专利名称：一种电机(电动机和发电机)装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机(电动机和发电机)的装置，尤其涉及电机(电动机 和发电机)装置的定子和转子的电磁结构和机械机构。
技术背景我们知道两块互相吸在一起的磁铁，要分开它们最省力的方法就是在吸合面方向(也即垂直于N和S极的方向)施加相反的作用力，在平行于N和S极 的方向要施加大于磁铁吸力的力才能分开它们；在现有的电机结构中磁场作用 力都是前面那种作用力，因此磁场作用力没有被充分利用，电机的扭力在低速 时都很低，特别是电机的效率都很难提高。 发明内容为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种电机(电动机和发电机) 的装置，不仅能够充分利用磁场的吸引力来做功，还能够充分利用磁场的排斥 力来做功，使电机的扭力和效率都得到极大地提高，又能把电机做得结构简单 和成本低。为达到上述目的，本发明提供的一种电机(电动机和发电机)装置，包括 嫘线管线圈、U型永(或电)磁体、连接杆、曲轴、相位传感器、轴承和外壳；所述嫘线管线圈，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上嫘旋绕制而 成的多层长型直嫘线管线圈，由两段完全相同的所述嫘线管线圈平行排列，两 只所述嫘线管线圈内孔装入所述U型永(或电)磁体，并使所述U型永(或电) 磁体在所述嫘线管线圈内活动自如，在电路上，两只所述螺线管线圈头尾相串 联，使通电后的所述嫘线管线圈内的磁场方向相反；两只所述嫘线管线圈固定 在外壳上；设所述嫘线管长丄，直径D ，总匝数iV，若I》4￡>,则嫘线管内部可视 为均匀磁场；所述(单层)嫘线管内的磁感应强度为所述(多层) 螺线管内的磁感应强度为^So^7/^/, 其中X为线圈常数，W为单位长 度上的匝数W-AT/！, /为所述嫘线管中的电流，所述U型永(或电)磁体，用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材料 制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U型 体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体，所述U型永(或电)磁体插入两只所述螺线管线圈中，充磁使所述U型体内的磁场方向与所述螺线 管轴线方向相同，即所述U型体两个顶端分别成为N极和S极；在所述U型永 (或电)磁体底部中央安装所述连接杆，所述连接杆通过轴承和所述U型永(或 电)磁体连接；所述连接杆，用金属材料制成， 一端连接所述U型永(或电)磁体，另一 端连接所述曲轴；所述连接杆通过轴承和所述曲轴连接；所述曲轴，用金属材料制成如凹字的上半部形状，所述曲轴的两端通过轴 承安装在外壳上，所述曲轴的中间部分通过轴承连接到连接杆上，用于把所述U 型永(或电)磁体在所述螺线管线圈中所做的直线运动转为圆周运动；所述曲 轴的一端伸出外壳，把转动能量传出机壳外；所述相位传感器，多组所述相位传感器安装于所述曲轴和外壳上，用于对 所述曲轴的旋转相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控制；其作用相当 于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用于支撑 所有转动的部件；所述外壳，用于安装所述螺线管线圈和所述曲轴等，并固定和保护所述电 机(电动机和发电机)装置；当电源连接到所述螺线管线圈时,在所述相位传感器监测到所述U型永(或 电)磁体在靠近所述螺线管线圈的内部顶端位置时，则电源的输出正脉冲(或 负脉冲)，所述嫘线管线圈产生磁场，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线 圈磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体被吸入到所述螺线管 线圈的内部顶端位置，当所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在所 述螺线管线圈的内部顶端位置时，则外部控制电路使所述螺线管中的电流为零 后，跟着把电源输出负脉冲(或正脉冲)，所述螺线管线圈产生磁场，所述U型 永(或电)磁体在所述嫘线管线圈磁场的作用下产生排斥力，使所述U型永(或电)磁体被排斥到所述螺线管线圈的端口位置，当所述相位传感器监测到所述u型永(或电)磁体在所述嫘线管线圈的端口位置时，则外部控制电路使所述螺线管线圈中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或电)磁体在 所述嫘线管线圈中做直线运动，通过所述连接杆和所述曲轴，把所述直线运动 转为圆周运动，把电能量传出；同理，外部的圆周运动，通过所述连接杆和所述曲轴，使所述U型永(或 电)磁体在所述嫘线管线圈中做直线运动，所述螺线管线圈不断地切割磁力线， 使所述螺线管线圈产生感生电流，从而发电；上述电机结构类似于单缸的内燃机，所述U型永(或电)磁体和所述螺线 管线圈的组合相当于所述内燃机的汽缸；本发明提供的另一种线性电机(电动机和发电机)装置，包括嫘线管线 圈、U型永(或电)磁体、连接杆、相位传感器、轴承和外壳；所述嫘线管线圈，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上螺旋绕制而 成的多层长型直螺线管线圈，由两段完全相同的所述嫘线管线圈平行排列，两 只所述螺线管线圈内孔装入所述U型永(或电)磁体，并使所述U型永(或电) 磁体在所述嫘线管线圈内活动自如，在电路上，两只所述螓线管线圈头尾相串 联，使通电后的所述螺线管线圈内的磁场方向相反；两只所述螺线管线圏固定 在外壳上；设所述嫘线管长丄，直径D ，总匝数N，若<formula>formula see original document page 9</formula>, 则蠊线管内部可视 为均匀磁场；所述(单层)螺线管内的磁感应强度为所述(多层) 螺线管内的磁感应强度为<formula>formula see original document page 9</formula>，其中K为线圈常数，n为单位长 度上的匝数n=N/L，I为所述嫘线管中的电流，所述U型永(或电)磁体，用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材料 制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U型 体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体，所述U型永(或电) 磁体插入两只所述螺线管线圈中，充磁使所述U型体内的磁场方向与所述螺线 管轴线方向相同，即所述U型体两个顶端分别成为N极和S极；在所述U型永 (或电)磁体底部中央安装所述连接杆，所述连接杆通过轴承和所述U型永(或电)磁体连接；所述连接杆，用金属材料制成， 一端连接所述U型永(或电)磁体，另一 端连接所述运动负载，把运动能量传出；所述相位传感器，多组所述相位传感器安装于所述连接杆和外壳上，用于 对所述U型永(或电)磁体运动相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控 制；其作用相当于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用于支撑 所有转动的部件；所述外壳，用于安装所述嫘线管线圈等，并固定和保护所述电机(电动机 和发电机)装置；当电源连接到所述螺线管线圈时，在所述相位传感器监测到所述U型永(或 电)磁体在靠近所述嫘线管线圈的内部顶端位置时，则电源的输出正脉冲(或 负脉冲)，所述蟝线管线圈产生磁场，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线 圈磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体被吸入到所述嫘线管 线圈的内部顶端位置，当所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在所 述螺线管线圈的内部顶端位置时，则外部控制电路使所述螺线管中的电流为零 后，跟着把电源输出负脉冲(或正脉冲)，所述螺线管线圈产生磁场，所述U型 永(或电)磁体在所述嫘线管线圈磁场的作用下产生排斥力，使所述U型永(或 电)磁体被排斥到所述螺线管线圈的端口位置时，当所述相位传感器监测到所 述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圏的端口位置，则外部控制电路使所述 螺线管线圈中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或电)磁体 在所述螺线管线圈中做直线运动，通过所述连接杆，把所述直线运动能量传出；同理，外部的直线运动，通过所述连接杆，使所述U型永(或电)磁体在 所述螺线管线圈中做直线运动，所述嫘线管线圈不断地切割磁力线，使所述螺 线管线圈产生感生电流，从而发电；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于包括: 三套完全相同的所述电机，由所述曲轴把三套所述电机连成一体，并按120度 排列组成三相所述电机，即所述曲轴的三个凸出部分按120度排列而成其投影如丫字形，其结构类似于三缸内燃机，所述u型永(或电)磁体和所述螺线管线圈相当于所述内燃机的汽缸；由于所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线 圈中有吸和斥的作用力，三相所述电机就相当于六缸的所述内燃机；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于包括 两套完全相同的三相所述电机，由所述曲轴把所述电机连成一体，所述曲轴的 六个凸出部分按60度排列组成六相所述电机，其结构类似于六缸内燃机，所述 U型永(或电)磁体和所述螺线管线圈相当于所述内燃机的汽缸；由于所述U 型永(或电)磁体在所述螺线管线圈中有吸和斥的作用力，六相所述电机就相 当于12缸的所述内燃机；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于还包 括所述螺线管线圈用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心U型骨架上螺旋绕制 而成，构成多层U型嫘线管线圈；所述U型螺线管线圈的内孔大小匹配于(倒) 插入的所述U型永(或电)磁体；所述U型螺线管线圏的内孔形状匹配于磁路 结构，其截面可以是园孔、正方孔、长方孔、和多边形孔等等；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于还包 括多套(含两套)所述(U型)螺线管线圈和所述U型永(或电)磁体并联 合成，用于增加所述电机的功率；在多套所述U型永(或电)磁体底部中央安 装多叉所述连接杆，多叉所述连接杆通过轴承和多套所述U型永(或电)磁体 连接，多套(含两套)所述(U型)螺线管线圏固定于外壳上；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于还包 括所述U型永(或电)磁体改为山字形剖面形状的圆柱体；所述螺线管线圈 为直管线圈，所述螺线管线圈的内孔和外经匹配于所述山字形剖面形状的圆柱 型永磁体结构，所述蟝线管线圈装入山字形剖面形状的中柱中，所述中柱为N 极或S极，所述连接杆通过轴承安装在所述嫘线管线圈的一端，或所述连接杆 通过轴承安装在所述山字形剖面形状的圆柱型永磁体的底部；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于，所 述蟝线管线圏还包括在其内壁安装不导磁的滚珠，其作用相当于轴承内部的 钢珠；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于，所 述U型永(或电)磁体还包括由导磁材料制成U型体，用高强度漆包线在所 述U型体上螺旋绕制的螵线线圈组成通电磁体，当所述螺线线圈中接通直流电源时，所述U型体两个顶端分别成为N极和S极，再在所述螺线线圈外装上酎 磨骨架，其大小与所述螺线管线圈内孔匹配，并在所述螺线管线圈内活动自如；本发明提供的基于上述的电机(电动机和发电机)装置，其特征在于还包 括纳米材料，用于涂在所述螺线管线圈内壁和所述U型永(或电)磁体外部， 降低两者之间的摩擦系数；其特征还在于所有有运动(或有摩擦的)部件周围 包含润滑油，用于润滑和散热；本发明所述的一种电机(电动机和发电机)的装置，是一种类似内燃机结构的装置，包括螺线管线圈、U型永(或电)磁体、连接杆、曲轴、相位传 感器、轴承和外壳等，利用螺线管线圈和U型永(或电)磁体的电磁作用力(类 似汽缸的作用力)来做功，不仅能够充分利用磁场的吸引力来做功，还能够充 分利用磁场的排斥力来做功，使电机的扭力和效率都得到极大地提高，又能把 电机做得结构简单和成本低。
以下附图有助于详细的理解本发明，但仅仅是为了举例解释说明，不应被 理解为对本发明的限制。图1为本发明所述装置的第一个实施例剖面结构示意图； 图2为本发明所述装置的第二个实施例剖面结构示意图； 图3为本发明所述装置的第三个实施例剖面结构示意图； 图4为本发明所述装置的第四个实施例剖面结构示意图；具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明。下面的说明将有助于 本领域的技术人员更好的理解本发明的其他优点、目的和特征。首先介绍本发明所述装置的第一实施例，参考图一。图一所示的一种电机(电动机和发电机)的装置l，用于输出动力或发电，装置l是一种单相电机， 装置1能够把输入到螺线管线圈的正负脉冲电流转换为吸引力和排斥力做功来输出动力或由输入动力转换为输出电力；该装置1主要包括螺线管线圈11和 18、 U型永(或电)磁体12、连接杆13、曲轴15、相位传感器19、轴承14/17 和16、以及外壳l;所述螺线管线圈11和18，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上螺旋 绕制而成的多层长型直嫘线管线圈，所述蟝线管线圈11和18平行排列，所述 螺线管线圈11和18内孔装入所述U型永(或电)磁体12，并使所述U型永(或 电)磁体12在所述螺线管线圈11和18内活动自如，在电路上，所述螺线管线 圈11和18头尾相串联，使通电后的所述嫘线管线圈11和18内的磁场方向相 反；两只所述螺线管线圈11和18固定在外壳上；设所述螺线管长丄，直径D ，总匝数AT，若L > 4D,则螺线管内部可视 为均匀磁场；所述(单层)螺线管内的磁感应强度为所述(多层) 螺线管内的磁感应强度为丑0二「/^了, 其屮A—为线圏常数，W为单位长 度上的匝数W-AT/L， /为所述螺线管中的电流，所述U型永(或电)磁体12,用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材 料制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U 型体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体12，所述U型永(或 电)磁体12插入所述嫘线管线圈11和18内孔中，充磁使所述U型体12内的 磁场方向与所述嫘线管11和18轴线方向相同，即所述U型体12两个顶端分别 成为N极和S极；在所述U型永(或电)磁体12底部中央安装所述连接杆13， 所述连接杆13通过轴承17和所述U型永(或电)磁体12连接；所述连接杆13，用金属材料制成， 一端连接所述U型永(或电)磁体12， 另一端连接所述曲轴15;所述连接杆13通过轴承14和所述曲轴15连接；所述曲轴15，用金属材料制成如凹字的上半部形状，所述曲轴15的两端通 过轴承16安装在外壳1上，所述曲轴15的中间部分通过轴承14连接到连接杆 13上，用于把所述U型永(或电)磁体12在所述螺线管线圈11和18中所做的直线运动转为圆周运动；所述曲轴15的一端伸出外壳，把转动能量传出机壳 外所述相位传感器19，多组所述相位传感器19安装于所述曲轴15和外壳1 上，用于对所述曲轴15的旋转相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控制； 其作用相当于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承14/16/17，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用 于支撑所有转动的部件；所述外壳1，用于安装所述螺线管线圏11和18和所述曲轴15等，并固定 和保护所述电机(电动机和发电机)装置；当电源连接到所述嫘线管线圈11和18时，在所述相位传感器19监测到所 述U型永(或电)磁体12在靠近所述螺线管线圈11和18的内部顶端位置时， 则电源的输出正脉冲(或负脉冲)，所述螺线管线圈11产生上S下N的磁场， 所述螺线管线圈18产生上N下S的磁场，所述U型永(或电)磁体12在所述 螺线管线圈11和18磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体12 被吸入到所述螺线管线圈11和18的内部顶端位置，当所述相位传感器19监测 到所述U型永(或电)磁体12在所述嫘线管线圈11和18的内部顶端位置时， 则外部控制电路使所述螺线管11和18中的电流为零后，外电路跟着把电源输 出负脉冲(或正脉冲)，所述螺线管线圈11产生上N下S的磁场，所述蠊线管 线圈18产生上S下N的磁场，所述U型永(或电)磁体12在所述螺线管线圈 11和18磁场的作用下产生排斥力，使所述U型永(或电)磁体12被排斥到所 述螺线管线圈11和18的端口位置，当所述相位传感器19监测到所述U型永(或 电)磁体12在所述螺线管线圈11和18的端口位置时，则外部控制电路使所述 螺线管线圈11和18中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或 电)磁体12在所述螺线管线圈11和18中做直线运动，通过所述连接杆13和 所述曲轴15，把所述直线运动转为圆周运动，把电能量传出；同理，外部的圆周运动，通过所述连接杆13和所述曲轴15，使所述U型永(或电)磁体12在所述螺线管线圈11和18中做直线运动，所述螺线管线圈11和18不断地切割磁力线，使所述螺线管线圈11和18产生感生电流，从而发 电；本发明所述装置的第二实施例，参考图二。图二所示的一种电机(电动机 和发电机)的装置2，用于输出动力或发电，装置2是一种单相电机，装置2能或由输入动力转换为输出电力；该装置2主要包括螺线管线圈21和25、 U型 永(或电)磁体22、连接杆23、相位传感器27、轴承24、以及外壳2;所述螺线管线圏21和25，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上螺旋 绕制而成的多层长型直蟝线管线圈，所述螺线管线圈21和25平行排列，所述 螺线管线圈21和25内孔装入所述U型永(或电)磁体22，并使所述U型永(或 电)磁体22在所述螺线管线圈21和25内活动自如，在电路上，所述螺线管线 圈21和25头尾相串联，使通电后的所述螺线管线圈21和25内的磁场方向相 反；两只所述嫘线管线圈21和25固定在外壳上；设所述螺线管长1，直径￡> ，总匝数7V，若L > 4D,则嫘线管内部可视 为均匀磁场；所述(单层)螺线管内的磁感应强度为所述(多层) 螺线管内的磁感应强度为丑0二「/ZoA了, 其中为线圏常数，W为单位长 度上的匝数W-AT/L， J为所述螺线管中的电流，所述U型永(或电)磁体22,用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材 料制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U 型体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体22,所述U型永(或 电)磁体22插入所述螺线管线圈21和25内孔中，充磁使所述U型体22内的 磁场方向与所述嫘线管21和25轴线方向相同，即所述U型体22两个顶端分别 成为N极和S极；在所述U型永(或电)磁体22底部中央安装所述连接杆23， 所述连接杆23通过轴承24和所述U型永(或电)磁体22连接；所述连接杆23，用金属材料制成， 一端连接所述U型永(或电)磁体22， 另一端连接运动负载26;所述相位传感器27，多组所述相位传感器27安装于所述连接杆23上，用 于对所述连接杆23的相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控制；其作用 相当于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承24，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用于支撑所有转动的部件；所述外壳2，用于安装所述嫘线管线圈21和25和所述连接杆23等，并固定和保护所述电机(电动机和发电机)装置；当电源连接到所述嫘线管线圈21和25时，在所述相位传感器27监测到所 述U型永(或电)磁体22在靠近所述螺线管线圈21和25的内部顶端位置时， 则电源的输出正脉冲(或负脉冲)，所述螺线管线圈21产生上S下N的磁场， 所述螺线管线圈25产生上N下S的磁场，所述U型永(或电)磁体22在所述 螺线管线圈21和25磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体22 被吸入到所述螺线管线圈21和25的内部顶端位置，当所述相位传感器27监测 到所述U型永(或电)磁体22在所述嫘线管线圈21和25的内部顶端位置时， 则外部控制电路使所述嫘线管21和25中的电流为零后，外电路跟着把电源输 出负脉冲(或正脉冲)，所述螺线管线圈21产生上N下S的磁场，所述嫘线管 线圈25产生上S下N的磁场，所述U型永(或电)磁体22在所述螺线管线圈 21和25磁场的作用下产生排斥力，使所述U型永(或电)磁体22被排斥到所 述螺线管线圈21和25的端口位置，当所述相位传感器27监测到所述U型永(或 电)磁体22在所述螺线管线圈21和25的端口位置时，则外部控制电路使所述 螺线管线圈21和25中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或 电)磁体22在所述螺线管线圈21和25中做直线运动，通过所述连接杆23，把 所述直线运动能量传出；同理，外部的直线运动，通过所述连接杆23,使所述U型永(或电)磁体22在所述螺线管线圈21和25中做直线运动，所述蟪线管线圈21和25不断地 切割磁力线，使所述嫘线管线圈21和25产生感生电流，从而发电；本发明所述装置的第三实施例，参考图三。图三所示的一种电机(电动机和发电机)的装置3，用于输出动力或发电，装置3是一种三相电机，装置3能或由输入动力转换为输出电力；该装置3主要包括三套螺线管线圈33/35和 36、三套U型永(或电)磁体32/34和37、三套连接杆31/31a和31b、相位传 感器39、曲轴38、轴承3A/3B/3C和3D、以及外壳3;所述曲轴38又分为三段 38a在中间、38b在前、38c在后。图三所示的是图一所示的三套完全相同的所述电机1，由所述曲轴38把三 套所述电机1连成一体，所述曲轴38的38a段38b段38c段按120度排列组成 三相所述电机，即所述曲轴38的三个凸出部分38a段38b段38c段按120度排 列而成其投影如丫字形，其结构类似于三缸内燃机，所述U型永(或电)磁体 和所述螺线管线圈相当于所述内燃机的汽缸；由于所述U型永(或电)磁体在 所述嫘线管线圈中有吸和斥的作用力，三相所述电机就相当于六缸的所述内燃 机；所示三套嫘线管线圈33/35和36，由三相电源独立供电，三相电源的相位 按照120度分开，由所述相位传感器39具体分配三相电源的供应，所示三相电 源的工作频率和脉宽的大小都由所述相位传感器39最后决定，当转动被卡，不 转时间超过某设定值时，所述相位传感器39通知主电路关闭三相电源；其每相 的工作原理与图一相同，请参考图一的说明；本发明所述装置的第四实施例，参考图四。图四所示的一种电机(电动机 和发电机)的装置4，用于输出动力或发电，装置4是一种单相电机，装置4能 够把输入到螺线管线圈的正负脉沖电流转换为吸引力和排斥力做功来输出动力 或由输入动力转换为输出电力；该装置4主要包括螺线管线圈41和42、 U型永(或电)磁体45、连接杆47、曲轴40、相位传感器50、轴承46/48和49、 以及外壳4所述U型永(或电)磁体45还包括由导磁材料制成U型体45，用高强 度漆包线在所述U型体上嫘旋绕制的嫘线线圈43和44组成通电磁体45,当所 述螺线线圈43和44中接通直流电源时，所述U型体45两个顶端分别成为N 极和S极，再在所述螺线线圏43和44外装上耐磨骨架，其大小与所述嫘线管 线圈41和42内孔匹配，并在所述螺线管线圈内活动自如；图四的工作原理与 图一相同，请参考图一所述；本发明所述的一种电机(电动机和发电机)的装置，是一种类似内燃机结 构的装置，包括蠊线管线圈、U型永(或电)磁体、连接杆、曲轴、相位传 感器、轴承和外壳等，利用螺线管线圈和U型永(或电)磁体的电磁作用力(类 似汽缸的作用力)来做功，不仅能够充分利用磁场的吸引力来做功，还能够充 分利用磁场的排斥力来做功，使电机的扭力和效率都得到极大地提高，又能把 电机做得结构简单和成本低。
权利要求
1. 一种电机(电动机和发电机)装置，包括螺线管线圈、U型永(或电)磁体、连接杆、曲轴、相位传感器、轴承和外壳；所述螺线管线圈，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上螺旋绕制而成的多层长型直螺线管线圈，由两段完全相同的所述螺线管线圈平行排列，两只所述螺线管线圈内孔装入所述U型永(或电)磁体，并使所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈内活动自如，在电路上，两只所述螺线管线圈头尾相串联，使通电后的所述螺线管线圈内的磁场方向相反；两只所述螺线管线圈固定在外壳上；设所述螺线管长L，直径D，总匝数N，若L≥4D，则螺线管内部可视为均匀磁场；所述(单层)螺线管内的磁感应强度为B0＝μ0nI；所述(多层)螺线管内的磁感应强度为B0＝μ0KI，其中K为线圈常数，n为单位长度上的匝数n＝N/L，I为所述螺线管中的电流，所述U型永(或电)磁体，用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材料制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U型体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体，所述U型永(或电)磁体插入两只所述螺线管线圈中，充磁使所述U型体内的磁场方向与所述螺线管轴线方向相同，即所述U型体两个顶端分别成为N极和S极；在所述U型永(或电)磁体底部中央安装所述连接杆，所述连接杆通过轴承和所述U型永(或电)磁体连接；所述连接杆，用金属材料制成，一端连接所述U型永(或电)磁体，另一端连接所述曲轴；所述连接杆通过轴承和所述曲轴连接；所述曲轴，用金属材料制成如凹字的上半部形状，所述曲轴的两端通过轴承安装在外壳上，所述曲轴的中间部分通过轴承连接到连接杆上，用于把所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈中所做的直线运动转为圆周运动；所述曲轴的一端伸出外壳，把转动能量传出机壳外；所述相位传感器，多组所述相位传感器安装于所述曲轴和外壳上，用于对所述曲轴的旋转相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控制；其作用相当于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用于支撑所有转动的部件；所述外壳，用于安装所述螺线管线圈和所述曲轴等，并固定和保护所述电机(电动机和发电机)装置；当电源连接到所述螺线管线圈时，在所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在靠近所述螺线管线圈的内部顶端位置时，则电源的输出正脉冲(或负脉冲)，所述螺线管线圈产生磁场，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体被吸入到所述螺线管线圈的内部顶端位置，当所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈的内部顶端位置时，则外部控制电路使所述螺线管中的电流为零后，外电路跟着把电源输出负脉冲(或正脉冲)，所述螺线管线圈产生磁场，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈磁场的作用下产生排斥力，使所述U型永(或电)磁体被排斥到所述螺线管线圈的端口位置，当所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈的端口位置时，则外部控制电路使所述螺线管线圈中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈中做直线运动，通过所述连接杆和所述曲轴，把所述直线运动转为圆周运动，把电能量传出；同理，外部的圆周运动，通过所述连接杆和所述曲轴，使所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圈中做直线运动，所述螺线管线圈不断地切割磁力线，使所述螺线管线圈产生感生电流，从而发电；上述电机结构类似于单缸的内燃机，所述U型永(或电)磁体和所述螺线管线圈的组合相当于所述内燃机的汽缸；
2、 一种线性电机(电动机和发电机)装置，包括螵线管线園、U型永(或 电)磁体、连接杆、相位传感器、轴承和外壳；所述螺线管线圑，用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心骨架上嫘旋绕制而 成的多层长型直嫘线管线圈，由两段完全相同的所述蠊线管线圈平行排列，两 只所述嫘线管线圈内孔装入所述U型永(或电)磁体，并使所述U型永(或电)磁体在所述螵线管线圈内活动自如，在电路上，两只所述蠊线管线圈头尾相串联，使通电后的所述蟪线管线圈内的磁场方向相反；两只所述蠊线管线圈固定 在外壳上；设所述嫘线管长直径D ，总匝数iV，若￡》4D,则嫁线管内部可 视为均匀磁场；所述(单层)嫘线管内的磁感应强度为丑0二7^W/;所述(多层)嫘线管内的磁感应强度为丑O^^M^/,其中K为线圏常数，W为单位 长度上的匝数W-AT/丄，/为所述嫘线管中的电流，所述U型永(或电)磁体，用钕铁硼材料制成U型体；或者用钕铁硼材料 制成圆柱体或长方体，用导磁材料连接两只所述圆柱体或长方体使其形成U型 体；沿着U型方向充磁，制成所述U型永(或电)磁体，所述U型永(或电) 磁体插入两只所述嫘线管线圏中，充磁使所述U型体内的磁场方向与所述螺线 管轴线方向相同，即所述U型体两个顶端分别成为N极和S极；在所述U型 永(或电)磁体底部中央安装所述连接杆，所述连接杆通过轴承和所述U型永 (或电)磁体连接；所述连接杆，用金属材料制成， 一端连接所述U型永(或电)磁体，另一 端连接所述运动负载，把运动能量传出；所述相位传感器，多组所述相位传感器安装于所述连接杆和外壳上，用于 对所述U型永(或电)磁体运动相位、方向和速度的传感，便于后续电路的控 制；其作用相当于内燃机的点火(相位)传感器；所述轴承，用钢材制成，或用磁悬浮技术制成的轴承，配合外壳用于支撑 所有转动的部件；所述外壳，用于安装所述媒线管线圏等，并固定和保护所述电机(电动机 和发电机)装置；当电源连接到所述媒线管线圈时,在所述相位传感器监測到所述U型永(或 电)磁体在靠近所述嫘线管线圈的内部顶端位置时，则电源的输出正脉冲(或 负脉冲)，所述螵线管线圑产生磁场，所述U型永(或电)磁体在所述螺线管线圏磁场的作用下产生吸引力，使所述U型永(或电)磁体被吸入到所述螺线 管线圈的内部顶端位置，当所述相位传感器监测到所述U型永(或电)磁体在所述嫘线管线圈的内部顶端位置时，则外部控制电路使所述蟝线管中的电流为 零后，外电路跟着把电源输出负脉冲(或正脉冲)，所述嫘线管线圈产生磁场，所述u型永(或电)磁体在所述螺线管线圈磁场的作用下产生排斥力，使所述 u型永(或电)磁体被排斥到所述嫘线管线圈的端口位置，当所述相位传感器 监测到所述u型永(或电)磁体在所述嫘线管线圈的端口位置时，则外部控制 电路使所述嫘线管线圈中的电流为零；这样，在电源的作用下，所述U型永(或 电)磁体在所述嫘线管线圈中做直线运动，通过所述连接杆，把所述直线运动 能量传出；同理，外部的直线运动，通过所述连接杆，使所述U型永(或电)磁体在 所述嫘线管线圈中做直线运动，所述蠊线管线圈不断地切割磁力线，使所述嫘 线管线圈产生感生电流，从而发电；
3、 一种基于权利要求1所述电机(电动机和发电机)装置，其特征在于包 括三套完全相同的所述电机，由所述曲轴把三套所述电机连成一体，并按120 度排列组成三相所述电机，即所述曲轴的三个凸出部分按120度排列而成其投 影如丫字形，其结构类似于三缸内燃机，所述U型永(或电)磁体和所述嫘线 管线圈相当于所述内燃机的汽缸由于所述U型永(或电)磁体在所述嫘线管 线圈中有吸和斥的作用力，三相所述电机就相当于六缸的所述内燃机；
4、 一种基于权利要求3所述电机(电动机和发电机)装置，其特征在于包 括两套完全相同的三相所述电机，由所述曲轴把所述电机连成一体，所述曲 轴的六个凸出部分按60度排列组成六相所述电机，其结构类似于六缸内燃机， 所述U型永(或电)磁体和所述嫘线管线圈相当于所述内燃机的汽缸；由于所 述U型永(或电)磁体在所述嫘线管线圈中有吸和斥的作用力，六相所述电机 就相当于12缸的所述内燃机；
5、 一种基于权利要求1或2或3或4所述电机(电动机和发电机)装置， 其特征在于还包括所述嫘线管线圈用高强度漆包线在绝缘不导磁的空心U型 骨架上嫘旋绕制而成，构成多层U型蠊线管线圈；所述U型螵线管线圈的内孔 大小匹配于(倒)插入的所述U型永(或电)磁体；所述U型嫘线管线圈的内 孔形状匹配于磁路结构，其截面可以是园孔、正方孔、长方孔、和多边形孔等200710007493.1权利要求书第5/5页等；
6、 一种基于权利要求5所述电机(电动机和发电机)装置，其特征在于还 包括多套(含两套)所述(U型)螺线管线圈和所述U型永(或电)磁体并联合成，用于增加所述电机的功率；在多套所述U型永(或电)磁体底部中央 安装多叉所述连接杆，多叉所述连接杆通过轴承和多套所述U型永(或电)磁 体连接，多套(含两套)所述(U型)蠊线管线圈固定于外壳上；
7、 一种基于权利要求1或2或3或4所述电机(电动机和发电机)装置， 其特征在于还包括所述U型永(或电)磁体改为山字形剖面形状的圆柱体； 所述螺线管线圈为直管线圈，所述嫘线管线圈的内孔和外经匹配于所述山字形 剖面形状的圆柱型永磁体结构,所述蠊线管线圈装入山字形剖面形状的中柱中， 所述中柱为N极或S极，所述连接杆通过轴承安装在所述嫘线管线圈的一端， 或所述连接杆通过轴承安装在所述山字形剖面形状的圆柱型永磁体的底部；
8、 一种基于权利要求l或2或3或4或5或6或7所述电机(电动机和发 电机)装置，其特征在于，所述螺线管线圈还包括在其内壁安装不导磁的滚珠，其作用相当于轴承内部的钢珠；
9、 一种基于权利要求1或2或3或5或6或7所述电机(电动机和发电机) 装置，其特征在于，所述U型永(或电)磁体还包括由导磁材料制成U型体， 用高强度漆包线在所述U型体上嫘旋绕制的嫘线线圈组成通电磁体，当所述螺 线线圈中接通直流电源时，所述U型体两个顶端分别成为N极和S极，再在所 述嫘线线圈外装上耐磨骨架，其大小与所述嫘线管线圏内孔匹配，并在所述蠊 线管线圈内活动自如；
10、 一种基于权利要求1或2或3或5或6或7或8或9所述电机(电动 机和发电机)装置，其特征在于还包括纳米材料，用于涂在所述螺线管线圈 内壁和所述U型永(或电)磁体外部，降低两者之间的摩擦系数；其特征还在 于所有有运动(或有摩擦的)部件周围包含润滑油，用于润滑和散热；
全文摘要
本发明公开了一种电机(电动机和发电机)的装置，包括螺线管线圈、U型永(或电)磁体、连接杆、曲轴、相位传感器、轴承和外壳等，利用螺线管线圈和U型永(或电)磁体的电磁作用力来做功，不仅能够充分利用磁场的吸引力来做功，还能够充分利用磁场的排斥力来做功，使电机的扭力和效率都得到极大地提高，又能把电机做得结构简单和成本低。
文档编号H02K33/18GK101217247SQ20071000749
公开日2008年7月9日 申请日期2007年1月5日 优先权日2007年1月5日
发明者叶建国 申请人:叶建国