專利名稱:直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種直流電動(dòng)機(jī)，特別是涉及電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵和電樞的裝置，其中永久磁鐵具有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極，每一磁極界定其自己的磁場(chǎng)范圍(magnetic range)，且電樞是由一個(gè)第一相線圈和一個(gè)第二相線圈組成，每一個(gè)線圈包括多個(gè)導(dǎo)體群(groups of conductors)，各群中的諸導(dǎo)體大體上互相平行地延伸，而不捆扎在一起，第一相線圈的各導(dǎo)體群與第二相線圈的各導(dǎo)體群是互相交替地毗鄰配置，一個(gè)線圈的導(dǎo)體群配置在永久磁鐵的半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，另一個(gè)線圈的導(dǎo)體群配置在永久磁鐵的另半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，以便在各半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)矩。在這種連接方式中第一相線圈和第二相線圈的諸導(dǎo)體完全被利用在各半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩，以便以相當(dāng)高的電壓、小量的雙相全波電流、高轉(zhuǎn)矩以及非常低的電功率損耗來(lái)平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
到目前為止，使用如圖13中所示的定子線圈裝置3的共面相對(duì)型無(wú)槽電動(dòng)機(jī)，已經(jīng)廣泛地使用于錄音和/或錄象的機(jī)中，來(lái)驅(qū)動(dòng)磁帶，并使用于各種數(shù)據(jù)處理機(jī)中，用以驅(qū)動(dòng)軟盤(pán)。這樣的定子線圈裝置3，有若干第一和第二分路線圈1、2配置在共同平面內(nèi)，線圈在數(shù)目上一般少于在永久磁鐵上設(shè)置的磁極數(shù)，而且在線圈之間形成相當(dāng)大的間隔4。在這種情況下，如果線圈數(shù)增加，就會(huì)增加線圈的層數(shù)，因此軸向的厚度也就增加。結(jié)果，鐵底板5和永久磁鐵之間的空氣隙增加，從而減少了磁通密度，以致轉(zhuǎn)矩作用惡化。所以在這種定子線圈裝置3中，為了要獲得所希望的輸出，就要求增加由各個(gè)線圈1、2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。這一般藉采用象導(dǎo)體C一樣相當(dāng)粗的導(dǎo)線來(lái)達(dá)到，以便大量的電流流經(jīng)導(dǎo)體。然而，這將不可避免地導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)尺寸的加大以及耗電量的增加。這種電動(dòng)機(jī)不能使用于諸如由干電池供電的輕便錄象機(jī)一類的器件。
為了克服如圖3中所示的定子線圈裝置的缺陷和缺點(diǎn)，曾經(jīng)有人建議采用如圖14所示的另一種型式的定子線圈裝置8。這就是通常所說(shuō)的扁平和重疊式Z形線圈裝置，其中一對(duì)Z字形線圈6、6是以組合形式安裝，如圖所示，每一個(gè)線圈都是由一群有效導(dǎo)體6a組成，該諸導(dǎo)體是交替地照彼此重疊的方式配置。這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上避免了在永久磁鐵和定子磁路鐵板之間設(shè)置的空氣隙的增加，而獲得了高的磁通密度，這種結(jié)構(gòu)在下列刊物中介紹過(guò)由總合電子(Sogo Denshi)出版社出版的題為“Mechatronics用的直流伺服電動(dòng)機(jī)”第3版112-125頁(yè)，以及題為“國(guó)家技術(shù)報(bào)告”的出版物第26卷，第5次發(fā)行，774-782頁(yè)。
然而，這種Z形線圈裝置8仍含有各種缺陷，有待進(jìn)一步改進(jìn)。就是因?yàn)楦鱖形線圈6的導(dǎo)體C是捆扎在一起，用作實(shí)際上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的諸導(dǎo)體的有效部分6a相對(duì)于由永久磁鐵的各磁極所界定的磁場(chǎng)范圍是比較小，而另一方面用作產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的諸導(dǎo)體的無(wú)效部分6b、6c是相當(dāng)大，所以轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生率較低和轉(zhuǎn)矩變化也較大，結(jié)果耗電量增加。另外，在差動(dòng)二相全波驅(qū)動(dòng)方式中，電動(dòng)機(jī)在軸向有振動(dòng)產(chǎn)生，這可使N和S的磁效應(yīng)惡化。還有，在正弦波驅(qū)動(dòng)方式中，所使用的霍爾發(fā)生器(Hall generators)的波形將直接成為用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的波形，諸如在直流補(bǔ)償?shù)淖兓然魻柊l(fā)生器發(fā)生的紊亂，以及霍爾發(fā)生器的靈敏度都會(huì)使錄音聲波動(dòng)顯著地惡化。為了要獲得規(guī)定的性能，必須準(zhǔn)確調(diào)整直流補(bǔ)償和霍爾發(fā)生器的靈敏度。這些在上述的“國(guó)家技術(shù)報(bào)告”的出版物中都有介紹。為了解決這樣的問(wèn)題，按照出版物中“電流分散二相全波驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”(current distribution double phase full wave drive system)所介紹的，教我們使用一種特殊的、然而是復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要許多電子電路，包括許多元件。
本發(fā)明消除了先有技術(shù)的缺陷和缺點(diǎn)。所以本發(fā)明的主要目的是提供一永久磁鐵，永久磁鐵具有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極，每一磁極界定一個(gè)自己的磁場(chǎng)范圍，以及各由多個(gè)導(dǎo)體群組成的第一和第二相線圈，各群中的諸導(dǎo)體大體上互相平行地延伸，第一相線圈的各導(dǎo)體群與第二相線圈的導(dǎo)體群是互相交替地毗鄰配置，一個(gè)導(dǎo)體群配置在半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)導(dǎo)體群配置在另半個(gè)磁場(chǎng)范圍，以便在各半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生一恒定轉(zhuǎn)矩用作平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī);本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供各導(dǎo)體群的最大部分，該部分可以有效的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以及各導(dǎo)體群的最小部分，該部分對(duì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩是無(wú)效的，以便借助于容易獲得的差動(dòng)二相全波驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以相當(dāng)高的電壓和小量的電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因此本發(fā)明的另一目的是提供一個(gè)以高轉(zhuǎn)矩、耗電量顯著減少的方式平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)的小尺寸的直流電動(dòng)機(jī);本發(fā)明的另一目的是設(shè)置第一和第二相線圈，其中兩線圈的導(dǎo)體群是以電氣角度90°的變位交替地配置，以便使電樞最大程度的扁平，從而在永久磁鐵和可磁化的固定電樞的底座之間提供一個(gè)最小的空氣隙;本發(fā)明的另一目的是將電樞固定于可磁化的底座上，固定的方法是用插在兩者之間的渦流抑制板(edd-current suppressor)來(lái)實(shí)現(xiàn)，渦流抑制板是由具有相當(dāng)高的固有電阻的可磁化材料制成，以便防止在第一和第二相線圈的導(dǎo)體群中可另外產(chǎn)生的渦流，而同時(shí)提高轉(zhuǎn)矩和減少耗電量;本發(fā)明的另一目的是藉同軸纏繞或疊合硅鋼疊片提供徑向延伸的薄片層形成渦流抑制板，這樣做可使扁平型的電動(dòng)機(jī)在沒(méi)有不希望有的渦流的情況下有效地驅(qū)動(dòng)，不這樣做渦流必然產(chǎn)生在電樞中;本發(fā)明還有另一目的，是提供永久磁鐵裝置、電樞和/或渦流抑制板，它們可用在扁平型、內(nèi)轉(zhuǎn)子型或直線(linear)型直流電動(dòng)機(jī)中。
總之，本發(fā)明包括一有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極設(shè)置在上面的永久磁鐵，N和S磁極是互相交替地毗鄰設(shè)置，各磁極界定各自的磁場(chǎng)范圍;相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各個(gè)線圈由多個(gè)導(dǎo)體群組成，各導(dǎo)體群中諸導(dǎo)體大體上互相平行地延伸，第一和第二相線圈是以永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍來(lái)變位，以致第一相線圈的各導(dǎo)體群與第二相線圈的導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)導(dǎo)體群配置在半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)導(dǎo)體群配置在另半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi);以及磁力檢測(cè)元件(magnetism detector)裝置包括第一磁力檢測(cè)元件和第二磁力檢測(cè)元件，第一磁力檢測(cè)元件是連接至第一相線圈的末端以及第二磁力檢測(cè)元件是連接至第二相線圈的末端，其中第一和第二磁力檢測(cè)元件與第一和第二相線圈形成一電樞，電樞與永久磁鐵對(duì)向的安置，在兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙。
本發(fā)明的另一方面，還包括一可磁化材料制成的底座，用作固定電樞和一渦流抑制板，渦流抑制板由具有相當(dāng)高的固有電阻的可磁化材料制成，渦流抑制板是插在電樞和底座之間。
本發(fā)明的另一方面是包括渦流抑制板，它可由諸如硅鋼的可磁化材料的薄片形成，薄片是同軸地纏繞或疊合以提供徑向延伸的薄片層。
本發(fā)明的另一方面是包括永久磁體，它可以加工成一圓筒，渦流抑制板，它可以加工成一圓筒與永久磁體同軸地、在兩者之間提供預(yù)定大小的空氣隙的方式配置，以及底座，它加工成一圓筒，用作固定電樞，固定的方法是通過(guò)插在兩者之間的圓筒形渦流抑制板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面是包括永久磁鐵，它可制成條形的，以及電樞，它也可以制成條形，與永久磁鐵對(duì)向的設(shè)置，在兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙。電樞是固定于可磁化材料制成的底座上，固定的方法是通過(guò)插在兩者中間的渦流抑制板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)可從下面的參照附圖對(duì)最佳實(shí)施的敘述，將會(huì)明白。
圖1代表本發(fā)明第一實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵和電樞并列設(shè)置的說(shuō)明性平面圖;
圖2代表本發(fā)明的第二實(shí)施例的垂直剖面圖;
圖2A代表由薄片同軸纏繞而成的環(huán)形渦流抑制板的透視圖;
圖2B代表由薄片同軸疊合而成的另一種環(huán)形渦流抑制板的透視圖;
圖2C代表由薄片同軸纏繞而成的六角形渦流抑制板的透視圖;
圖2D代表由薄片同軸疊合而成的另一種六角形渦流抑制板的透視圖;
圖3代表流經(jīng)本發(fā)明電樞的二相全波電流;
圖4至圖7代表本發(fā)明的第一實(shí)施例的一系列說(shuō)明旋轉(zhuǎn)操作的視圖;
圖8代表本發(fā)明的第三實(shí)施例的垂直剖面圖;
圖9代表第三實(shí)施例的部件透視圖;
圖10代表第三實(shí)施例的電樞的部分放大透視圖;
圖11代表本發(fā)明的第四實(shí)施例的永久磁鐵和電樞的說(shuō)明性平面圖;
圖12代表第四實(shí)施例的正視圖;
圖13代表先有技術(shù)的分路線圈裝置的平面圖;以及圖14代表另一先有技術(shù)的Z形線圈裝置的平面圖。
參閱圖1，本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)9是由永久磁鐵10、第一相線圈11、第二相線圈12、第一磁力檢測(cè)元件H1和第二磁力檢測(cè)元件H2組成。永久磁鐵10是一有中心軸O的環(huán)形磁鐵，且有預(yù)定數(shù)的N磁極和預(yù)定數(shù)的S磁極設(shè)置其周?chē)琋和S磁極兩者是互相交替地毗鄰設(shè)置。
第一相線圈11是由多個(gè)導(dǎo)體C群13組成，各群的諸導(dǎo)體是在各段的半范圍中互相平行地延伸，各段是由各N和S磁極10n、10s界定，如實(shí)線所示。更正確地說(shuō)，各群的諸導(dǎo)體C是以下列的方式配置在電角度90°的范圍內(nèi)互相平行地延伸，其間提供預(yù)定的間隔，而不是捆扎在一起。如圖所示，第一相線圈11總的說(shuō)來(lái)形成Z形。這里必須指出因?yàn)橹T導(dǎo)體C不像傳統(tǒng)技術(shù)那樣捆扎在一起，所以導(dǎo)體C的極大部分11a能有效的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而導(dǎo)體C的極小部分11b對(duì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩來(lái)說(shuō)是無(wú)效的。
第二相線圈12是用與第一相線圈11一樣的方式形成的。它由多個(gè)導(dǎo)體C群14所組成，如圖中虛線所示，也形成Z形。各個(gè)導(dǎo)體群14是位于永久磁體10的單磁極10n或10s的半范圍內(nèi)，各鄰近第一相線圈11的導(dǎo)體群13交替的一個(gè)。
作為第一磁力檢測(cè)元件實(shí)例中采用了霍爾發(fā)生器，固定在第一相線圈的末端11c。另一個(gè)霍爾發(fā)生器作為第二磁力檢測(cè)元件，固定在第二相線圈12的末端12c。
這樣，第一相線圈11和第二相線圈12是同軸設(shè)置，以永久磁鐵10的單個(gè)磁極10n或10s的半個(gè)范圍角度的變位，以致具有有效導(dǎo)體部分11a和12a的導(dǎo)體群13和14，通過(guò)永久磁鐵10的全部360°范圍，各個(gè)鄰近另一個(gè)的交替設(shè)置在各磁極10n或10s內(nèi)。這樣，極薄電樞16是由第一和第二相線圈11和12與第一和第二磁力檢測(cè)元件互相結(jié)合構(gòu)成。如上所述。
電樞16是與永久磁鐵10有一空氣隙同軸地設(shè)置，即它們之間提供一預(yù)定距離的間隙，從而提供本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)9。
第一和第二相線圈11和12可以用繞線機(jī)將漆纏繞成繞組，如圖1所示，或者可以是有銅提供在上面的印刷線圈，例如用電解的或非電解的鍍敷法將銅鍍?cè)谏厦妗?br>另外，參閱圖2，本發(fā)明的第二實(shí)施例將以與圖1所示的第一實(shí)施例相同的參考數(shù)字來(lái)敘述，相同的數(shù)字對(duì)應(yīng)于相同的部件。
第二實(shí)施例的扁平型直流電動(dòng)機(jī)，是由環(huán)形永久磁鐵10和電樞16組成。永久磁鐵具有多個(gè)由N和S磁極10n、10s界定的段，N和S磁極交替地通過(guò)整個(gè)磁鐵360°而設(shè)置。電樞16則由第一相線圈11、第二相線圈12、第一和第二磁力檢測(cè)器H1和H2組成。其中第一相線圈11有多個(gè)導(dǎo)體C群13互相平行地延伸在永久磁鐵10的各N和S磁極10n、10s所界定的各段的半個(gè)范圍內(nèi)。第二相線圈12有多個(gè)導(dǎo)體C群14互相平行地延伸在永久磁鐵10的各N和S磁極10n、10s所界定的各段的另外半個(gè)范圍內(nèi)。第一和第二相線圈11、12是由磁鐵的各N和S磁極10n、10s所界定的各段的半范圍互相角度變位的組合方式設(shè)置，以致導(dǎo)體C群13、14是交替地配置在通過(guò)永久磁鐵10的整個(gè)360°的由各磁極10n、10s所界定的各段中且一個(gè)鄰接另一個(gè)。第一磁力檢測(cè)元件H1是固定于第一相線圈11的末端11c，而第二磁力檢測(cè)元件H2是固定于第二相線圈12的末端12c。電樞16與永久磁鐵10同軸設(shè)置，通過(guò)中間渦流抑制板20固定于鐵底座23。電樞與永久磁鐵之間設(shè)有預(yù)定的空氣隙18，抑制板20是由具有高固有電阻的可磁化材料制成。渦流抑制板20是用作中間設(shè)置的元件以抑制渦流，不然的話當(dāng)極薄電樞16(最好是印刷線圈)直接固定于鐵底座23上時(shí)渦流可能產(chǎn)生在電樞16的線圈中，且渦流可能降低電動(dòng)機(jī)的輸出，同時(shí)增加電動(dòng)機(jī)的耗電量。渦流抑制板20可以是不可磁化的鐵氧體板或者可以是硅鋼薄片同軸地纏繞而成，如圖2A所示，以便抑制渦流，從而降低電動(dòng)機(jī)的耗電量，增加電動(dòng)機(jī)的輸出。同軸纏繞薄片的渦流抑制板20，具有徑向延伸的薄片層。然而，這可以用薄片同軸地疊合而形成，以提供徑向延伸薄片層，如圖2B所示。渦流抑制板20的結(jié)構(gòu)，將不限于環(huán)形的，而可以是多邊形的，包括六角形的。六角形的渦流抑制板，由薄片同軸纏繞而成的，見(jiàn)圖2C，或由薄片同軸疊合而成的，示于圖2D。
永久磁鐵10是固定于由諸如鐵一類的可磁化材料制的轉(zhuǎn)子磁軛24上，該磁軛依次固定于軸套26上，堅(jiān)固地安裝在轉(zhuǎn)子軸25上。轉(zhuǎn)子軸25是由中心輻射狀軸承29軸向地支持，軸承29容納于固定在底座23上的蓋28中，而借助于止推軸承30來(lái)防止其軸向移動(dòng)。所以如果轉(zhuǎn)盤(pán)(未畫(huà)出)連接于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸25上，扁平型電動(dòng)機(jī)可以用作電唱機(jī)(或錄音機(jī))電動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)參閱圖8至圖10，將敘述內(nèi)轉(zhuǎn)子型直流電動(dòng)機(jī)29，作為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。內(nèi)轉(zhuǎn)子型直流電動(dòng)機(jī)29是由圓筒形的永久磁鐵30、第一相線圈31、第二相線圈32、第一磁力檢測(cè)元件H1和第二磁力檢測(cè)元件H2組成。其中永久磁鐵30有N磁極和S磁極一個(gè)鄰接另一個(gè)交替地設(shè)置在其周?chē)?。第一相線圈31是圓筒形，而有多個(gè)導(dǎo)體C群33互相平行地延伸在永久磁鐵30的各個(gè)N和S磁極30n、30s所界定的各段的半個(gè)范圍內(nèi)。第二相線圈32為圓筒形，有多個(gè)導(dǎo)體C群34互相平行地延伸在永久磁鐵30的各個(gè)N和S磁極30n、30s所界定的各段的另外半個(gè)范圍內(nèi)。第一和第二相線圈33、34呈圓筒形，而以永久磁鐵30的各個(gè)N和S磁極30n、30s所界定的各段的半個(gè)范圍互相角度變位形式組合設(shè)置，從而使導(dǎo)體群33和34一個(gè)鄰接另一個(gè)交替地配置在由永久磁鐵30的各個(gè)磁極30n和30s所界定的各段內(nèi)。第一磁力檢測(cè)元件H1固定于第一相線圈31的末端31c，第二磁力檢測(cè)元件H2固定于第二相線圈32的末端32c。這樣，第一和第二相線圈31、32與第一和第二磁力檢測(cè)元件H1、H2形成一圓筒形電樞36，電樞36則設(shè)置在具有一轉(zhuǎn)子軸35的圓筒形永久磁鐵30的周?chē)?，在它們之間設(shè)有一預(yù)定的空氣隙38。電樞36是通過(guò)一中間的渦流抑制圓筒40固定于圓筒形外殼43的內(nèi)周。外殼43由例如鐵一類的可磁化材料制成。渦流抑制圓筒40由具有高固有電阻的材料制成。圓筒形外殼43是由一殼體43a和一蓋43b組成。蓋43b中心有一軸承39用作在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中支持圓筒形永久磁鐵30的轉(zhuǎn)子軸35的一末端。渦流抑制圓筒40可以是硅鋼片或不可磁化的鐵氧體片的疊片，如圖所示。
圖11和圖12說(shuō)明直線直流電動(dòng)機(jī)49，作為本發(fā)明的第四實(shí)施例，直線電動(dòng)機(jī)49是由條形永久磁鐵50、多個(gè)第一相導(dǎo)體C群51、多個(gè)第二相導(dǎo)體C群52、第一磁力檢測(cè)元件H1和第二磁力檢測(cè)元件H2組成。其中條形永久磁鐵50有多個(gè)N和S磁極50n、50s，成直線交替地設(shè)置在磁鐵的整個(gè)長(zhǎng)度上。多個(gè)第一相導(dǎo)體C群51互相平行地延伸在磁鐵50的各個(gè)N和S磁極50n、50s所界定的各段的半個(gè)范圍內(nèi)。多個(gè)第二相導(dǎo)體C群52互相平行地延伸在磁鐵50的各個(gè)N和S磁極50n、50s所界定的各段另外半個(gè)范圍內(nèi)。第一和第二相導(dǎo)體C是以由磁鐵50的各N和S磁極50n、50s所界定的各段的半個(gè)范圍互相直線地變位組合的方式設(shè)置，使第一和第二相導(dǎo)體是一個(gè)鄰接另一個(gè)交替地配置在永久磁鐵50的各N和S磁極所界定的各段內(nèi)。第一磁力檢測(cè)元件H1是固定于第一相導(dǎo)體群51的末端51c，第二磁力檢測(cè)元件H2是固定于第二相導(dǎo)體C群52的末端52c。這樣，第一和第二相導(dǎo)體C群51、52與第一和第二磁力檢測(cè)元件形成一直線電樞60，電樞60對(duì)向于往復(fù)移動(dòng)的條形永久磁鐵50設(shè)置，有一預(yù)定的空氣隙48設(shè)在它們之間，直線電樞60有一渦流抑制板70固定在上面，渦流抑制板70則由具有相當(dāng)高的固有電阻的材料制成。
現(xiàn)參閱圖1、圖3至圖7，第一實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)9是這樣工作的永久磁鐵10有中心軸O，而與電樞16同軸地設(shè)置，有一預(yù)定的空氣隙設(shè)置在它們之間，是采取圖1和圖4中所示以逆時(shí)針?lè)较虻姆绞叫D(zhuǎn)。差動(dòng)二相全波電流如圖3中所示是施加第一和第二相線圈11、12上。如圖4中所示，當(dāng)永久磁鐵10的S磁極和N磁極之間的分界處10a與電角度0°相一致時(shí)，固定于第一相線圈11的末端11c的第一磁力檢測(cè)元件H1，檢測(cè)到從S磁極到N磁極的磁性改變，而產(chǎn)生一信號(hào)。然后，電流流經(jīng)導(dǎo)體C群13，以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)力，而永久磁鐵10是以箭頭記號(hào)A指示的逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如圖3所示脈沖形正全波電流在電角度0°至90°之間的范圍內(nèi)流經(jīng)第一相線圈11。如圖5所示，當(dāng)永久磁鐵10旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)電角度90°，N和S磁極之間的分界處10a來(lái)到第二磁力檢測(cè)元件H2那里時(shí)，第二磁力檢測(cè)元件H2停止檢測(cè)S磁極的磁力，而開(kāi)始檢測(cè)N磁極的磁力。以磁力檢測(cè)的這種改變，流經(jīng)第一相線圈11的電流停止，而然后，脈沖形正全波電流流經(jīng)第二相線圈12。
因此，導(dǎo)體C群13、14不產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩在那里，盡管在各磁極中央的磁通量較強(qiáng)，在兩端處較弱，由于這樣的導(dǎo)體群13、14的裝置，將有大體上平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩。
還有，當(dāng)永久磁鐵10旋轉(zhuǎn)通過(guò)電角度180°時(shí)，如圖6所示，在N和S磁極之間的交界處10a來(lái)到與第一磁力檢測(cè)元件H1一致的地方，第一磁力檢測(cè)元件H1停止檢測(cè)N磁極的磁力，而開(kāi)始檢測(cè)S磁極的磁力。隨著這種磁性檢測(cè)的改變，流經(jīng)第二相線圈12的電流停止，而然后，脈沖形負(fù)全波電流流經(jīng)第一相線圈11，如圖3所示。于是永久磁鐵10以相同的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。另外，如圖7所示，當(dāng)永久磁鐵10旋轉(zhuǎn)通過(guò)電角度270°時(shí)，第二磁力檢測(cè)元件H2檢測(cè)S磁極的磁力而不檢測(cè)N磁極的，而因此流經(jīng)第一相線圈11的電流停止流動(dòng)，而脈沖形負(fù)全波電流流經(jīng)第二相線圈12。于是，永久磁鐵10繼續(xù)不斷地以同一方向連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。
從上面的敘述，顯而易見(jiàn)，第一和第二磁力檢測(cè)元件H1、H2交替地檢測(cè)N和S磁極，以使差動(dòng)二相全波電流正負(fù)交替地流經(jīng)第一和第二相線圈11、12，從而在第一和第二相線圈11、12的導(dǎo)體11a、12a中接連產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。這樣，本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)9就以非常大的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。而且，如圖所示，無(wú)效導(dǎo)體部分11b、12b是設(shè)計(jì)成與有效導(dǎo)體部分11a、12a比較是極小的，以便提高第一和第二相線圈的效率，即獲得最大的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。還有，根據(jù)本實(shí)施例，有效導(dǎo)體部分11a、12a接連地動(dòng)作使電動(dòng)機(jī)9以最小的耗電量繼續(xù)不斷地和穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
圖2說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例，扁平型直流電動(dòng)機(jī)19，除了有渦流抑制板20以外，與第一實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)9是一樣的原理。所以只要敘述關(guān)于渦流抑制板20的作用。即，電樞16的第一和第二相線圈11、12可以由印刷線圈組成，以便形成極薄的電樞16。如果電樞16是直接地附于底座23，渦流產(chǎn)生在線圈11、12中，結(jié)果顯著地降低電動(dòng)機(jī)的輸出，同時(shí)耗電量增加。在電樞16和底座23之間加裝渦流抑制板20，可防止渦流產(chǎn)生。渦流抑制板20可以是不可磁化的鐵氧體片或者是硅鋼片，同軸地纏繞或同軸地疊合，以提供徑向延伸的疊片層，可有效的抑制渦流，渦流否則可產(chǎn)生在電樞16的第一和第二相線圈11、12中。因此，與電樞16直接附于合成樹(shù)脂的底座上的情形相對(duì)比，電樞16的驅(qū)動(dòng)力增加，而電動(dòng)機(jī)的耗電量減少。如上所述的渦流抑制板20的作用，實(shí)際上已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，是這種扁平型直流電動(dòng)機(jī)的特有的優(yōu)點(diǎn)。
圖8至圖10說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例，圖中的內(nèi)轉(zhuǎn)子型直流電動(dòng)機(jī)29，在原理方面是與本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例是相同的。根據(jù)本實(shí)施例，電樞36是由各具有第一和第二磁力檢測(cè)元件H1、H2的第一和第二相線圈31、32組成的圓筒，第一和第二磁力檢測(cè)元件H1和H2交替地操作，以使二相全波電流依次流經(jīng)電樞36的第一和第二相線圈31、32，從而以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)圓筒形永久磁鐵30，而渦流抑制圓筒40用以抑制渦流，否則該渦流可產(chǎn)生在電樞36中。圓筒形永久磁鐵30轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)中心軸35支撐在外殼43的軸承39中。在本實(shí)施例中，圓筒形渦流抑制元件40用以抑制渦流，否則渦流可產(chǎn)生在電樞36中。所以，甚至電樞36附于可磁化材料(例如作為磁路的鐵)制成的外殼43上，也可獲得極強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩。而且，盡管耗電量是最小的電動(dòng)機(jī)29的轉(zhuǎn)動(dòng)卻是平穩(wěn)。
圖11和圖12說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例，圖中直線型直流電動(dòng)機(jī)49，具有條形永久磁鐵50和類似的電樞60，以與本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例相同的原理操作。二相全波電流以圖3所示的方式流經(jīng)第一導(dǎo)體群51和第二導(dǎo)體群52，用第一和第二磁力檢測(cè)元件H1、H2交替地檢測(cè)永久磁鐵50的N和S磁極50n、50s的磁力。條形永久磁鐵50可以由箭頭B或D所指示的方向直線地移動(dòng)，方向取決于直線直流電動(dòng)機(jī)49的控制。在這種情形中，由于電樞60固定于渦流抑制板70上，所以甚至后者是附于例如鐵底座一類的可磁化底座(末畫(huà)出)上，渦流也不會(huì)在電樞60中產(chǎn)生。電樞60會(huì)以最小的耗電量產(chǎn)生一強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力。
已經(jīng)這樣的敘述過(guò)本發(fā)明的特性，很明顯本發(fā)明可以用多種方法作出修改或改進(jìn)。這種修改或改進(jìn)不能視為偏離本發(fā)明的精神和范圍，而將包括在下列權(quán)利要求
的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于該直流電動(dòng)機(jī)包括一永久磁鐵有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極設(shè)置在它上面，所說(shuō)N和S磁極是互相交替地毗鄰設(shè)置，各界定各自的磁場(chǎng)范圍；相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各由多個(gè)導(dǎo)體群組成，所說(shuō)諸導(dǎo)體是大體上互相平行地延伸，所說(shuō)第一和第二相線圈是以所說(shuō)永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍變位，以致所說(shuō)第一相線圈的各導(dǎo)體群與所說(shuō)第二相線圈的各導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)線圈的導(dǎo)體群安置在半個(gè)所說(shuō)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)線圈的導(dǎo)體群安置在另半個(gè)范圍內(nèi)；磁力檢測(cè)元件裝置包括一第一磁力檢測(cè)元件和一第二磁力檢測(cè)元件，所說(shuō)第一磁力檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第一相線圈的一末端和所說(shuō)第二磁力檢測(cè)元件連接至所說(shuō)第二相線圈的一末端，其中所說(shuō)第一和第二磁力檢測(cè)元件與所說(shuō)第一和第二相線圈形成一電樞與所說(shuō)永久磁鐵對(duì)向的安置，兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙。
2.按權(quán)利要求
1規(guī)定的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所說(shuō)第一和第二相線圈是印刷線圈。
3.一種扁平型直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于該扁平型直流電動(dòng)機(jī)包括一永久磁鐵有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極設(shè)置在它上面，所說(shuō)N和S磁極是互相交替地毗鄰設(shè)置，各界定各自的磁場(chǎng)范圍;相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各由多個(gè)導(dǎo)體群組成，所說(shuō)諸導(dǎo)線是大體上互相平行地延伸，所說(shuō)第一和第二相線圈是以所說(shuō)永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍變位，以致所說(shuō)第一相線圈的各導(dǎo)體群與所說(shuō)第二相線圈的各導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)線圈的導(dǎo)體群安置在半個(gè)所說(shuō)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)線圈的導(dǎo)體群安置在另半個(gè)范圍內(nèi);磁力檢測(cè)元件裝置包括一第一磁力檢測(cè)元件和一第二磁力檢測(cè)元件，所說(shuō)第一磁力檢測(cè)元件連接至所說(shuō)第一相線圈的一末端，所說(shuō)第二磁力檢測(cè)元件連接至所說(shuō)第二相線圈的一末端，所說(shuō)第一和第二磁力檢測(cè)元件與所說(shuō)第一和第二相線圈形成一電樞與所說(shuō)永久磁鐵對(duì)向的安置，兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙;一渦流抑制板固定于所說(shuō)電樞;以及一可磁化材料制成的底座用作固定所說(shuō)渦流抑制板。
4.按權(quán)利要求
3規(guī)定的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所說(shuō)渦流抑制板是由具有相當(dāng)高的固有電阻的可磁化材料制成。
5.按權(quán)利要求
3規(guī)定的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所說(shuō)渦流抑制板是由可磁化的鐵氧體板制成。
6.按權(quán)利要求
3規(guī)定的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所說(shuō)渦流抑制板是由包括硅鋼片的可磁化材料組成的薄片層。
7.按權(quán)利要求
1規(guī)定的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所說(shuō)永久磁鐵和所說(shuō)電樞是加工成環(huán)形結(jié)構(gòu)。
8.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子型直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于該直流電動(dòng)機(jī)包括一圓筒形的永久磁鐵有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極設(shè)置在其周?chē)?，所說(shuō)N和S磁極是互相交替地毗鄰設(shè)置，各界定各自的磁場(chǎng)范圍;相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各由導(dǎo)體群組成，所說(shuō)諸導(dǎo)體是大體上互相平行地延伸，所說(shuō)第一和第二相線圈是以所說(shuō)永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍角度變位，以致所說(shuō)第一相線圈的各導(dǎo)體群與所說(shuō)第二相線圈的各導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)導(dǎo)體群配置在半個(gè)所說(shuō)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)導(dǎo)體群配置在另半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi);磁力檢測(cè)元件裝置包括一第一磁力檢測(cè)元件和一第二磁力檢測(cè)元件，所說(shuō)第一磁力檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第一相線圈的一末端和所說(shuō)第二磁力檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第二相線圈的一末端，所說(shuō)第一和第二磁力檢測(cè)元件與所說(shuō)第一和第二相線圈提供一圓筒形的電樞與所說(shuō)可轉(zhuǎn)動(dòng)的永久磁鐵對(duì)向的安置，兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙;一圓筒形渦流抑制板用作固定于所說(shuō)電樞，所說(shuō)渦流抑制板是由具有相當(dāng)高的固有電阻的可磁化材料制成;以及由可磁化材料制成的圓筒形盒用作固定于所說(shuō)渦流抑制板。
9.一種直線直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于該直流電動(dòng)機(jī)包括一條形永久磁鐵有多個(gè)N磁極和S磁極沿著永久磁鐵設(shè)置，所說(shuō)N和S磁極是互相交替地設(shè)置，各界定各自的磁場(chǎng)范圍;相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各由導(dǎo)體群組成，所說(shuō)諸導(dǎo)體是大體上互相平行地延伸，所說(shuō)第一和第二相線圈是以所說(shuō)永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍變位，以致所說(shuō)第一相線圈的各導(dǎo)體群與所說(shuō)第二相線圈的各導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)導(dǎo)體群配置在半個(gè)所說(shuō)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一個(gè)導(dǎo)體群配置在另半個(gè)范圍內(nèi);磁力檢測(cè)元件裝置包括一第一磁力檢測(cè)元件和一第二磁力檢測(cè)元件，所說(shuō)第一磁力檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第一相線圈的一末端和所說(shuō)第二檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第二相線圈的一末端;所說(shuō)第一或第二磁力檢測(cè)元件與所說(shuō)第一和第二相線圈形成一直線電樞與相對(duì)于所說(shuō)電樞作直線移動(dòng)的所說(shuō)永久磁鐵對(duì)向的配置，在兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙;一渦流抑制板用作固定于所說(shuō)直線電樞，所說(shuō)渦流抑制板是由具有相當(dāng)高的固有電阻的可磁化材料制成;以及由可磁化材料制的一底座用作固定所說(shuō)渦流抑制板。
10.一種扁平型直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于該扁平型直流電動(dòng)機(jī)包括一永久磁鐵有多個(gè)N磁極和多個(gè)S磁極設(shè)置在其上，所說(shuō)N和S磁極是互相交替地設(shè)置，各界定各自的磁場(chǎng)范圍;相線圈裝置包括一第一相線圈和一第二相線圈，各由多個(gè)導(dǎo)體群組成，所說(shuō)諸導(dǎo)體是大體上互相平行地延伸，所說(shuō)第一和第二相線圈是以所說(shuō)永久磁鐵的單個(gè)磁極的半個(gè)范圍變位，以致所說(shuō)第一相線圈各導(dǎo)體群與所說(shuō)第二相線圈的各個(gè)導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置，一個(gè)線圈的導(dǎo)體群配置在半個(gè)所說(shuō)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而另一線圈的導(dǎo)體群配置在另半個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi);磁力檢測(cè)元件裝置包括一第一檢測(cè)元件和一第二檢測(cè)元件，所說(shuō)第一磁力檢測(cè)元件是連接至所說(shuō)第一相線圈的一末端而所說(shuō)第二磁力檢測(cè)元件連接至所說(shuō)第二相線圈的一末端，所說(shuō)第一和第二磁力檢測(cè)元件與所說(shuō)第一和第二相線圈形成一電樞與所說(shuō)永久磁鐵對(duì)向的安置，渦流抑制裝置包括一渦流抑制板用作固定所說(shuō)電樞，所說(shuō)渦流抑制板是由可磁化材料制成，可磁化材料包括硅鋼片同軸纏繞或疊合形成一徑向延長(zhǎng)的薄片層;以及一由可磁化材料制的底座用作緊固所說(shuō)渦流抑制板。
專利摘要
一種直流電動(dòng)機(jī)，大體上包括具有多個(gè)N極和S極的永久磁鐵，N和S磁極是互相交替地毗鄰設(shè)置；相線圈裝置包括第一和第二相線圈，各由多個(gè)導(dǎo)體群組成，第一和第二線圈以永久磁鐵單個(gè)磁極的半個(gè)范圍變位，以致第一與第二相線圈的導(dǎo)體群可以互相交替地毗鄰配置；以及磁力檢測(cè)元件裝置包括第一和第二磁力檢測(cè)元件；第一和第二磁力檢測(cè)元件與第一和第二相線圈形成一電樞與可動(dòng)永久磁鐵對(duì)向的安置，兩者之間設(shè)有一預(yù)定大小的空氣隙。
文檔編號(hào)H02K29/00GK86105052SQ86105052
公開(kāi)日1987年3月18日 申請(qǐng)日期1986年8月16日
發(fā)明者藤崎清則, 小林壽夫, 加藤平八 申請(qǐng)人:藤崎清則, 小林壽夫, 加藤平八導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan