专利名称：磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由电磁力或永磁力联结并传递电磁力转矩、机械转矩和功率的磁力联结驱动器，即一种电、磁、机一体化的能使电能与机械能相互转换的电机装置；以及由其构成的无机轴孔泵，即不会从机轴孔泄漏泵室里流体的新型泵机。
在现有技术中，离心泵类机械都是由传统的旋转电机驱动并联接成一体构成的。大、中型泵机一般都是通过联轴器或各种传动机械联接电机轴与泵机轴来组合构成的，并且泵机轴与蜗壳的间隙处也都有许多密封件加以密封，以使泵室里的流体不能渗透过转轴与各种密封件的间隙流出来造成损害。小、微型泵机一般都是在电机转子与泵机叶轮共用的转轴上，采用各种密封技术将其分隔成密不相通的电机部分与泵室(蜗壳)部分，以使泵室里的流体不能渗透过转轴与泵机蜗壳的间隙流入电机造成腐蚀、漏电、短路等损坏。但是各种泵机在运行了一段时间以后，其转轴与密封件的间隙必然会增大，或者是密封件老化而逐渐失效，泵室里的流体就有可能从其间隙处流出来造成危害。因此，人们对各类泵机就必须进行经常检修和更换密封件等烦琐的耗时耗工耗费用的工作；致使泵机轴与蜗壳的间隙处的密封技术性能的好坏，成为至今泵机使用中长期存在的一个根本性的技术难题。在一些特殊的电机用途中，传统的旋转电机加上传动机械的整个体型显得较大且笨重，很不方便联结工具机(执行机械)使用，如电动小汽车的电机与车轮的联接、安装和使用等。并且，传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的构造复杂，也使其生产制造技术比较复杂，费时并费料。
本发明的任务是提供一种结构简单、紧凑、能传递各种大的和小的电磁力转矩、机械转矩和功率，加工制造也比较容易、省工省料、安装使用更加方便的，不用开设机轴孔即能够消除多种泵机轴与蜗壳的间隙这一根本性问题，而且在许多的特殊使用中可以取消部分联轴器、离合器、变速箱等传动机械的磁力联结驱动装置，以从根本上彻底解决上述泵机、电机生产、使用中的技术难题，来满足人们生产、生活里的各种实际使用需要。而且，本发明也有可能会成为开发大批新型机器(如飞碟的电磁推进系统、海浪发电机等等)的一个良好的基础。
磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，依其所使用磁力产生的性质不同，可以分为电磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，和永磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵。电磁力联结驱动器是一种能直接实现电能与机械能相互转换的电、磁、机一体化装置，永磁力联结驱动器则是一种使用永磁力联结并传动的(在一定条件下也能实现电能与机械能互相转换的)机电装置。无机轴孔泵机，即无需在泵机蜗壳上开设机轴孔使叶轮机轴与外界传动机械直接联接，而是由磁力联结驱动器带动泵机转轴并向其传递机械转矩和功率的新型泵机。电磁力联结驱动器能传递的电磁力转矩、机械转矩和功率要大一些，主要适用于大、中型泵机和其它各种大、中型机械系统，或是由其它大、中型机械来带动其工作。永磁力联结驱动器能传递的电磁力转矩、机械转矩和功率要小一些，主要适用于小、微型泵机和其它小型机器系统，或是由其它小型机械来带动其工作。大、中型泵机和其它各种大、中型机器将要使用的电磁力联结驱动器，因为是要产生并使用巨大的电磁场力，其电气、机械结构就要比永磁力联结驱动器复杂得多。这里就先从电机旋转电磁(转矩)场的构成原理及其运动规律来分析，以求能较为清楚地说明电磁力联结驱动器的构成原理和实现的技术方法。众所周知，传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的(初级)定子与(次级)转子之间的气隙，一般都是其(初级)定子内表面和(次级)转子外表面之间的气隙空间，即呈圆柱形表面的圆柱筒体；也即是传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹，就是该圆柱筒(体)形，其运行方向则是沿指该圆柱筒(体)形的切面方向而不断变化。直线(线性)电机的初级(定子)与次级(转子)之间的气隙，就是传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)沿径向剖开并将电机圆周展开成直线时，其初级(定子)内表面和次级(转子)外表面之间的气隙空间，即是被同时从径向剖开并展开成的一个平面矩形体；也即是其直线电磁(力矩)场的运行轨迹，就是该平面矩形(体)，其运行方向则是沿指该气隙空间被展开成的平面矩形(体)边的直线方向。延长初级(定子)内表面矩形平面或是延长次级(转子)外表面矩形平面，也就是延长了其直线电磁(力矩)场的运行轨迹，从而实现了延长直线(线性)电机作直线运动的距离。电磁力联结驱动器的构成，就是把传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)从其任意一端由里向外地沿其另一端圆周线翻转，并从其开始翻转的一端沿径向均匀分布地剖开成若干等分直至作为翻转轴圈一端的圆周线(该圆周线可视为不剖断)为止。这时的电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面及其之间的气隙空间等，就都被同时剖开成若干个相等的呈圆弧面形的矩形块。可以把这些圆弧面形的矩形块开始翻转的起始位置设定为0°翻转角；当使这些圆弧面形的矩形块围绕着电机另一端的翻转圆周轴线逐渐旋转(即翻转)时，这个翻转角度就会从0°开始逐渐增大。同时也可以使这些圆弧面形的矩形块的圆弧度随着翻转角度的增加而逐渐变平坦，并设定在翻转角为90°的A值位置时，使这些圆弧面形的矩形块的圆弧度完全消失。即在翻转角为90°这一特定A值位置时，电机(初级)定子内表面所有的矩形块都在同一个平面里，电机(次级)转子外表面所有的矩形块也都在同一个平面里，电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面之间的气隙空间的所有的矩形块(体)也同样都是在同一个平面(体)里。这是同垂直于电机轴心线即相互平行的三个平面，这三个平面里所有相邻的矩形块之间都为相同大小的一个三角形面空间所隔开。对于电机(初级)定子内表面所在的平面来说，可以使用增加电机(初级)定子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该平面内所有的三角形面空间；即不仅使电机(初级)定子内表面所有矩形块相邻的矩形边联接重合起来成为一个多边形环面，而且在该平面里补充形成一个没有间隙的新(初级)定子内表面圆环(可以是由该多边形环面的内接圆和外接圆构成的圆环，也可以是由其内切圆与外切圆构成的圆环，或者是特定要求设计的圆环，等等)；以及在这个新(初级)定子内表面背面补充形成一个完整的新(初级)定子环及其机架座。对于电机(次级)转子外表面所在的平面来说，可以使用增加电机(次级)转子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加粗加长导条、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该平面内所有的三角形面空间；即不仅使电机(次级)转子外表面所有矩形块相邻的矩形边联接重合起来成为一个多边形环面，而且在该平面里补充形成一个没有间隙的新(次级)转子外表面圆环(可以是由该多边形环面的内接圆和外接圆构成的圆环，也可以是由其内切圆与外切圆构成的圆环，或者是特定要求设计的圆环，等等)；以及在这个新(次级)转子外表面背面补充形成一个完整的新(次级)转子环，并在其转轴上增加一个安装固定这个新(次级)转子环的圆板形的转子机架座。这样一来，气隙空间所有的矩形块(体)所在的平面(体)里的全部三角形面空间也就自然消失，即在其新(初级)定子内表面平面圆环与新(次级)转子外表面平面圆环之间，就产生了一个完整的没有间隙的新平面圆环体的气隙空间。也就是在这个90°翻转角的A值位置时，由传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)加以上述技术改造后，变成了的这个新型“电机装置”的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹，就是这一个平面圆环(体)形，其运行方向则是沿指该平面圆环(体)形的切面方向而不断变化。这个新的“电机装置”就是A型电磁力联结驱动器。当又使这些圆弧面形的矩形块重新开始围绕着电机另一端的翻转圆周轴线开始逐渐旋转(即翻转)时，设定这个翻转角度可以取从0°至90°之间的任意B值位置。在翻转角小于90°的任一特定B值位置时，电机(初级)定子内表面所有的圆弧面形的矩形块都在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上(即在一个去掉了正圆锥体部分剩余的圆锥体柱的圆弧面筒上)，电机(次级)转子外表面所有的圆弧面形的矩形块也类似地都在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上，电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面之间的气隙空间的所有的圆弧面形的矩形块(体)，也同样都是在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上。并且它们圆弧面形的矩形块的圆弧度，也都恰好与其所在的圆锥体柱的圆弧面筒的圆弧度完全一致。这三个圆锥体柱的圆弧面(筒)是相互平行的，其每一个圆锥体柱的圆弧面筒里所有相邻的圆弧面形的矩形块之间，都为相同大小的一个三角形圆弧面空间所隔开。对于电机(初级)定子内表面所在的圆锥体柱的圆弧面筒来说，可以使用增加电机(初级)定子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该圆锥体柱的圆弧面(筒)内所有的三角形圆弧面空间；即不仅使电机(初级)定子内表面所有圆锥体柱的圆弧面形的矩形块相邻的矩形边联接重合起来，而且在该圆锥体柱的圆弧面筒里补充形成一个没有间隙的新(初级)定子内表面构成的圆锥体柱的圆弧面筒(环)；并在新(初级)定子内表面背面补充形成一个完整的新(初级)定子环及其机架座。对于电机(次级)转子外表面所在的圆锥体柱的圆弧面筒来说，可以使用增加电机(次级)转子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加粗加长导条、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该圆锥体柱的圆弧面筒内所有的三角形圆弧面空间；即不仅使电机(次级)转子外表面所有圆锥体柱的圆弧面形的矩形块相邻的矩形边联接重合起来，而且在该圆锥体柱的圆弧面筒里补充形成一个没有间隙的新(次级)转子外表面构成的圆锥体柱的圆弧面筒(环)；以及在这个新(次级)转子外表面背面补充形成一个完整的新(次级)转子环，并在其转轴上增加一个安装固定这个新(次级)转子的圆锥体柱形的转子机架座。这样一来，气隙空间所有圆弧面形的矩形块(体)所在的圆锥体柱的圆弧面筒(体)里的所有三角形圆弧面空间也就自然消失，即在新(初级)定子内表面的圆锥体柱的圆弧面(筒)环与新(次级)转子外表面的圆锥体柱的圆弧面(筒)环之间，就产生了一个完整的没有间隙的新圆锥体柱的圆弧面筒(环)体的气隙空间。也就是在这个翻转角小于90°的特定B值位置时，由传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)加以上述技术改造后，变成了的这个新型“电机装置”的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹，就是这一个圆锥体柱的圆弧面筒(环)形，其运行方向则是沿指该圆锥体柱的圆弧面筒(环)形切面方向而不断变化。这个新的“电机装置”就是B型电磁力联结驱动器。再当人们使这些圆弧面形的矩形块又继续围绕着电机另一端的翻转圆周轴线逐渐旋转(即翻转)时，设定这个翻转角度可以取值为从90°至180°之间的任意C值位置，也可以正好就是取值为180°的D值位置。这时马上就可以很明显地看出，C值位置的新型“电机装置”正是B值位置的新型“电机装置”以90°位置为镜面的镜像，D值位置的新型“电机装置”也正是0°位置即传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)以90°位置为镜面的镜像。C值、D值位置的新型“电机装置”唯一与其镜像不同的地方，就是其“电机”新(初级)定子的内表面翻转成了外表面，“电机”新(次级)转子的外表面翻转成了内表面；也即是由定子在外面包裹着里面的转子运转的、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)结构的旧模式，改变成了由转子在外面包裹着里面的定子并在其外面运转的、电磁力联结驱动器结构的一种新模式。而其气隙空间仍然是与其镜像的气隙空间完全一样，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹和运行方向，也都是与其镜像的完全一样。因为C值、D值位置的新型“电机装置”的构成原理、实现的技术方法等，都与A型和B型电磁力联结驱动器的相同(故此不再多叙)；所以，C值位置的新型“电机装置”就是C型电磁力联结驱动器，D值位置的新型“电机装置”就是D型电磁力联结驱动器。由上述分析说明可知，在翻转角度分别为A值、B值、C值、D值的四种位置时，由传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)按上述电机旋转电磁(转矩)场的构成原理和实现的技术方法，改造而成的A型、B型、C型、D型等四种新型“电机装置”，就都是本发明里的使用电磁力联结工作的电磁力联结驱动器。只要向A型、B型、C型、D型等四种电磁力联结驱动器的定子通电，其旋转电磁(转矩)场就会驱动其转子及其转轴旋转，并带动其轴上的工具机(各种执行机械)旋转工作。反之，只要使用动力机械带动它们的转子旋转，其定子中就会感应生出电动势(电流)来供使用。下面仅对由A型和B型电磁力联结驱动器构成无机轴孔泵机的方法进行简要的说明。A型、B型电磁力联结驱动器的外形，是由传统旋转电机的长径向变成短径向，横向则由小圆形变成大圆形，即A型是一个扁圆形，B型是一个圆锥体柱形。人们可以先把A型和B型电磁力联结驱动器里的转子轴退出其(初级)定子内表面，并缩入其(次级)转子外表面里，再把该端的轴承也移到其(次级)转子背面的转轴上并安装固定在泵室里的特制转轴机架上。因为A型电磁力联结驱动器里的气隙空间是一个平面圆环(体)形，B型电磁力联结驱动器里的气隙空间是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形，所以就可以再增大一点它们的气隙空间，即在拉开一点它们(初级)定子内表面与(次级)转子外表面之间的距离后，就向A型的气隙空间里插入一块非隔磁材料的平面板(该非隔磁材料平面板就是构成该泵机蜗壳的一部分)，也向B型的气隙空间里插入一块非隔磁材料的圆锥体柱的圆弧面环(体)形板(该非隔磁材料的圆锥体柱的圆弧面环形板就是构成该泵机蜗壳的一部分)；并使这两块非隔磁材料板都不与其两面的金属圆(弧)面(定子的内表面和转子的外表面)相碰擦。然后将它们与各自转轴上的叶轮一同封闭安装在各自的泵机蜗壳里面，即可构成A型的和B型的无机轴孔的泵机了。当给A型的和B型的电磁力联结驱动器通电后，它们各自的旋转电磁(转矩)场就会驱动其转子及转轴带动叶轮旋转工作了。这种由电磁力联结驱动器构成的泵机蜗壳上没有开设叶轮机轴孔即没有机轴与蜗壳的间隙，也就是消除了泵室里的流体从叶轮机轴与壳体的间隙泄漏出泵室的这一根源，即从根本上彻底消除了泵机轴与壳体的间隙处的密封技术难题。永磁力联结驱动器的构成，是由小型动力机械(小电动机、小内燃机等)或手动(摇)机器的转轴，及其转轴轴承外的端头上固定联结的与轴相垂直的永磁体平面板(用非磁性材料制成的有一个平面的刚性硬板——其另一面上可为加强其刚性的各种形状；在其平面上或里面按一定规律均匀分布地嵌入固定好若干个高强度永磁体——钕铁硼类，该平面板可有任意大小形状)，与小型工具机(各种执行机械)的转轴，及其转轴轴承外的端头上固定联结的与轴相垂直的永磁体平面板(同前一平面板一样是用非磁性材料制成的有一个平面的刚性硬板——其另一面上也可为加强其刚性的各种形状；也在其平面上或里面按一定规律——即在此面板的平面上，使其与前面板相同空间位置上的永磁体的磁极极性正好相反地、同样均匀分布地、嵌入固定好与前面板上相同个数的高强度永磁体，并且此面板与前面板有相同的大小形状)的轴线重合，并使这两个永磁体平面板的两个平行平面靠得很接近，而在它们中间产生了极强大的永磁力吸引联结力时才能组合构成。当小型动力机械(小电动机、小内燃机等)或手动(摇)机器工作时，其转轴的旋转带动轴上的永磁体平面板旋转，并通过这两个永磁体平面板中间极强大的永磁力吸引联结力，带动小型工具机(各种执行机械)转轴上固定联结的永磁体平面板及其转轴一起旋转，即驱动了小型工具机(各种执行机械)的正常工作。永磁力联结驱动器构成的无机轴孔泵机，就是把小、微型泵机里电机、叶轮的共用转轴先分开成两截，使其成为同一轴线上的电机、叶轮的各自转轴。然后在电机轴轴承外端头固定联结一个与电机轴相垂直的用非磁性材料制成的刚性圆板，并在圆板平面上(或圆板里面)均匀分布地嵌入固定好若干个高强度永磁体(如钕铁硼类)，使其可以随电机轴高速旋转。再同样地在叶轮轴端头(即泵室里固定叶轮轴用的特制机架上的轴承外端头)固定联结一个与叶轮轴相垂直的用非磁性材料制成的刚性圆板，并在圆板平面上(或圆板里面)均匀分布地嵌入固定好与电机轴上圆板同样个数的高强度永磁体，并使其可以带动叶轮轴及叶轮等一同高速旋转。这两个转轴上相互平行并靠得很近的布满永磁体的平面圆板的大小相同，圆板上(里)面安装的永磁体的个数相同，永磁体的排列形式(空间位置)相同，但是在这两个圆板平面一一对应的位置上排列着的所有的这些永磁体的磁极性，却被特意地安装成为正好相反，因而就在这两个刚性圆板平面中间形成了一股极强大的永磁力吸引联结力。以至于在电机轴旋转时就带动了这两个永磁体圆板一同旋转，电机轴的旋转力和机械转矩，就这样通过这两个永磁体圆板间强大的永磁力吸引联结力矩传递到了叶轮轴而驱动了叶轮的旋转工作。由于电机轴上的圆板与叶轮轴上的圆板是分开有一定的距离，所以就可以使用非隔磁材料平面板(该非隔磁材料平面板就是构成新泵室壳体的一部分)插入这两个平行的永磁体圆板平面中间(但不能碰擦着这两个永磁体圆板和其机轴端头)，将其分隔成真正彻底的互不相通的两个部分。电机轴及轴上的永磁体圆板可以合并制作在电机室部分里，叶轮轴及轴上的永磁体圆板，可以被安装在一个完整的没有机轴孔的新泵室(蜗壳)里面，与叶轮构成一个主机整体。由于这个叶轮轴及轴上面的永磁体圆板是被完全封闭在新泵室里面的，新泵机的外壳在叶轮轴端头处不开设机轴孔即没有机轴与壳体的间隙等，也就是消除了泵室里的流体从叶轮轴与壳体的间隙泄漏出泵室的这一根源，即从根本上彻底消除了泵机轴与壳体的间隙处的密封技术难题。
本发明由A型或B型电磁力联结驱动器构成的大、中型无机轴孔的泵机，和由永磁力联结驱动器构成的小、微型无机轴孔的泵机，因为没有机轴孔而根本就不再有机轴与蜗壳的间隙和由此而来的泵室里的流体泄漏及密封的问题了；这不仅可以延长该类泵机的使用寿命，而且可以节省维修人力、工时及费用等。本发明电磁力联结驱动器，同传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的相同点就是它们的使用功能，即它们都是既可以将电功率转换成机械功率，又可以反之将机械功率转换成电功率的电、磁、机一体化装置。由比较可知，电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)在电气、机械结构上不同的主要特点如下第一、除了D型电磁力联结驱动器的气隙空间与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的气隙空间相同，即它们的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹都是呈圆柱形表面的圆柱筒(体)形以外，其它三种电磁力联结驱动器的气隙空间，都是与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的气隙空间完全不同。A型的气隙空间，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个平面圆环(体)形，B型与C型的气隙空间，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹则是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形。第二、除了D型电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)相同，即它们旋转电磁(转矩)场里同一圆面上的所有质点，在运行中同时具有相同的电角速度和相同的线速度以外；其它三种电磁力联结驱动器的旋转电磁(转矩)场里同一圆(弧)面上的所有质点，在运行中只具有相同的电角速度，其不同圆周上的所有质点的线速度都不相同。第三、对于(初级)定子面、(次级)转子面和气隙空间(体)面与其电机转轴心线(即转子的转轴心线)的相互位置关系来说，除了D型电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)相同，即都为相互平行的以外；其它三种电磁力联结驱动器的(初级)定子面、(次级)转子面和气隙空间(体)面与其电机转轴心线(即转子的转轴心线)都是相交(含延长虚面)的，其中A型的三个“面”更是与其转轴心线相互垂直。第四、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的(次级)转子轴，都是穿过其(初级)定子两端并通过轴承等固定在定子机座上的。而电磁力联结驱动器的(次级)转子轴，则是既可以穿过其(初级)定子的一端，也可以根本就不穿过其(初级)定子；既可以将其轴的一端(特殊需要时也可以将其两端)通过轴承等固定在其(初级)定子的机座上，也可以将其轴的两端都不固定在其(初级)定子的机座上。第五、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)一般都是(初级)定子在外面包裹着(次级)转子在里面旋转。但在电磁力联结驱动器里，除了B型的与其相似，即(初级)定子在外面包裹着(次级)转子在里面旋转以外；A型的却是与直线(线性)电机的情形相似，即(初级)定子与(次级)转子之间是在作平面旋转而不是相互包裹着旋转；C型与D型的却恰恰相反，则是反过来由(次级)转子在外面包裹着里面的(初级)定子并在其外面旋转。正因为电磁力联结驱动器具有这许多新的电气、机械结构特点，而这些新特点又是传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)与生以来俱无的，所以电磁力联结驱动器的用途将会主要是在传统的旋转电机不能到达的广阔天地里，即是会在出乎常情意料的广阔领域中得到广泛的应用。如电动小汽车，使用传统电机就必须安装一套联接、变速、传动机械等，可能就不如把小型的A型或B型电磁力联结驱动器，直接安装在四个车轮上更轻巧和采用电力调速更方便。虽然在特殊使用场合下，需要把电磁力联结驱动器的(初级)定子内表面与(次级)转子外表面之间的距离增大(如构成无机轴孔泵机等)而会降低其效率，但是同时增大了定子和转子的矽钢片面(体)积、加大了导线截面积、增加绕组匝数、等等措施又提高了其功率，所以电磁力联结驱动器比较其原型电机的输出功率一般是不会有什么减少的，或者是相反地还会有所增加，这当然是要依需求来设计制造了。A型和B型电磁力联结驱动器的生产制造、安装使用一般是会比传统的旋转电机更为简单方便，省时、省工、省料。而C型和D型电磁力联结驱动器的生产制造等，可能是会比传统电机要复杂一些，但是它们却能使用在许多的传统电机根本就不能使用的地方而大受欢迎。因为A型电磁力联结驱动器里的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个平面圆环(体)形，所以人们也可以又称其为“平面旋转电动机或平面旋转发电机”。同样，因为B型电磁力联结驱动器里的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形，所以人们也可以很有区别地又称其为“圆弧面旋转电动机或圆弧面旋转发电机”，以及“圆锥柱旋转电动机或圆锥柱旋转发电机”。由于C型、D型电磁力联结驱动器比较传统电机的最大特点，是其(次级)转子在(初级)定子外面旋转，所以也可以又称其为“外旋转电动机或外旋转发电机”。
本发明的最佳实施方案之一，就是A型电磁力联结驱动器和由其构成的无机轴孔的泵机。该方案里详细的技术数据、选材、零部件规格尺寸等，都应按实际的使用要求来设计制定。
权利要求
1.磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，依其所使用磁力产生的性质不同，可以分为电磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，和永磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵；电磁力联结驱动器是一种能直接实现电能与机械能相互转换的电、磁、机一体化装置，永磁力联结驱动器则是一种使用永磁力联结并传动的(在一定条件下也能实现电能与机械能互相转换的)机电装置；无机轴孔泵机，即无需在泵机蜗壳上开设机轴孔使叶轮机轴与外界传动机械直接联接，而是由磁力联结驱动器带动泵机转轴并向其传递机械转矩和功率的新型泵机；其特征是电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)相比较可知第一、除了D型电磁力联结驱动器的气隙空间与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的气隙空间相同，即它们的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹都是呈圆柱形表面的圆柱筒(体)形以外，其它三种电磁力联结驱动器的气隙空间，都是与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的气隙空间完全不同A型的气隙空间，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个平面圆环(体)形，B型与C型的气隙空间，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹则是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形；第二、除了D型电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)相同，即它们旋转电磁(转矩)场里同一圆面上的所有质点，在运行中同时具有相同的电角速度和相同的线速度以外；其它三种电磁力联结驱动器的旋转电磁(转矩)场里同一圆(弧)面上的所有质点，在运行中只具有相同的电角速度，其不同圆周上的所有质点的线速度都不相同；第三、对于(初级)定子面、(次级)转子面和气隙空间(体)面与其电机转轴心线(即转子的转轴心线)的相互位置关系来说，除了D型电磁力联结驱动器与传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)相同，即都为相互平行的以外；其它三种电磁力联结驱动器的(初级)定子面、(次级)转子面和气隙空间(体)面与其电机转轴心线(即转子的转轴心线)都是相交(含延长虚面)的，其中A型的三个“面”更是与其转轴心线相互垂直；第四、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)的(次级)转子轴，都是穿过其(初级)定子两端并通过轴承等固定在定子机座上的；而电磁力联结驱动器的(次级)转子轴，则是既可以穿过其(初级)定子的一端，也可以根本就不穿过其(初级)定子；既可以将其轴的一端(特殊需要时也可以将其两端)通过轴承等固定在其(初级)定子的机座上，也可以将其轴的两端都不固定在其(初级)定子的机座上；第五、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)一般都是(初级)定子在外面包裹着(次级)转子在里面旋转；但在电磁力联结驱动器里，除了B型的与其相似，即(初级)定子在外面包裹着(次级)转子在里面旋转以外；A型的却是与直线(线性)电机的情形相似，即(初级)定子与(次级)转子之间是在作平面旋转而不是相互包裹着旋转；C型与D型的却恰恰相反，则是反过来由(次级)转子在外面包裹着里面的(初级)定子并在其外面旋转；由于A型电磁力联结驱动器里的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个平面圆环(体)形，所以人们也可以又称其为“平面旋转电动机或平面旋转发电机”；同样，因为B型电磁力联结驱动器里的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形，所以人们也可以很有区别地又称其为“圆弧而旋转电动机或圆弧面旋转发电机”，以及“圆锥柱旋转电动机或圆锥柱旋转发电机”；由于C型、D型电磁力联结驱动器比较传统电机的最大特点，是其(次级)转子在(初级)定子外面旋转，所以也可以又称其为“外旋转电动机或外旋转发电机”；其特征是电磁力联结驱动器能传递的电磁力转矩、机械转矩和功率要大一些，主要适用于大、中型泵机和其它各种大、中型机械系统，或是由其它大、中型机械来带动其工作；电磁力联结驱动器的构成，就是把传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)从其任意一端由里向外地沿其另一端圆周线翻转，并从其开始翻转的一端沿径向均匀分布地剖开成若干等分直至作为翻转轴圈一端的圆周线(该圆周线可视为不剖断)为止，这时的电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面及其之间的气隙空间等，就都被同时剖开成若干个相等的呈圆弧面形的矩形块；可以把这些圆弧面形的矩形块开始翻转的起始位置设定为0°翻转角；当使这些圆弧面形的矩形块围绕着电机另一端的翻转圆周轴线逐渐旋转(即翻转)时，这个翻转角度就会从0°开始逐渐增大；同时也可以使这些圆弧面形的矩形块的圆弧度随着翻转角度的增加而逐渐变平坦，并设定在翻转角为90°的A值位置时，使这些圆弧面形的矩形块的圆弧度完全消失；即在翻转角为90°这一特定A值位置时，电机(初级)定子内表面所有的矩形块都在同一个平面里，电机(次级)转子外表面所有的矩形块也都在同一个平面里，电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面之间的气隙空间的所有的矩形块(体)也同样都是在同一个平面(体)里；这是同垂直于电机轴心线即相互平行的三个平面，这三个平面里所有相邻的矩形块之间都为相同大小的一个三角形面空间所隔开；对于电机(初级)定子内表面所在的平面来说，可以使用增加电机(初级)定子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该平面内所有的三角形面空间，即不仅使电机(初级)定了内表面所有矩形块相邻的矩形边联接重合起来成为一个多边形环面，而且在该平面里补充形成一个没有间隙的新(初级)定子内表面圆环(可以是由该多边形环面的内接圆和外接圆构成的圆环，也可以是由其内切圆与外切圆构成的圆环，或者是特定要求设计的圆环，等等)，以及在这个新(初级)定子内表面背面补充形成一个完整的新(初级)定子环及其机架座；对于电机(次级)转子外表面所在的平面来说，可以使用增加电机(次级)转子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加粗加长导条、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该平面内所有的三角形面空间，即不仅使电机(次级)转子外表面所有矩形块相邻的矩形边联接重合起来成为一个多边形环面，而且在该平面里补充形成一个没有间隙的新(次级)转子外表面圆环(可以是由该多边形环面的内接圆和外接圆构成的圆环，也可以是由其内切圆与外切圆构成的圆环，或者是特定要求设计的圆环，等等)，以及在这个新(次级)转子外表面背面补充形成一个完整的新(次级)转子环，并在其转轴上增加一个安装固定这个新(次级)转子环的圆板形的转子机架座；这样一来，气隙空间所有的矩形块(体)所在的平面(体)里的全部三角形面空间也就自然消失，即在其新(初级)定子内表面平面圆环与新(次级)转子外表面平面圆环之间，就产生了一个完整的没有间隙的新平面圆环体的气隙空间；也就是在这个90°翻转角的A值位置时，由传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)加以上述技术改造后，变成了的这个新型“电机装置”的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹，就是这一个平面圆环(体)形，其运行方向则是沿指该平面圆环(体)形的切面方向而不断变化；这个新的“电机装置”就是A型电磁力联结驱动器；当又使这些圆弧面形的矩形块重新开始围绕着电机另一端的翻转圆周轴线开始逐渐旋转(即翻转)时，设定这个翻转角度可以取从0°至90°之间的任意B值位置；在翻转角小于90°的任一特定B值位置时，电机(初级)定子内表面所有的圆弧面形的矩形块都在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上(即在一个去掉了正圆锥体部分剩余的圆锥体柱的圆弧面筒上)，电机(次级)转子外表面所有的圆弧面形的矩形块也类似地都在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上，电机(初级)定子内表面和(次级)转子外表面之间的气隙空间的所有的圆弧面形的矩形块(体)，也同样都是在同一个圆锥体柱的圆弧面筒上；并且它们圆弧面形的矩形块的圆弧度，也都恰好与其所在的圆锥体柱的圆弧面筒的圆弧度完全一致；这三个圆锥体柱的圆弧面(筒)是相互平行的，其每一个圆锥体柱的圆弧面筒里所有相邻的圆弧面形的矩形块之间，都为相同大小的一个三角形圆弧面空间所隔开；对于电机(初级)定子内表面所在的圆锥体柱的圆弧面筒来说，可以使用增加电机(初级)定子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该圆锥体柱的圆弧面(筒)内所有的三角形圆弧面空间，即不仅使电机(初级)定子内表面所有圆锥体柱的圆弧面形的矩形块相邻的矩形边联接重合起来，而且在该圆锥体柱的圆弧面筒里补充形成一个没有间隙的新(初级)定子内表面构成的圆锥体柱的圆弧面筒(环)，并在新(初级)定子内表面背面补充形成一个完整的新(初级)定子环及其机架座；对于电机(次级)转子外表面所在的圆锥体柱的圆弧面筒来说，可以使用增加电机(次级)转子矽钢片面(体)积、改变(大)绕组形状、加粗加长导条、加大导线截面、增加绕组匝数，等等多种现有的技术方法，来消除该圆锥体柱的圆弧面筒内所有的三角形圆弧面空间，即不仅使电机(次级)转子外表面所有圆锥体柱的圆弧面形的矩形块相邻的矩形边联接重合起来，而且在该圆锥体柱的圆弧面筒里补充形成一个没有间隙的新(次级)转子外表面构成的圆锥体柱的圆弧面筒(环)，以及在这个新(次级)转子外表面背面补充形成一个完整的新(次级)转子环，并在其转轴上增加一个安装固定这个新(次级)转子的圆锥体柱形的转子机架座；这样一来，气隙空间所有圆弧面形的矩形块(体)所在的圆锥体柱的圆弧面筒(体)里的所有三角形圆弧面空间也就自然消失，即在新(初级)定子内表面的圆锥体柱的圆弧面(筒)环与新(次级)转子外表面的圆锥体柱的圆弧面(筒)环之间，就产生了一个完整的没有间隙的新圆锥体柱的圆弧面筒(环)体的气隙空间；也就是在这个翻转角小于90°的特定B值位置时，由传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)加以上述技术改造后，变成了的这个新型“电机装置”的旋转电磁(转矩)场的运行轨迹，就是这一个圆锥体柱的圆弧面筒(环)形，其运行方向则是沿指该圆锥体柱的圆弧面筒(环)形切面方向而不断变化；这个新的“电机装置”就是B型电磁力联结驱动器；再当人们使这些圆弧面形的矩形块又继续围绕着电机另一端的翻转圆周轴线逐渐旋转(即翻转)时，设定这个翻转角度可以取值为从90°至180°之间的任意C值位置，也可以正好就是取值为180°的D值位置；这时马上就可以很明显地看出，C值位置的新型“电机装置”正是B值位置的新型“电机装置”以90°位置为镜面的镜像，D值位置的新型“电机装置”也正是0°位置即传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)以90°位置为镜面的镜像；C值、D值位置的新型“电机装置”唯一与其镜像不同的地方，就是其“电机”新(初级)定子的内表面翻转成了外表面，“电机”新(次级)转子的外表面翻转成了内表面，也即是由定子在外面包裹着里面的转子运转的、传统的旋转电机(含交、直流的电动机与发电机等)结构的旧模式，改变成了由转子在外面包裹着里面的定子并在其外面运转的电磁力联结驱动器结构的一种新模式；而其气隙空间仍然是与其镜像的气隙空间完全一样，即其旋转电磁(转矩)场的运行轨迹和运行方向，也都是与其镜像的完全一样；其构成原理、实现的技术方法等，都与A型和B型电磁力联结驱动器的相同；所以，C值位置的新型“电机装置”就是C型电磁力联结驱动器，D值位置的新型“电机装置”就是D型电磁力联结驱动器；只要向A型、B型、C型、D型等四种电磁力联结驱动器的定子通电，其旋转电磁(转矩)场就会驱动其转子及其转轴旋转，并带动其轴上的工具机(各种执行机械)旋转工作；反之，只要使用动力机械带动它们的转子旋转，其定子中就会感应生出电动势(电流)来供使用；其特征是A型、B型电磁力联结驱动器的外形，是由传统旋转电机的长径向变成短径向，横向则由小圆形变成大圆形，即A型是一个扁圆形，B型是一个圆锥体柱形；由A型和B型电磁力联结驱动器构成无机轴孔泵机的方法如下人们可以先把A型和B型电磁力联结驱动器里的转子轴退出其(初级)定子内表面，并缩入其(次级)转子外表面里，再把该端的轴承也移到其(次级)转子背面的转轴上并安装固定在泵室里的特制转轴机架上；因为A型电磁力联结驱动器里的气隙空间是一个平面圆环(体)形，B型电磁力联结驱动器里的气隙空间是一个圆锥体柱的圆弧面环(体)形，所以就可以再增大一点它们的气隙空间，即在拉开一点它们(初级)定子内表面与(次级)转子外表面之间的距离后，就向A型的气隙空间里插入一块非隔磁材料的平面板(该非隔磁材料平面板就是构成该泵机蜗壳的一部分)，也向B型的气隙空间里插入一块非隔磁材料的圆锥体柱的圆弧面环(体)形板(该非隔磁材料的圆锥体柱的圆弧面环形板就是构成该泵机蜗壳的一部分)，并使这两块非隔磁材料板都不与其两面的金属圆(弧)面(定子的内表面和转子的外表面)相碰擦；然后将它们与各自转轴上的叶轮一同封闭安装在各自的泵机蜗壳里面，即可构成A型的和B型的无机轴孔的泵机了；当给A型的和B型的电磁力联结驱动器通电后，它们各自的旋转电磁(转矩)场就会驱动其转子及转轴带动叶轮旋转工作了；这种由电磁力联结驱动器构成的泵机蜗壳上没有开设叶轮机轴孔即没有机轴与蜗壳的间隙，也就是消除了泵室里的流体从叶轮机轴与壳体的间隙泄漏出泵室的这一根源，即从根本上彻底消除了泵机轴与壳体的间隙处的密封技术难题；其特征是永磁力联结驱动器能传递的电磁力转矩、机械转矩和功率要小一些，主要适用于小、微型泵机和其它小型机器系统，或是由其它小型机械来带动其工作；永磁力联结驱动器的构成，是由小型动力机械(小电动机、小内燃机等)或手动(摇)机器的转轴，及其转轴轴承外的端头上固定联结的与轴相垂直的永磁体平面板(用非磁性材料制成的有一个平面的刚性硬板——其另一面上可为加强其刚性的各种形状；在其平面上或里面按一定规律均匀分布地嵌入固定好若干个高强度永磁体——钕铁硼类，该平面板可有任意大小形状)，与小型工具机(各种执行机械)的转轴，及其转轴轴承外的端头上固定联结的与轴相垂直的永磁体平面板(同前一平面板一样是用非磁性材料制成的有一个平面的刚性硬板——其另一面上也可为加强其刚性的各种形状；也在其平面上或里面按一定规律——即在此面板的平面上，使其与前面板相同空间位置上的永磁体的磁极极性正好相反地、同样均匀分布地、嵌入固定好与前面板上相同个数的高强度永磁体，并且此面板与前面板有相同的大小形状)的轴线重合，并使这两个永磁体平面板的两个平行平面靠得很接近，而在它们中间产生了极强大的永磁力吸引联结力时才能组合构成；当小型动力机械(小电动机、小内燃机等)或手动(摇)机器工作时，其转轴的旋转带动轴上的水磁体平面板旋转，并通过这两个永磁体平面板中间极强大的永磁力吸引联结力，带动小型工具机(各种执行机械)转轴上固定联结的永磁体平面板及其转轴一起旋转，即驱动了小型工具机(各种执行机械)的正常工作；其特征是永磁力联结驱动器构成的无机轴孔泵机，就是把小、微型泵机里电机、叶轮的共用转轴先分开成两截，使其成为同一轴线上的电机、叶轮的各自转轴；然后在电机轴轴承外端头固定联结一个与电机轴相垂直的用非磁性材料制成的刚性圆板，并在圆板平面上(或圆板里面)均匀分布地嵌入固定好若干个高强度永磁体(如钕铁硼类)，使其可以随电机轴高速旋转；再同样地在叶轮轴端头(即泵室里固定叶轮轴用的特制机架上的轴承外端头)固定联结一个与叶轮轴相垂直的用非磁性材料制成的刚性圆板，并在圆板平面上(或圆板里面)均匀分布地嵌入固定好与电机轴上圆板同样个数的高强度永磁体，并使其可以带动叶轮轴及叶轮等一同高速旋转；这两个转轴上相互平行并靠得很近的布满永磁体的平面圆板的大小相同，圆板上(里)面安装的永磁体的个数相同，永磁体的排列形式(空间位置)相同，但是在这两个圆板平面一一对应的位置上排列着的所有的这些永磁体的磁极性，却被特意地安装成为正好相反，因而就在这两个刚性圆板平面中间形成了一股极强大的永磁力吸引联结力；以至于在电机轴旋转时就带动了这两个永磁体圆板一同旋转，电机轴的旋转力和机械转矩，就这样通过这两个永磁体圆板间强大的永磁力吸引联结力矩传递到了叶轮轴面驱动了叶轮的旋转工作；由于电机轴上的圆板与叶轮轴上的圆板是分开有一定的距离，所以就可以使用非隔磁材料平面板(该非隔磁材料平面板就是构成新泵室壳体的一部分)插入这两个平行的永磁体圆板平面中间(但不能碰擦着这两个永磁体圆板和其机轴端头)，将其分隔成真正彻底的互不相通的两个部分；电机轴及轴上的永磁体圆板可以合并制作在电机室部分里，叶轮轴及轴上的永磁体圆板，可以被安装在一个完整的没有机轴孔的新泵室(蜗壳)里面，与叶轮构成一个主机整体；由于这个叶轮轴及轴上面的永磁体圆板是被完全封闭在新泵室里面的，新泵机的外壳在叶轮轴端处不开设机轴孔即没有机轴与壳体的间隙等，也就是消除了泵室里的流体从叶轮轴与壳体的间隙泄漏出泵室的这一根源，即从根本上彻底消除了泵机轴与壳体的间隙处的密封技术难题。
2.根据权利要求1所述的磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，其特征是永磁力联结驱动器的动力轴端，也可以不是小型动力机械的转轴端，而是其它传动机械的转轴端；以及由此构成的无机轴孔泵机。
3.根据权利要求1所述的磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，其特征是直接使用A型的或B型的电磁力联结驱动器的转子，来构建组成电动小汽车的四个车轮，并使用电力调节其转速即车速。
4.根据权利要求1所述的磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵，其特征是各种磁力联结驱动器，可以与其它各种机器组合构成各类专用电机设备系统。
全文摘要
本发明为电磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵,和永磁力联结驱动器及其构成的无机轴孔泵。电磁力联结驱动器是一种能直接实现电能与机械能相互转换的电、磁、机一体化装置,永磁力联结驱动器则是一种使用永磁力联结并传动的机电装置。无机轴孔泵机,即无需在泵机蜗壳上开设机轴孔使叶轮机轴与外界传动机械直接联接,而是由磁力联结驱动器带动泵机转轴并向其传递机械转矩和功率的新型泵机;该机因无机轴孔而根本不再有泵室里的流体泄漏及密封的问题了。
文档编号H02K1/00GK1374730SQ0211488
公开日2002年10月16日 申请日期2002年2月25日 优先权日2002年2月25日
发明者任海 申请人:任海