专利名称：恒磁场助力器的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁电机技术领域，是一种恒磁场助力器。
恒磁场是一种场能，这种场能是以磁偶极子为核心独立存在的，并以环形磁力线的形式表现出来，磁力线具有正、负极特性，磁场对外表现能量的方式是两个以上相对独立的磁极在外力的影响下相互作用的过程；如磁力线遮蔽、同性极，异性极相互作用等。磁力线遮蔽是三个相对独立的磁极间发生的，其余的方式是在两个磁极间发生的。
电机的电磁力矩就是定子的N极、S极磁场和转子的感应磁场三个磁场相互作用的结果。转子感应磁场引起的遮蔽作用，是因为转子的感应磁场阻碍了定子磁场磁力线的直接贯通，在转子感应磁场磁力线和定子磁场磁力线同向的一侧磁通密度增大，使得转子磁场被排斥，转子被迫移动，转子移动产生的力矩就是电机的电磁力矩(电磁转矩)。
人们试图利用这个原理，用永磁铁替代电机的定、转子磁场达到电机的效果，结果是都失败了，其原因在于，对磁转矩、磁场相互作用的原理、方法没有突破。
本发明的目的是提供一种与动力机械配套使用、利用恒磁场助力节能，且节能效果显著的恒磁场助力器。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案本磁助力器是在三向异步电机的电磁转矩原理基础上，采用永磁铁替代电磁的助力装置，由于恒磁场磁力线是一种静态磁力线，要转化为动态力矩就必须解决以下关键技术难题，一是要有合理的磁路结构，二是解决转子与定子磁极产生的正向力矩和退出定子磁极产生的反向力矩相等的问题，三是解决定子磁场的两次转移，四是解决转子可变磁路，五是要解决转子单向遮蔽磁极和导向问题，六是要解决转子铁心的锁闭问题，七是要克服转子磁路铁芯相互导通的问题。
一种恒磁场助力器，其设有一转子本体，在转子本体的外圆周上均布设置有与定子磁极数量相等的转子U形磁路铁芯，该磁路铁芯上有磁路凹槽，在磁路凹槽内设置有单向遮蔽导向转子磁极，在磁路凹槽一端设有气隙磁路孔；在转子本体的两侧设有定子磁极固定板，在该固定板中部设置有内圆固定环，在内圆固定环与定子磁极固定板之间设置有与转子U形磁路铁芯数量相对应的定子磁极，该定子磁极N极、S极与转子本体上的U形磁路铁芯的N极、S极相对应，在定子磁极固定板的外圆周上对应定子磁极设有凹槽，在该凹槽上设置有定子磁路铁芯。
转子本体中部通过螺钉与一轴套连接，在该轴套内由键连接着动力机转轴。
在定子磁极的一侧设置有一座板，该座板通过螺钉与定子磁极固定板连接，在座板上没有一个将整个定子磁极罩盖的外壳。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构示意2为本发明定子磁极组件结构示意3为转子组件示意4为定子磁极示意5为图4定子磁极左视示意6为转子遮蔽导向转子磁极示意7为图6转子遮蔽导向转子磁极左视示意8为定子磁场示意9为转子受力示意10为转子铁芯主视示意11为转子铁芯俯视示意图参见图1、图2、图3、图4、图5所示一种恒磁场助力器，其设有一转子本体8，在转子本体8的外圆周上均布设置有与定子磁极数量相等的转子U形磁路铁芯11，该磁路铁芯11上有磁路凹槽22(见图11)，在磁路凹槽22内设置有单向遮蔽导向转子磁极3(见图9)，在磁路凹槽22一端设有气隙磁路孔23；在转子本体8的两侧设有定子磁极固定板12、13，在该固定板中部设置有内圆固定环19、16，在内圆固定环19、16与定子磁极固定板12、13之间设置有与转子U形磁路铁芯11数量相对应的定子磁极10，该定子磁极N极、S极与转子本体8上的U形磁路铁芯11的N极、S极相对应，在定子磁极固定板12、13的外圆周上对应定子磁极设有凹槽20，在该凹槽20上设置有定子磁路铁芯5。
转子本体8中部通过螺钉9与一轴套17连接，在该轴套17内由键18连接着动力机转轴1，即与动力电机的一头连接，或与内燃机及其它动力源的动力机械的动力转轴连接配套使用。
在定子磁极15的一侧设置有一座板2，该座板2通过螺钉14与定子磁极固定板13连接，在座板2上设有一个将整个定子磁极罩盖的外壳6，在轴套17上套接有风扇叶27。
1、本恒磁场助力器转子的单向遮蔽导向转子磁极3采取磁力线变形的特殊方法，将一块有取向方向的磁铁块毛坯，按取向角度的43度或45度切割转子磁极3，将磁极从中央一分为二割切成两块，将切割开的任意一块旋转180度，再将两块合并切割成扇形磁块，按取向方向分别磁化，然后组成遮蔽导向磁极，两块磁极的磁力线为左侧磁力线向左上45度，右侧磁极的磁力线向左下45度，整体磁极的磁力线由原来的双环形磁场变成V形磁场，转子磁极的磁场成单向环行磁场，变形后的磁场如图6所示。
由转子铁芯11的U形磁路，转子磁极的单向遮蔽导向作用和磁力线回路捷径选择特性，转子铁芯切人定子气隙磁场后，定子磁场的磁力线只能沿固定磁路贯通，造成了定子磁场的磁力线变形，助力器转子受到变形磁力矩的影响，转子受力方向如同通电导体(电磁场)在磁场中的受力方向一样，解决了转子双向受力的难题，达到单向受力的目的(见图9)。
由于转子铁芯受力大小取决于定子磁场的磁面积作用大小，当转子铁芯切入定子磁极跃过定子磁极中心轴线后，由正向力矩变为反向负力矩，为解决反向负力矩，采取了转子铁芯连续跟进遮蔽使定子磁场逐渐转移的方法，在转子铁芯之间设置了大于铁芯两侧的气隙间隔24，转子铁芯间隔25为6-8毫米(转子铁芯和定子N-S级气隙间隔24为0.75-1.25毫米)，使定子磁场不断转移到第二级转子铁芯上产生正向力矩，负力矩减小到气隙磁面的二分之一，完成定子磁场的第一次转移。
在转子铁芯设计上采取变形磁路和提前进入帮助转子铁芯解脱的方法。当转子铁芯的主磁路即将跃出上级定子磁极时，转子铁芯的前端已经进入到下一级定子磁场，这时转子铁芯内部磁通密度相对较低，由于铁芯中后部设有气隙磁路23，转子磁极的磁力线自然延伸和下一组定子磁场的磁力线共同作用于转子铁芯主磁路，以排斥上一级定子磁场的负作用，帮助转子铁芯解脱跃入下级定子磁场。当下一组定子磁场达到足够大的磁通密度后，转子磁极的磁力线回路被压缩，被迫转移到气隙磁路，完成一个循环过程。
在转子铁芯设计上还采取了磁路锁闭功能，即转子铁芯主磁路与定子磁极后端将要平行时转子铁芯前端进入下级定子磁极，下级磁极的磁力线介入，对转子铁芯的前端回路起到了锁闭作用，使得转子前端回路磁力线也被迫转移到主磁路，实现了第一次转移，增大了变形磁力矩。
2、本恒磁场助力器在定子是由多个扇形磁极10、15组成的环形磁极，定子磁极是由两个磁环构成N极和S极和磁路配合构成N、S极气隙磁场26。
3、本恒磁场助力器的定子磁路，即定子磁环每个磁块对应在的N-S极用U形硅钢片铁芯组连接定子磁块的外侧组合成独立的磁路，助力器的定子磁路与电机磁路不同，这种磁路是独立磁路，转子铁芯即是转子磁极磁路，也是定、转子共用磁路，当转子铁芯切入定子气隙磁场时，就构成了定子磁极闭合回路，当转子铁芯跃出定子磁极后，就形成了气隙磁场回路。
这种助力器是在外力推动，助力器定转子相互作用产生的磁力线变形力矩，因此这种力矩是复合力矩，复合力矩远大于原动力力矩，这种助力器与原动力的转速相应，即转速越高，助力效果越好，这种助力器克服堵转能力强。
工作原理本恒磁场助力器N极定子磁极面与定子磁极S极的S极面相对应，磁力线由定子磁极N极10出发，通过气隙磁场26到达定子磁极的S极15，经定子铁芯5回到N极磁极的S极，形成磁场回路，转子铁芯11安放在定子磁极10、15之间的气隙场26中，转子U形磁路铁芯11中的单向遮蔽导向转子磁极N、S极与定子磁极N、S极相对应，当助力器处于静止状态时，转子U形磁路铁芯11主磁路处于定子磁块的磁轴位置，当外动力起动旋转时，助力器转子随之旋转，转子U形磁路铁芯11在定子磁场中的位置将改变，由于转子U形磁路铁芯11连续跟进，定子磁场将不断转移对上一级转子U形磁路铁芯11的定子磁力线逐渐减小下一级转子U形磁路铁芯11的定子磁力线逐渐增大，实现了定子磁场的第一次转移。当转子U形磁路铁芯11跃入下级定子磁场时，在转子磁极和下级定子磁场的共同作用使转子铁芯克服上级定子磁场反力矩影响，当转子进入到定子磁场一定位置后，在定子磁场在转子磁极的影响下，大部分磁力线沿转子铁芯11主磁路进入到定子磁极的S极，少部分磁力线从转子铁芯的前端回到S极，形成了磁回路，由于转子主磁路离定子磁极磁轴线较远，造成了定子磁场磁力线变形，当转子铁芯11逐渐跃入定子磁场，对应的磁场面积逐渐增加，转子主磁路的磁通密度逐渐增加，产生的磁力矩也在增大，直到达到最大值，这就是磁力线变形力矩产生的原理，当转子铁芯完全切入定子磁极，转子主磁路接近定子磁极前沿时，转子铁芯的前端已经进入下级定子磁场。下级定子磁场的介入对转子前端起到了磁路锁闭作用。使得转子铁芯前端少部分短路磁场被迫转移到主磁路，转子主磁路中的磁通密度增大，磁力矩达到最大值，实现了定子磁力线的二次转移，由于定子磁场在转子铁芯和转子磁极遮蔽、转移，转子产生的正向力矩大于反向力矩，加之惯性贮能作用达到助力效果，因转子铁芯和定子磁极是数量相等的，产生的磁力矩是数极转子的有效力矩的和。
本恒磁场助力器的优点是本恒磁场助力器是在外力推动，定、转子磁极相互作用产生的强大的磁力线变形力矩，巧妙的把磁场能转化为机械能。由于永磁铁相对稳定，本助力器可长期使用，助力器定、转子之间没有机械连接关系，只是磁的连接，因此没有机械摩擦，不易损坏，维修简单。这种助力器磁力矩强大，克服堵转能力强，可以节能达到30％，节能效果显著。如果转子材料的导磁性能提高节能效果更好。这种助力器可与任何类别的动力电机、内燃机及其它动力源的动力机械配套。
权利要求
1.一种恒磁场助力器，其特征在于设有一转子本体，在转子本体的外圆周上均布设置有与定子磁极数量相等的转子U形磁路铁芯，该磁路铁芯上设有磁路凹槽，在磁路凹槽内设置有单向遮蔽导向转子磁极，在磁路凹槽的一端设有气隙磁路孔；在转子本体的两侧设有定子磁极固定板，在该固定板中部设置有内圆固定环，在内圆固定环与定子磁极固定板之间设置有与转子U形磁路铁芯数量相对应的定子磁极，该定子磁极N极、S极与转子本体上的U形磁路铁芯的N极、S极相对应，在定子磁极固定板的外圆周上对应定子磁极设有凹槽，在该凹槽上设置有定子磁路铁芯。
2.根据权利要求1所述的恒磁场助力器，其特征在于转子本体中部通过螺钉与一轴套连接，在该轴套内由键连接着动力机转轴。
3.根据权利要求1所述的恒磁场助力器，其特征在于在定子磁极的一侧设置有一座板，该座板通过螺钉与定子磁极固定板连接，在座板上设有一个将整个定子磁极罩盖的外壳。
全文摘要
本发明公开了一种恒磁场助力器,其设有一转子本体,在转子本体的外圆周上设置有U形磁路铁芯,该磁路铁芯上有U形磁路凹槽,在U形磁路凹槽内设置有单向遮蔽导向转子磁极,在U形磁路凹槽一端设有气隙磁路孔;在转子本体的两侧设有定子磁极固定板和内圆固定环,其中有定子磁极。本发明可与任何类别的动力电机、内燃机及其它动力源的动力机械配套,可长期使用,不易损坏,维修简单,可以节能达到30%,节能效果显著。
文档编号H02N11/00GK1321000SQ00106139
公开日2001年11月7日 申请日期2000年4月26日 优先权日2000年4月26日
发明者马远友 申请人:马远友