专利名称：一种高节能电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种高节能电动机。
背景技术：
电动机广泛应用于各行各业，是工业生产乃至人民日常生活中不可或缺的物品，但 电动机也是耗能很大的电器设备，如何使电动机进一步地节能就成为摆在人们面前的重 要课题。申请号为200410084566.3的高节能电动机，公开了一种高节能电动机，其包括 定子、转子、机座、操作台、磁场隔离层、电磁铁电流换向器、定子上有多个定子永磁 体和电磁铁，转子上有多个转子永磁体，该机的定子永磁体靠装置在定子内径一端有偏 离轴中心线朝旋转方向的斜度；转子永磁体靠装置在转子外圆一端也有偏离轴中心线朝 逆转方向的斜度，转子永磁体与定子永磁体作功是集纵向和横向的排斥力驱动转子旋 转的，同时与定子电磁铁作功是集横向相吸力或纵向排斥力驱动转子旋转的，该高节能 电动机可以节约相当电能。但在纵向排斥驱动中，有很多部分的磁场排斥力要与转子轴 心相抵销，磁的能量不能被充分地利用，尤其在定子与转子合拢组装时，有大量的排斥 磁场给组装带来了一定的难度，影响生产速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种高节能电动机，其能 够充分利用磁的能量，增强转子的扭转力度，以达到高效节能并易于装配的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该高节能电动机包括
定子，所述定子上设有多道定子分磁区，所述定子分磁区包括磁区座与磁区盖，所 述的定子分磁区上设置有内设定子永磁体的永磁插合和电磁铁；所述定子分磁区包括上 半定子分磁区和下半定子分磁区；
转子，所述转子上设有与上述定子分磁区数目相等的转子分磁区，所述的转子分磁 区上装有转子永磁体；
电磁铁电流换向器；
其特征在于
所述永磁插合包括顺时针方向插合(以下简称顺向插合)和逆时针方向插合(以下
简称逆向插合)，各定子分磁区的四周的每边都有一只顺向插合和一只逆向插合；所述 的定子永磁体呈向轴中心方向立式装置，靠机体外周的一端离轴中心线朝反旋转方向有 斜度，定子永磁体的外周是采用软磁材料制作的磁体框包围，磁体框有台阶，磁体框依 靠台阶扣进永磁插合的扼臂中；所述的定子永磁体和定子电磁铁在轴向或周向排列上均 具有一定的间距，以防止磁场之间相互干扰；
所述定子电磁铁包括一只A铁芯绕组、 一只B铁芯绕组和一只铝架子组成；所述 A、 B铁芯绕组呈双柱门状且分别固定在铝架子的两端；电磁铁架子紧固在各道定子分 磁区的四角上，A、 B铁芯绕组的作功端面接近定子内径，同一道磁区的数只定子电磁 铁用两根导线并联；电磁铁中A、 B两只铁芯绕组的电流方向始终不同，在电磁铁电流 换向器的控制下，A、 B铁芯的磁极方向互相交换，不会同名极并列，其是根据转子永 磁体所旋转位置的信息来控制磁极方向的互相交换；
所述定子永磁体和定子电磁铁轴向排列行行都对齐；定子四角上有电磁铁冷却通风 道，通风道的外壁用R形机角盖围成；
转子中均布有多个转子永磁体，其数目与定子永磁体与定子电磁铁的数目之和相 等，轴向和周向排列上均具有一定的间距；转子永磁体安放在磁体框中；转子永磁体 的其中一个大平面靠向转子的外圆上，该大平面的磁极与定子永磁体斜对面的磁极是同 名磁极装置；转子永磁体在反旋转的方向一端朝轴中心方向有斜度；转子永磁体依靠磁 体框的台阶安插在转子磁区架的扼臂中，然后用磁区座盖盖紧；整机的转子永磁体轴向 排列每行都有均匀的差距，即奇数磁区与奇数磁区之间、偶数磁区与偶数磁区之间的转 子永磁体轴向排列各呈斜梯形，各相邻排列之行的斜梯形与斜梯形之间头尾交叠，使转 子构成能够循环驱动的旋转磁场；
所述的电磁铁电流换向器包括绝缘转盘、多个A次相吸行程正极导块(以下简称 A正导块)、多个A次相吸行程负极导块(以下简称A负导块)、多个B次相吸行程正 极导块(以下简称B正导块)、多个B次相吸行程负极导块(以下简称B负导块)、一 道正极电荷导环、 一道负极电荷导环、多只电刷器和一只电刷器定位罩，所述的导块和 导环分别嵌设在绝缘转盘的一面中，导块和导环同转盘持平，另一面各用螺丝将导块和 导环固定在绝缘转盘中，使各螺丝与各导块或导环之间都导电，然后用导线将正极电荷 导环与各正极导块在螺丝处相联，将负极电荷导环与各负极导块在螺丝处相联；A正与 A负导块弧长的度数与电磁铁与转子永磁体A次相吸行程加C次相排斥行程之和的弧 度相同，B正与B负导块弧长的度数与电磁铁与转子永磁体B次相吸行程的弧度度数相 同；
所述的每只电刷器中有T1刷针、T2刷针各两枚，其中一只电刷器多一枚T3刷针 和一枚T4刷针，每道磁区都配有一枚T1刷针和一枚T2刷针，同磁区号的两枚刷针经 向并列，两枚刷针与同磁区号电磁铁并联的两根导线分别相联，每只电刷器控制两道磁
区的电磁铁的通电状况，各刷针号均对应控制同号磁区的转子永磁体与定子电磁铁A次 相吸行程、B次相吸行程和C次相排斥行程的工作时间；电刷器中还有刷针弹簧、弹簧 压板、电刷器盖；电刷器各安装在电刷器定位罩一角的孔位上，绝缘转盘安装在转子主 轴的一端，与转子同步旋转，电刷器定位罩盖在绝缘转盘的外层，罩体与转子轴承固定 板紧固，当转子带动绝缘转盘旋转时，刷针都在导块和导环轨道上移动刷电，将电流分 别输送到同号磁区的定子电磁铁中去。
所述上半定子分磁区的顶部中有联接槽，联接长条固定嵌设在定子分磁区联接槽 中，下半定子分磁区的底部设有将各分磁区联合紧固的联接块；所述联接块的高度略大 于永磁插合，以能自由插入定子L型插槽为宜；永磁插合待定子磁区架与转子组合后， 再分批插入定子L型插槽。
永磁插合两边设有插栓，永磁插合通过插栓插进L型插槽后固定。 与现有技术相比，由于本发明将普通电动机相等功率的线圈分别制成数只电磁铁， 装置在定子内腔上作功，电磁铁的扭转功率也相应增大数倍或数十倍，电磁铁数量和容 量越大或转子直径越大，增倍量也越大，起到功率大幅度地增大作用。并可以制成节约 电能百分之九十以上的机型，即输出功率能比耗电功率大十倍以上，节能效果非常好； 同时，本发明将背景技术中利用定子永磁体和转子永磁体朝旋转方向相排斥的驱动方式 改为两侧面异性相吸为驱动的制动方式，充分利用磁的能量，不但增强了转子的扭转力 度，而且避免了排斥磁场给组装带来的难度，使各零部件的装配更加容易。
图1为本发明实施例的立体装配示意图(局部剖视)； 图2为本发明实施例中单道磁区截面图； 图3为图2中A的放大图4为本发明实施例中定子和转子永磁体及其对应的磁体框的立体结构示意图； 图5为本发明实施例中定子永磁体与转子永磁体的斜度布置平面示意图； 图6为本发明实施例中转子永磁体与定子永磁体的磁通、磁路物理反应平面图； 图7为本发明实施例中转子永磁体进入定子永磁体磁场范围内时的正、负转矩对比 平面图8为本发明实施例中构成定子电磁铁将转子永磁体朝转向相吸或相排斥驱动行 程的平面示意图9为本发明实施例中构成定子电磁铁的磁场的平面示意图； 图IO为本发明实施例中定子分磁区架二分之一平面图； 图11为图IO的侧视图12为本发明实施例中逆向和顺向永磁插合结构平面图13为本发明实施例中顺向永磁插合结构平面示意图14为本发明实施例中定子永磁体和电磁铁轴向排列的局部展开平面示意图； 图15为本发明实施例中构成前半转子的转子永磁体轴向排列呈斜梯形的局部展开 示意图16为本发明实施例中构成后半转子的转子永磁体轴向排列呈斜梯形的局部展开 平面示意图17为本发明实施例中整个转子的转子永磁体轴向排列透视图18为本发明实施例中构成电磁铁电流换向器总成的平面示意图(局部剖视)；
图19为图18的B-B剖视图20为本发明实施例中定子永磁体和定子电磁铁与转子永磁体所做功的区域分布 平面图21为本发明实施例中电磁换向器与定子电磁铁和转子永磁体的平面装配示意
图22为本发明实施例的装配结构的侧面示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如1至图22所示，该高节能电动机包括定子22、转子23、机座底盘24、操作台 25、或配一台小型直流发电机26 (如果没有外部电网供电的情况下)、电磁铁电流换向 器27;定子22中有多个装有定子永磁体4的永磁插合31和多个电磁铁40，转子23中 有多个转子永磁体18，定子22和转子23中设有多道相等数的磁区1，各道磁区又分为 定子分磁区2和转子分磁区16。
定子22结构
定子22是由多道铝合金磁区架组合一体，本实施例为26道磁区，如图10所示， 每道磁区架由磁区座3与磁区盖5合成，定子22内径与转子23之间有0.5 1.5mm的 空气间隙，合成后的磁区座3和磁区盖5的内壁中设有对称的四付顺向L型插槽30和 四付逆向L型插槽30;如图12和图13所示，四只顺向永磁插合131和四只逆向永磁 插合231各对应插在顺向和逆向L型插槽中。永磁插合31又分为顺时针方向插合131 (以下简称顺向插合)和逆时针方向插合231 (以下简称逆向插合)，小型机的每只永磁 插合31装有一只定子永磁体4，如图14所示，并用合盖紧固，不得松动，永磁插合31 两边有插栓32，永磁插合31通过插栓32插进L型插槽30后，也不得松动，然后用锁 紧块33锁紧，使永磁插合31不会滑出。永磁插合31安装后，外部用装饰板ll封盖。 如图2所示，各磁区四周的每边都有一只顺向插合131和一只逆向插合231。所述的定 子分磁区2又分为上半定子分磁区6，下半定子分磁区7，分别固定在定子固定杠8上，
两根固定杠8的各两头紧固在转子轴承固定板34两侧的凹槽235中，确保固定后的定 子22内径与转子同心。如图1所示，所述的转子轴承固定板34又分为上半轴承固定板 134和下半轴承固定板234，两块下半轴承固定板234各紧固在机座底盘24的两端上。 所述的上半定子分磁区6的顶部中有联接槽35， 一条联接长条36嵌在各定子分磁区联 接槽35中，并将螺钉联合紧固，下半定子分磁区7的底部也有联接块37，并将各分磁 区用螺钉联合紧固；联接块37的高度略大于永磁插合31，以能自由插入定子L型插槽 30为宜，这样，定子22在四个腰部都设有联体紧固件，解决了定子松散要震动的问题。 永磁插合31待定子磁区架与转子组装成型后，再分批插入定子L型插槽30，避免受排 斥磁场的影响而引起组装难度大的问题，提高生产效益。
如图2和图8所示，定子电磁铁40是由一只A铁芯绕组和一只B铁芯绕组及一只 铝架子41组成，铁芯绕组各固定在铝架子41的两端，呈双柱门状；电磁铁架子41紧 固在各道定子分磁区2的四角上，铁芯绕组的作功端面靠近定子内径，同一道磁区的四 只定子电磁铁40用两根导线并联；如图21所示，电磁铁中A、 B两只铁芯的磁极方向 始终不同，在电磁铁电流换向器27的控制下，A、 B铁芯的磁极方向总是互相交换，不 会同名磁极并列，它是根据转子永磁铁18所旋转位置的信息来控制磁极方向互相交换 的。定子四角上有电磁铁冷却通风道38，通风道38的外壁用R形机角盖39围成，打 开机角盖39，对电磁铁就可以维护了。
如图4至图9所示，是对中型永磁电动机驱动势能的技术分解图。图3中的定子永 磁体4转子永磁体18是采用稀土铷铁硼或稀土钴永磁材料制作，它具有特大的磁能积 和矫顽力，磁性特别强，又有不同意被减弱的特征。
图3中的定子磁体框201和转子磁体框301是采用电工纯铁材料制作，电工纯铁是 良好的软磁材料，它具有磁导率高，磁阻小的特性。磁体框201、 301都有方形孔，永 磁体4和永磁体18各安放在方形孔中，磁体框201、 301的壁厚能增加永磁体的做功截 面，提高磁场做功强度，又能引导永磁体的磁路循环，使磁性不被减弱。磁体框201、 301各有台阶IO,磁体框201依靠台阶10扣进图10的永磁插合31扼臂12中，磁体框 301依靠台阶IO扣进转子磁区座14的扼臂12中，各起到将永磁体4和18的固定作用。
图5的定子永磁体4呈向轴心方向立式装置，靠机体外周的一端有离轴中心线朝反 转方向有10度左右的斜度170;转子永磁体18的其中一个大平面靠向转子的外圆上， 该大平面的磁极与定子永磁体4斜对面的磁极定要同名磁极装置，即N极对N极，转 子永磁体18在反转方向的一端朝轴中心方向有5度左右的倾斜190， 4和18的永磁体 如转在一起时近似T形状。本设计方案的特征是定子永磁体4靠定子内径端与转子永 磁体18靠反转方向端必定是异性相吸体，与转子永磁体18靠转向端必定是同性排斥体， 当转子永磁体18处于或转至定子永磁体4的E至F相吸行程范围内时，转子永磁体18 会强劲地朝旋转方向进行相吸和相排斥，驱动转子旋转。当相吸行程快结束时，由于转
子永磁体18靠反转方向端朝轴中心方向有5度左右的倾斜190，且迅速拉开了与定子永 磁体4的吸合距离，逃逸了两磁体的相吸牵引力，从而造就转子只能单向驱动的力矩。
图6中a部分是永磁体的磁通物理显示图，图中的两条永磁体在异极靠近时(或中 间隔件导磁物)，磁体的各两端都自然形成椭圆形的循环磁力线，磁力线是从左磁体的 N极出发，分两路各回绕磁体两端的外部后，再进入左磁体S极，引成回路，这回路就 是磁通，两端的磁通能把两磁体整齐的吸合。
图6中b和c部分是根据图4的设计方案，将图6中a所示的两端椭圆形磁通实施 变形，成为曲线磁通。转子在旋转过程中，转子永磁体18转近于定子永磁体4图6中b 所示的位置时，定子永磁体4与转子永磁体18会立即产生偶合磁通，这磁通为径向曲 线形状态，两磁体处于径向相吸磁动势，但由于磁体各固定在定子和转子上，转子只能 转向移动，不会径向移动，因而它们相吸的磁动势都被抵消，不能抄造机械运动。
图6中c部分所示，当转子永磁体18已进入与定子永磁体4朝旋转方向相吸形成 起步线E时，它马上切断与定子永磁体4在图5中b所示的磁路，由于磁力线不会中断， 在切断磁通的同时，两磁体间会立即形成新的耦合磁通，磁通回路变成图6中c所示的 形状，这磁通为转向曲线形状态，两磁体已变为转向相吸磁动势，这时的转子永磁体18 在强劲地朝旋转方向相吸，产生机械能，驱动转子旋转，驱动形成从E线开始至F线为 止。
图7根据图6中c所示的正反方向磁力驱动势对比值表明图，图中所示，当转子永 磁体18超旋转的尖头方向将接近定子永磁体4时，会受到一个一 xN'm的反转向排斥阻 力，阻碍转子旋转。但进入E至F的转向相吸行程时，它的正转向驱动势将相当有4个 xN'm的距离，按此表明转矩T=4/4xN*m-l/4xN'm=3/4xN*m，其中x是代数，N是 牛顿，N，n^力X转子Rm。因而每只转子永磁体18进入定子永磁体4的净驱动转矩是 3/4xN，m。由此可见，转向的力矩大于反转向力矩数倍。实验表明，在中型机中的两块 各40mmX30mmX20mm的转子永磁体磁场与定子永磁体磁场朝正转方向驱动的转矩大 于12Kg，即12Kg=117.6N*m， x=117.6，除去1/4的反向排斥阻力，等于每对转子永磁 体18和定子永磁体4的净驱动转矩大于88.2N-m。
图8是根据图2角部所示的定子电磁铁40与转子永磁体18混合驱动的磁极变化程 序分解图。当转子永磁体18正处于或进入定子电磁铁40的A次相吸行程磁场范围内时， 由于电流换向器27已将电磁铁电流方向进行准确变换，这是的A铁芯靠定子22内径端 必定是S极，B铁芯靠定子内径端必定是N极(两铁芯不会同名极并列)。A铁芯的S 极将转子永磁铁18的N极进行第一次相吸，产生扭矩，驱动转子旋转。相吸行程从 W1开始到W2为止，行转至W2时，电流换向器27立即交换电磁铁40的电流方向， 交变磁极，这交变的时间是无间隙的，这是A铁芯靠定子内径端变为N极，B铁芯靠 定子内径端变为S极，A铁芯的N极将转子永磁体18朝旋转方向排除除去，产生排斥
扭矩(因循环保持有五分之四磁区的电磁铁40仍始终与转子永磁体在进行相吸驱动， 不会朝方砖方向排斥)，B铁芯的S极将转子永磁体18相吸过来，产生相吸转矩，两股 转矩同时驱动转子旋转，这就是进入B次相吸行程范围。相吸行程是从W2开始到W3 为止。当转子永磁体18吸至W3时，电流换向器27又立即交换了电磁铁40的电流方 向，这时A铁芯靠定子22内径端又变为S极，B铁芯的N极将转子永磁体18朝旋转 方向排斥出去，即进入C次排斥行程范围，排斥行程从W3开始到W4结束，同时，随 后转过来的另一只转子永磁体18进入电磁铁40磁场范围内时，要经过三次驱动行程。 转子23每转一周时，各转子永磁体18要经过四只定子电磁铁40的12次驱动行程。在 中型机中的每一只40mmX30mmX20mm的转子永磁体18与某一只定子电磁铁40在相 吸或相排斥行程中的平均驱动转矩大于20KG，即20牛顿米。
如图9所示为构成定子电磁铁40的电磁场能够巩固转子永磁体18的磁性长久保持 不衰的技术方案平面图。转子永磁体18在进入定子电磁铁40的A铁芯即A次相吸行 程范围内时，这时的A铁芯靠定子22内径端是S极，B铁芯靠定子22内径端是N极， A铁芯与转子永磁体18处于异极相吸状态，它们的磁极方向是一致的，如图9中的磁 力线箭头指向。A铁芯的强力电磁在强劲地把转子永磁体18的磁畴磁极方向得以巩固。 当电流换向器27迅速交换电磁铁40的电流方向，交变磁极后，转子永磁体18被A铁 芯排斥出去，立即转入了定子电磁铁40B铁芯即B次相吸行程范围内，这是B铁芯靠 定子22内径端已变S极，A铁芯靠定子22内径端己变N极。B铁芯与转子永磁体18 处于异极相吸状态，它们的磁极方向又是一致的，B铁芯的强力电磁把转子永磁体18 磁畴磁极方向得以第二次巩固。转子23每转一周，各转子永磁体18都要经过四只定子 电磁铁8次的磁畴磁极的方向巩固时间，只要巩固转子永磁体辞呈的磁极方向，转子永 磁体18的磁能积强度保持不变，在与定子永磁体4相吸时，它的磁场强度也能感应地 促使定子永磁体4磁畴的磁极方向保持不变，磁能积强度也不会减弱。本发明的技术特 征之一，是能够将永磁体的磁畴磁极方向长久地保持一致，所以该发明的永磁体能量是 取之不尽的。
图10的样子分磁区的磁区座3和磁区盖5是防磁材料制作，上半定子分磁区6和 下半定子分磁区7的磁区座3及磁区盖5均通用，磁区座3和磁区盖5都设有L形插槽 30，右图的磁区座3与磁区座5合成后的磁区架(局部)构成有对称的L形插槽30。 上下半磁区架各固定在定子固定杠8上，图10的永磁插合31通过插栓32各插在磁区 架的L形插槽30中，然后用锁紧块33锁紧。
图12、图13和图14中的中型机的永磁插合31是采用防磁材料制作。永磁插合31 有扼臂12，装有定子永磁体4的定子磁体框201插进扼臂12中，然后用永磁插合盖盖 紧，磁体框201靠定子内径端的边缘有磁通气隙13，能给永磁体的磁力线良好的循环。 图14中所示的是顺时针方向的永磁插合131，永磁插合中各装有两只定子永磁体4。
图14所示是整机的定子永磁体4和电磁铁40轴向排列局部展开示意图。其中26 刺刀去的定子永磁体4和电磁铁40轴向对齐排列。定子永磁体4和电磁铁40在轴向和 周向排列上均具有一定的间距9以防止磁场之间互相干扰。
如图15至图17所示为整个转子23中的转子永磁体18轴向和周向排列展开的局部 示意图。图中所示的26道转子分磁区16中的转子永磁体18轴向排列，每行都有均匀 的差距64，即奇数磁区与奇数磁区之间，偶数磁区与偶数磁区之间的转子永磁体18轴 向排列各呈斜梯形，相邻的斜梯形之间头尾交叠，使转子23构成能够循环驱动的旋转 磁场。转子永磁体18在轴向和周向排列上也有防止磁场之间互相干扰的间距9，周向排 列的中心间距是转子永磁体18长度的3倍左右，该中心距度数与定子永磁体周向排列 的中心距的度数相等。如图7所示的一只转子永磁体18与一只定子永磁体4朝旋转方 向相吸驱动的行程是从E开始到F为止，该驱动行程与转子永磁体18的长度相等，它 的长度是中心间距的三分之一。
如图17所示的小型机转子上，周向均排的一棱一棱的虚线表示每到磁区的转子永 磁体18所布的位置。该机的每道磁区有12只转子永磁体18均布。当图17中的转子与 图20中的定子组合在一起时，这12条斜梯形转子永磁体18与轴向排列整齐的8条定 子永磁体4和4条定子电磁铁40构成12个循环驱动组合，转子每转一圈，每只转子永 磁体18都要经过12个循环驱动组合。在中型机中，有20条斜梯形转子永磁体18与轴 向排列整齐的16条定子永磁体18与轴向排列整齐的16条定子永磁体4和4条定子电 磁铁40构成20个循环驱动组合，这20各循环驱动组合都在同时进行，每个循环驱动 组合为18度，与定子永磁体4发生的从E到F的相吸行程是6度，而该机的转子永磁 体18轴向排列的均差度为
18度+26=0.692度， 处于相吸行程范围内的磁区数为
6度+ 0. 692=8. 7道
即在26道磁区中，实际有8. 7道磁区的139只转子永磁体18正处于同磁区号的139 只定子永磁体4的E至F相吸行程范围内，转子被转动时，无论转的多快，而在相吸行 程范围内，始终循环地保持有8. 7道磁区的139只转子永磁体18与定子永磁体4朝旋 转方向进行相吸驱动之中。如图7所示的每队转子永磁体18与定子永磁体4朝旋转方 向驱动的净转矩大于88. 2N*m，即对139对转子永磁体18与定子永磁体4所驱动的净转 矩要大于12259. 8N'm。如图9所示的每只定子电磁铁40将每只转子永磁体18所相吸和 相排斥行程是从Wl点开始到W4点为止，驱动行程大于15度，驱动形成的有效值约占 中心间距18度的80%左右，其有效值为196*0. 8=156. 8N'm， 104只定子电磁铁40与104 只转子永磁体18所产生的净转矩为156. 8*104=16307N*m，该机的转子半径是0. 8米， 其实际转矩为28566. 8 + 0. 8=22853N*m。假设该高节能电动机的转速为1000rpm，则该
电动机的功率P:22853X1000+955(^2393kw，而每只电磁铁耗电量小于lkw， 104只电磁 铁总耗电量不到100kw，节点95%以上。如配套一台2000kw发电机发电，每小时可以发 出2000kw的点亮，减掉100kw的自耗，每小时可以输出1900kw的电量。 整机安装-
1、 先将联接块37与机座底盘24紧固；
2、 将各磁区未装永磁插合31的下半定子磁区架一起定位在联接块37上；
3、 将两块下半转子轴承固定板234固定在机座底盘24两头上；
4、 将两根固定杠8的两头各固定在两块下半转子轴承固定板234的两侧凹部235， 以其为基准，将下半定子7的凹凸口紧扣在固定杠8的内侧，并用螺栓固定；
5、 将装有转子永磁体18的转子连轴承一放吊放在下半轴承固定板234上，轴承紧 扣在下半轴承固定板234的轴承座中；
6、 将两块上半轴承固定板134与下半轴承固定板234紧固，压紧转子轴承；
7、 将各磁区未装永磁插合31的上半定子磁区架凹凸口扣进固定杠8的内侧，并用 螺栓紧固；
8、 将联接长条36嵌在上半定子联接槽35中，把每个磁区架用螺栓钉联锁紧固；
9、 在各磁区定子的四角上装上电磁铁40，同一磁区的四只电磁铁线圈40由二根 导线并联，二根导线分别与同磁区号的T1、 T2两枚刷针连接。T3和T4分别用导线与 输入正电源和负电源连接；
10、 在定子上装上208只永磁插合31,然后用锁紧块32锁紧。
电流换向器安装
1、 绝缘转盘44中的某一 B导块靠旋转方向的一端与一号磁区其中一只转子永磁 体18靠反转向的一角(最外圆的角)对齐，将绝缘转盘44的轴孔套进转子主轴一端， 并紧固，与主轴同步。
2、 以电刷器48中1号磁区的T1 49、 T2 50两枚刷针为基准，对准定子某1电磁 铁A铁芯第二次相吸行程(B行程)的起步线K; Tl 49和T2 50的两排刷针分别对准 绝缘转盘44中的A、 B导块旋转轨道上，T3刷针51对准正电荷导环47上，T4刷针 58对准负电荷导环57上，电刷器刷针都贴紧绝缘转盘44，当绝缘转盘44跟转子旋转 时，电刷器的刷针在轨道上移动刷电。
该高节能电动机工作原理
开通电源后，正电荷经T3刷针51刷通导环47，负电荷经T4刷针52刷通导环57， 此时与导环47相联接的正极导块都带有正电荷，与导环57相联接的负极导块都带有负 电荷，因此各磁区号的T149、 T2 50的两枚刷针中，必定有一枚与A正导块45或B正 导块46接触刷正电荷，也必定有一枚与A负导块55或B负导块56接触刷负电荷；刷 正电荷的刷针将正电荷各输送到自己磁区的定子电磁铁线圈40的彼端，刷负电荷的刷
针将负电荷各导通自己磁区定子电磁铁线圈40的此端，形成回路，使电磁铁40立即产 生了电磁，将本已落在A次相吸行程或B次相吸行程及C次相吸行程范围内的转子永 磁体18都开始朝旋转方向相吸，(因程序设定，凡相吸的都朝旋转方向)，驱动转子旋 转。这时高节能电动机就产生了两大驱动势能第一是定子永磁体4与转子永磁体18 的驱动势能；第二是定子电磁铁40与转子永磁体18的驱动势能。先述第一驱动势能； 根据永磁体的性能，当两只相等体积的永磁体同名极推近时，相对面是排斥面，而上磁 铁的左面与下磁铁的右面必定是异性相吸面，上磁铁的右面与下磁铁的左面也必定是异 性相吸面，当上、下两磁铁对正时，两个相吸面的力矩保持中和，如下磁铁稍向左偏时； 下磁铁的左面与上磁铁的右面会失去相吸力，而下磁铁右面与上磁铁左面会迅速乘机相 吸，将下磁铁向左吸引，两个面越吸近，相吸的力矩就越大，相吸的行程是从上磁铁的 右边线开始至上磁铁的左边线为止，反之，如下磁铁稍向右偏时，也是同样的物理，它 会向右吸，这就是磁性的规律。申请人掌握了这种规律后，设计成磁场只许单向相吸驱 动和群体联合持续循环驱动的技术方案；首先将定子永磁体4的右角设计有减磁角台阶 10，磁阻物体ll，左面有磁力线回流的空间13;转子永磁体18靠转子外圆的一端有离 轴中心线向旋转方向偏斜30度左右的斜度17,转子永磁体18在与定子永磁体4相排斥 的端面上也有相旋转方向倾斜30度左右的斜面19，使转子永磁体18的左面与定子永磁 体4的右面角度叉开，距离拉大，磁力线不能相交，脱离了相吸能力；又使转子永磁体 18右面与定子永磁体4的左面角度縮小，两个相吸面的距离拉近，增强了相吸能力，在 转子旋转过程中，转子永磁体18的30。斜面又能避开或消除与定子永磁体4同名极相排 斥的阻转力，从而造就了转子相吸驱动的转矩单向，起到旋转的初步作用。但这是个体 磁区的力矩，而高节能电动机是个群体驱动的组合。例如一台中型高节能电动机，可以 设置26道磁区组合，内置520只转子永磁体18， 416只定子永磁体4， 104只电磁铁40， 因定子永磁体4与电磁铁40轴向排列都行行对齐，转子永磁体18轴向排列各磁区间按 序都有均匀的差距，行行各呈斜梯形，即奇数与奇数磁区之间，偶数与偶数磁区之间按 序互相均差0.69度，差距度计算方法为每道磁区的转子上周向排列20只永磁体360 ° /20=18° /26道磁区=各差距0.69° 。 360。都有均匀的差距；定子永磁体和电磁铁轴向 排列是对齐的，看过去都是互相重叠着；转子永磁体18以18。为一个循环相吸组合，每 只转子永磁体18在转子每转一周中要经过20个循环相吸组合，520只转子永磁体18 就要经过520个循环相吸组合，而每个循环相吸组合中有三大区域；第一是驱动区域， 该区域始终保持有10道磁区中200个循环相吸组合的转子永磁体18右侧面与定子永磁 体4的左侧面共同强劲地相吸驱动转子旋转，每道磁区的转子永磁体18每个相吸行程 是从定子永磁体4的E点开始至F点结束，有7。左右，转子每转0.69。就有一道磁区20 只转子永磁体18与定子永磁体4相吸结束，退出这个驱动区域(要等转11。后再进下一 轮驱动区域)，同时另有一道磁区的转子永磁体18被立即加入该驱动区域，保持200个
驱动区域数量不变，共同驱动转子旋转。第二是阻转区域:该区域始终保持有6道磁区 120个循环阻转区域中的转子永磁体18与定子永磁体4相吸行程结束时，有短距离的少 量逆转相吸力，阻碍转子旋转；第三是无功区域该区域也分布有10道磁区200个无 功区域，凡进入该区域的转子永磁体18远离了定子永磁体4相吸磁场而不作为。这三
大区域等于三大群体，在三大群体中，转子不管怎么转，各群体的磁区量始终循环地保 持不变，即驱动区域的磁区依序进入阻转区域，同时阻转区域的磁区依序进入无功区域， 无功区域的磁区同时依序进入驱动区域，就这样不断地循环转换，因而高节能高节能电
动机的转子永磁体18与定子永磁体4完全是圆周层叠式连环驱动，而且驱动力相当大，
是主要驱动势能。
第二是定子电磁铁40与转子永磁体18混合驱动势能转子在旋转过程中，当某一 磁区中的四只转子永磁体18结束了与定子中连续排列的四个永磁体4的四次相吸行程 后，即迅速进入该磁区定子电磁铁40 A次相吸行程范围内，这时A铁芯作功端必定是 S极，与转子永磁体18的N极进行第一次相吸即A次相吸行程， 一起驱动转子旋转； 当转子永磁体18吸至电磁铁40A铁芯的B次相吸行程起步线K时，绝缘转盘44中的 A正导块45和A负导块55正已转离同磁区号的Tl、 T2两枚刷针，电磁铁40瞬间断 电，而B正导块46和B负导块56被立即转碰在该号磁区的T1和T2两枚刷针上，T2 将正电荷迅速输送给同号磁区电磁铁线圈40的此端，Tl将负电荷也迅速导通电磁铁线 圈40的彼端，形成回路，马上改变电磁铁40电流方向，交变磁极，这交变的时间几乎 是无间隙的，这时A铁芯作功端已改为N极，B铁芯作功端改为S极，A铁芯靠转向 的侧面与转子永磁体18靠反转向的侧面又变为异极相吸面，转子永磁体18 —面与A铁 芯靠转向侧面相吸， 一面与B铁芯的S极相吸，即B次相吸行程，两个相吸力一起持 续驱动转子旋转。当转子永磁体18吸至电磁铁40的C次相吸行程起步线Kl时，绝缘 转盘44中的B正导块46和B负导块56正已转离同磁区号的T1、 T2两枚刷针，电磁 铁40又瞬间断电；而A正导块45和A负导块55又立即转碰在该号磁区的Tl、 T2两 枚刷针上，Tl将正电荷迅速输送给同磁区电磁铁线圈40的彼端，T2将负电荷迅速刷通 电磁铁线圈40的此端，形成回路，又改变了电磁铁40的电流方向，交变磁极。这时A 铁芯作功端又变成S极，B铁芯作功端又变为N极，B铁芯靠转向的侧面与转子永磁体 18靠反转向的侧面又变成异性相吸面，将转子永磁体18朝旋转方向相吸，即C次相吸 行程，推动转子旋转。待这些转子永磁体18相吸结束后，后面又转过来的转子永磁体 18已进入了 A次相吸行程范围内，与A铁芯的S极开始新的相吸旅程。这也是单一磁 区相吸程序的说明，而整机有26道磁区104只电磁铁40都按此相同的程序但在不同的 秩序与转子永磁体18不停地相吸，相吸再相吸，联合驱动转子旋转，这驱动势能也相 当大，转子的转速快慢，功率大小都可以通过微调电磁铁40的电流大小或电压高低来 控制。若要停机，只要切断电源，电磁铁无磁，铁芯会将转子永磁体18相吸住而停止
转动，或再增加刹车器止转。设计原则绝缘转盘44在旋转时，当A正导块45和A 负导块55碰触到那号磁区的Tl刷针49和T2刷针50导电的同时，等于即号磁区的转 子永磁体18已开始进入该号磁区的定子电磁铁40C次相吸行程Kl，开始进行C次朝 转向相吸作功，而同磁区的B正导块46和B负导块56必定脱离了该磁区号的刷针49 和50，从而交换了电磁铁40的电流方向。(A次相吸行程与C次相吸行程是同电流方 向)。
当B正导块46和B负导块56碰触到那号磁区的Tl刷针49和T2刷针50导电的 同时，等于即号磁区的转子永磁体18已开始进入同号磁区的定子电磁铁40B次相吸行 程K，开始进行B次朝转向相吸作功，而同磁区号的A正导块45和A负导块55必定 脱离了该磁区号的49和50刷针，又交换了电磁铁40的电流方向，如此往返交换电流 方向，交变电磁铁磁极，准确地将每只转子永磁体18朝转向分成A、 B、 C三次相吸行 程，驱动转子旋转。
一个循环驱动组合的角度=单道磁区的转子永磁体18或定子永磁体4周向排列的 间距角度。 一个循环驱动组合的角度=转子永磁体18轴向排列各差距度"0.69°乘以磁 区数26道之积。 一个360度的循环驱动系=1周的循环驱动组合的角度总和。 一个循环 驱动组合的角度=八正负导块的弧度+B正负导块的弧度+两枚刷针直径的角度。
本发明将数十道磁区的驱动势能进行循环组合，使转子形成一股强大的旋转磁场， 构成了能与定子永磁体4和定子电磁铁40保持层叠式连环驱动，达到旋转目的。
根据永磁体的性能，本发明将定子永磁体4的反转向的边角上设计有减磁角台阶 10，磁阻物体ll，转向一侧面上有磁力线回流的空间13;转子永磁体18靠转子外圆的 一端有离轴中心线向旋转方向编斜30度左右的斜度17，转子永磁体18与定子永磁体4 同名极相排斥的端面上也有朝旋转方向倾斜30度左右的斜面19，构成转永磁体18的左 面与定子永磁体4的右面角度叉开，距离拉大，磁力线不能相交，脱离横向相吸的能力， 又使转子永磁体18的右面与定子永磁体4的左面角度縮小，两个异性相吸面的距离拉 近，增强朝旋转方向相吸的能量；在转子旋转过程中，斜面19又能避开或消除与定子 永磁体4同名极相排斥的阻转力，从而造就了转子朝旋转方向连续循环相吸的力矩大于 受定子永磁体4排斥阻转力的数十倍以上，因而转子必定被驱动旋转。
B正导块46和B负导块56的弧长的弧度与B次相吸行程弧度同；A正导块45和 A负导块55的弧长的弧度等于C次相吸行程角度加A次相吸行程角度之和。
高节能电动机一般以中、大型为主。它的转子直径比较大，所以扭矩也大，结合力 学理论，如将普通电动机相等功率的线圈分别制成数只电磁铁，装置在比原普通电动机 定子内径大数倍或数十倍的高节能高节能电动机的定子内腔上作功，电磁铁的扭转功率 也相应增大数倍或数十倍，电磁铁数量和容量越大或转子直径越大，增倍量也越大，起 到功率大幅度地增大作用。并可以制成节约电能百分之九十以上的机型，即输出功率能
比耗电功率大十倍以上，节能效果非常好。
权利要求
1、一种高节能电动机包括定子(22)，所述定子上设有多道定子分磁区(2)，所述定子分磁区(2)包括磁区座(3)与磁区盖(5)，所述的定子分磁区上设置有内设定子永磁体(4)的永磁插合(31)和电磁铁(40)；所述定子分磁区包括上半定子分磁区(6)和下半定子分磁区(7)；转子(23)，所述转子(23)上设有与上述定子分磁区(2)数目相等的转子分磁区(16)，所述的转子分磁区上装有转子永磁体(18)；电磁铁电流换向器(27)；其特征在于所述永磁插合(31)包括顺时针方向插合(以下简称顺向插合(131))和逆时针方向插合(以下简称逆向插合(231))，各定子分磁区的四周的每边都有一只顺向插合(131)和一只逆向插合(231)；所述的定子永磁体(4)呈向轴中心方向立式装置，靠机体外周的一端离轴中心线朝反旋转方向有斜度(170)，定子永磁体(4)的外周是采用软磁材料制作的磁体框(201)包围，磁体框(201)有台阶(10)，磁体框(201)依靠台阶(10)扣进永磁插合31的扼臂(12)中；所述的定子永磁体(4)和定子电磁铁(40)在轴向或周向排列上均具有一定的间距(9)，以防止磁场之间相互干扰；所述定子电磁铁(40)包括一只A铁芯绕组、一只B铁芯绕组和一只铝架子(41)组成；所述A、B铁芯绕组呈双柱门状且分别固定在铝架子(41)的两端；电磁铁架子(41)紧固在各道定子分磁区(2)的四角上，A、B铁芯绕组的作功端面接近定子内径，同一道磁区的数只定子电磁铁(40)用两根导线并联；电磁铁中A、B两只铁芯绕组的电流方向始终不同，在电磁铁电流换向器(27)的控制下，A、B铁芯的磁极方向互相交换，不会同名极并列，其是根据转子永磁体(18)所旋转位置的信息来控制磁极方向的互相交换；所述定子永磁体(4)和定子电磁铁(40)轴向排列行行都对齐；定子四角上有电磁铁冷却通风道(38)，通风道(38)的外壁用R形机角盖(39)围成；转子周圆中均布有多个转子永磁体(18)，其数目与定子永磁体(4)与定子电磁铁(40)的数目之和相等，轴向和周向排列上均具有一定的间距(9)；转子永磁体(18)安放在磁体框(301)中；转子永磁体(18)的其中一个大平面靠向转子的外圆上，该大平面的磁极与定子永磁体(4)斜对面的磁极是同名磁极装置；转子永磁体(15)在反旋转的方向一端朝轴中心方向有斜度(190)；转子永磁体(18)依靠磁体框(301)的台阶(10)安插在转子磁区架(14)的扼臂(12)中，然后用磁区座盖(15)盖紧；整机的转子永磁体(18)轴向排列每行都有均匀的差距(64)，即奇数磁区与奇数磁区之间、偶数磁区与偶数磁区之间的转子永磁体(18)轴向排列各呈斜梯形，各相邻排列之行的斜梯形与斜梯形之间头尾交叠，使转子(23)构成能够循环驱动的旋转磁场；所述的电磁铁电流换向器(27)包括绝缘转盘(44)、多个A次相吸行程正极导块(45)(以下简称A正导块)、多个A次相吸行程负极导块(55)(以下简称A负导块)、多个B次相吸行程正极导块(46)(以下简称B正导块)、多个B次相吸行程负极导块(56)(以下简称B负导块)、一道正极电荷导环(47)、一道负极电荷导环(57)、多只电刷器(48)和一只电刷器定位罩(68)，所述的导块和导环分别嵌设在绝缘转盘(44)的一面中，导块和导环同转盘(44)持平，_另一面各用螺丝(60)将导块和导环固定在绝缘转盘(44)中，使各螺丝(60)与各导块或导环之间都导电，然后用导线(59)将正极电荷导环(47)与各正极导块在螺丝处相联，将负极电荷导环(57)与各负极导块在螺丝处相联；A正与A负导块弧长的度数与电磁铁(40)与转子永磁体(18)A次相吸行程(42)加C次相排斥行程(53)之和的弧度相同，B正与B负导块弧长的度数与电磁铁(40)与转子永磁体(18)B次相吸行程(43)的弧度度数相同；所述的每只电刷器(48)中有T1刷针(49)、T2刷针(50)各两枚，其中一只电刷器(48)多一枚T3刷针(51)和一枚T4刷针(52)，每道磁区都配有一枚T1刷针(49)和一枚T2刷针(50)，同磁区号的两枚刷针经向并列，两枚刷针与同磁区号电磁铁(40)并联的两根导线分别相联，每只电刷器(48)控制两道磁区的电磁铁(40)的通电状况，各刷针号均对应控制同号磁区的转子永磁体(18)与定子电磁铁(40)A次相吸行程(42)、B次相吸行程(43)和C次相排斥行程(53)的工作时间；电刷器(48)中还有刷针弹簧(61)、弹簧压板(62)、电刷器盖(63)；电刷器(48)各安装在电刷器定位罩(68)一角的孔位上，绝缘转盘(44)安装在转子(23)主轴的一端，与转子(23)同步旋转，电刷器定位罩(68)盖在绝缘转盘(44)的外层，罩体与转子轴承固定板(34)紧固，当转子带动绝缘转盘(44)旋转时，刷针都在导块和导环轨道上移动刷电，将电流分别输送到同号磁区的定子电磁铁(40)中去。
2、 根据权利要求1所述的高节能电动机，其特征在于所述上半定子分磁区(6) 的顶部中有联接槽(35)，联接长条(36)固定嵌设在定子分磁区联接槽(35)中，下 半定子分磁区(7)的底部设有将各分磁区联合紧固的联接块G7);所述联接块(37) 的高度略大于永磁插合(31)，以能自由插入定子L型插槽(30)为宜；永磁插合(31) 待定子磁区架与转子组合后，再分批插入定子L型插槽(30)。
3、 根据权利要求1所述的高节能电动机，其特征在于永磁插合(31)两边设有 插栓(32)，永磁插合(31)通过插栓(32)插进L型插槽(30)后固定。
全文摘要
本发明涉及到一种高节能电动机，其包括定子、转子、电磁铁电流换向器；其中定子中有多个装有永磁体的永磁插合和多个电磁铁，转子中有多个转子永磁体，定子和转子中设有数目相等的磁区；整机的定子永磁体和电磁铁轴向排列且各列对齐；整机的转子永磁体轴向排列有均差的间距，各列呈斜梯形，且斜梯形与斜梯形之间头尾交叠，构成旋转磁场。在与定子永磁体或电磁铁做功时，完全能保持层叠式连环驱动的势能，它是以永磁体为主要驱动，电磁铁为辅助驱动的动力机，其可以在电磁铁耗电量不变的情况下，通过增大定子内径、增添永磁体，即可增大扭矩，大幅度输出功率。本发明结构合理紧凑，易于装配，节能效果好。
文档编号H02K23/02GK101355269SQ20081012124
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者刘文辉, 胡晓杰, 胡静娇, 胡静波 申请人:胡晓杰