專利名稱：撥動式節(jié)能型電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動機領域，具體涉及一種無旋轉磁場的撥動式節(jié)能型電動機。
背景技術：
電動機是應用電磁感應原理運行的旋轉電磁機械，用于實現(xiàn)電能向機械能的轉換。傳統(tǒng)的電動機主要由位于中心的轉子、環(huán)繞轉子設置的定子和其他附件組成。定子是電動機的靜止部分，由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成。其中定子鐵心固定在機座上，并由表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在定子鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子繞組由絕緣導線繞制而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內。每3個繞組在空間互隔120°電角度、且對稱排列，構成一組三相繞組。三相繞組的導線相互接成星形接法或三角形接法。轉子是電動機的旋轉部分，由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部分組成。轉子鐵心是電動機磁路的一部分，由外圓周上沖有均勻轉子線 槽的硅鋼片疊壓而成，并固定在轉軸上。轉子鐵心的線槽中放置轉子繞組。轉子繞組根據(jù)結構的不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式轉子繞組因其形狀象鼠籠而得名，它的結構是以嵌入線槽中鋁或銅條為導體，鋁或銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來。繞線式轉子繞組和定子繞組的結構和安裝方式相似。然而傳統(tǒng)結構的電動機存在以下不足I、為了產生旋轉磁場而使不同相位繞組輪流通電做功，單位時間內不是所有的線圈繞組都在做功，功率密度比和效率都相對較低。2、定子繞組和轉子繞組僅有一個磁級(即定子繞組的內側磁極和轉子繞組的外側磁極)相對，而定子繞組和轉子繞組的另一個磁級(即定子繞組的外側磁極和轉子繞組的內側磁極)的電磁場能量并未很好的利用，從而一定程度影響了電動機的效率。3、由于定子繞組和轉子繞組的三相繞組均相互間隔120°電角度、且三相繞組的絕緣導線需相互連接的結構特點，定子繞組和轉子繞組的絕緣導線的大部分需要用作三相繞組的連接導線，而這部分連接導線又并未能用作產生電磁場，這不僅需要更多地耗費絕緣導線，加大電動機的重量和生產成本；而且也在一定程度影響了電動機的效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種無旋轉磁場的撥動式節(jié)能型電動機，其通過改進現(xiàn)有電動機的傳統(tǒng)結構，既使得電動機的效率能夠大為提高，而且能夠使得電動機的重量和成本大幅度降低。為解決上述問題，本發(fā)明是通過下述方案實現(xiàn)的一種撥動式節(jié)能型電動機，包括定子和轉子。其中所述定子主要由固定隔板和η個繞組組成；其中每個繞組均由鐵心和螺旋纏繞在鐵心外圓周面上的絕緣導線構成；上述η個繞組的鐵心固定在固定隔板上，并使得每個繞組的中軸線均與固定隔板的表面相垂直；所有繞組在固定隔板上以轉子的轉軸為中心、呈圓周狀等距分布；上述η個繞組相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導線與一方波電源相連,通電時每個繞組的極性方向朝向一致；所述轉子由轉軸、2個轉盤、2η個N極性磁鐵片和2η個S極性磁鐵片組成；2個轉盤平面與定子的固定隔板平面相平行，且2個轉盤分別位于固定隔板的相對兩側上；2個轉盤的中心貫穿固定在轉軸上，且轉軸的中心線與2個轉盤的中垂線重合，轉軸與2個轉盤相連動；每個轉盤的內側面相互間隔地安裝有η個N極性磁鐵片和η個S極性磁鐵片；其中一個N極性磁鐵片和一個S極性磁鐵片相互靠近形成一組磁鐵對，η組磁鐵對在轉盤上以轉子的轉軸為中心、呈圓周狀等間距分布；一個轉盤上的磁鐵片與另一個轉盤上的磁鐵片的位置一一對應，且2個轉盤上相對位置上的磁鐵片的極性相反，即處于2個轉盤同一位置上的2個磁 鐵片一個為N極性磁鐵片、一個為S極性磁鐵片；上述定子上的每個繞組與處于其兩側的轉子上的每組磁鐵對的位置均一一對應；上述η為大于等于2的正整數(shù)。為了對繞組的通斷電時間進行精確的控制，本發(fā)明還進一步包括將直流電源轉化為方波電源的控制電路，該控制電路主要由位置感應器、放大電路和開關電路組成；其中位置感應器安裝在其中一個轉盤上，且位置與轉盤上的磁鐵對的位置相對應；位置感應器的輸出端經(jīng)放大電路與開關電路的控制端相連，開關電路的電源端連接外部的直流電源，開關電路的輸出端與繞組相接。上述方案中，所述位置感應器為光電檢測器或霍爾開關傳感器。上述方案中，所述轉軸的中段處還安裝有散熱風扇來進行散熱。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明無旋轉磁場，所有線圈繞組同時做功，使功率密度比大為提高，提高了效率，同功率要求下體積減小，降低了生產成本；定子繞組為同心圓柱型；這就不僅使得繞組與繞組之間的電連接簡化、減少連接導線的無故浪費，而且無需由硅鋼片沖制和疊壓而成的大型鐵心；最終使得電動機的重量減輕、生產工藝簡化；其次，轉子為永久磁鐵，沒有轉子繞組的耗電，效率也得到提高，定子繞組兩側均設置轉子磁鐵的結構，能夠充分利用定子繞組兩極的電磁場，使得電動機的效率提高；再者，利用控制電路的位置感應裝置來控制外部電源向繞組供電的通斷，利用使得電動機的效率更進一步提高。


圖I為一種撥動式節(jié)能型電動機的立體示意圖。圖2為圖I的側視圖。圖3為圖I的剖視圖。圖4為多個繞組模塊和多個磁鐵轉子模塊機械串聯(lián)的剖視圖。圖中標號為1、定子；1_1、固定隔板；1_2、繞組；2、轉子；2_1、轉軸；2_2、轉盤；2-3、磁鐵片；3、散熱風扇
具體實施例方式參見圖I和圖2，本實施例一種撥動式節(jié)能型電動機，主要由定子I和轉子2兩大部分構成。其中所述定子I部分主要由固定隔板1-1和η個繞組1_2組成。每個繞組1_2的結構與現(xiàn)有電動機的繞組1-2相同，即由圓柱狀的鐵心和螺旋纏繞在鐵心外圓周面上的絕緣導線組成。上述η個繞組1-2的鐵心固定在固定隔板1-1上，并使得每個繞組1-2的中軸線均與固定隔板1-1的表面相垂直。所有繞組1-2在固定隔板1-1上以轉子2的轉軸2-1為中心、呈圓周狀等距分布 。繞組1-2在固定隔板1-1上的固定方式可以有兩種一種是在固定隔板1-1上開設多個呈圓周狀分布的通孔，然后將每個繞組1-2穿過并固定在該通孔的內部；一種是在固定隔板1-1的兩個表面上各安裝η個呈圓周分布的繞組1-2分體，此時位于固定隔板1-12個表面的位置相對的2個繞組1-2分體形成一個繞組1-2。上述η個繞組1-2相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導線與一方波電源相連，通電時每個繞組1-2的極性方向朝向一致，即通電后固定隔板1-1的一側全部為繞組1-2的N極，另一側則全部為繞組1-2的S極。所述轉子2由轉軸2-1、2個轉盤2-2、2η個N極性磁鐵片2_3和2η個S極性磁鐵片2-3組成。2個轉盤2-2平面與定子I的固定隔板1-1平面相平行，且2個轉盤2_2分別位于固定隔板1-1的相對兩側上。2個轉盤2-2的中心貫穿固定在一轉軸2-1上，此時為了安裝的方便，固定隔板1-1的中部還開設有一通孔供該轉軸2-1無接觸地貫穿而過。為了進行散熱，轉軸2-1的中段即固定隔板1-1中部的通孔內還安裝有散熱風扇3。轉軸2-1的中心線與2個轉盤2-2的中垂線重合，轉軸2-1與2個轉盤2-2相連動。每個轉盤2_2的內側面相互間隔地安裝有η個N極性磁鐵片2-3和η個S極性磁鐵片2_3。其中一個N極性磁鐵片2-3和一個S極性磁鐵片2-3相互靠近形成一組磁鐵對，η組磁鐵對在轉盤2_2上以轉子2的轉軸2-1為中心、呈圓周狀等間距分布。一個轉盤2-2上的磁鐵片2-3與另一個轉盤2-2上的磁鐵片2-3的位置——對應，且2個轉盤2-2上相對位置上的磁鐵片2_3的極性相反，即處于2個轉盤2-2同一位置上的2個磁鐵片2-3 —個為N極性磁鐵片2_3、一個為S極性磁鐵片2-3。參見圖3。上述定子I上的每個繞組1-2與處于其兩側的轉子2上的每組磁鐵對的位置均一一對應；即繞組1-2在固定隔板1-1上所圍成的圓周與磁鐵對在轉盤2-2上所圍成的圓周的半徑相一致、圓心處于同一直線上；且每2個繞組1-2之間的間隔距離也與每2個磁鐵對的間隔距離相同。定子與轉子之間留有一定的縫隙。上述η為大于等于2的正整數(shù)。相較于方波電源而言，直流電源更易于獲得，因此在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，可以選用直流電源作為外部供電電源。此時，為了能夠將直流電源轉化為方波電源，需要增設一控制電路。該控制電路不僅能夠實現(xiàn)電源的轉換，關鍵是能夠實現(xiàn)對繞組1-2的通斷電的時間進行精確控制。上述控制電路主要由位置感應器、放大電路和開關電路組成。其中位置感應器安裝在其中一個轉盤2-2上，且位置與轉盤2-2上的磁鐵對的位置相對應。位置感應器的輸出端經(jīng)放大電路與開關電路的控制端相連，開關電路的電源端連接外部的直流電源，開關電路的輸出端與繞組1-2相接。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，所述位置感應器可以是光電檢測器或霍爾開關傳感器。此時，轉子2的轉動是不依靠三相旋轉磁場旋轉的，而是通過位置檢測裝置檢測出轉子2在圓周上與的磁鐵與定子I的相對位置關系，在準確的時間段給繞組1-2通電以撥動轉子2轉動，并周期循環(huán)往返工作，使電動機可以連續(xù)轉動。當然所選用的外部供電電源也可以是交流電源，此時，首先需要通過一半導體整流濾波電路將交流電源轉換為直流電源，然后再通過控制電路將直流電源轉化為方波電源供給繞組1-2。無旋轉磁場的撥動式節(jié)能電動機的工作過程是，本電動機完全不像傳統(tǒng)電動機要先建立三相旋轉磁場才能使轉子2旋轉，而像是內燃機，在檢測出轉軸2-1在圓周上的某個點上給轉軸2-1 —個推力也可以說給以是一個撥動力。只要在圓周上不停地給予連續(xù)均勻的撥動力，轉軸2-1就可以連續(xù)不停地轉動,對外面的機械輸出機械力。工作時，由位置感應器檢測出定子I繞組1-2線圈與線圈兩側的磁鐵片2-3的相對位置，及時的給繞組1-2通以直流電，使線圈兩端產生的磁場極性與兩側轉子2上的磁鐵片2-3的極性相同，由于同性相斥的原理，就推動轉子2轉動，緊接著下一個磁鐵片2-3的極性與繞組1-2線圈的極性相反，由于異性相吸的原理，繞組1-2線圈的磁力就拉動轉子2繼續(xù)向前轉動，當異性磁鐵片2-3接近繞組1-2線圈時及時斷電，完成一個周期繼續(xù)下一個同樣的周期，電動機就連續(xù)轉動了。開關電路給繞組1-2提供的是間歇的通電和斷電的方波。所以此連續(xù)轉動的電動機約有50 %的時間不供電。由于繞組1-2線圈的兩端的磁力同時推動其左右兩側的兩個轉盤2-2同時轉動，所以效率大幅度提高。此外由于繞組1-2線圈是間歇供電，所以很節(jié)能。由于圓周上的所有線圈同時得電同時工作，所以體積小功率大。由于轉子2是用永久磁鐵，沒有轉子繞組電流，所以很節(jié)能。因為本電動機的轉子2和定子I都不用硅鋼片鐵芯，可以全鋁合金制造，很多小型的電動機如家用電風扇可以用全塑料制造，而且是模塊化生產，所以生產效率、重 量和成本以及鐵損大幅度下降，效率更進一步提高。由于上述電動機使用的是直流電源，調整直流電源的電壓，就可以方便的調整電動機的轉速和功率，所以也很適用于電動車。本發(fā)明既可以由一個定子I和轉子2構成，也可以由多個模塊化生產的相同的定子I繞組模塊和多個模塊化生產的相同的轉子2磁鐵模塊作機械串聯(lián)，以增加上述電動機的扭矩和功率，如圖4所不。
權利要求
1.撥動式節(jié)能型電動機，包括定子(I)和轉子(2)，其特征在于 所述定子(I)主要由固定隔板(1-1)和η個繞組(1-2)組成；其中每個繞組(1-2)均由鐵心和螺旋纏繞在鐵心外圓周面上的絕緣導線構成；上述η個繞組(1-2)的鐵心固定在固定隔板(1-1)上，并使得每個繞組(1-2)的中軸線均與固定隔板(1-1)的表面相垂直；所有繞組(1-2)在固定隔板(1-1)上以轉子(2)的轉軸(2-1)為中心、呈圓周狀等距分布；上述η個繞組(1-2)相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導線與一方波電源相連，通電時每個繞組(1-2)的極性方向朝向一致； 所述轉子(2)由轉軸(2-1)、2個轉盤(2-2)、2η個N極性磁鐵片(2-3)和2η個S極性磁鐵片(2-3)組成；2個轉盤(2-2)平面與定子(I)的固定隔板(1-1)平面相平行，且2個轉盤(2-2)分別位于固定隔板(1-1)的相對兩側上;2個轉盤(2-2)的中心貫穿固定在轉軸(2-1)上，且轉軸(2-1)的中心線與2個轉盤(2-2)的中垂線重合，轉軸(2-1)與2個轉盤(2-2)相連動；每個轉盤(2-2)的內側面相互間隔地安裝有η個N極性磁鐵片(2_3)和η個S極性磁鐵片(2-3);其中一個N極性磁鐵片(2-3)和一個S極性磁鐵片(2_3)相互靠近形成一組磁鐵對，η組磁鐵對在轉盤(2-2)上以轉子(2)的轉軸(2-1)為中心、呈圓周狀等間距分布；一個轉盤(2-2)上的磁鐵片(2-3)與另一個轉盤(2-2)上的磁鐵片(2-3)的位置一一對應，且2個轉盤(2-2)上相對位置上的磁鐵片(2-3)的極性相反，即處于2個轉盤(2-2)同一位置上的2個磁鐵片(2-3) —個為N極性磁鐵片(2-3)、一個為S極性磁鐵片(23)； 上述定子(I)上的每個繞組(1-2)與處于其兩側的轉子(2)上的每組磁鐵對的位置均一一對應；上述η為大于等于2的正整數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的撥動式節(jié)能型電動機，其特征在于還進一步包括一將直流電源轉化為方波電源的控制電路，該控制電路主要由位置感應器、放大電路和開關電路組成；其中位置感應器安裝在其中一個轉盤(2-2)上，且位置與轉盤(2-2)上的磁鐵對的位置相對應；位置感應器的輸出端經(jīng)放大電路與開關電路的控制端相連，開關電路的電源端連接外部的直流電源，開關電路的輸出端與繞組(1-2)相接。
3.根據(jù)權利要求2所述的撥動式節(jié)能型電動機，其特征在于位置感應器為光電檢測器或霍爾開關傳感器。
4.根據(jù)權利要求I所述的撥動式節(jié)能型電動機，其特征在于轉軸(2-1)的中段處還安裝有散熱風扇(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種撥動式節(jié)能型電動機，其定子主要由固定隔板和n個繞組組成；n個繞組的鐵心固定在固定隔板上；n個繞組相互之間呈并聯(lián)和/或串聯(lián)連接后通過導線與一方波電源相連，通電時每個繞組的極性方向朝向一致。轉子由轉軸、2個轉盤、2n個N極性磁鐵片和2n個S極性磁鐵片組成；2個轉盤分別位于固定隔板的相對兩側上；2個轉盤的中心貫穿固定在轉軸上，轉軸與2個轉盤相連動；每個轉盤的內側面安裝有2n個磁鐵片，且2個轉盤上相對位置上的磁鐵片的極性相反；定子上的每個繞組與處于其兩側的轉子上的每組磁鐵對的位置均一一對應。本發(fā)明具有功率高、重量小和成本大低的特點。
文檔編號H02K16/00GK102843012SQ201210362988
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者趙春榮 申請人:趙春榮