[發明專利]直流電動機和發電機

無效

• 申請號: 200910137255.1
• 申請日: 2006-06-21
• 公開（公告）號: CN101567604A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 水島保男
• 申請（專利權）人: 有限會社金星研究所
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K29/06;H02K1/22;F16H1/28;F16H1/20
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 朦;熊傳芳

本申請為2006年6月21日提交的申請號為200610086445.1、名稱為直流電動機和發電機的分案申請。

技術領域

本發明涉及直流電機和齒輪傳遞機構的組合，更詳細地說，提供一種最適合與齒輪機構組合的、具有新形狀、性能和功能的兩極直流電動機，以及利用行星齒輪機構來減少由電樞的反作用形成的反向轉矩的發電機。

背景技術

在現有技術中，被稱為齒輪電動機的技術如特開2001-54255所示，是將電動機的旋轉軸和齒輪機構相連接，并以螺絲固定彼此的框體。

還有，如特開2003-314634所示，將電動機部分和齒輪機構部分分開配置在同一個框體內，并通過電動機旋轉軸相互連接。

另外，在現有的直流電動機中，轉子和定子以盡量接近的方式設置，由此盡量使轉子和定子的磁隙變窄，從而獲得旋轉力。

同樣，在具有永久磁鐵型的轉子或者定子的直流電動機中，為了使永久磁鐵的磁極盡量與鐵芯接近，需要設置鐵芯縫隙并纏繞線圈，另外，鐵芯縫隙和永久磁鐵因磁吸引力而產生較大的嵌齒轉矩。

另外，通過旋轉，永久磁鐵的N極和S極交替地與鐵芯縫隙接近，使永久磁鐵的磁通量在鐵芯上通過，所以除了存在嵌齒轉矩外，還對線圈產生反電動勢，存在反方向的轉矩。

另外，為了在線圈兩端交替地產生N極和S極以產生旋轉力，需要使線圈的電流流動方向反轉，且因線圈自然的感應而會產生反電動勢。因此，每一次電流方向反轉時線圈中流動的電流會被中斷。在該每一次接通、斷開時會產生浪涌電壓，旋轉越快，線圈會產生越強的電磁波。

在該直流電的每一次的反轉整流中，會產生不能產生旋轉力的死區點，這就造成旋轉不平衡，起動位置也自然受到限制。

這些浪涌電壓、嵌齒轉矩、死區點還會引起直流電動機的電樞產生的電磁聲。

另外，現有的電動機的轉子和定子的位置關系是受限的，即被固定的，所以在電動機機構內部不能將旋轉軸設定在自由位置和自由角度，從而使得需要利用電動機旋轉轉矩的機械裝置在整體的功能、形狀和連接方法上都受到限制。

另外，如日本專利公開2003-314634所示，現有的被稱為齒輪電動機的技術涉及為了增加電動機的轉矩，在傳遞轉矩的過程中會調整電動機的旋轉速度的調整電動機的旋轉速度來進行轉矩傳遞的機構。在這種電動機中，通過旋轉軸和齒輪機構的組合而改變轉數，來調整電動機的轉矩，因此，為了增加轉矩不得已要減速。

另外，在現有的磁鐵轉子型齒輪電動機中，是使一個磁鐵轉子相對于電樞同步旋轉，其旋轉軸為一個。當在轉子旋轉軸外設置另外的旋轉軸時，通過齒輪傳遞等的方法會分散和消耗電動機的轉子旋轉軸轉矩。

再有，如日本專利公開2005-287215所示，利用現有行星齒輪的發電機利用了行星齒輪機構的增速器。其中，通過提高發電機的旋轉速度來達到提高感應電動勢的目的。因此，在通過電流流動獲得感應電動勢時，基于作為發電機旋轉負載的電樞反作用力的反向轉矩會與旋轉速度的增加率成正比地增加。

發明內容

本發明需要解決的第一課題在于，重新認識直流電動機的轉子和定子的現有關系，將僅對兩極電動機才有可能的使轉子和定子之間有磁作用的空隙盡量變大，在該擴大的縫隙中設置齒輪等機構。

本發明需要解決的第二課題在于，對電動機和齒輪機構由電動機的旋轉軸連接的這樣一種由不同的兩個構成要素構成的齒輪電動機的形狀進行改變，將齒輪機構中的一個齒輪做成電動機的轉子，將電動機和齒輪機構做成一體，由此實現小型化。

本發明需要解決的第三課題在于，為了對直流電動機所具有的技術問題進行改善，例如，對因鐵芯縫隙引起的嵌齒轉矩、反電動勢和反向轉矩、線圈自然的感應，以及因浪涌電壓引起的電磁波、因死區點引起的旋轉不平衡、因過大的旋轉負載引起的發熱等加以改善，使兩極直流電動機的電樞鐵芯具有無縫隙結構，利用兩極磁轉子的旋轉直徑比率來實現旋轉的高速化和反向電能的最小化，通過使直流電流無反轉整流和無導通/截止的二極旋轉磁場，作為對浪涌和電磁波的措施，以及實現高效率。

本發明需要解決的第四課題在于，能夠實現自由的電動機設計，這樣的電動機能夠與電動機的設置和使用場所、使用目的等相應，自由地設置轉子和電樞的位置關系，不會對旋轉的效率產生大的影響，轉軸可以自由地改變位置和角度，而且能夠在相同的電壓下實現旋轉速度的變速等。