专利名称：高效节能强磁电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电机，具体涉及一种适用于各种机械设备的高效节能强磁动
力电机。
背景技术：
目前，现有技术电瓶车的动力电机1的三相线圈中，有二相是工作的，剩下的一相 依次轮换作6(T角的换向。请参见图1所示，电机包括外转子11、后天心轴13和内定子 12。内定子12固定在后天心轴13上，内定子12上设有矽铁片122，矽铁片122上绕有线圈 121，内定子12外并与其同轴得设有外转子ll，外转子11上贴有磁钢111。电机通电后线 圈121产生的二个磁场由矽钢片122构成回路再集中到齿表面与磁钢111表面磁场产生吸 力和推力，使电机转动。该电机由于使用了矽钢片122，会产生反电态势、铁损、磁阻、涡流、 磁拉力的一系列损耗，而且由于其结构设计，导致磁场都在表面作横向推拉工作，况且行程 很短，使输出功率大为降低，其电机效率在70 % 80 %之间。 还有一种20世纪80年代从国外引进的电瓶车用扁平电机，请参见图2所示，电机 包括软钢环21、磁钢22、转子23和换向器24。两块软钢环21之间同轴设有转子23，其中 一块软钢环21上贴有磁钢22，转子23上绕有线圈231，换向器24设置在转子23内圈中。 此电机没有矽钢片，所以克服了反电态势、铁损、磁阻、涡流、磁拉力一系列的损耗，但由于 此电机转子23上的线圈231只靠有磁钢22的一面工作，导致其效率很低，现在已被淘汰。
发明内容
本发明提供一种高效节能强磁电机，克服了矽钢片所导致的损耗，并充分利用磁 力效应，提高电机效率。 为实现上述目的，本发明提供一种高效节能强磁电机，其包括主轴、套设在主轴上 的一对轴承座、分别设置在轴承座上的端盖和机身；其特点是，该电机还包括位于端盖和机 身内、并设置在主轴上的星形轮组件，以及套设在星形轮组件上并与其啮合的电磁线圈部 件； 所述的星形轮组件包括
固定在主轴上的输出轮；
多个与输出轮啮合的过桥轮； 多个分别对应与过桥轮固定连接的连接轴，该连接轴的另一端与机身连接；
所述的电磁线圈部件包括 空心环，该空心环的内圈中设有凹槽，该凹槽中设有与各个过桥轮啮合的齿；
设置在空心环内腔中的多块磁钢，相邻两磁钢的极性设置相反；
绕设在空心环上的多组线圈，所述的线圈通过电路连接电机的电源；
所述磁钢所产生的环式磁场从通电线圈内穿过。
所述的空心环为空心圆型环，或者空心多边形环。
所述的磁钢采用强磁钕铁硼材料。 所述的高效节能强磁电机的电源电路中设有霍尔感应器，控制线圈中电流的方 向。 本发明与现有技术的电机相比，有以下优点
由于采用了强磁钕铁硼材料，磁钢提供的磁力更强； 电机没有采用矽钢片，克服了矽钢片所导致的反电态势、铁损、磁阻、涡流、磁拉力 的损耗，节能性能好； 采用了线圈与磁钢设置在同一环上的结构，磁钢在线圈磁场的中心穿越，磁钢的 磁极之间是面对面工作，使磁钢做大行程全方位地推拉工作，使得在线圈通上比普通电机 少的电流，就能达到普通电机的功率，提高了电机效率。
图1为现有技术传统电瓶车电机的剖视图；
图2为现有技术扁平电机的结构分解图；
图3为本发明高效节能强磁电机的结构分解图； 图4为本发明高效节能强磁电机的电磁线圈部件和星形轮部件的结构图；
图5为线圈通电后和磁钢的磁场示意图。
具体实施例方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例 本发明高效节能强磁电机的具体实施方式
，如图1所示，高效节能强磁电机包括 其包括主轴33、套设在主轴33上的一对轴承座341和351、分别设置在轴承座341和351 上的端盖35和机身34、位于端盖35和机身34内并设置在主轴33上的星形轮组件32，以 及套设在星形轮组件32上并与其啮合的电磁线圈部件31。 星形轮组件32包括输出轮321和过桥轮322，其中输出轮321固定在主轴33上， 四个过桥轮322环绕在输出轮321上并与其啮合，在过桥轮322外套有电磁线圈部件31，电 磁线圈部件31与过桥轮322啮合。制作一个机身34，在机身34的中央设置一开孔，并在机 身34内腔的开孔处焊接一个轴承座341，将轴承331安装在机身34的轴承座341内，并将 主轴33的一端穿过该开孔，安装在轴承331里，在机身34内腔侧壁上与星形轮组件32中 四个过桥轮322对应的位置上焊接四根连接轴342，每个连接轴342上安装有轴承3421，并 将过桥轮322安装在连接轴342的轴承3421上。再制作一个端盖35，在端盖35的中央设 置一开孔，并在开孔处设置轴承座351，将轴承332安装在该轴承座351内，并将主轴33的 另一端穿过该开孔，安装在轴承332里。最后将端盖35与机身34组合在一起，本发明电机 便成为整体结构。 电磁线圈部件31和星形轮组件32如图4所示，电磁线圈部件31包括空心环311、 磁钢312和线圈313，其中，空心环311为两半圆形中空的空心环焊接组成的非导磁的空心 圆空心环；在空心环311的空心内腔中相隔90。设置四块强磁钕铁硼材料的磁钢312，并且 相邻两磁钢312的极性相反，磁钢312使用环氧树脂固定；四组线圈313两两间隔90°地 绕在空心环311上，且线圈313绕向相同。空心环311的内圈中设有凹槽，该凹槽中设有齿3111，即所设的齿3111为内齿。星形轮组件32设置在空心环311的内圈中，星形轮组件32 的直径与空心环311内圈的直径相适配，星形轮组件32的中间为输出轮321，其周围相隔 90°地围绕有四个过桥轮322，输出轮321与过桥轮322相啮合，过桥轮322与空心环311 内圈的齿3111相啮合，并且为避免过桥轮322与线圈313有接触，导致线圈313损坏，过桥 轮322与线圈313需要相间隔地设置，由于线圈313与过桥轮322的位置是固定的，就可以 避免两者的接触。 电磁线圈部件31的线圈313通过电路与电机的电源连接，电路上设有霍尔感应 器，配合霍尔感应器所探测的空心环311的转动情况，该电路能控制线圈中电流的方向。 (电机的电源与霍尔感应器图中未标示)。 工作时，接通电源，线圈313中的电流由于右手螺旋定律，使得线圈313中产生磁 场、线圈313的两端产生磁极。线圈313的一端与其所对应的磁钢312的磁极相同，线圈 313的另一端与其所对应的磁钢312的磁极相异，极性相同产生斥力，极性相异产生引力， 故线圈313通过磁场对磁钢312施加了方向相同的推力和拉力，使得磁钢312带动空心环 311转动，钕铁硼强磁钢312产生的环式磁场从通电线圈313内穿过，从而达到最大的功率、 效率，其原理如图5所示。由于空心环311内圈中的齿3111与过桥轮322的齿啮合，而过 桥轮322的齿也与输出轮321啮合，所以，空心环311带动过桥轮322转动，过桥轮322带 动输出轮321转动；而输出轮321固定在主轴33上，故输出轮321带动电机的主轴33开始 转动，则电机便可由主轴33来带动各种机械设备工作。但由于相邻的两个由磁钢312所产 生的磁场，其方向相反，所以每当空心环311每转过90° ，各线圈313所对应的磁钢312之 间的磁场方向与原方向相反，导致线圈313与磁钢312之间会产生与原方向相反的力，导致 电机回摆。为解决这个问题，电机中设有霍尔感应器和控制线圈313内电流方向的电路，每 当霍尔感应器探测到空心环311转过90。时，电路便控制改变线圈313中的电流方向，使得 线圈313所产生的磁场与磁钢312的磁场，其相互作用得到的推力和拉力的方向始终一致。 在实际操作中，空心环311可以使用空心方型环也可以是空心多边形环，同时磁钢312也必 需与空心环311的形状而变化，同样，电机中磁钢312的数量也可以按照需要，设计为不同 的偶数极数，例如四极、六极、八极、十极，以此类推。 本发明所述的电机具有高电机效率，以下结合实际测量下所得数据的说明本发明 的电机效率 电机效率=输出功率/输入功率 输出功率=转速下限值X转矩X2 II /60 输入功率=输入电压X输入电流 依照实际测量所得数据，转速下限值=200s，转矩二 98牛XO. 07米=6. 8牛X 米，输入电压=36+4 = 40伏，输入电流=3安，计算得输出功率=137.2瓦，输入功率= 120瓦，所求得的输出功率减去15%的齿轮损耗，则实际输出功率=117瓦。
电机效率=117/120 = 0. 97 = 97% 本发明使得电机效率从现有的70% 80%提升到95%以上。 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
一种高效节能强磁电机，该电机包括主轴(33)、套设在主轴(33)上的一对轴承座(341、351)、分别设置在轴承座(341、351)上的端盖(35)和机身(34)；其特征在于该电机还包括位于端盖(35)和机身(34)内、设置在主轴(33)上的星形轮组件(32)，以及套设在星形轮组件(32)上并与其啮合的电磁线圈部件(31)；所述的星形轮组件(32)包括固定在主轴(33)上的输出轮(321)；多个与输出轮(321)啮合的过桥轮(322)；多个分别对应与过桥轮(322)固定连接的连接轴(342)，该连接轴(342)的另一端与机身(34)连接；所述的电磁线圈部件(31)包括空心环(311)，该空心环(311)的内圈中设有凹槽，该凹槽中设有与各个过桥轮(322)啮合的齿(3111)；设置在空心环(311)内腔中的多块磁钢(312)，相邻两磁钢(312)的极性设置相反；绕设在空心环(311)上的多组线圈(313)，所述的线圈(313)通过电路连接电机的电源；所述的磁钢(312)所产生的环式磁场从通电线圈(313)内穿过。
2. 如权利要求l所述的高效节能强磁电机，其特征在于所述的空心环(311)为空心 圆型环，或者空心多边形环。
3. 如权利要求l所述的高效节能强磁电机，其特征在于所述的磁钢(312)采用强磁 钕铁硼材料。
4. 如权利要求1所述的高效节能强磁电机，其特征在于所述的高效节能强磁电机的 电源电路中设有霍尔感应器，控制线圈中电流的方向。
全文摘要
本发明涉及一种高效节能强磁电机，其包括主轴、套设在主轴上的一对轴承座、分别设置在轴承座上的端盖和机身；其特点是，包括位于端盖和机身内、设置在主轴上的星形轮组件和套设在星形轮组件外的电磁线圈部件；星形轮组件包括输出轮、啮合在输出轮外圈上的多个过桥轮，过桥轮中设置连接轴；电磁线圈部件包括空心环，空心环的内圈中设有与过桥轮啮合的齿；设置在空心环中的多块磁钢，相邻两磁钢的极性设置相反；以及绕在空心环上的多组线圈，线圈通过电路连接电机的电源。本发明由于采用了强磁钕铁硼材料，磁钢提供的磁力更强，克服了矽钢片所导致的损耗；采用了线圈与磁钢设置在同一环上的结构，提高了电机效率。
文档编号H02K3/04GK101699722SQ20091019851
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者赵建荣 申请人:赵建荣;叶德昌;尹全意;夏红根