专利名称：低耗电旋转式磁动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机技术领域，尤其是一种低耗电旋转式磁动机。
背景技术：
以往的电动机，包括转子、定子、电源电路及线圈绕组，靠感应电流产生旋转力，其电能消耗较大，效率较低，其推广应用仍有较大局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种低耗电旋转式磁动机，其特点是结构简单，原理独特，效率高，节省电能，使用方便。适用于各种需动力工作的场合。
本发明的主要技术方案是一种低耗电旋转式磁动机，包括转子、定子、电源电路，其特征在于转子的圆周上均布有2+2n块以上的永久磁铁条块，永久磁铁条块的外端N、S极呈交替放置，转子的两侧设有转轴；在定子的圆周上的相对位置设有与之极性相同的电磁线圈绕组及其铁芯，在定子的圆周上，与上述相对位置的旁边位置上设有导向器；并设有转子换位传感装置及其电磁线圈绕组直流电换向控制电路。
上述的整体结为内转子、外定子式结构为佳，也可为外转子、内定子式结构。
所述的导向器可为软铁或电磁线圈绕组及其铁芯。
上述的永久磁铁条块应为6+2n块为佳。
上述的转子圆周上的永久磁铁条块两端的N、S极与定子上相对的电磁线圈绕组铁芯两端的N、S极间的间隙为0.011~0.03mm为佳。
上所述的转子换位传感装置可以是在转子不同半径的两个圆周上，在每相邻两个磁极的中部不同半径的圆周上交叉开有红外线透光传导孔，在转子的两侧的定子上，对应于不同半径的两个圆周上，各有一对红外线发射管和红外线接收管；并设有红外线导通一次电流极性改变一次的换向控制电路。或为行程开关电子式换位传感装置等结构。
上述的换向控制电路的结构可以是HG1正极接R1一端，HG1负极接地，R1另一端接电源正；Dμ1发射极接地，集电极接R2一端、V1基极、D6负极；R2另一端接电源正；V1发射极接地，集电极接D2正极、J1线圈的一端；D2负极、J1线圈的另一端接电源正；HG2负极接地，正极接R4一端，R4另一端接电源正；Dμ2集电极接电源正，发射极接V2基极、R3的一端、D5的正极，R3另一端接地；V2发射极接地，集电极接D3正极、J2线圈的一端；D3负极、J2线圈的另一端接电源正；D5的负极接D6正极、接R5一端、C6正极、V3基电极；R5的另一端、C6的负极接地；V3发射极接地，基电极接J3线圈的一端、D4正极；J3线圈的另一端、D4负极接电源正；J1-1一端接地，另一端接手动双向开关的动点；J1-2一端接电源正、一端接手动双向开关动点；J2-1一端接电源正，另一端接手动双向开关动点；J2-2一端接地，另一端接手动双向开关动点；J3-1、J3-2、J3-3、J3-4为双向继电器，J3-1、J3-4常闭触点接电源正，J3-2、J3-3常闭触点接地；J3-1、J3-4动点接地，J3-2、J3-3动点接电源正极；J3-1、J3-2的中点接1、3、5、7组定子线圈的两端；J3-3、J3-4的中点接2、4、6、8组定子线圈的两端。或为其他换向控制电路结构。
上述的定子电磁线圈铁芯呈“C”型为佳，每个“C”型铁芯相对的两端N、S极，分别与转子圆周上的相对应的永久磁铁条块两端的N、S极性相同。
上述的转子圆周上的永久磁铁条块两端的N、S极处于转子的左右两侧面的位置，并与定子上对应的“C”型铁芯两端的N、S极在轴向相向对为佳。也可在径向相向对。
本发明的特点是结构简单，紧凑，效率高，工作原理独特，可大大节省电能，使用方便、灵活，用途广。适用于各种需动力工作的场合。
以下结合实施例作详述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。。
图3为图1中转子的B-B剖视图。
图4为本发明实施例2的结构示意图。
图5为本发明的电原理图。
图1～图4中，1为转子，2为定子，3为“C”型铁芯，4为电磁线圈绕组，5为永久磁铁条块，6为转子转轴，7为电磁线圈绕组及其铁芯式导向器，8、9为红外线发射管和红外线接收管换位传感装置。
图5中，C1、C4-滤波电容，V-压敏电阻，DZ-整流桥，C2、C3、C5、C6-电解电容，B-降压变压器，DW12-稳压二极管，D1、D2、D3、D4-整流二极管，D5、D6-单向二极管，R1、R2、R3、R4、R5-电阻，J1、J2、J3-继电器线圈，V1-三极管(PNP)，V2、V3三极管(NPN)，HG1、HG2-红外发射管，Dμ1、Dμ2-红外接收管，J1-1、J1-2常开继电器，J2-1、J2-2常开继电器，J3-1、J3-2、J3-3、J3-4-双向继电器组，K2手动开关。
具体实施例方式
参见图1～图3，定子铁芯选用0.35mm厚相互绝缘的硅钢片叠成，共有8组；引向铁芯用坡莫合金制成，中间加绝缘材料，最好强粘合固定；永久磁铁条磁感强度大于等于0.12T；发接管接在定子的一端同转子导孔在一条周线上，接收管安装在定子的另一端，也同转子导孔在一条周线上；引向线圈的铁芯必须用坡莫合金制成，截面积＝1/2永久磁铁的截面积，共两块固定在定子铁芯端部的两侧，并用绝磁材料隔开；发射管、接收管、两组安装时必须离开一定距离，同时用套管套住，以防干扰；起动时先由市电或电瓶电启动，启动后由自身发电机供电；通过改变定子线圈通入电流的大小，可改变输出功率和转速。
低耗电旋转式磁动机工作原理当定子线圈未通电时，由于转子永久磁铁和定子铁芯的吸引，将转子处在如图所示位置，红外传导孔和红外发射管、接收管8处于一条直线上，继电器吸合，1、3、5、7定子铁芯被电流磁化成N极，2、4、6、8定子铁芯，被直流电磁化成S极，转子中8对磁极(实际磁动机中是16对磁极)同时处于同性相斥状态，在导向器的作用下，转子向顺时针方向旋转，在旋转过程中，转子的磁极还能受到异性相吸的作用力，旋转45°后，红外接收管、发射管9和红外传导孔处于一条直线上，继电器迅速闭合，继电器常闭触点迅速接通，定子铁芯在反流的作用下，其中的1、3、5、7定铁芯被电流磁化成S极，2、4、6、8定子铁芯，被直流电磁化成N极，转子中8对磁极又处于同性相斥状态，在导向器的作用下，转子向顺时针方向旋转，这样周而复始，转子将不停的转动下去。
参见图4，为转子圆周上的永久磁铁条块两端的N、S极处于转子的左右两侧面的位置，并与定子上对应的“C”型铁芯两端的N、S极在径向相向对时的情形。
参见图5，电原理图说明市电或自身发电机送来的220V交流电，一路经C1、V消除杂波，经DZ整流桥整流后，由C1、C1滤波后，得到300V直流电。市电的另一路经降压变压器B降压后得到12V交流电，经D1整流，C1、C1滤波，DW12稳压后，得到12V稳定的直流电源。
发射管HG1和HG2经R2、R4限流后，向外发射红外光，当某一只发射击管同接收管Dμ1、Dμ2的某一只和转子导孔在一条直线上时，假如HG2和Dμ2在一条直线上时，Dμ2导通，接通电源，一路送入V2三极管，使J2得电，J2-1、J2-2吸合，假如此时，正反转控制制开关拨向顺时针转向，此时A端(+)B(-)，①号定子铁芯右端导向铁芯端部呈S极。此S极当转子转动后，由于失电，立即消失。
Dμ2导通另一路，经D5隔离后送入R5和C6组成的延时电路，使V3导通，并在R5、C6的延时下，导通一定时间。V6导通，J3得电J3-4、J3-3、J3-2、J3-1吸合，此时C端输出(-)D端输出(+)，1、3、5、7号定子铁芯端部呈N极。此时E端输出(+)、F端输出(-)、2、4、6、8定子铁芯端呈S极。16对磁极全部处于同性相斥状态，此时由于导向铁芯端部呈S极，由于转子永久磁铁和导向铁芯异性相吸，转子向顺时针方向旋转，当转子转动后，引向铁芯失电，失去磁性，转子在定子铁芯的斥、吸力作用下，迅速旋转45°，定子和转子处于异性相吸状态，此时，HG1、Dμ1和转子导光处于一条直线上。DW1导通，C6储存的电能通过D6被迅速放电，V3失电截止，继电器J3失电，常闭触头接通，此时C端输出(+)、D端输出(-)、E端输出(-)、F端输出(+)，1、3、5、7定子铁芯端呈S极，2、4、6、8定子铁芯端部呈N极，16对磁极全部处于同性相斥状态。此时由于Dμ1导通，V1PNP管导通，J1得电吸合，J1-1、J1-2吸合，A端输出(-)、B端输出(+)、导向铁芯端部呈N极，使16对磁极同性相斥状态失去平衡，转子S极在导向铁芯N极的吸引下，转子向顺时针方向旋转，转子转动后，转子导光孔离开、发、接收管，Dμ1截止、J1关闭、A失电，导向铁芯失去磁性，这样一极一极使转子不停的旋转下去。
当正反转换开关转向到转，导向铁芯线圈左端铁芯得电，使转子永久磁铁在导向铁芯的吸引下，向逆时针方向旋转，实现磁动机倒转。
为减小导向铁芯对转子的阻力，导向铁芯的截面积必须小，但又能保证转子能实现引向，使16对相斥的磁极失去平衡。因此导向铁芯必须选用μr＞100000的坡莫合金做铁芯。定子铁芯最好选用相对磁导μr＞100000的坡莫合金制做，这样可大大降低定子线圈的耗电量。为了克服目前永久磁铁磁场强度小的弊端，可用坡莫合金铁芯线圈代替永久磁铁，虽然增加了耗电，但耗电很小，可使输出功率大大增强。
本磁动机的一个设计实例是设转子转鼓的直径为0.3m，长度为0.3m。转子永久磁铁的体积为长0.3m，宽为0.06m，高为0.03m，定子铁芯的截面同永久磁铁的截面积相等即0.06×0.03，长度为0.6m，通入线圈的直流电电压300V，永久磁铁的磁感应强度B＝0.142T，每块定子铁芯的线圈匝数为1000匝。μr＝7500。利用磁力计算公式初步计算得到定子铁芯和转子永久磁铁产生的排斥力F＝28.90牛顿·米，16对磁极产生的总排斥力F总＝462.36牛顿·米。根据力学计算，输出功率P＝7259瓦。
为什么能输出较大的功率呢？从物理学中可知，铁磁质中存在着很多“磁畴”，“磁畴”可以认为是一个小磁铁，如坡莫合金中存在100000个小磁铁，但由于小磁铁取向无规则，在没能外磁铁的作用时，那些小磁铁(“磁畴”)彼此相消，因而整体上对外并不呈现磁性。当加入外磁场，铁磁质中的小磁铁(“磁畴”)的磁化方向都沿外磁场的方向整齐排列。所以在不强的外磁场作用下，铁磁质可以表现出很强的磁性来。我们知道坡莫合金的相对磁导率ur＝100000，也可以认为坡莫合金中存在100000个小磁铁，没有外磁场时，100000个小磁铁取向无规则，他们彼此相消，因而整体上对外不呈现出磁性，当加入1个小磁铁磁场强度的外磁场，坡莫合金中100000个小磁铁的磁化方向都沿外磁场的方向整齐排列，即100000个小磁铁都指向一个方向，此时坡莫合金所呈现的磁场强度是外磁场强度的10万倍。并且所呈现的10万倍外加磁场强度，能随外磁场的方向不断变化。
本磁动机制作简单、发热少、耗电少，原理独特，输出功率大，超载能力强。为什么输入小的电流能产生大的动力，本发明人认为，其原因是利用了坡莫合金铁磁材料经小电流磁化后，产生一个大的外加磁场的附加磁场，经合理转换附加磁场，使之变为动力向外做功。输入小功率，可输出大功率，故其省电，效率高。
权利要求
1.一种低耗电旋转式磁动机，包括转子(1)、定子(2)、电源电路，其特征在于转子(1)的圆周上均布有2+2n块以上的永久磁铁条块(5)，永久磁铁条块(5)的外端N、S极呈交替放置，转子(1)的两侧设有转轴(6)；在定子(2)的圆周上的相对位置设有与之极性相同的电磁线圈绕组(4)及其铁芯(3)，在定子(2)的圆周上，与上述相对位置的旁边位置上设有导向器(7)；并设有转子换位传感装置(8、9)及其电磁线圈绕组直流电换向控制电路。
2.根据权利要求1所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于为内转子、外定子式结构。
3.根据权利要求1所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的导向器(7)为软铁或电磁线圈绕组及其铁芯。
4.根据权利要求1所述的低耗电磁动机，其特征在于所述的永久磁铁条块(5)为6+2n块。
5.根据权利要求1所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的转子(1)圆周上的永久磁铁条块(5)两端的N、S极与定子上相对的电磁线圈绕组铁芯两端的N、S极间的间隙为0.01~0.03mm。
6.根据权利要求1所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的转子(1)换位传感装置为在转子不同半径的两个圆周上，在每相邻两个磁极的中部不同半径的圆周上交叉开有红外线透光传导孔，在转子的两侧的定子上，对应于不同半径的两个圆周上，各有一对红外线发射管和红外线接收管；并设有红外线导通一次电流极性改变一次的换向控制电路。
7.根据权利要求6所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的换向控制电路的结构为HG1正极接R1一端，HG1负极接地，R1另一端接电源正；Dμ1发射极接地，集电极接R2一端、V1基极、D6负极；R2另一端接电源正；V1发射极接地，集电极接D2正极、J1线圈的一端；D2负极、J1线圈的另一端接电源正；HG2负极接地，正极接R4一端，R4另一端接电源正；Dμ2集电极接电源正，发射极接V2基极、R3的一端、D5的正极，R3另一端接地；V2发射极接地，集电极接D3正极、J2线圈的一端；D3负极、J2线圈的另一端接电源正；D5的负极接D6正极、接R5一端、C6正极、V3基电极；R5的另一端、C6的负极接地；V3发射极接地，基电极接J3线圈的一端、D4正极；J3线圈的另一端、D4负极接电源正；J1-1一端接地，另一端接手动双向开关的动点；J1-2一端接电源正、一端接手动双向开关动点；J2-1一端接电源正，另一端接手动双向开关动点；J2-2一端接地，另一端接手动双向开关动点；J3-1、J3-2、J3-3、J3-4为双向继电器，J3-1、J3-4常闭触点接电源正，J3-2、J3-3常闭触点接地；J3-1、J3-4动点接地，J3-2、J3-3动点接电源正极；J3-1、J3-2的中点接1、3、5、7组定子线圈的两端；J3-3、、J3-4的中点接2、4、6、8组定子线圈的两端。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的定子电磁线圈铁芯呈“C”型，每个“C”型铁芯相对的两端N、S极，分别与转子(1)圆周上的相对应的永久磁铁条块(5)两端的N、S极性相同。
9.根据权利要求8所述的低耗电旋转式磁动机，其特征在于所述的转子(1)圆周上的永久磁铁条块(5)两端的N、S极处于转子的左右两侧面的位置，并与定子上对应的“C”型铁芯两端的N、S极向相向对。
全文摘要
本发明涉及一种低耗电旋转式磁动机，涉及电动机技术领域。包括转子(1)、定子(2)、电源电路，在转子(1)的圆周上均布有2+2n块以上的永久磁铁条块(5)，永久磁铁条块(5)的外端N、S极呈交替放置，转子(1)的两侧设有转轴(6)；在定子(2)的圆周上的相对位置设有与之极性相同的电磁线圈绕组(4)及其铁芯(3)，在定子(2)的圆周上，与上述相对位置的旁边位置上设有导向器(7)；并设有转子换位传感装置(8、9)及其电磁线圈绕组直流电换向控制电路。本发明的特点是结构简单、紧凑，效率高，工作原理独特，可节省能源，使用方便灵活，用途广。适用于各种需动力工作的场合。
文档编号H02K29/10GK1972089SQ20061004831
公开日2007年5月30日 申请日期2006年9月22日 优先权日2006年9月22日
发明者刘贵平 申请人:刘贵平