专利名称：一种场能电机的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源电机技术领域，特别涉及一种采用自耦和模式工作的新型场能电机。
背景技术：
在现有的各种类型的电机中，虽然其结构形式不尽相同，但其工作的方式却基本相类似，其采用的基本原理都是依靠电流产生磁场的模式来做功，在某些类型的电机中虽然也采用了永磁体的结构，以产生各种不同类型的附加磁场，但其产生的只是间接的作用，而真正推动转子旋转，却还是要靠线圈中电流产生的磁场的作用，这也就是现有的各种双凸极电机的工作电流为什么都比较大的主要原因。为了缓解对石油资源的依赖，人们将会越来越多的使用电力。然而在现有的电力机械中，由于其所需要的工作电流都比较大，因而使得现有的电力机械在使用以其它形式(如太阳能、蓄电池等)获得能量的电力系统中，对以其它形式获得能量的新能源的容量都提出了较高的要求，使新能源的广泛应用受到了制约。例如现今各种电动车、电动汽车已被市场所接受，但阻碍其所获得更广泛应用的瓶颈就是其续航能力，这是由于电机所需要的工作电流较大，而蓄电池又受到其容量限制的缘故。
发明内容
本发明的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种能尽量降低本身消耗，依靠自然磁能和电枢线圈中电流产生的磁场直接相互作用的新型动力机械。本发明的技术方案是这样实现的一种场能电机，包括定子组合和转子组合，所述转子组合固定在转轴上，所述定子组合与设置在转轴两端的轴承座连接，其特征在于所述定子组合包括电机外壳以及固定设置在电机外壳上且均匀分布在同一圆周之上的数个电枢组件，所述转子组合包括与转轴固定连接的转子座以及设置在转子座外圆周上的至少两组转子磁轭结构，所述相邻布置的数个电枢组件分别组成与所述转子磁轭结构对应的数个相序，所述每个相序中的电枢组件个数相同，所述各相序中对应位置的电枢组件相互连接构成数个控制回路，在工作时，所述各相序中数个相邻的控制回路形成数个对转子磁轭结构作用的磁路组合，各磁路组合构成的磁路分别与其相对应的转子磁轭结构形成闭合磁通回路，所述相邻的磁路组合之间至少间隔有一个未工作的电枢组件，通过改变控制回路的通断形成一个有规律布置、且能够连续变化的旋转磁场，以驱动转子组合持续旋转。本发明所述的场能电机，其所述电枢组件包括固定在电机外壳上的电枢铁芯以及绕在电枢铁芯上的电枢线圈。本发明所述的场能电机，其在所述电枢铁芯上、与转子磁轭结构对应端设置有电枢端部轭铁，所述电枢端部轭铁的端面积大于电枢铁芯的端面积，所述电枢端部轭铁的端面结构与对应转子组合结构匹配。本发明所述的场能电机，其所述电枢组件所构成的磁路中还包括有与其并联的且极性方向一致的永磁体本发明所述的场能电机，其所述转子磁轭结构为由铁磁材料制成的整体结构，或由永磁材料制成的整体结构，或由永磁材料和铁磁材料共同构成的永磁体组合结构。本发明所述的场能电机，其所述永磁体组合结构包括卡接在转子座定位安装槽中的转子轭铁以及固定在转子轭铁上或设置在相邻转子轭铁之间的转子永磁体，所述转子永磁体端部的极性应与磁路组合端部产生的极性相异。本发明所述的场能电机，其所述电枢铁芯呈U型，所述两组电枢线圈分别对应绕在U型电枢铁芯的端部，在所述转子轭铁上设置有两个与U型电枢铁芯的端部对应的转子永磁体，所述两个转子永磁体其端部的极性相异。本发明所述的场能电机，其在所述U型电枢铁芯的两端部之间设置有永磁体，所述永磁体两端部的极性分别与U型电枢铁芯两端部产生的极性对应相同。本发明所述的场能电机，其所述电枢铁芯为连续U型结构，所述永磁体组合结构的端部与所述电枢铁芯的结构相对应。本发明所述的场能电机，其所述电机外壳和转子座由金属材料或非金属材料制成。本发明产生的有益效果是充分发挥稀土合金永磁体的强磁作用，利用自然磁能与电磁驱动单元所产生的工作磁场相互间的直接作用，使机械动力装置产生更好的节能效果，以此降低对电力的消耗，对节能减排做出贡献。现今各种电动车、电动汽车已被市场所接受，但阻碍其所获得更广泛应用的瓶颈就是其续航能力，这是由于电机所需要的工作电流较大，而蓄电池又受到其容量限制的缘故。本发明所提供的这种依靠自然磁能与电磁驱动单元所产生的工作磁场相互间的直接作用来做功的新型动力机械，则能克服和打破上述的瓶颈，使各种电动车、电动汽车能获得更大的利用，呈现更好的节能效果。
图I是本发明实施例I的结构示意图。图2是本发明实施例I的轴向剖视图。图3是本发明实施例I中电枢铁芯处的结构示意图。图4是本发明的时序控制图。 图5是本发明实施例2的轴向剖视图。图6是本发明实施例3的轴向剖视图。图7是本发明实施例4的轴向剖视图。图8是本发明实施例5中永磁体组合结构的示意图。图中标记1为转轴，2为电机外壳，3为电枢组件，3a为电枢铁芯，3b为电枢线圈，3c为电枢端部轭铁,4为转子座,5为转子磁轭结构,6为转子轭铁,7为转子永磁体,8为永磁体。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例I :如图I和2所示，一种场能电机，包括定子组合和转子组合，所述转子组合固定在转轴I上，所述定子组合与设置在转轴I两端的轴承座连接，所述定子组合包括电机外壳2以及固定设置在电机外壳2上且均匀分布在同一圆周之上的十五个电枢组件3，所述转子组合包括与转轴I固定连接的转子座4以及设置在转子座4外圆周上的三组转子磁轭结构5，所述转轴与现有的离合器或减速装置相连接，所述相邻布置的五个电枢组件3分别组成与所述三组转子磁轭结构5对应的三个相序，即A相包括按逆时针布置的五个电枢组件A1、A2、A3、A4、A5 ；B相包括按逆时针布置的五个电枢组件B1、B2、B3、B4、B5 ；C相包括按逆时针布置的五个电枢组件Cp C2、C3> C4、C5。
其中，所述各相序中对应位置的电枢组件3相互连接构成五个控制回路，即控制回路一分别由三个相序中的Ap C1三个电枢组件连接构成；控制回路二由A2、B2、C2三个电枢组件连接构成；控制回路三由A3、B3、C3三个电枢组件连接构成；控制回路四由A4、b4、C4三个电枢组件连接构成；控制回路五由A5、B5, C5三个电枢组件连接构成。在工作时，所述各相序中数个相邻的控制回路形成三个对转子磁轭结构5作用的磁路组合，各磁路组合构成的磁路分别与其相对应的转子磁轭结构5形成闭合磁通回路，所述相邻的磁路组合之间至少间隔有一个未工作的电枢组件3，通过改变控制回路的通断形成一个有规律布置、且能够连续变化的旋转磁场，以驱动转子组合持续旋转。其中，所述转子磁轭结构5为由铁磁材料制成的整体结构，或由永磁材料制成的整体结构，或由永磁材料和铁磁材料共同构成的永磁体组合结构；所述永磁体组合结构包括卡接在转子座4定位安装槽中的转子轭铁6以及固定在转子轭铁6上的与磁路组合对应的转子永磁体7，所述转子永磁体7端部的极性应与磁路组合端部产生的极性相异。所述电枢组件3包括固定在电机外壳2上的电枢铁芯3a以及绕在电枢铁芯3a上的电枢线圈3b,在所述电枢铁芯3a上、与转子磁轭结构5对应端设置有电枢端部轭铁3c,所述电枢端部轭铁3c的端面积大于电枢铁芯3a的端面积，所述电枢端部轭铁3c的端面结构与对应转子组合结构匹配；所述电枢组件3所构成的磁路中还包括有与其并联的且极性方向一致的永磁体。电枢端部轭铁的设置能够对电枢线圈进行限位固定，同时能够使电枢铁芯与转子磁轭结构的作用端基本连续，缩小相邻电枢组件之间的间距。其中，所述电枢铁芯3a呈U型，所述两组电枢线圈3b分别对应绕在U型电枢铁芯3a的端部，在所述转子轭铁6上设置有两个与U型电枢铁芯3a的端部对应的转子永磁体7，所述两个转子永磁体7其端部的极性相异，如图3所示，在所述U型电枢铁芯3a的两端部之间设置有永磁体8，所述永磁体8两端部的极性分别与U型电枢铁芯3a两端部产生的极性对应相同。所述电机外壳2和转子座4由金属材料或非金属材料制成。本发明的工作原理
如图I所示为本发明实施例I的初始状态的结构示意图，其所示位置为初始的0°位置，此时在五个控制回路中，控制回路二、控制回路三、控制回路四为导通状态，控制回路一和控制回路五为关断状态，则控制回路二、控制回路三、控制回路四三个回路中电流产生的定子磁场中心线在控制回路三的中心线上且与转子磁场的中心线相重合,即A相中的电枢组件A2、A3> A4 ；B相中的B2、B3、B4 ；C相中的C2、C3、C4构成的磁路组合分别对其对应的转子磁轭结构作用，该状态下相邻磁路组合之间间隔有两个未工作的电枢组件，控制回路一和控制回路五中不产生磁场，此时转子处于稳定状态，故此时转子不运动。
当将控制回路五导通后，则在定子中产生的磁场由控制回路五、控制回路四、控制回路三、控制回路二共同构成，其定子磁场中心线在控制回路四和控制回路三相邻界线的中心上，与转子磁场的中心线产生12°的偏差，转子的稳定状态被打破，因此转子产生逆时针的运动，使转子磁场的中心线重新与定子磁场的中心线重合，重新回到稳定状态，即此时A相中的电枢组件A2、A3、A4、A5 ；B相中的B2、B3、B4、B5 ;C相中的C2、C3、C4、C5构成的磁路组合分别对其对应的转子磁轭结构作用，该状态下相邻磁路组合之间间隔有一个未工作的电枢组件，控制回路一不产生磁场，此时转子处于稳定状态。此过程使得转子逆时针旋转12°。当将控制回路二关断后，此时在定子中产生的磁场由控制回路五、控制回路四、控制回路三构成，其形成的定子磁场中心线在控制回路四的中心线上，与转子磁场的中心线产生12°的偏差，转子的稳定状态又被打破，因此转子继续产生逆时针的运动，迫使转子磁场的中心线重新与定子磁场的中心线重合，重新回到其稳定状态。此过程使得转子逆时针旋转12°。当将控制回路一导通后，则在定子中产生的磁场由控制回路一、控制回路五、控制回路四、控制回路三共同构成，其中心线在控制回路五和控制回路四相邻界线的中心上，与转子磁场的中心线产生12°的偏差，转子的稳定状态被打破，因此转子产生逆时针的运动，使转子磁场的中心线重新与定子磁场的中心线重合，重新回到稳定状态。此过程使得转子逆时针旋转12°。当将控制回路三关断后，此时在定子中产生的磁场由控制回路一、控制回路五、控制回路四构成，其形成的定子磁场中心线在控制回路五的中心线上，与转子磁场的中心线产生12°的偏差，转子的稳定状态又被打破，因此转子继续产生逆时针的运动，迫使转子磁场的中心线重新与定子磁场的中心线重合，重新回到其稳定状态。此过程使得转子逆时针旋转12°。依次类推，每次控制回路的状态发生变化都能使转子产生旋转，而通过改变控制顺序则可使转子的旋转方向发生改变。同理，上述的工作过程也适合其它回路数的场能电机结构，且随着回路数的增加其功率密度也愈大。如图4所示，为本发明的控制时序图，该控制时序图只是为了能更好的叙述其工作原理而做的，在实际工作中为了减少转矩的波动，其控制时序中被开通的回路与被关断的回路在时序上可以做相应的调整。实施例2 :如图5所示，所述电枢组件3的电枢铁芯3a为连续U型结构，所述永磁体组合结构的端部与所述电枢铁芯3a的结构相对应。其他结构及工作原理与实施例I基本相同。实施例3 :如图6所示，所述电枢组件3的电枢铁芯3a设置在转子座的两侧，其电枢铁芯端部与设置在转子座上的转子磁轭结构的两侧相对应。其他结构及工作原理与实施例I或实施例2基本相同。实施例4 :如图7所示,所述电枢组件3的电枢铁芯3a为圆柱结构,所述永磁体组合结构的端部与所述电枢铁芯3a的结构相对应，电机外壳通过轴承座与转轴连接，其中电枢铁芯-电机外壳-转轴-转子座-永磁体组合结构构成磁闭合回路，所述电机外壳和转子座采用导磁性金属材料制成。其他结构及工作原理与实施例I基本相同。
实施例5 :如图8所示，所述永磁体组合结构包括卡接在转子座4定位安装槽中的转子轭铁6以及设置在相邻转子轭铁6之间的转子永磁体7，所述转子永磁体7在转子轭铁6端部产生的极性应与对应磁路组合端部产生的极性相异。其他结构及工作原理与实施例I基本相同。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种场能电机，包括定子组合和转子组合，所述转子组合固定在转轴(I)上，所述定子组合与设置在转轴(I)两端的轴承座连接，其特征在于所述定子组合包括电机外壳(2)以及固定设置在电机外壳(2)上且均匀分布在同一圆周之上的数个电枢组件(3)，所述转子组合包括与转轴(I)固定连接的转子座(4)以及设置在转子座(4)外圆周上的至少两组转子磁轭结构(5)，所述相邻布置的数个电枢组件(3)分别组成与所述转子磁轭结构(5)对应的数个相序，所述每个相序中的电枢组件(3 )个数相同，所述各相序中对应位置的电枢组件(3)相互连接构成数个控制回路，在工作时，所述各相序中数个相邻的控制回路形成数个对转子磁轭结构(5)作用的磁路组合，各磁路组合构成的磁路分别与其相对应的转子磁轭结构(5)形成闭合磁通回路，所述相邻的磁路组合之间至少间隔有一个未工作的电枢组件(3)，通过改变控制回路的通断形成一个有规律布置、且能够连续变化的旋转磁场，以驱动转子组合持续旋转。
2.根据权利要求I所述的场能电机，其特征在于所述电枢组件(3)包括固定在电机外壳(2 )上的电枢铁芯(3a)以及绕在电枢铁芯(3a)上的电枢线圈(3b )。
3.根据权利要求2所述的场能电机，其特征在于在所述电枢铁芯(3a)上、与转子磁轭结构(5)对应端设置有电枢端部轭铁(3c)，所述电枢端部轭铁(3c)的端面积大于电枢铁芯(3a)的端面积，所述电枢端部轭铁(3c)的端面结构与对应转子组合结构匹配。
4.根据权利要求2所述的场能电机，其特征在于所述电枢组件(3)所构成的磁路中还包括有与其并联的且极性方向一致的永磁体。
5.根据权利要求2所述的场能电机，其特征在于所述转子磁轭结构(5)为由铁磁材料制成的整体结构，或由永磁材料制成的整体结构，或由永磁材料和铁磁材料共同构成的永磁体组合结构。
6.根据权利要求5所述的场能电机，其特征在于所述永磁体组合结构包括卡接在转子座(4)定位安装槽中的转子轭铁(6)以及固定在转子轭铁(6)上或设置在相邻转子轭铁(6)之间的转子永磁体(7)，所述转子永磁体(7)端部的极性应与磁路组合端部产生的极性相异。
7.根据权利要求6所述的场能电机，其特征在于所述电枢铁芯(3a)呈U型，所述两组电枢线圈(3b )分别对应绕在U型电枢铁芯(3a)的端部，在所述转子轭铁(6 )上设置有两个与U型电枢铁芯(3a)的端部对应的转子永磁体(7)，所述两个转子永磁体(7)其端部的极性相异。
8.根据权利要求7所述的场能电机，其特征在于在所述U型电枢铁芯(3a)的两端部之间设置有永磁体(8)，所述永磁体(8)两端部的极性分别与U型电枢铁芯(3a)两端部产生的极性对应相同。
9.根据权利要求7或8所述的场能电机，其特征在于所述电枢铁芯(3a)为连续U型结构，所述永磁体组合结构的端部与所述电枢铁芯(3a)的结构相对应。
10.根据权利要求9所述的场能电机，其特征在于所述电机外壳(2)和转子座(4)由金属材料或非金属材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种场能电机，包括定子组合和转子组合，所述定子组合包括电机外壳以及固定设置在电机外壳上且均匀分布在同一圆周之上的数个电枢组件，所述转子组合包括与转轴固定连接的转子座以及设置在转子座外圆周上的至少两组转子磁轭结构，所述相邻布置的数个电枢组件分别组成与所述转子磁轭结构对应的数个相序，所述各相序中对应位置的电枢组件相互连接构成数个控制回路，通过改变控制回路的通断形成一个有规律布置、且能够连续变化的旋转磁场，以驱动转子组合持续旋转。本发明利用自然磁能与电磁驱动单元所产生的工作磁场相互间的直接作用，使机械动力装置产生更好的节能效果，以此降低对电力的消耗，对节能减排做出贡献。
文档编号H02K29/00GK102624184SQ201210121610
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者陈奚平 申请人:陈奚平