[實用新型]雙圓結(jié)構(gòu)直流電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620111649.1
• 申請日: 2006-11-02
• 公開（公告）號: CN200973030Y
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉永龍
• 申請（專利權(quán)）人: 劉永龍
• 主分類號: H02K1/06
• 分類號: H02K1/06;H02K1/12;H02K1/22
• 代理公司: 重慶創(chuàng)新專利商標代理有限公司
• 代理人: 張利

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種電機，尤其涉及一種雙圓結(jié)構(gòu)直流電機。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的步進電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力是定子磁場對轉(zhuǎn)子磁極磁化相互吸引形成的切向力，這個切向力的大小取決于定子磁極的磁場強度和定、轉(zhuǎn)子磁極的軸向長度；對同一電機而言，在定子磁極磁場強度未飽和的范圍內(nèi)，切向力的大小僅取決于磁極的磁場強度(磁通密度)。這個磁場強度的大小由勵磁電流的大小和勵磁繞組匝數(shù)的多少即由磁勢安匝數(shù)決定，這個安匝數(shù)可以是多匝數(shù)、小電流，也可以是少匝數(shù)、大電流；獲得同樣的磁勢，增加繞組的匝數(shù)、便可減少勵磁電流，從而提高電機的效率。如中國專利200520024685.X公開的“全圓環(huán)形直流電機”定子包含圓環(huán)形定子支架和由“匚”形鐵心和勵磁繞組構(gòu)成的勵磁模塊也同樣在存在著不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其機械慣性被抑制不能發(fā)揮其高效率的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型針對以上的不足，提供一種提高效率的雙圓直流電機。

為了達到上述目的，本實用新型采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

磁極對數(shù)3對以上，形電磁鐵，兩極分垮在兩個圓周，均布在圓筒支架內(nèi)壁構(gòu)成定子；磁極對數(shù)同定子，形軟鐵芯或剩磁更少、磁導更大的鐵磁性材料鐵芯，兩極分垮在兩個圓周，均布在機軸外套外圓構(gòu)成轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與定子共同組成了雙圓結(jié)構(gòu)同極同圓直流電動機。

轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成的雙圓結(jié)構(gòu)同極同圓直流發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子由形電磁鐵構(gòu)成，定子數(shù)∶轉(zhuǎn)子數(shù)＝3～8∶2～6。

定子磁極內(nèi)圓弧與轉(zhuǎn)子的磁極外圓弧相等，極弧小于360°除以定子磁極對數(shù)的商。

圓筒支架、機軸外套由非鐵磁性材料制成。

各電樞通過二極管整流單獨向外輸出斷續(xù)直流電或并聯(lián)后向外輸出連續(xù)直流電。

本實用新型的轉(zhuǎn)子在定子極面下移動所需之力來自于定子磁場磁化轉(zhuǎn)子鐵芯相互間產(chǎn)生的吸引力，對于同一電機而言，這個力的大小僅由定子的磁場強度決定；定子磁極磁場強度越大，與轉(zhuǎn)子磁極間的吸引力越大，反之則?。贿@個力不是來自通電導體產(chǎn)生的電磁力，轉(zhuǎn)子也不需消耗電功率，沒有導體截割磁力線就沒有反電動勢和截割磁力線形成的阻力矩；而這個磁場強度不僅隨繞組勵磁電流的增大而增大，同時也隨繞組匝數(shù)的增加而增大，當所需磁場的強度不變時，繞組匝數(shù)越多、所耗勵磁電流越少，增加繞組匝數(shù)即可減少電流輸入，從而提高效率。另外，該機定，轉(zhuǎn)子磁極間的移動是角位移，無論轉(zhuǎn)子R大小，移動的角度都相等，在定子磁場強度不變時，增大轉(zhuǎn)子R亦可增大電機轉(zhuǎn)矩，同樣也能提高電機效率。

舉例說明：旋轉(zhuǎn)鐵芯式五相斷續(xù)直流電動機供電與永磁轉(zhuǎn)子五相斷續(xù)直流發(fā)電機同軸安裝、組成發(fā)電機、電動機組，發(fā)電機五相電源分別接入對應的5節(jié)單相直流電動機；在電動機定、轉(zhuǎn)子磁極軸向長度、轉(zhuǎn)子半徑、磁極單位截面積繞組匝數(shù)大于或等于發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子磁極軸向長度、轉(zhuǎn)子半徑、磁極單位截面積繞組匝數(shù)的情況下；機組借外力起動，使轉(zhuǎn)子獲得一個初速度，除去外力后，電機將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。這是由于轉(zhuǎn)子獲得初速度時，發(fā)電機已進入工作狀態(tài)，5個電樞開始依次產(chǎn)生感生電流，每相電流進入對應的單相直流電動機6個定子繞組建立磁場，磁化轉(zhuǎn)子磁極，相互吸引產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；無論這個電流大小，每臺單相直流電動機只需用1對磁極產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡發(fā)電機1對電樞磁極產(chǎn)生的阻力矩(電動機、發(fā)電機兩者吸引力的方向相反)，用5對磁極產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩拉動轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)輸出大于輸入的現(xiàn)象，但仍然遵循能量守恒定律。

電機定、轉(zhuǎn)子磁極間相互吸引，拉動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程就是磁極磁場能轉(zhuǎn)換成機械動能的過程。磁極的磁場強度表征該磁極的磁場能量，磁極磁場能量隨磁場強度增大而增加；電機定、轉(zhuǎn)子磁極間的相互吸引力隨磁場強度增加而增加，就是隨磁極磁場能量的增加而增加，也就是由磁場能轉(zhuǎn)換來的機械功能隨磁場能的增加而增加，磁場能轉(zhuǎn)換成機械能量守恒的。磁場能轉(zhuǎn)換的機械動能越大，電機定、轉(zhuǎn)子磁極間的吸引力也越大；而磁極的磁場強度在勵磁電流不變時，通過增加勵磁繞組的匝數(shù)也能增加其磁場強度，即增加磁極的磁場能量(準確地說，是增加了圍繞鐵芯的通電導體的長度，鐵芯集中了更多的磁力線)，或者說磁場儲能。上述機組中，電動機通過增加勵磁繞組的匝數(shù)增加定子磁極的對數(shù)，用通過發(fā)電機定子電樞同樣大、小的電流，使6對定子磁極建立起與發(fā)電機電樞磁極相同強度的磁場，6對定、轉(zhuǎn)子磁極同時相互吸引，產(chǎn)生的吸引力6倍于發(fā)電機1對定、轉(zhuǎn)子磁極相互吸引產(chǎn)生的反向吸引力，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大于發(fā)電機產(chǎn)生的阻力矩，實現(xiàn)了輸出大于輸入，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐步上升至電動機定子磁極磁場飽和時的最大值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步地詳述：