[实用新型]采用电磁铁原理分析方法设计的电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及采用电磁铁原理分析方法设计的电动机，属于电动机的技术领域。 

背景技术

1平方厘米的电磁铁在磁感应强度为2特斯拉时吸力160牛顿，如果这个力可以以每秒10米的速度运动，功率可以达到1.6千瓦。 

现有的1.6千瓦的电动机的定子和转子的面积都有几百平方厘米，很多电动机线速度可以达到每秒10米，和电磁铁相比较，现有电动机能够利用的力不足1/100。尽管因为电动机连续运动的原因，不能产生电磁铁那么大的力，但是现有的电动机的驱动力相对于电磁铁的吸力来讲，力的利用率还是相当低的。 

采用电磁铁原理分析方法设计电动机，能够大幅度提高电动机的输出功率，或者在同样输出功率时大幅度缩小电动机的体积，还能大幅度的提高电动机的效率，节约能量和原材料的消耗。 

通过采用电磁铁原理分析方法设计电动机，发现定子整体结构的电动机会产生很多磁力线，其中部分磁力线会对电动机产生不利影响，这种磁力线在下面称为寄生磁力线。寄生磁力线有些会旁路主磁通，使主磁通产生的输出转矩减小，有些会在其它相(其它相的定义见具体实施方式)产生与电动机运动方向的相反作用力，寄生磁力线还会产生磁损耗，引起电动机的发热，降低电动机的效率。总体上，寄生磁力线的存在会使电动机输出功率减小，效率降低。因此采用一种新的设计方法，消除这种寄生磁力线的影响，将会大幅提高电动机的效率，节约能量的消耗。 

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种电动机的设计方法，提出一种采用电磁铁原理、应用磁场能量分析的方法对电动机进行分析设计，使电动机的效率和输出功率大幅度提高，并得出电动机存在一种会对电动机产生不利影响的寄生磁力线，并由此设计出能减小寄生磁力线影响的电动机。 

本实用新型首先对电磁铁原理进行分析，分析得出电磁铁和电磁铁之间，只有异性相吸，没有同性相斥。 

本实用新型的电动机的定子由根据电磁铁原理设计的定子基本结构单元构成，转子由软磁材料构成。因为同性相斥不存在，就无法通过改变定子的电流方向，来造成同性相斥，推动转子运动，而只能通过以一定的顺序接通和关断不同相的定子基本结构单元的励磁线圈的通断，使定子基本结构单元按一定顺序产生吸力，吸引转子运动。 

为了使电动机输出功率较大，应保证足够的空气隙，前气隙角与后气隙角之和应大于转子齿角，同时大于定子齿角。 

电动机转子顺时针方向转动的情况下，当前气隙角小于后气隙角时，定子基本结构单元的线圈导通才能产生与转动方向相同的力；电动机转子逆时针方向转动的情况下，当前气隙角大于后气隙角时，定子基本结构单元的线圈导通才能产生才能产生与转动方向相同的力。上述条件本实用新型称为线圈根据转动方向导通的原则。要使电动机正常转动，必须遵守所述的线圈根据转动方向导通的原则。 

本实用新型的定子基本结构单元的每一个线圈包含的齿的数量是一个或多个。 

上述结构中，会产生很多条磁力线，其中一部分被称为寄生磁力线，这些磁力线会对电动机运动产生不利影响，例如会旁路主磁通，使主磁通产生的输出转矩减小，或者会在其它相(其它相的定义见具体实施方式)产生与电动机运动方向相反的作用力，寄生磁力线还会 产生磁损耗，引起电动机的发热，降低电动机的效率。 

本实用新型采用非磁性材料或者空气隙所构成的隔离单元分隔开定子基本结构单元，使寄生磁力线大幅减小，减小了寄生磁力线对电动机的不利影响。非磁性材料或者空气隙所构成的隔离单元的圆心角至少要大于电动机定子相间齿角的二分之一。 

本实用新型还提出一种在电动机的定子基本结构单元中采用磁通势同方向串联线圈组(磁通势同方向串联线圈组的定义见具体实施方式)来减小寄生磁力线影响的方法。定子基本结构单元的磁通势同方向串联线圈组的每一个线圈所包含的定子齿是一个或多个，每极每相的磁通势同方向串联线圈组是一组或多组。在定子基本结构单元采用磁通势同方向串联线圈组时，可以同时采用非磁性材料或者空气隙所构成的隔离单元分隔电动机定子铁芯以减少寄生磁力线的影响。 

本实用新型的有益效果是：采用电磁铁原理的分析方法设计，可以使磁场力得到充分利用，从而使设计出的电动机体积小、效率高、输出功率大；由于没有使用永久磁铁，克服了永久磁铁被消磁而导致磁性减小，使电动机在使用一段时间后输出功率减小、效率降低的缺点；采用非磁性材料或者空气隙隔离寄生磁力线，采用磁通势同方向串联线圈组，减小了寄生磁力线对电动机的不利影响，提高了电动机的效率，节约了能量的消耗。 

附图说明

图1.1为一个电磁铁；