专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转电机，更具体地涉及有高效率并能制成薄型的旋转电机。
如由本受让人在日本未审查专利公开No.平4-69047中所揭示的，公知的电动机包括若干对磁体，其各对磁体相同极性的磁极彼此相对和装于相应磁心的电枢线圈，其执行循该多对磁体相同极性的磁极有等间隔的路径的相对运动。该电动机实现了薄的、板状构形。
但上述电动机因磁心等间隔布置的所以其转矩和功率都不满足需要。如要增加转矩和功率就不能构造成更薄的板状电动机。
本发明目的是要提供比上述惯用电动机能产生更大转矩和更高功率的旋转电动机。
为实现上述目的，根据本发明的旋转电动机包括若干对永磁体，其各对磁体相同极性的磁极彼此相对且各对磁体现状布置；若干电枢线圈绕于环状磁心，该磁心夹在该若干对永磁体有相同极性的相对磁极间使其对该相对磁极有相同间隔；和电流开关装置用于接通/关断流经该若干电枢线圈的电流。
该若干对永磁体的相对磁极N和相对磁极S可交替地环状排列布置，若干个电枢线圈绕在环状磁心上，该磁心夹在该若干对永磁体的相对磁极间。
若干永磁体可设置为2n对而若干个电枢线圈可设置为5n-12n个，这里n是不小于2的正整数，在这样的情况下，激磁时该若干电枢线圈形成n个电磁铁。
在环状磁心整个圆圈上等间隔地可形成若干个组突起和凹口，在这样的情况下若干电枢线圈绕于各凹口中，当该若干电枢线圈通电时该突起形成为电磁铁。
对本发明应用于电动机的情况，通过电流开关装置来完成加于若干电枢线圈电流的通/断，在环状磁心相应于该电流开关装置的旋转位置总是显现磁极N和S。因此，环状磁心与此同时受到永磁体不断地吸引和推升，其中相对的磁极N和S沿圆周交替地布置。
本发明应用于发电机，该发电机与电动机的运行相反。
图1是根据本发明电动机环状磁心的透视图；图2说明电枢线圈是如何绕于本发明电动机磁心上；图3是本发明电动机平面图；图4是本发明电动机侧视图；图5示出本发明电动机的接线方式；图6示出本发明电动机的电刷、换向器、电枢线圈和磁心间的位置关系；图7示出在本发明电动机中相对于轴的转角(水平轴)在环状磁心的突起表面的磁道密度的测量数据(垂直轴)；和图8说明本发明电动机的旋转运行。
本发明旋转电机应用于电动机的最佳实施例将参照附图在下面予以说明。
如图3和4所示，根据本发明的电动机包括若干对铁氧体永磁铁13-16，它们以环状方式布置且其各对磁铁彼此相对的磁极同极性(在环状布置中该极性磁极N和S交替地反向)；多个电枢线圈4绕于由硅钢制成的环状磁心1上，该磁心夹在若干对永磁体有相同极性的相对磁极间使其对该相对磁极有相同间隔；电流开关装置有换向器7和电刷8-11且用以接通/断开流经该若干对电枢线圈4的电流。
若干对永磁铁13-16的同极性磁极N和S在环状布置中交替地反向，而绕于环状磁心1上的若干电枢线圈4夹在该同极性的磁极间。在本实施例中，永磁铁13和15的N极彼此相对，永磁铁14和16的S极彼此相对。
如图1所示，环状磁心1这样的构成是在整个圆周上以一定间隔布置若干组突起2和凹口3。电枢线圈4绕在各凹口3中。当绕于凹口3的若干电枢线圈4通电时，突起2作为形成电磁铁的转子磁极。图2示出该若干电枢绕圈4是如何绕制的。标号5表示各电枢线圈4的引线。
在本实施例中，由于电动机使用换用器7和电刷8-11，其上绕有若干电枢线圈4的环状磁心1用作转子，而若干对永磁铁13-16用作定子。
参见图3、4和6，环状磁心1由轴6可旋转地支承。换向器7由固定在轴6上的若干换向器片7a组成。电刷8-11与换向器7电接触。从直流电源12对若干电枢线圈4的通电是通过电流开关装置SW的电刷8-11和换向器7来完成其接通/断开的。在图3和4中，没示出绕于凹口3中的电枢线圈4。
一般，使用2n对永磁铁(n为不小于2的正整数)和5n-12n个电枢线圈4。当若干电枢线圈4通电时，形成n电磁铁。在图6所示的电动机中使用了4对磁铁，48个电枢线圈4和有48个换向器片7a的换向器7。
图5示出的接线包括电枢线圈4，换向器7以及电刷8和9。电枢线圈4的线圈A、B、C……Q相应于示出在图6中的线圈A、B、C……Q。
如图6和7所示，当从直流电源12通过电流开关装置SW的电刷8-11和换向器7来完成对若干电枢线圈4通电的接通/断开时，环状磁心/在相应于电流开关装置SW(电刷8-11)的旋转位置总是被交替地极化(即N-S-N-S)。
在图7中，纵轴表示环状磁心1突起2表面的磁通密度，横轴表示轴6的转角(360°为一周)。这就是说该磁心如图1所示被这样极化成有4极(N-S-N-S)。因此，由于受到相对磁铁13-16不断地吸引和推斥，磁心1在相同方向被加速启动运转。例如，参见图7和8，在永磁极13的情况下，绕于环状磁心1的凹口3并由直流电源12经电流开关装置SW的电刷8-9和换向器7通电的线圈C-L使突起2作为转子磁极N和S。因此，转子磁极的S极被永磁铁13的N极所吸引，而转子磁极的N极被同一永磁铁13的N极所推斥。这样，其上绕有若干电枢线圈4并作为转子的环状磁心1在相同方向被加速，即转动。
在上面的构形中，即使磁铁13的位置在如图6所示的θ角范围内变化也发生旋转。对其它磁铁14-16也同样适用。
上述实施例是针对电刷电动机(brush motor)，其中用于对若干电枢线圈4接通/断开通电的电流开关装置是由换向器和电刷组成的，且其上绕有若干电枢线圈4的环状磁心1作为转子。但本发明可用于半导体电动机(Semjconductor motor)，其使用半导体开关元件作为电流开关装置。在这种情况下，若干永磁铁作为转子，其上绕有若干电枢线圈4的环状磁心1作为定子。
上述实施例是针对电动机的，而本发明可同样用于发电机。
从上述说明书中显然看出本发明旋转电动机是用于电动机，电动机包括绕于环状磁心的电枢线圈。借助吸引和推斥，这新颖、独特的构形使转子在同一方向不断地得到加速，由此不但产生非常大的转矩而且有高的效率。这亦实现了电动机比惯用电动机更薄。
同样，本发明用于发电机，能源产生的效率得以改进且发电机能制成比惯用发电机更薄。
权利要求
1.一种旋转电机，包括若干对永磁铁，其各对磁体相同极性的磁极彼此相对且各对磁体环状布置；若干电枢线圈绕于环状磁心，该磁心夹在该若干对永磁体有相同极性的相对磁极间使其对该相对磁极有相同间隔；和电流开关装置用于接通/关断流经该若干电枢线圈的电流。
2.根据权利要求1的旋转电机，其中该若干对永磁体的相对磁极N和相对磁极S交替地环状排列布置，和若干个电枢线圈绕在环状磁心上，且该磁心夹在该若干对永磁体的相对磁极间。
3.根据权利要求1的旋转电机，其中该若干对永磁体设置为2n对而该若干个电枢线圈设置为5n-12n个，这里n是不小于2的正整数，且当激磁时该若干电枢线圈形成n电磁铁。
4.根据权利要求1的旋转电机，其中在环状磁心整个圆周上等间隔地形成若干组突起和凹口，该若干电枢线圈绕于各凹口中，且当该若干电枢线圈通电时该突起形成为电磁铁。
全文摘要
在各对永磁体中相同极性的磁极彼此相对。若干对永磁体这样环状布置，使相对的N极和相对的S极沿圆周交替地布置。若干电枢线圈绕于环状磁心，该磁心夹在该若干对永磁体有相同极性的相对磁极间并使其与该相对磁极有相同间隔。电流开关装置接通/关断流经该若干电枢线圈的电流。
文档编号H02K23/26GK1123486SQ9412012
公开日1996年5月29日 申请日期1994年11月25日 优先权日1994年11月25日
发明者石井良平 申请人:石井产业株式会社