專利名稱：電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械制造領域，尤其涉及一種具有新型結構且節能的電動機。
背景技術：
隨著目前工業化進程的快速發展，對能源的需求日益加大，電動機作 為現有普及應用最為廣泛的動力設備，如何降低電動機的工作能耗成為亟 待解決的重要問題，因此研制 一種具有節能功能的電動機已經成為業界的 重要課題。
電動機的種類繁多，依照不同的用途，其設計結構也不盡相同。其中， 勵磁電動機是應用較為普遍的電動機種，其主要結構是通過圓周設置在電 動機內的若干個繞組線圏所組成的定子和轉子之間形成旋轉磁場，使轉子 產生旋轉運動。而勵磁電動機的旋轉磁場所消耗的功率就是圓周布局的繞 組的電耗，現有勵磁電動機繞組設置結構復雜，且電耗較大，不能有效地 達到節能的目的。因此如何降低繞組功率成為實現勵磁電動機節能的關鍵 技術。
發明內容
本發明提供一種電動機，用以解決現有技術中電動機能耗大的缺陷，通 過降低圓周繞組的功率，實現電動機節能的目的。
本發明提供一種電動機，包括同軸設置的電動機外殼和設置在所述電 動機外殼內的第一轉筒和第二轉筒，所述第一轉筒和所述第二轉筒串行設置， 電動機的轉軸穿過所述第一轉筒和所述第二轉筒的軸芯并帶動所述第一轉筒 和所述第二轉筒一同旋轉；所述第一轉筒的外壁上以所述轉軸為中心對稱設
置四組7JC久磁鐵組，每組永久磁鐵組包括兩個永久i茲鐵，相對的兩組7JC久磁
鐵組的中心和所述轉軸所在平面為第一平面；在所述電動機外殼的內壁與所 述永久磁鐵組對應的位置上設置有四個繞有線圏的"U"型電石茲鐵，且所述四 個"U"型電磁鐵同方向傾斜設置，使得與形成所述第一平面的兩組永久磁鐵 組相對應的"U"型電》茲鐵的中心線與所述第一平面不平行；所述電動機外殼 的內壁上還設置有通過光電耦合器觸發為所述"U"型電磁鐵供電的供電裝置； 所述第二轉筒的邊緣沿所述轉軸方向向外設置有以所述轉軸為中心對稱設置 的四個用于觸發所述光電耦合器使所述供電裝置產生輸出電流的遮擋條。
所述"U"型電磁鐵的兩個立柱磁芯的端部設置為與所述永久磁鐵組中兩 個永久磁鐵的圓周外表面相匹配的傾斜凹槽結構；所述供電裝置包括所述光 電耦合器和一個用于將所述光電耦合器傳輸的電流進行放大處理的控制模 塊，所述控制模塊與所述四個"U"型電磁鐵上的線圈電連接；所述供電裝置 包括所述光電耦合器和四個用于將所述光電耦合器發送的電流進行放大處理 的控制模塊，所述四個控制模塊分別與所述四個"U"型電磁鐵上的線圈電連 接；所述四個"U，，型電磁鐵同方向傾斜設置，使得與形成所述第一平面的兩 組永久磁鐵組相對應的"U"型電磁鐵的中心線與所述第一平面不平行具體為 與形成所述第一平面的兩組永久磁鐵組相對應的"U"型電磁鐵的中心線與所 述第一平面的夾角為15°~45°;所述"U"型電磁鐵的立柱磁芯的端部與所述 永久磁鐵的圓周外表面之間的距離為l~2mm。
本發明提供的電動機在通電的情況下通過傾斜設置的"U"型電磁鐵對 永久磁鐵施加推力，在無電流通過的情況下利用磁鐵間異性相吸的特性應用 "U"型電磁鐵對永久磁鐵進行吸引，對"U"型電》茲鐵進行間斷式供電，利 用電動機轉子的自然運動規律維持轉子的機械運動，由于間斷式供電降低了 整個電動機的功耗，通過提高電動機的自然功率因數實現勵磁電動機節能的 目的。
圖1為本發明電動機結構剖面示意圖； 圖2為圖1中A-A方向結構剖面示意圖; 圖3為本發明電動機工作原理示意圖； 附圖標記說明 l一電動機外殼； 3— "U"型電石茲纟失； 4一永久^茲鐵； 51—遮擋條； 7—控制模塊；
2—第一轉筒； 31 —立4主/磁芯的端部；
5— 第二轉筒；
6— 光電耦合器； 8—轉軸。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明實施例的技術方案。 圖1為本發明電動機結構剖面示意圖，圖2為圖1中A-A方向結構剖面 示意圖，如圖1和圖2所示，電動機的總體結構包括呈圓筒狀的電動機外殼 l和設置在電動機外殼1內的第一轉筒2和第二轉筒5，其中均呈圓筒狀結構 的電動機外殼1、第一轉筒2和第二轉筒5是同軸設置的，也就是說三個圓 筒結構的橫截面所在圓周共同以轉軸8為圓心；第一轉筒2和第二轉筒5是 串行設置的，電動機的轉軸8穿過第一轉筒2和第二轉筒5的軸芯并帶動第 一轉筒2和第二轉筒5 —同沿V方向旋轉；第一轉筒2的外壁上設置有四組 永久磁鐵組，且四組永久磁鐵組是以轉軸8為中心對稱設置在第一轉筒2的 外壁上的，也就是說兩組相對的永久磁鐵組中心之間的連線是相互垂直的； 每組永久^f茲鐵組包括兩個的永久^茲鐵4,在永久》茲4失4的f茲芯上形成電動機 的轉子；在電動機外殼1的內壁與永久磁鐵組對應的位置上設置有四個的"U，， 型電磁鐵3，該四個"U，，型電磁鐵3也是以轉軸8為中心對稱設置在電動機 外殼1的內壁上將內壁分成四等份，在"U"型電磁鐵3的立柱磁芯上繞設有
繞組線圈形成電動機的定子。
圖3為本發明電動機工作原理示意圖，為了保證電動機在工作的過程中 電動機定子能夠有效地推動電動機轉子進行旋轉，本發明實施例中將電動機 中轉子設置成特殊結構，即相對的兩組永久》茲:汰組的中心和轉軸8所在平面 確定為第一平面，四個"U，，型電磁鐵3同方向傾斜設置，使得與形成第一平 面M的兩組永久》茲鐵組相對應的"U，，型電磁鐵3的中心線與第一平面不平行， 具體為四個均勻設置的"U"型電磁鐵3中相對的兩個"U"型電磁鐵的開口 方向不采用正對的設置方式，而是將"U"型電磁鐵3在電動機的內壁上傾斜 設置，具體如圖3中所示，圖中橫向設置的兩組永久》茲鐵組的中心與轉軸8 所在的平面為第一平面M，使得與形成第一平面M的兩組永久》茲鐵組相對應 的"U"型電磁鐵3的中心線C與第一平面M之間不平行即具有一定的夾角a , 例如通過試驗表明將夾角a設置在15。 45。的范圍內具有較佳效果。如此結構 設置是避免當中心線C與第一平面M平行的時候，"U"型電磁鐵3對永久磁 鐵組中的永久磁鐵4施加推力時，兩個力相互抵消而轉子不發生旋轉電動機 無法工作；將中心線C與第一平面M之間設置成一定角度，可以使得"U，，型 電磁鐵3對永久磁鐵4施加的推力F的方向不是指向轉軸8而是沿第一轉筒 2的切線方向，進一步地，四個"U"型電磁鐵3依次同向設置即其均向同一 個方向傾斜，這樣四個"U，，型電磁鐵3對永久磁鐵4施加的推力F不會彼此 抵消，而是會各沿第一轉筒2的切線方向推動第一轉筒2沿V方向旋轉。
再如圖1所示的電動機結構中，在電動機的內壁上還設置有通過光電耦 合器6觸發為"U"型電磁鐵3供電的供電裝置，光電耦合器6為供電裝置中 的一個功能部件；另外與第一轉筒2還串聯有第二轉筒5,且第二轉筒5與 第一轉筒2可隨同一轉軸8旋轉；第二轉筒5上邊緣沿轉軸8方向向外設置 有以轉軸8為中心對稱設置的四個用于觸發光電耦合器6使供電裝置產生輸 出電流的遮擋條51;電動機結構中，第二轉筒5上的遮擋條51隨第二轉筒5 旋轉時能夠觸發光電耦合器6產生電流，并通過包括光電耦合器6的供電裝置將電流傳輸給各"U"型電磁鐵3使其帶電產生磁場推動永久磁鐵4旋轉。 供電裝置具體包括光電耦合器6和控制模塊7，控制模塊7分別與光電耦合 器6和"U"型電》茲鐵3連接，負責將所述光電耦合器傳輸的電流進行放大處 理，然后將放大電流輸出給各個"U"型電磁鐵3使其帶電產生磁場。
為了更加有效地推動電動機轉子旋轉，本發明對"U"型電f茲鐵的兩個立 柱磁芯的端部進行了特殊的設置，具體如圖2所示，在"U"型電磁鐵的立柱 磁芯與永久磁鐵配合的放大示意圖中可知，將"U，，型電磁鐵的立柱磁芯的端 部31設置為與永久磁鐵組中兩個永久磁鐵4的弧形外表面相匹配的傾斜凹槽 結構，也就是說為了增大"U"型電磁鐵的立柱磁芯的端部31與永久磁鐵4 的接觸面積，立柱磁芯的端部31也設置成凹槽結構，再進一步地，由于要通 過立柱磁芯的端部31沿第一轉筒2的切線方向推動永久磁鐵4，因此將立柱 磁芯的端部31的凹槽結構進一步設置成傾斜式的不規則凹槽結構，該特殊結 構不但能夠通過增大接觸面積增大作用力，而且能夠更利于立柱磁芯的端部 與永久》l^失的結構匹配適應于第一轉筒2的旋轉， 一般將立柱石茲芯的端部3 與永久磁鐵4之間的距離設置在l~2mm為宜。
基于上述電動才/U結構對電動機的工作過程進行詳細描述如下在電動機 沒有通電進行工作的初始狀態下，"U"型電磁鐵3與永久磁鐵4處于相互緊 密貼合狀態，即"U"型電磁鐵3的兩個立柱磁芯分別對應于一組永久磁鐵組 中的兩個永久磁鐵4，且此時第二轉筒5上的遮擋條51正好處于光電耦合器 6的光發射觸頭和光接收觸頭中間，對兩觸頭之間的光線進行遮擋，由于光 電耦合器6被遮擋條51遮擋處于給電準備狀態，只要外部單元接通即可在光 電耦合器6中產生電流并輸出給控制模塊7。當外部電源接通時，光電耦合 器6由于受到遮擋條51的遮擋，光接收觸頭不能接收到光發射觸頭發射的光 線，因此將通過光電耦合器6中的驅動電路產生電流，電流輸出給控制模塊 7后，通過控制模塊7對接收到的較為微弱的電流信號進行放大處理，使得 輸出給"U"型電磁鐵3的電流滿足需求，將經過放大的電流輸出給"U"型
電磁鐵3后，"U"型電磁鐵3的繞組線圈上通有電流使得"U"型電磁鐵3 產生磁場，由于同性相斥之原理促使"U"型電磁鐵3推動永久磁鐵4旋轉， 第一轉筒2隨即旋轉并通過轉軸8帶動第二轉筒5同向同速旋轉，由于第二 轉筒5發生轉動因此最初遮擋光電耦合器6的遮擋條51轉過遮擋位置，這樣 光電耦合器6的光發射觸頭和光接收觸頭中間無遮擋條遮擋，驅動電路的開 關打開光電耦合器6中無輸出電流給控制模塊7，因此"U"型電磁鐵3中也 無電流通過磁場消失，"U"型電磁鐵3對永久磁鐵4的推力消失隨即因異性 相吸之原理，沿旋轉方向V的臨近的"U"型電》茲4失3將吸引轉動過來的永久 磁鐵4，維持第一轉筒2的旋轉狀態；隨著第一轉筒2和第二轉筒5的繼續 旋轉，第二轉筒5上的下一個遮擋條51再次遮擋光電耦合器6使得光電耦合 器6再次向控制模塊7輸出電流，進一步使得"U，，型電磁鐵3再次通電產生 磁場，推動永久磁鐵4繼續旋轉，之后的接續過程與以上過程相同，通過遮 擋條對光電耦合器的間斷式遮擋，使得"U"型電磁鐵上產生間斷的電流生成 間斷的磁場對永久磁鐵施加間斷的推力，依次重復以上動作維持電動機轉子 的機械運動。當然本發明中第二轉筒上的遮擋條也可以采用其它設計方式， 只要起到遮擋光電耦合器的目的即可。
在以上實施例中，電動機的供電裝置中可以僅包括一個控制模塊7,該 控制模塊7上設置四個控制輸出接口分別與四個"U"型電磁鐵3上的線圈電 連接；當然也可以在供電裝置中設置四個控制模塊7，同時接收光電耦合器 傳輸過來的電流并分別發送給對應電連接的四個"U"型電磁鐵3上的線圈。
電動機的功率因數有兩種，包括自然功率因數和總功率因數，自然功率 因數是設備本身固有的功率因數，本發明提供的電動機在通電的情況下通過 傾斜設置的"U"型電磁鐵對永久磁鐵施加推力，在無電流通過的情況下，利 用磁鐵間異性相吸的特性應用"U"型電磁鐵對永久磁鐵進行吸引，對"U" 型電磁鐵進行間斷式供電，利用電動機轉子的自然運動規律維持轉子的機械 運動，由于間斷式供電降低了整個電動機的功耗，通過提高電動機的自然功
率因數實現勵磁電動機節能的目的。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其 限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術 人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記栽的技術方案進行修改，或 者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技 術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種電動機，其特征在于包括同軸設置的電動機外殼和設置在所述電動機外殼內的第一轉筒和第二轉筒，所述第一轉筒和所述第二轉筒串行設置，電動機的轉軸穿過所述第一轉筒和所述第二轉筒的軸芯并帶動所述第一轉筒和所述第二轉筒一同旋轉；所述第一轉筒的外壁上以所述轉軸為中心對稱設置四組永久磁鐵組，每組永久磁鐵組包括兩個永久磁鐵，相對的兩組永久磁鐵組的中心和所述轉軸所在平面為第一平面；在所述電動機外殼的內壁與所述永久磁鐵組對應的位置上設置有四個繞有線圈的“U”型電磁鐵，且所述四個“U”型電磁鐵同方向傾斜設置，使得與形成所述第一平面的兩組永久磁鐵組相對應的“U”型電磁鐵的中心線與所述第一平面不平行；所述電動機外殼的內壁上還設置有通過光電耦合器觸發為所述“U”型電磁鐵供電的供電裝置；所述第二轉筒的邊緣沿所述轉軸方向向外設置有以所述轉軸為中心對稱設置的四個用于觸發所述光電耦合器使所述供電裝置產生輸出電流的遮擋條。
2、 根據權利要求1所述的電動機，其特征在于所述"II"型電磁鐵的兩 個立柱磁芯的端部設置為與所述永久磁鐵組中兩個永久^f茲鐵的圓周外表面相 匹配的傾斜凹槽結構。
3、 根據權利要求1或2所述的電動機，其特征在于所述供電裝置包括所 述光電耦合器和一個用于將所述光電耦合器傳輸的電流進行放大處理的控制 模塊，所述控制才莫塊與所述四個"U，，型電磁鐵上的線圏電連接。
4、 根據權利要求1或2所述的電動機，其特征在于所述供電裝置包括所 述光電耦合器和四個用于將所述光電耦合器發送的電流進行放大處理的控制 模塊，所述四個控制模塊分別與所述四個"U"型電磁鐵上的線圈電連接。
5、 根據權利要求1或2所述的電動機，其特征在于所述四個"U，，型電 磁鐵同方向傾斜設置，使得與形成所述第 一平面的兩組永久磁鐵組相對應的"U"型電磁鐵的中心線與所述第一平面不平行具體為與形成所述第一平面的兩組永久》茲鐵組相對應的"u"型電磁鐵的中心線與所述第一平面的夾角為 15。~450。
6、根據權利要求1或2所述的電動機，其特征在于所述"U"型電磁鐵 的立柱磁芯的端部與所述永久磁鐵的圓周外表面之間的距離為l~2mm。
全文摘要
本發明提供一種電動機，電動機的內壁上對稱設置有四個“U”型電磁鐵，在第一轉筒的外壁上對稱設置四組永久磁鐵組，在通電的情況下通過傾斜設置的“U”型電磁鐵對永久磁鐵施加推力，在無電流通過的情況下，利用磁鐵間異性相吸的特性應用“U”型電磁鐵對永久磁鐵進行吸引，對“U”型電磁鐵進行間斷式供電，利用電動機轉子的自然運動規律維持轉子的機械運動，由于間斷式供電降低了整個電動機的功耗，通過提高電動機的自然功率因數實現勵磁電動機節能的目的。
文檔編號H02K25/00GK101355282SQ20081011954
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月2日 優先權日2008年9月2日
發明者張樹忠 申請人:張樹忠