵對的位置相對應(yīng)；位置感應(yīng)器的輸出端經(jīng)放大電路與開關(guān)電路的控制端相連，開關(guān)電路的電源端連接外部的直流電源，開關(guān)電路的輸出端與繞組相接。上述方案中，所述位置感應(yīng)器為光電檢測器或霍爾開關(guān)傳感器。上述方案中，所述轉(zhuǎn)軸的中段處還安裝有散熱風(fēng)扇來進(jìn)行散熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型無旋轉(zhuǎn)磁場，所有線圈繞組同時(shí)做功，使功率密度比大為提高，提高了效率，同功率要求下體積減小，降低了生產(chǎn)成本；定子繞組為同心圓柱型；這就不僅使得繞組與繞組之間的電連接簡化、減少連接導(dǎo)線的無故浪費(fèi)，而且無需由硅鋼片沖制和疊壓而成的大型鐵芯；最終使得電動機(jī)的重量減輕、生產(chǎn)工藝簡化；其次，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，沒有轉(zhuǎn)子繞組的耗電，效率也得到提高，定子繞組兩側(cè)均設(shè)置轉(zhuǎn)子磁鐵的結(jié)構(gòu)，能夠充分利用定子繞組兩極的電磁場，使得電動機(jī)的效率提高；再者，利用控制電路的位置感應(yīng)裝置來控制外部電源向繞組供電的通斷，利用使得電動機(jī)的效率更進(jìn)一步提高。

圖I為一種撥動式節(jié)能型電動機(jī)的立體示意圖。圖2為圖I的側(cè)視圖。圖3為圖I的剖視圖。圖4為多個(gè)繞組模塊和多個(gè)磁鐵轉(zhuǎn)子模塊機(jī)械串聯(lián)的剖視圖。圖中標(biāo)號為1、定子；1_1、固定隔板；1_2、繞組；2、轉(zhuǎn)子；2_1、轉(zhuǎn)軸；2_2、轉(zhuǎn)盤；2-3、磁鐵片；3、散熱風(fēng)扇
具體實(shí)施方式
參見圖I和圖2，本實(shí)施例一種撥動式節(jié)能型電動機(jī)，主要由定子I和轉(zhuǎn)子2兩大部分構(gòu)成。其中所述定子I部分主要由固定隔板1-1和n個(gè)繞組1-2組成。每個(gè)繞組1-2的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有電動機(jī)的繞組1-2相同，即由圓柱狀的鐵芯和螺旋纏繞在鐵芯外圓周面上的絕緣導(dǎo)線組成。上述n個(gè)繞組1-2的鐵芯固定在固定隔板1-1上，并使得每個(gè)繞組1-2的中軸線均與固定隔板1-1的表面相垂直。所有繞組1-2在固定隔板1-1上以轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸2-1為中心、呈圓周狀等距分布。繞組1-2在固定隔板1-1上的固定方式可以有兩種一種是在固定隔板1-1上開設(shè)多個(gè)呈圓周狀分布的通孔，然后將每個(gè)繞組1-2穿過并固定在該通孔的內(nèi)部；一種是在固定隔板1-1的兩個(gè)表面上各安裝n個(gè)呈圓周分布的繞組1-2分體，此時(shí)位于固定隔板1-12個(gè)表面的位置相對的2個(gè)繞組1-2分體形成一個(gè)繞組1-2。上述n個(gè)繞組1-2相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導(dǎo)線與一方波電源相連，通電時(shí)每個(gè)繞組1-2的極性方向朝向一致，即通電后固定隔板1-1的一側(cè)全部為繞組1-2的N極，另一側(cè)則全部為繞組1-2的S極。所述轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)軸2-1、2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2、2n個(gè)N極性磁鐵片2_3和2n個(gè)S極性磁鐵片2-3組成。2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2平面與定子I的固定隔板1-1平面相平行，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2分別位于固定隔板1-1的相對兩側(cè)上。2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2的中心貫穿固定在一轉(zhuǎn)軸2-1上，此時(shí)為了安裝的方便，固定隔板1-1的中部還開設(shè)有一通孔供該轉(zhuǎn)軸2-1無接觸地貫穿而過。為了進(jìn)行散熱，轉(zhuǎn)軸2-1的中段即固定隔板1-1中部的通孔內(nèi)還安裝有散熱風(fēng)扇3。轉(zhuǎn)軸2-1的中心線與2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2的中垂線重合，轉(zhuǎn)軸2-1與2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2相連動。每個(gè)轉(zhuǎn)盤2_2的內(nèi)側(cè)面相互間隔地安裝有n個(gè)N極性磁鐵片2-3和n個(gè)S極性磁鐵片2_3。其中一個(gè)N極性磁鐵片2-3和一個(gè)S極性磁鐵片2-3相互靠近形成一組磁鐵對，n組磁鐵對在轉(zhuǎn)盤2_2上以轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸2-1為中心、呈圓周狀等間距分布。一個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2上的磁鐵片2-3與另一個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2上的磁鐵片2-3的位置——對應(yīng)，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2上相對位置上的磁鐵片2_3的極性相反，即處于2個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2同一位置上的2個(gè)磁鐵片2-3 —個(gè)為N極性磁鐵片2_3、一個(gè)為S極性磁鐵片2-3。參見圖3。上述定子I上的每個(gè)繞組1-2與處于其兩側(cè)的轉(zhuǎn)子2上的每組磁鐵對的位置均一一對應(yīng)；即繞組1-2在固定隔板1-1上所圍成的圓周與磁鐵對在轉(zhuǎn)盤2-2上所圍成的圓周的半徑相一致、圓心處于同一直線上；且每2個(gè)繞組1-2之間的間隔距離也與每2個(gè)磁鐵對的間隔距離相同。定子與轉(zhuǎn)子之間留有一定的縫隙。上述n為大于等于2的正整數(shù)。相較于方波電源而言，直流電源更易于獲得，因此在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，可以選用直流電源作為外部供電電源。此時(shí)，為了能夠?qū)⒅绷麟娫崔D(zhuǎn)化為方波電源，需要增設(shè)一控制電路。該控制電路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電源的轉(zhuǎn)換，關(guān)鍵是能夠?qū)崿F(xiàn)對繞組1-2的通斷電的時(shí)間進(jìn)行精確控制。上述控制電路主要由位置感應(yīng)器、放大電路和開關(guān)電路組成。其中位置感應(yīng)器安裝在其中一個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2上，且位置與轉(zhuǎn)盤2-2上的磁鐵對的位置相對應(yīng)。位置感應(yīng)器的輸出端經(jīng)放大電路與開關(guān)電路的控制端相連，開關(guān)電路的電源端連接外部的直流電源，開關(guān)電路的輸出端與繞組1-2相接。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述位置感應(yīng)器可以是光電檢測器或霍爾開關(guān)傳感器。此時(shí)，轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動是不依靠三相旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的，而是通過位置檢測裝置檢測出轉(zhuǎn)子2在圓周上與的磁鐵與定子I的相對位置關(guān)系，在準(zhǔn)確的時(shí)間段給繞組1-2通電以撥動轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，并周期循環(huán)往返工作，使電動機(jī)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動。當(dāng)然所選用的外部供電電源也可以是交流電源，此時(shí)，首先需要通過一半導(dǎo)體整流濾波電路將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，然后再通過控制電路將直流電源轉(zhuǎn)化為方波電源供給繞組 1_2。無旋轉(zhuǎn)磁場的撥動式節(jié)能電動機(jī)的工作過程是，本電動機(jī)完全不像傳統(tǒng)電動機(jī)要先建立三相旋轉(zhuǎn)磁場才能使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)，而像是內(nèi)燃機(jī)，在檢測由轉(zhuǎn)軸2-1在圓周上的某個(gè)點(diǎn)上給轉(zhuǎn)軸2-1 —個(gè)推力也可以說給以是一個(gè)撥動力。只要在圓周上不停地給予連續(xù)均勻的撥動力，轉(zhuǎn)軸2-1就可以連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動,對外面的機(jī)械輸出機(jī)械力。工作時(shí)，由位置感應(yīng)器檢測出定子I繞組1-2線圈與線圈兩側(cè)的磁鐵片2-3的相對位置，及時(shí)的給繞組1-2通以直流電，使線圈兩端產(chǎn)生的磁場極性與兩側(cè)轉(zhuǎn)子2上的磁鐵片2-3的極性相同，由于同性相斥的原理，就推動轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，緊接著下一個(gè)磁鐵片2-3的極性與繞組1-2線圈的極性相反，由于異性相吸的原理，繞組1-2線圈的磁力就拉動轉(zhuǎn)子2繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，當(dāng)異性磁鐵片2-3接近繞組1-2線圈時(shí)及時(shí)斷電，完成一個(gè)周期繼續(xù)下一個(gè)同樣的周期，電動機(jī)就連續(xù)轉(zhuǎn)動了。開關(guān)電路給繞組1-2提供的是間歇的通電和斷電的方波。所以此連續(xù)轉(zhuǎn)動的電動機(jī)約有50 %的時(shí)間不供電。由于繞組1-2線圈的兩端的磁力同時(shí)推動其左右兩側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)盤2-2同時(shí)轉(zhuǎn)動，所以效率大幅度提高。此外由于繞組1-2線圈是間歇供電，所以很節(jié)能。由于圓周上的所有線圈同時(shí)得電同時(shí)工作，所以體積小功率大。由于轉(zhuǎn)子2是用永久磁鐵，沒有轉(zhuǎn)子繞組電流，所以很節(jié)能。因?yàn)楸倦妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)子2和定子I都不用硅鋼片鐵芯，可以全鋁合金制造，很多小型的電動機(jī)如家用電風(fēng)扇可以用全塑料制造，而且是模塊化生產(chǎn)，所以生產(chǎn)效率、重量和成本以及鐵損大幅度下降，效率更進(jìn)一步提高。由于上述電動機(jī)使用的是直流電源，調(diào)整直流電源的電壓，就可以方便的調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，所以也很適用于電動車。本實(shí)用新型既可以由一個(gè)定子I和轉(zhuǎn)子2構(gòu)成，也可以由多個(gè)模塊化生產(chǎn)的相同的定子I繞組模塊和多個(gè)模塊化生產(chǎn)的相同的轉(zhuǎn)子2磁鐵模塊作機(jī)械串聯(lián)，以增加上述電動機(jī)的扭矩和功率，如圖4所示。
權(quán)利要求1.撥動式節(jié)能型電動機(jī)，包括定子(I)和轉(zhuǎn)子(2)，其特征在于所述定子(I)主要由固定隔板(1-1)和η個(gè)繞組(1-2)組成；其中每個(gè)繞組(1-2)均由鐵芯和螺旋纏繞在鐵芯外圓周面上的絕緣導(dǎo)線構(gòu)成；上述η個(gè)繞組(1-2)的鐵芯固定在固定隔板(1-1)上，并使得每個(gè)繞組(1-2)的中軸線均與固定隔板(1-1)的表面相垂直；所有繞組(1-2)在固定隔板(1-1)上以轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸(2-1)為中心、呈圓周狀等距分布；上述η個(gè)繞組(1-2)相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導(dǎo)線與一方波電源相連，通電時(shí)每個(gè)繞組(1-2)的極性方向朝向一致；所述轉(zhuǎn)子(2)由轉(zhuǎn)軸(2-1)、2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)、2η個(gè)N極性磁鐵片(2-3)和2η個(gè)S極性磁鐵片(2-3)組成；2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)平面與定子(I)的固定隔板(1-1)平面相平行，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)分別位于固定隔板(1-1)的相對兩側(cè)上;2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)的中心貫穿固定在轉(zhuǎn)軸(2-1)上，且轉(zhuǎn)軸(2-1)的中心線與2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)的中垂線重合，轉(zhuǎn)軸(2-1)與2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)相連動；每個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)的內(nèi)側(cè)面相互間隔地安裝有η個(gè)N極性磁鐵片(2_3)和 η個(gè)S極性磁鐵片(2-3);其中一個(gè)N極性磁鐵片(2-3)和一個(gè)S極性磁鐵片(2_3)相互靠近形成一組磁鐵對，η組磁鐵對在轉(zhuǎn)盤(2-2)上以轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸(2-1)為中心、呈圓周狀等間距分布；一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)上的磁鐵片(2-3)與另一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)上的磁鐵片(2-3)的位置一一對應(yīng)，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)上相對位置上的磁鐵片(2-3)的極性相反，即處于2個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)同一位置上的2個(gè)磁鐵片(2-3) —個(gè)為N極性磁鐵片(2-3)、一個(gè)為S極性磁鐵片 (23)；上述定子(I)上的每個(gè)繞組(1-2)與處于其兩側(cè)的轉(zhuǎn)子(2)上的每組磁鐵對的位置均一一對應(yīng)；上述η為大于等于2的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的撥動式節(jié)能型電動機(jī)，其特征在于還進(jìn)一步包括一將直流電源轉(zhuǎn)化為方波電源的控制電路，該控制電路主要由位置感應(yīng)器、放大電路和開關(guān)電路組成；其中位置感應(yīng)器安裝在其中一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2-2)上，且位置與轉(zhuǎn)盤(2-2)上的磁鐵對的位置相對應(yīng)；位置感應(yīng)器的輸出端經(jīng)放大電路與開關(guān)電路的控制端相連，開關(guān)電路的電源端連接外部的直流電源，開關(guān)電路的輸出端與繞組(1-2)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的撥動式節(jié)能型電動機(jī)，其特征在于位置感應(yīng)器為光電檢測器或霍爾開關(guān)傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的撥動式節(jié)能型電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)軸(2-1)的中段處還安裝有散熱風(fēng)扇(3)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種撥動式節(jié)能型電動機(jī)，其定子主要由固定隔板和n個(gè)繞組組成；n個(gè)繞組的鐵芯固定在固定隔板上；n個(gè)繞組相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導(dǎo)線與一方波電源相連，通電時(shí)每個(gè)繞組的極性方向朝向一致。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、2個(gè)轉(zhuǎn)盤、2n個(gè)N極性磁鐵片和2n個(gè)S極性磁鐵片組成；2個(gè)轉(zhuǎn)盤分別位于固定隔板的相對兩側(cè)上；2個(gè)轉(zhuǎn)盤的中心貫穿固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與2個(gè)轉(zhuǎn)盤相連動；每個(gè)轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)面安裝有2n個(gè)磁鐵片，且2個(gè)轉(zhuǎn)盤上相對位置上的磁鐵片的極性相反；定子上的每個(gè)繞組與處于其兩側(cè)的轉(zhuǎn)子上的每組磁鐵對的位置均一一對應(yīng)。本實(shí)用新型具有功率高、重量小和成本大低的特點(diǎn)。
文檔編號H02K29/06GK202818059SQ20122049540
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者趙春榮 申請人:趙春榮