[发明专利]强弱气隙磁场相间分布的电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，既可作发电机，又可作电动机。用作发电机时，既可作交流发电机，也可作直流发电机；用作电动机时，即可作交流电动机，也可作直流电动机。

背景技术

旋转电机是基于磁能生电、电能生磁而制造的机电能量转换装置。现代电机产品种类繁多，应用十分广泛，但是，现有电机或多或少都存在一些缺陷。例如：交流异步电动机虽然具有结构简单、工作可靠、寿命长、成本低、保养简便的优点，但是，与直流电机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低，其旋转磁场的产生需要从电网吸取无功功率，故功率因素低，无形中损失了大量电能。同步电机尽管工作效率高、噪音低、转矩波动小，但存在着启动困难，容易发生失步和堵转的问题。开关磁阻电机结构简单、工作可靠、启动性能好、调速性能好，但存在转矩脉动大、噪声大、功率密度和效率相对永磁电机偏低的缺陷。传统有刷直流电机虽有启动转矩大、响应快、噪音低、运行效率高、调速性能好等优点，但缺点也很明显：①换向时产生电磁干扰；②可靠性差，寿命短，维修困难；③噪声大。传统的无刷直流电机既具有有刷直流电动机同样的性能，又依靠电子换向，除去了电刷和换向器，无刷直流电动机系统的变速范围更宽，运行更稳，而且起动力矩大、过载能力强、效率高、体积小、寿命长，但是，转矩脉动使无刷直流电动机的应用受到了限制。

发明内容

为了克服旋转电机的上述缺点，本发明提供了一种节能高效、成本低、寿命长、噪音小、自启动、无堵转、不失步、无转矩脉动、应用范围广范的强弱气隙磁场相间分布的电机。其发明内容如下：

1、本发明所述强弱气隙磁场相间分布的电机(如例图1)，由转子1、定子2、轴承3、轴承支承架5、端盖6、机壳7、电路8、叶轮9等部分组成。其转子和定子的组合可以是内转子外定子、内定子外转子，或者内外定子配一个转子、内外转子配一个定子；也可以是轴向定子与轴向转子平行安装，即定子一端或两端设转子，或者转子一端或两端设定子；还可以是多定子多转子组合。电机的外形可以是圆柱状、菱柱状或者是盘状，也可根据实际需要设计。

本发明所述强弱气隙磁场相间分布的电机，是一种基于磁场同名磁极相斥、异名磁极相吸的原理设计的旋转电机。其特征是定子(或转子)采用大小相同的磁铁均匀分布，而与之对应的转子(或定子)采用大小不同的两种或多种型号的磁铁搭配，且小号磁铁按顺(逆)时针相同的方向偏转相同的极距(如例图2a1-b6，例图3a1-b2)，或与之对应的转子(或定子)采用大小相同的磁铁但少数对称磁铁按顺(逆)时针相同的方向偏转相同的极距；或者定子与转子同时各自采用大小不同的两种或多种型号的磁铁搭配，且定子与转子小号磁铁分别按顺(逆)时针不同的方向偏转相同的极距(如例图2c1-c2)；或者定子(或转子)采用大小相同的电磁铁均匀分布且各相绕组依次轮流循环导通和截止，而与之对应的转子(或定子)无论采用大小相同的磁铁还是大小不同的磁铁，均不偏转磁极(如例图3c1-f)。从而使定子与转子之间的气隙磁场变成一个或多个强(或弱)气隙磁场搭配一个弱(或强)气隙磁场(或者只有一对弱气隙磁场，其它均为强气隙磁场)，形成“强弱强弱……、强强弱强强弱……、强强强弱强强强弱……”等强弱气隙磁场沿圆周相间分布的格局。当定子或转子大号磁铁(或大小相同但未偏转的磁铁)的磁极中心与对应的转子或定子磁铁的磁极中心对齐时(多个相邻且极性相同的定子或转子磁极可视为一个磁极，以其弧长中心线对齐)，小号磁铁(或大小相同但偏转一定极距的磁铁)的磁极中心与所对应磁铁的磁极中心一致地偏转一定的极距；或者定子或转子各相绕组依次轮流循环导通和截止，使其一个或多个相邻且极性相同的磁极与所对应的转子或定子一个或多个相邻且极性相同的磁极弧长的中心线瞬间一致地偏转一定的极距。从而使电机转子能随时相对定子保持定向旋转。

本发明所述强弱气隙磁场相间分布的电机，定子或转子磁铁分为永磁铁和电磁铁。其小号永磁铁与大号永磁铁比较，小号永磁铁分为磁铁的弧宽减少；或者磁铁与磁轭的弧宽同时减少；或者磁铁的弧宽相同仅磁轭弧宽减少；或者磁极的气隙面的一侧扩大气隙距离等情形。其小号电磁铁与大号电磁铁比较，小号电磁铁分为铁芯弧宽减少(线圈导线可以减少)；或者铁芯与极靴(或磁轭)弧宽同时减少(线圈导线可以减少)；或者铁芯弧宽和线圈导线与大号电磁铁相同仅极靴(或磁轭)弧宽减少；或者磁极的气隙面的一侧扩大气隙距离等情形。