专利名称：双收敛形互逆直式永磁发动机的制作方法
技术领域：
本发明是全部采用永磁材料作力源的新型永磁发动机，属于永磁发动机领域。
在已有技术中美国专利，专利号4151431，为5马力的永磁发动机。见中国科学技术文献出版社出版的世界发明杂志一九八0年第三卷第一期61页。这种发动机是利用拱形的转子永磁铁与定子永磁铁异性极间的吸引力和同性极间的排斥力来做功的。其缺点是(1)由于定子永磁铁N-S极间间隔了一定距离的空气隙，加之转子上需用若干对拱形永磁铁才能使之运转，这就导致了磁相互作用力的有效利用率太低，使一定体积的发动机输出的功率太小。(2)拱形的转子永磁铁不便磁化，导致了工业化批量生产的实际困难。
在已有技术中日本发明了一种为45马力的温克尔式永磁发动机，未见专利号。见中国科学技术文献出版社出版的世界发明杂志一九八0年第三卷第二期18页。这种发动机是利用转子圆周上3块扇形永磁铁对定子周边上一块60°的电磁铁产生的电磁推斥力和对定子圆周上的永磁铁产生的推斥力来维持旋转的。这种发动机的缺点是(1)起动时需要用安装在上面的电动机来带动到每分钟200转的转速时才能运转，当转子圆周上任一组扇形永磁铁旋转到与定子周边上的60°的电磁铁相对应时，由电池供电，使电磁铁产生一个大于永磁铁磁力的电磁力来推动转子旋转，当这块扇形永磁铁转过电磁铁后，由定子圆周上的永磁铁产生的推斥力来维持旋转。以后转子上各块扇形永磁铁的作用与此相同。(2)定子永磁铁末端与转子永磁铁的空气隙距离太小;由始端的0.1mm增大到末端的5mm，导致了作用于转子上的径向压力大，旋转推斥力小，磁相互作用力的有效利用率太低。(3)要外加能量，转子每旋转一周就需供电3次，且电池也须周期性地更换。(4)发动机停止工作时，转子永磁铁和定子永磁铁相互始终处于反磁场中，使永磁铁的退磁速度加快，使用期内输出的功率降低较快，连续使用寿命缩短。(5)由于起动电动机，电磁铁上的线圈，分电器，齿轮和凸轮的重量加于发动机上，使一定功率的发动机体积重量增加。
本发明的目的是提供一种功率大，便于起动运转和停止运转，制造简单，且不需外加能量，连续使用寿命长，使用期内输出的功率降低慢，永磁铁便于磁化和容易工业化大批量生产的永磁发动机。
另一目的是为了达到一定程度上解决当今世界各国的能源短缺，环境和大气污染，噪音等公害之问题，部分地取代内燃机和电动机。此外，以达到取代城市和农村的常规燃料，增加森林覆盖率。农村全部实现电气化，机械化，增加土地肥力，出口本发明产品换取外汇为目的。
本发明是利用双收敛形且相互逆向安装的定子永磁铁与转子永磁铁同性极间相互作用产生的旋转推斥力和异性极间相互作用产生的旋转吸引力来做功。其结构是产生旋转推斥力的收敛形定子永磁铁和旋转吸引力的收敛形定子永磁铁从各自的始端至末端由宽到窄呈收敛形，相互逆向安装，且是共存相依的，缺少其中任一种收敛形定子永磁铁转子都不会旋转。两种定子永磁铁与转子间的空气隙距离是0.6mm-4mm，整个圆周距离不变。产生旋转推斥力和旋转吸引力的收敛形定子永磁铁沿圆周分成若干份，每份的平均端面宽度是8mm-100mm，产生旋转推斥力的收敛形定子永磁铁始端的轴向排列的极数的基数是2，即N-S或S-N，也可以是3，4，5，……n极，即N-S-N-S-N……n极或S-N-S-N-S……n极。产生旋转吸引力的收敛形定子永磁铁始端的轴向排列的极数的基数也是2，即S-N或N-S，也可以是3，4，5，……n极，即S-N-S-N-S……n极或N-S-N-S-N……n极。产生旋转推斥力与旋转吸引力的收敛形定子永磁铁始端的轴向排列的极数必须相等。产生旋转推斥力和旋转吸引力的收敛形定子永磁铁相邻间装有用非导磁材料做的定位间隔环。两端装有用非导磁材料做的定位紧固环。产生旋转推斥力和产生旋转吸引力的收敛形定子永磁铁各自始端的端面厚度与各自始端的轴向宽度相等，即8mm-100mm。各自末端的端面厚度是3mm-20mm。
在转子圆周上装有3组至6组产生旋转推斥力和旋转吸引力的转子永磁铁，两种转子永磁铁的组数的基数是3，不超过6，每组端面宽度为15°-40°，每组间间隔距离为20°-105°，每组永磁铁的端面厚度与其平均端面宽度相等。产生旋转推斥力的转子永磁铁每组上的极数和每极的轴向宽度与产生旋转推斥力的收敛形定子永磁铁始端的极数和始端的轴向宽度相等，且转子永磁铁与定子永磁铁相对应的每极是同性极的。产生旋转吸引力的转子永磁铁每组上的极数和每极的轴向宽度与产生旋转吸引力的收敛形定子永磁铁始端的极数和轴向宽度相等，且转子永磁铁与定子永磁铁相对应的每极是异性极的。在每组产生旋转推斥力和旋转吸引力的转子永磁铁的相邻间不留间隔距离。在每组转子永磁铁两端装有导磁板，且转子两端装有挡板，挡板用螺栓与转子连接。定子永磁铁和转子永磁铁这样轴向排列是由于永磁铁产生的磁力线在形成闭合回路时有尽可能缩短距离的特性，如果将定子永磁铁和转子永磁铁沿轴向方向做成整块，磁力线则通过发动机两端和外部形成闭合回路。势必使定子和转子上的永磁铁的磁力线不集中，减弱了定子永磁铁与转子永磁铁的相互作用力，因此沿轴向方向必须这样排列。
本发明的工作原理是，定子上永磁铁是双收敛形，且是相互逆向安装的，在产生旋转推斥力的转子永磁铁和与之对应的产生旋转推斥力的定子永磁铁相互作用时，由于沿旋转方向的一边面积小，逆旋转方向的一边面积大，因此使转子上任一组永磁铁从逆旋转方向一边得到一个向前的旋转推斥力，与此同时，在产生旋转吸引力的转子永磁铁和与之对应的产生旋转吸引力的定子永磁铁相互作用时，由于沿旋转方向的一边的面积大，逆旋转方向的一边的面积小，因此使转子上任一组永磁铁从旋转方向一边得到一个向前的旋转吸引力。当转子上任一组产生旋转推斥力和旋转吸引力的永磁铁转至各自的定子永磁铁始端时，这时作用于这组产生旋转推斥力和旋转吸引力的永磁铁上的力相互平衡，而其余各组转子永磁铁与各自的定子永磁铁相互作用产生的旋转推斥力和旋转吸引力的总力之和远大于处于平衡状态的这组转子永磁铁，因此使转子得以继续旋转。
发动机的开和关以及变速是在定子圆周上开有端面宽度与转子上产生旋转推斥力的永磁铁的端面宽度相等，轴向宽度与所在部位的产生旋转推斥力的定子永磁铁的轴向宽度相等的槽，槽内装有可内外移动的活动块，活动块的内圆弧上装有与所在部位的定子永磁铁，活动块利用转子上永磁铁和活动块上的永磁铁相互作用产生的推斥力将活动块顶至远离转子的一定距离上，这时转子不会旋转，起动时则利用开关凸轮把活动块向内压下，转子开始旋转，继续将活动块向内压至设计的固定位置，转子则全速运转。调速也是利用活动块来进行。转子上产生旋转推斥力的永磁铁的组数与定子上活动块的数量相等，且与之相对应。
本发明除定子和转子上用永磁铁，转子轴和轴承以及棘抓，万向节，万向节连接轴，凸轮，推杆及弹簧，螺栓用钢材外，其余的材料用轻质的铝合金或强度较高的非金属材料，定子和转子的导磁环板用电工纯铁。
图1是本发明的端面视图1，铸造孔，目的为减轻发动机的重量。2，机座。3，机座螺栓孔。4，产生旋转吸引力的定子永磁铁末端。5，产生旋转吸引力的定子永磁铁始端。6，产生旋转推斥力的定子永磁铁始端。7，产生旋转推斥力的定子永磁铁末端。8，铝合金转子。9，推杆球。10，推杆。11，推杆套筒盖螺帽。12，棘抓弹簧。13，推杆套筒。14，棘抓U形架。15，棘抓。16，棘抓万向节轴。17，棘抓座连接螺栓。18，定子永磁铁与转子间空气隙。19，转子永磁铁导磁板。20，产生旋转推斥力的转子永磁铁。21，棘抓座。22，活动块上的永磁铁。23，开关凸轮轴套。24，活动块。25，活动块槽。26，开关凸轮。27，凸轮定位紧固螺帽。28，开关凸轮轴。29，凸轮轴套挡板。30，挡板连接螺栓。31，万向节架。32，十字万向节。33，万向节连接轴。34，产生旋转吸引力的收敛形定子永磁铁。35，转子轴。36，转子挡板连接螺栓。37，转子挡板。38，产生旋转推斥力的收敛形定子永磁铁。39，发动机端盖连接螺栓孔。40，两种定子永磁铁导磁环。41，发动机外壳。42，转子套。43，活动块槽盖。44，活动块槽盖连接螺栓。图2是两种定子永磁铁圆周展开图。1，6，两种定子永磁铁端面非导磁定位紧固环。2，活动块上的永磁铁。3，产生旋转推斥力的收敛形定子永磁铁。4，非导磁的定位间隔环。5，产生旋转吸引力的收敛形定子永磁铁。图3，转子圆周展开图。1，5，转子永磁铁端面导磁板。2，产生旋转推斥力的转子永磁铁。3，铝合金转子。4，产生旋转吸引力的转子永磁铁。
权利要求
双收敛形互逆直式永磁发动机是一种全部用永磁材料作力源的新型发动机，利用永磁铁同性极间的推斥力和异性极间的吸引力而做功。已有的两种永磁铁发动机中的一种是在发动机的圆周上装有一块60°的电磁铁，其余300°为永磁铁。利用电流产生的大于永磁铁磁力的电磁力来使发动机维持旋转。另一种永磁发动机是利用若干对拱形转子永磁铁对定子圆周上的N-S-N-S排列的永磁铁的吸引力和推斥力而做功。双收敛形互逆直式永磁发动机包括转子，转子轴，产生旋转推斥力和旋转吸引力的转子永磁铁，定子，产生旋转推斥力和旋转吸引力的双收敛形互逆定子永磁铁，活动块，活动块槽，开关凸轮，万向节，棘抓等主要零件，其特征是1、在定子圆周上排列的产生旋转推斥力和旋转吸引力的永磁铁从各自的始端至末端沿圆周由宽到窄呈双收敛形。
2.在定子圆周上开有与产生旋转推斥力的转子永磁铁相对应且组数相等的活动块槽。
3.在转子上装有沿轴向方向排列的产生旋转推斥力和旋转吸引力的永磁铁。
4.定子外壳上装有棘抓和万向节，万向节连接轴。(1)中在定子圆周上排列的产生旋转推斥力和旋转吸引力的定子永磁铁从各自的始端至末端沿圆周由宽到窄呈双收敛形，且是相互逆向安装的。两种定子永磁铁的始端相互逆向的沿轴向方向相对应的端面宽度与转子上任一组永磁铁的端面宽度相等。两种定子永磁铁始端上每极的轴向宽度与各自始端的端面厚度相等，各自末端的端面厚度为3mm-20mm，且两种定子永磁铁相邻间装有不导磁的定位间隔环，两端装有不导磁的定位紧固环。两种定子永磁铁沿圆周分成若干份，且每份的轴向宽度与其平均端面宽度相等。两种定子永磁铁沿轴向方向排列的极数的基数都是2，即S-N或N-S，或是3，4，5……n极，即S-N-S-N-S……或N-S-N-S-N……n极。(2)中在定子圆周上开有与产生旋转推斥力的转子永磁铁相对应且组数相等的活动块槽，槽内有导磁的活动块，活动块内圆弧上有所在部位的定子永磁铁，永磁铁用强力粘接剂粘接在活动块的内圆弧上，每个活动块槽内装有可转动90°的凸轮，凸轮可使活动块内外移动。(3)中在转子上装有沿轴向方向排列的产生旋转推斥力和旋转吸引力的永磁铁。产生旋转推斥力的永磁铁沿轴向排列的每极与对应的产生旋转推斥力的定子永磁铁是同性极的，产生旋转吸引力的永磁铁沿轴向排列的每极与对应的产生旋转吸引力的定子永磁铁是异性极的。两种转子永磁铁相邻间不留间隔距离，在每组转子永磁铁的内圆弧上装有导磁板，用强力粘接剂粘接在转子和永磁铁上，每组转子永磁铁两端装有导磁板。每组转子永磁铁上的每极的轴向宽度与定子永磁铁每极的轴向宽度相等。转子圆周上装有转子套，用以固定转子永磁铁，两端装有挡板，用以固定转子永磁铁，挡板用螺栓连接在转子上。(4)中万向节与开关凸轮连接，且与棘抓连接。棘抓座用螺栓固定在发动机外壳上，棘抓上装有推杆，且有推杆套筒和弹簧。
全文摘要
双收敛形互逆直式永磁发动机包括转子，转子轴，产生旋转推斥力和产生旋转吸引力的转子永磁铁，定子，产生旋转推斥力和产生旋转吸引力的定子永磁铁，活动块，活动块槽，凸轮，万向节，棘抓等主要零件。由转子永磁铁与定子永磁铁相互作用产生的旋转推斥力和旋转吸引力而做功。这种发动机功率大，连续使用寿命长，磁相互作用力的有效利用率高，使用期内输出功率降低慢，不外加能量，制造简单，可取代一定功率的内燃机，电动机，可用于船舶，车辆，发电和其它用途的动力。
文档编号H02N11/00GK1033500SQ87107498
公开日1989年6月21日 申请日期1987年11月5日 优先权日1987年11月5日
发明者罗声江 申请人:罗声江