专利名称：利用永久磁铁的排斥力的高效率马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够获取高效率电动马达的方法，利用永久磁铁的原理中同极相斥原理，驱动电动马达时通过供给少能量便能获取高功率。为了使旋转磁铁向固定磁铁方向进入时产生的排斥力最小化，在定子的永久磁铁上附着磁力线控制团，并为了使进入方向的磁力线方向变为水平而插入磁力线减小板并在其上面安装电磁铁，使所述旋转磁铁插入时能够瞬间变为相反极性。当旋转磁铁从固定磁铁撤退时为了使磁力线方向变为垂直方向而插入磁力线强化板，进而使旋转磁铁从固定磁铁撤退时使排斥力最大化。本发明设为旋转磁铁的数量多于固定磁铁的数量，并设置成一个旋转磁铁向固定磁铁进入时其他两个旋转磁铁产生排斥。在用于进入时减少排斥力的电磁铁上供给电流时，为了检测旋转磁铁的进入位置而使用霍尔元件等种类以无切点方式进行切換。
背景技术：
两个永久磁铁存在异性相吸同性相斥的力量，本发明是利用同性相斥的力量来体现高效率的电动马达。本发明设置成固定ー个永久磁铁，另ー个附着在旋转体上。并且由于附着在旋转体上的永久磁铁向固定的永久磁铁进入时产生的排斥力等同于当附着在旋转体上的永久磁铁从固定的永久磁铁脱离时所产生的排斥力，所以为了減少进入时的排斥力，因反磁性体或液体磁铁等在室温中的磁力线屏蔽效果不完善而难以得到所希望的旋转力，从而在固定的永久磁铁上附着磁力线控制团即磁力线减小板和电磁铁和磁力线强化板，并且为了使撤退时的排斥力最大化而进入时的排斥力最小化，所以设置成通过检测旋转体的永久磁铁的位置进而开闭电磁铁上的电流供给。
发明内容
本发明涉及体现高效率电动马达的方法，更详细而言，利用永久磁铁的同极性间产生的排斥力，从而插入磁力线控制团使进入时的排斥力最小化撤退时的排斥力最大化。现有的大部分电动马达是在鉄心上缠绕线圈来控制线圈的电流方向，并引起鉄心的磁力线变化而使转子旋转，而且由于使用电刷或波形发生器来控制线圈的电流方向，因此，根据铁心和线圈的材质会发生热损失也容易产生电刷摩擦电阻及磨损。为了减少所述损失到目前为止付出了很多努力。本发明的目的在于，体现无电刷高效率电动马达。本发明的构造是插入作为核心部分的磁力线控制团，而磁力线减小板插入在进入方向上，所述磁力线减小板朝水平方向诱导磁力线进而減少进入时的排斥力，并在磁力线减小板上插入电磁铁使所述电磁铁上的电流只在进入时供给，这ー设计能够使磁力线变为反方向进而使进入时的排斥力最小化，而磁力线强化板插入在撤退方向上，所述磁力线强化板朝垂直方向诱导磁力线进而使撤退时的排斥力最大化，旋转磁铁的进入位置是使用霍尔元件以无切点方式来控制电磁铁的电流。本发明涉及高效率电动马达。本发明与所供给的电子能量相比提高输出的旋转カ效率，能够以无电刷方式半永久且高速旋转，为了确认所述效果按照试制品照片(图16)制作出试制品测定结果，输入2. 3瓦特实现5000rpm，输入6瓦特实现7700rpm，输入12瓦特实现IOOOOrpm，并且改善机械构造批量生产产品时会更能提高其效率，且比起一般电动马达效率会更显著。所述电动马达能够适用于使用蓄电池来驱动的电动马达的电动汽车或是需要高速旋转的特殊产品，所以期待所述电动马达能够为提高能量效率做出重大贡献。
图I是示出本发明的基本性实施例的图。图2是示出所述实施例的固定体中插入的磁力线控制团的构成图。图3是示出所述实施例的电磁铁电流控制的简略电路图。图4至图7是阶段性说明本发明的旋转图。图8至图10是示出本发明的磁力线控制团的磁力线变化的比较图。图11至图13是示出在永久磁铁上只附着电磁铁时的磁力线变化的比较图。图14是示出在本发明的磁力线控制团的各线圈上供给电流的顺序图。图15是示出本发明的其他实施例的图。图16是示出为了试验本发明的基本性实施例而制作的试制品的照片。
具体实施例方式以下，參照附图详细说明本发明的优选实施例。图I是示出本发明的基本性实施例的图，在固定架100上固定定子磁力线控制团
110、120、130和；连接在转轴201的轴承和；为了检测旋转体的永久磁铁位置的霍尔元件
111、121、131和；控制线圈电流的电磁铁控制基板112、122、132等来完成马达的外形，旋转体是在转轴201上固定转板200，然后在所述转板200上按均等距离固定永久磁铁211、212、213、214并其同极(N极)一致朝向固定磁铁,若供电所述旋转体便会如同旋转表不方向202旋转。图2是示出核心部的控制固定架100上附着的永久磁铁磁力线方向的磁力线控制团110，从永久磁铁140的中心向旋转磁铁插入的方向固定排斥力减小板142并在旋转磁铁撤退的方向固定排斥力強化板141。在电磁铁磁芯143上缠绕线圈144并将电磁铁附着于排斥力减小板142上，电磁铁磁芯143是使用与磁性体的所谓铁氧体相同的材质并在其中间缠绕线圈144，电流通过该线圈144时电磁铁磁芯143会被磁化为电磁铁，此时将电磁铁的磁极和永久磁铁140的磁极成为反方向，从而抑制永久磁铁140的磁力线向电磁铁磁芯143的方向流通。排斥力减小板142是将几张硅钢板折叠起来并附着成同永久磁铁140的磁力线方向水平，所述排斥力减小板朝水平方向诱导永久磁铁的垂直的磁力线方向进而减少朝电磁铁磁芯143的方向流通的磁力线，而排斥力強化板141是将几张硅钢板折叠起来并附着成同永久磁铁140的磁力线方向垂直，进而增加永久磁铁140的磁力线向旋转磁铁方向的流通。
通过图8至图10来说明如上所述插入磁力线控制团会产生磁力线变化的现象。图8是用图表和测定值来表不从永久磁铁向水平方向按一定间隔离开的各支点a、b、C、d、e、f的磁力线强度。图9是用图表和测定值来表示磁力线控制团的永久磁铁上附着磁力线减小板和电磁铁磁芯和磁力线强化板状态下的各支点a、b、C、d、e、f的磁力线强度。比较图8和图9的图表发现由于使用磁力线控制团，所以旋转磁铁的撤退方向的e点周边的磁力线强度大幅度上升，进而撤退时的排斥力得以强化，图10是用图表和测定值来表示通过线圈上通电流而电磁铁的磁极和永久磁铁的磁极成反方向时各支点a、b、c、d、e、f的磁力线强度。比较图9和图10的图表发现旋转磁铁的进入方向的b点的磁力线强度被减弱进而减小进入时的排斥力。由于电磁铁磁芯是磁体并存在吸引旋转磁铁的力量，所以当旋转磁铁靠近电磁铁磁芯时更能弱化进入时的排斥力。图11至图13是示出在永久磁铁上只附着电磁铁时的磁力线变化的图面，图11是测定并表示永久磁铁的磁力线强度的图面，图12是测定并表示永久磁铁上附着电磁铁磁芯状态下的磁力线强度的图面，图13是测定并表示电磁铁磁芯上通电流使电磁铁和永久磁铁的磁极成相反时的磁力线强度的图面，在图12和图13的图面中比较b点的磁场强度发现向线圈提供对应平均电カ4瓦特的电流时能够减少约17%的磁力线，另ー面图9和图、10的图面中b点的磁场强度如比较所示使用磁力线控制团，发现向线圈提供对应平均电カ2瓦特的电流时减少了约37 %的磁力线。图3是示出控制线圈电流的简略电路图。通过电阻R向霍尔元件111提供电源，旋转磁铁211向霍尔元件接近期间通过Amp来增幅霍尔元件111的电压变化，从而运行FET向电磁铁磁芯144上通过电流使电磁铁磁化,而对应于各电磁铁的控制基板112、122、132上的霍尔元件111、121、131附着在旋转磁铁向固定磁铁ー侧进入的方向上，从而每次进入时便能够向各磁力线控制团110、120、130的各线圈供应电流。图4至图7是分阶段说明本发明的基本实施例的旋转的图面。图4是示出旋转磁铁211向固定磁铁的磁力线控制团110 —侧进入前的位置，磁カ线控制团Iio周边的曲线箭头是代表磁力线方向，而永久磁铁211为了接近连结到磁力线控制团Iio的霍尔元件111，便通过磁力线控制团120和永久磁铁213间的排斥力及磁力线控制团110和永久磁铁212间的排斥力来进行旋转。图5是旋转体向顺时针方向旋转，而永久磁铁211接近霍尔元件111时，电磁铁控制基板112便会向电磁铁线圈144供应电流，磁芯143会向吸引永久磁铁211的方向磁化，同时由于磁力线控制团120和永久磁铁213间的排斥力,永久磁铁211会向磁力线控制团110方向插入。图6是永久磁铁211通过霍尔元件111后便会切断电磁铁线圈144上的电流，电磁铁磁芯143便会成为磁体并不是电磁铁，从而成为永久磁铁211向虚线箭头方向吸引的状态，同时通过永久磁铁214和磁力线控制团130间的排斥力来旋转。图7是通过永久磁铁214和磁力线控制团130间的排斥力进ー步旋转使永久磁铁211能够位于磁力线控制团110的排斥力強化板141上，进而永久磁铁211便会向虚线箭头方向推移的同时，永久磁铁212便会向磁力线控制团120方向进入。如上所述旋转体会按照顺时针方向继续旋转，而向磁力线控制团110、120、130内部的各线圈的供电是如同图14所示依照顺序向各线圈供电，若旋转体按照5000rpm的速度旋转，则旋转I旋转区间的时间是12mSec，线圈的瞬间供电时间为lmSec。图15是示出本发明的其他实施例的图面，固定体的磁力线控制团是如上所述由3个构成而旋转体的永久磁铁是由5个构成，当旋转体的I个永久磁铁向磁力线控制团方向进入时旋转体的其他2个永久磁铁便会由于磁力线控制团而使排斥力起作用，所以所述旋转体比起4个永久磁铁会更能改善其效率。图16是示出为了实际确认本发明的基本实施例而制作的试制品照片，而所述的说明中的各測定值是使用该试制品来測定的值。使用该试制品输入2. 3瓦特实现5000rpm， 输入6瓦特实现7700rpm，输入12瓦特实现lOOOOrpm。
权利要求
1.ー种利用永久磁铁排斥力的高效率马达，其特征在于，包括 为了利用永久磁铁的同极间发生的排斥力，使固定体的永久磁铁和旋转体的永久磁铁都朝向同一方向，使所述固定体的永久磁铁和旋转体的永久磁铁间产生相互的排斥力，并为了将旋转体的永久磁铁从固定体的永久磁铁撤退时的排斥力最大化，而旋转体的永久磁铁进入固定体的永久磁铁时的排斥力最小化，设置成磁力线控制团(110)插入到固定体的永久磁铁的构造，并检测旋转体的永久磁铁进入固定磁铁的磁力线控制团的位置，使磁力线控制团内部的磁力线磁化而减小进入时的排斥力。
2.根据权利要求I所述的利用永久磁铁排斥力的高效率马达，其特征在于，磁力线控制团(110)的构造是在永久磁铁(140)的中心向旋转磁铁进入的方向上附着排斥力减小板(142)，在旋转磁铁撤退的方向上附着排斥力強化板(141)，并在排斥力减小板(142)上安装构成电磁铁的磁芯(143)和线圈(144)。
3.根据权利要求I所述的利用永久磁铁排斥力的高效率马达，其特征在于，在旋转体的永久磁铁向固定体的磁力线控制团方向进入的位置上附着霍尔元件(111)，使旋转磁铁向霍尔元件靠近时使磁力线控制团内部的电磁线向反方向磁化进而弱化固定体永久磁铁的磁力线强度，并与磁力线减小板(142) —起起作用使进入时的排斥力最小化，当旋转体的永久磁铁从固定体的永久磁铁的中心撤退时通过磁力线强化板(141)使排斥力最大化。
4.根据权利要求I所述的利用永久磁铁排斥力的高效率马达，其特征在于，旋转体的永久磁铁数量多于固定体的永久磁铁数量，并且ー个旋转体的永久磁铁向固定体的永久磁铁进入时其他固定体的永久磁铁能够向两个以上的旋转体永久磁铁给予排斥力。
全文摘要
本发明涉及一种无电刷高效率马达，即使使用小电力也能够高速旋转。本发明为了提高电动马达的效率便利用永久磁铁同极间形成的排斥力，将旋转磁铁和固定磁铁配置成同极相互面对，并在固定磁铁一侧插入磁力线控制团，为了将旋转磁铁向固定磁铁一侧进入时产生的排斥力最小化，插入排斥力减小板和电磁铁使电磁铁通电时使排斥力相抵消，当旋转磁铁从固定磁铁的中心撤退时为了增加其排斥力，插入排斥力强化板使撤退时的排斥力极大化，并且构成为旋转体的永久磁铁的数量多于固定体的永久磁铁的数量，使用和霍尔元件相同的无切点方法仅在旋转磁铁向固定磁铁一侧进入时电磁铁上流通的电流能瞬间被控制。
文档编号H02K21/12GK102687377SQ201080051404
公开日2012年9月19日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年11月19日
发明者申光石 申请人:申光石