專利名稱：恒磁場(chǎng)助力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，是一種恒磁場(chǎng)助力器。
恒磁場(chǎng)是一種場(chǎng)能，這種場(chǎng)能是以磁偶極子為核心獨(dú)立存在的，并以環(huán)形磁力線的形式表現(xiàn)出來，磁力線具有正、負(fù)極特性，磁場(chǎng)對(duì)外表現(xiàn)能量的方式是兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的磁極在外力的影響下相互作用的過程；如磁力線遮蔽、同性極，異性極相互作用等。磁力線遮蔽是三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的磁極間發(fā)生的，其余的方式是在兩個(gè)磁極間發(fā)生的。
電機(jī)的電磁力矩就是定子的N極、S極磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的感應(yīng)磁場(chǎng)三個(gè)磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁場(chǎng)引起的遮蔽作用，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的感應(yīng)磁場(chǎng)阻礙了定子磁場(chǎng)磁力線的直接貫通，在轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁場(chǎng)磁力線和定子磁場(chǎng)磁力線同向的一側(cè)磁通密度增大，使得轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)被排斥，轉(zhuǎn)子被迫移動(dòng)，轉(zhuǎn)子移動(dòng)產(chǎn)生的力矩就是電機(jī)的電磁力矩(電磁轉(zhuǎn)矩)。
人們?cè)噲D利用這個(gè)原理，用永磁鐵替代電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)達(dá)到電機(jī)的效果，結(jié)果是都失敗了，其原因在于，對(duì)磁轉(zhuǎn)矩、磁場(chǎng)相互作用的原理、方法沒有突破。
本發(fā)明的目的是提供一種與動(dòng)力機(jī)械配套使用、利用恒磁場(chǎng)助力節(jié)能，且節(jié)能效果顯著的恒磁場(chǎng)助力器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案本磁助力器是在三向異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩原理基礎(chǔ)上，采用永磁鐵替代電磁的助力裝置，由于恒磁場(chǎng)磁力線是一種靜態(tài)磁力線，要轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)力矩就必須解決以下關(guān)鍵技術(shù)難題，一是要有合理的磁路結(jié)構(gòu)，二是解決轉(zhuǎn)子與定子磁極產(chǎn)生的正向力矩和退出定子磁極產(chǎn)生的反向力矩相等的問題，三是解決定子磁場(chǎng)的兩次轉(zhuǎn)移，四是解決轉(zhuǎn)子可變磁路，五是要解決轉(zhuǎn)子單向遮蔽磁極和導(dǎo)向問題，六是要解決轉(zhuǎn)子鐵心的鎖閉問題，七是要克服轉(zhuǎn)子磁路鐵芯相互導(dǎo)通的問題。
一種恒磁場(chǎng)助力器，其設(shè)有一轉(zhuǎn)子本體，在轉(zhuǎn)子本體的外圓周上均布設(shè)置有與定子磁極數(shù)量相等的轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯，該磁路鐵芯上有磁路凹槽，在磁路凹槽內(nèi)設(shè)置有單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極，在磁路凹槽一端設(shè)有氣隙磁路孔；在轉(zhuǎn)子本體的兩側(cè)設(shè)有定子磁極固定板，在該固定板中部設(shè)置有內(nèi)圓固定環(huán)，在內(nèi)圓固定環(huán)與定子磁極固定板之間設(shè)置有與轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯數(shù)量相對(duì)應(yīng)的定子磁極，該定子磁極N極、S極與轉(zhuǎn)子本體上的U形磁路鐵芯的N極、S極相對(duì)應(yīng)，在定子磁極固定板的外圓周上對(duì)應(yīng)定子磁極設(shè)有凹槽，在該凹槽上設(shè)置有定子磁路鐵芯。
轉(zhuǎn)子本體中部通過螺釘與一軸套連接，在該軸套內(nèi)由鍵連接著動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸。
在定子磁極的一側(cè)設(shè)置有一座板，該座板通過螺釘與定子磁極固定板連接，在座板上沒有一個(gè)將整個(gè)定子磁極罩蓋的外殼。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明定子磁極組件結(jié)構(gòu)示意3為轉(zhuǎn)子組件示意4為定子磁極示意5為圖4定子磁極左視示意6為轉(zhuǎn)子遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極示意7為圖6轉(zhuǎn)子遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極左視示意8為定子磁場(chǎng)示意9為轉(zhuǎn)子受力示意10為轉(zhuǎn)子鐵芯主視示意11為轉(zhuǎn)子鐵芯俯視示意圖參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示一種恒磁場(chǎng)助力器，其設(shè)有一轉(zhuǎn)子本體8，在轉(zhuǎn)子本體8的外圓周上均布設(shè)置有與定子磁極數(shù)量相等的轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11，該磁路鐵芯11上有磁路凹槽22(見圖11)，在磁路凹槽22內(nèi)設(shè)置有單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極3(見圖9)，在磁路凹槽22一端設(shè)有氣隙磁路孔23；在轉(zhuǎn)子本體8的兩側(cè)設(shè)有定子磁極固定板12、13，在該固定板中部設(shè)置有內(nèi)圓固定環(huán)19、16，在內(nèi)圓固定環(huán)19、16與定子磁極固定板12、13之間設(shè)置有與轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11數(shù)量相對(duì)應(yīng)的定子磁極10，該定子磁極N極、S極與轉(zhuǎn)子本體8上的U形磁路鐵芯11的N極、S極相對(duì)應(yīng)，在定子磁極固定板12、13的外圓周上對(duì)應(yīng)定子磁極設(shè)有凹槽20，在該凹槽20上設(shè)置有定子磁路鐵芯5。
轉(zhuǎn)子本體8中部通過螺釘9與一軸套17連接，在該軸套17內(nèi)由鍵18連接著動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1，即與動(dòng)力電機(jī)的一頭連接，或與內(nèi)燃機(jī)及其它動(dòng)力源的動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力轉(zhuǎn)軸連接配套使用。
在定子磁極15的一側(cè)設(shè)置有一座板2，該座板2通過螺釘14與定子磁極固定板13連接，在座板2上設(shè)有一個(gè)將整個(gè)定子磁極罩蓋的外殼6，在軸套17上套接有風(fēng)扇葉27。
1、本恒磁場(chǎng)助力器轉(zhuǎn)子的單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極3采取磁力線變形的特殊方法，將一塊有取向方向的磁鐵塊毛坯，按取向角度的43度或45度切割轉(zhuǎn)子磁極3，將磁極從中央一分為二割切成兩塊，將切割開的任意一塊旋轉(zhuǎn)180度，再將兩塊合并切割成扇形磁塊，按取向方向分別磁化，然后組成遮蔽導(dǎo)向磁極，兩塊磁極的磁力線為左側(cè)磁力線向左上45度，右側(cè)磁極的磁力線向左下45度，整體磁極的磁力線由原來的雙環(huán)形磁場(chǎng)變成V形磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)成單向環(huán)行磁場(chǎng)，變形后的磁場(chǎng)如圖6所示。
由轉(zhuǎn)子鐵芯11的U形磁路，轉(zhuǎn)子磁極的單向遮蔽導(dǎo)向作用和磁力線回路捷徑選擇特性，轉(zhuǎn)子鐵芯切人定子氣隙磁場(chǎng)后，定子磁場(chǎng)的磁力線只能沿固定磁路貫通，造成了定子磁場(chǎng)的磁力線變形，助力器轉(zhuǎn)子受到變形磁力矩的影響，轉(zhuǎn)子受力方向如同通電導(dǎo)體(電磁場(chǎng))在磁場(chǎng)中的受力方向一樣，解決了轉(zhuǎn)子雙向受力的難題，達(dá)到單向受力的目的(見圖9)。
由于轉(zhuǎn)子鐵芯受力大小取決于定子磁場(chǎng)的磁面積作用大小，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯切入定子磁極躍過定子磁極中心軸線后，由正向力矩變?yōu)榉聪蜇?fù)力矩，為解決反向負(fù)力矩，采取了轉(zhuǎn)子鐵芯連續(xù)跟進(jìn)遮蔽使定子磁場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)移的方法，在轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)置了大于鐵芯兩側(cè)的氣隙間隔24，轉(zhuǎn)子鐵芯間隔25為6-8毫米(轉(zhuǎn)子鐵芯和定子N-S級(jí)氣隙間隔24為0.75-1.25毫米)，使定子磁場(chǎng)不斷轉(zhuǎn)移到第二級(jí)轉(zhuǎn)子鐵芯上產(chǎn)生正向力矩，負(fù)力矩減小到氣隙磁面的二分之一，完成定子磁場(chǎng)的第一次轉(zhuǎn)移。
在轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)上采取變形磁路和提前進(jìn)入幫助轉(zhuǎn)子鐵芯解脫的方法。當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯的主磁路即將躍出上級(jí)定子磁極時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯的前端已經(jīng)進(jìn)入到下一級(jí)定子磁場(chǎng)，這時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部磁通密度相對(duì)較低，由于鐵芯中后部設(shè)有氣隙磁路23，轉(zhuǎn)子磁極的磁力線自然延伸和下一組定子磁場(chǎng)的磁力線共同作用于轉(zhuǎn)子鐵芯主磁路，以排斥上一級(jí)定子磁場(chǎng)的負(fù)作用，幫助轉(zhuǎn)子鐵芯解脫躍入下級(jí)定子磁場(chǎng)。當(dāng)下一組定子磁場(chǎng)達(dá)到足夠大的磁通密度后，轉(zhuǎn)子磁極的磁力線回路被壓縮，被迫轉(zhuǎn)移到氣隙磁路，完成一個(gè)循環(huán)過程。
在轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)上還采取了磁路鎖閉功能，即轉(zhuǎn)子鐵芯主磁路與定子磁極后端將要平行時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯前端進(jìn)入下級(jí)定子磁極，下級(jí)磁極的磁力線介入，對(duì)轉(zhuǎn)子鐵芯的前端回路起到了鎖閉作用，使得轉(zhuǎn)子前端回路磁力線也被迫轉(zhuǎn)移到主磁路，實(shí)現(xiàn)了第一次轉(zhuǎn)移，增大了變形磁力矩。
2、本恒磁場(chǎng)助力器在定子是由多個(gè)扇形磁極10、15組成的環(huán)形磁極，定子磁極是由兩個(gè)磁環(huán)構(gòu)成N極和S極和磁路配合構(gòu)成N、S極氣隙磁場(chǎng)26。
3、本恒磁場(chǎng)助力器的定子磁路，即定子磁環(huán)每個(gè)磁塊對(duì)應(yīng)在的N-S極用U形硅鋼片鐵芯組連接定子磁塊的外側(cè)組合成獨(dú)立的磁路，助力器的定子磁路與電機(jī)磁路不同，這種磁路是獨(dú)立磁路，轉(zhuǎn)子鐵芯即是轉(zhuǎn)子磁極磁路，也是定、轉(zhuǎn)子共用磁路，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯切入定子氣隙磁場(chǎng)時(shí)，就構(gòu)成了定子磁極閉合回路，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯躍出定子磁極后，就形成了氣隙磁場(chǎng)回路。
這種助力器是在外力推動(dòng)，助力器定轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的磁力線變形力矩，因此這種力矩是復(fù)合力矩，復(fù)合力矩遠(yuǎn)大于原動(dòng)力力矩，這種助力器與原動(dòng)力的轉(zhuǎn)速相應(yīng)，即轉(zhuǎn)速越高，助力效果越好，這種助力器克服堵轉(zhuǎn)能力強(qiáng)。
工作原理本恒磁場(chǎng)助力器N極定子磁極面與定子磁極S極的S極面相對(duì)應(yīng)，磁力線由定子磁極N極10出發(fā)，通過氣隙磁場(chǎng)26到達(dá)定子磁極的S極15，經(jīng)定子鐵芯5回到N極磁極的S極，形成磁場(chǎng)回路，轉(zhuǎn)子鐵芯11安放在定子磁極10、15之間的氣隙場(chǎng)26中，轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11中的單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極N、S極與定子磁極N、S極相對(duì)應(yīng)，當(dāng)助力器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11主磁路處于定子磁塊的磁軸位置，當(dāng)外動(dòng)力起動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，助力器轉(zhuǎn)子隨之旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11在定子磁場(chǎng)中的位置將改變，由于轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11連續(xù)跟進(jìn)，定子磁場(chǎng)將不斷轉(zhuǎn)移對(duì)上一級(jí)轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11的定子磁力線逐漸減小下一級(jí)轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11的定子磁力線逐漸增大，實(shí)現(xiàn)了定子磁場(chǎng)的第一次轉(zhuǎn)移。當(dāng)轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯11躍入下級(jí)定子磁場(chǎng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子磁極和下級(jí)定子磁場(chǎng)的共同作用使轉(zhuǎn)子鐵芯克服上級(jí)定子磁場(chǎng)反力矩影響，當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入到定子磁場(chǎng)一定位置后，在定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極的影響下，大部分磁力線沿轉(zhuǎn)子鐵芯11主磁路進(jìn)入到定子磁極的S極，少部分磁力線從轉(zhuǎn)子鐵芯的前端回到S極，形成了磁回路，由于轉(zhuǎn)子主磁路離定子磁極磁軸線較遠(yuǎn)，造成了定子磁場(chǎng)磁力線變形，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯11逐漸躍入定子磁場(chǎng)，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)面積逐漸增加，轉(zhuǎn)子主磁路的磁通密度逐漸增加，產(chǎn)生的磁力矩也在增大，直到達(dá)到最大值，這就是磁力線變形力矩產(chǎn)生的原理，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯完全切入定子磁極，轉(zhuǎn)子主磁路接近定子磁極前沿時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯的前端已經(jīng)進(jìn)入下級(jí)定子磁場(chǎng)。下級(jí)定子磁場(chǎng)的介入對(duì)轉(zhuǎn)子前端起到了磁路鎖閉作用。使得轉(zhuǎn)子鐵芯前端少部分短路磁場(chǎng)被迫轉(zhuǎn)移到主磁路，轉(zhuǎn)子主磁路中的磁通密度增大，磁力矩達(dá)到最大值，實(shí)現(xiàn)了定子磁力線的二次轉(zhuǎn)移，由于定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子磁極遮蔽、轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的正向力矩大于反向力矩，加之慣性貯能作用達(dá)到助力效果，因轉(zhuǎn)子鐵芯和定子磁極是數(shù)量相等的，產(chǎn)生的磁力矩是數(shù)極轉(zhuǎn)子的有效力矩的和。
本恒磁場(chǎng)助力器的優(yōu)點(diǎn)是本恒磁場(chǎng)助力器是在外力推動(dòng)，定、轉(zhuǎn)子磁極相互作用產(chǎn)生的強(qiáng)大的磁力線變形力矩，巧妙的把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由于永磁鐵相對(duì)穩(wěn)定，本助力器可長期使用，助力器定、轉(zhuǎn)子之間沒有機(jī)械連接關(guān)系，只是磁的連接，因此沒有機(jī)械摩擦，不易損壞，維修簡單。這種助力器磁力矩強(qiáng)大，克服堵轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，可以節(jié)能達(dá)到30％，節(jié)能效果顯著。如果轉(zhuǎn)子材料的導(dǎo)磁性能提高節(jié)能效果更好。這種助力器可與任何類別的動(dòng)力電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及其它動(dòng)力源的動(dòng)力機(jī)械配套。
權(quán)利要求
1.一種恒磁場(chǎng)助力器，其特征在于設(shè)有一轉(zhuǎn)子本體，在轉(zhuǎn)子本體的外圓周上均布設(shè)置有與定子磁極數(shù)量相等的轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯，該磁路鐵芯上設(shè)有磁路凹槽，在磁路凹槽內(nèi)設(shè)置有單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極，在磁路凹槽的一端設(shè)有氣隙磁路孔；在轉(zhuǎn)子本體的兩側(cè)設(shè)有定子磁極固定板，在該固定板中部設(shè)置有內(nèi)圓固定環(huán)，在內(nèi)圓固定環(huán)與定子磁極固定板之間設(shè)置有與轉(zhuǎn)子U形磁路鐵芯數(shù)量相對(duì)應(yīng)的定子磁極，該定子磁極N極、S極與轉(zhuǎn)子本體上的U形磁路鐵芯的N極、S極相對(duì)應(yīng)，在定子磁極固定板的外圓周上對(duì)應(yīng)定子磁極設(shè)有凹槽，在該凹槽上設(shè)置有定子磁路鐵芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒磁場(chǎng)助力器，其特征在于轉(zhuǎn)子本體中部通過螺釘與一軸套連接，在該軸套內(nèi)由鍵連接著動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒磁場(chǎng)助力器，其特征在于在定子磁極的一側(cè)設(shè)置有一座板，該座板通過螺釘與定子磁極固定板連接，在座板上設(shè)有一個(gè)將整個(gè)定子磁極罩蓋的外殼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒磁場(chǎng)助力器,其設(shè)有一轉(zhuǎn)子本體,在轉(zhuǎn)子本體的外圓周上設(shè)置有U形磁路鐵芯,該磁路鐵芯上有U形磁路凹槽,在U形磁路凹槽內(nèi)設(shè)置有單向遮蔽導(dǎo)向轉(zhuǎn)子磁極,在U形磁路凹槽一端設(shè)有氣隙磁路孔;在轉(zhuǎn)子本體的兩側(cè)設(shè)有定子磁極固定板和內(nèi)圓固定環(huán),其中有定子磁極。本發(fā)明可與任何類別的動(dòng)力電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及其它動(dòng)力源的動(dòng)力機(jī)械配套,可長期使用,不易損壞,維修簡單,可以節(jié)能達(dá)到30%,節(jié)能效果顯著。
文檔編號(hào)H02N11/00GK1321000SQ00106139
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月26日
發(fā)明者馬遠(yuǎn)友 申請(qǐng)人:馬遠(yuǎn)友