[发明专利]一种环形转子直流电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种环形转子直流电机。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，主要作用是利用电能转化为机械能。常用的电机有直流电机，传统的直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成，直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成，运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。

传统电机的能耗主要用在了感抗上面，比如一台48V/1000W的直流电机，直流电阻0.6欧姆，额定电流20安培，通过公式可以计算出它的交流感抗是48/20＝2.4欧姆。在没有感抗的情况下，得到20安培的电流只需要0.6*20＝12V的电压，那么输入功率就是12V*20A＝240W.，如果在没有感抗的情况下把这台电机的直流电阻调整为0.1欧姆，那么电机在输出力矩不变的情况下就只需40瓦功率，在现有的电机上是不能实现以上的这种状态，因此现有的电机功耗高，功率转换效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种环形转子直流电机，解决目前技术中传统的电机感抗高，功耗高，功率转换效率低下的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种环形转子直流电机，其特征在于，包括定子线圈和转子，定子线圈整体为沿周向缠绕着线圈的空心筒结构，转子呈圆环状并且转子沿圆周方向由导磁性段和非导磁性段组成，定子线圈包在转子的圆周弧段上，定子线圈周期性通断电驱动转子沿其自身圆周方向转动。本发明所述的环形转子直流电机利用空心筒结构的定子线圈在其通电时产生磁场，磁场的方向沿着空心筒的轴向，磁场对转子的导磁性段产生磁性吸力，从而使得转子沿其自身圆周方向转动起来，然后定子线圈断电，转子由于惯性会继续旋转，在转子的导磁性段旋转到达空心筒的洞口时，定子线圈再次通电产生磁场对转子的导磁性段产生吸力，以上过程周而复始的进行，使得转子形成连续不断的旋转运动，转子无电流不需要供电，不受温度的影响，使用寿命长，运转更加顺畅稳定。

进一步的，所述的定子线圈为超导线圈，超导线圈的电阻为零，线圈的线径可以尽可能的小，砸数也尽量绕多，以小电流来工作降低功耗。

进一步的，所述的定子线圈上设置有冷冻装置，利用冷冻装置单独对定子线圈进行降温冷冻便于实现超导，无需对转子等其他部件进行冷冻，可以有效降低能源消耗，提高电机工作效率。

进一步的，所述的导磁性段为软磁体，是磁场的良导体。

进一步的，所述的定子线圈在转子的圆周方向上间隔设置有若干个，多个定子线圈协同工作，使得转子在定子线圈的空心内以轴承支撑的状态进行旋转，阻力小，降低发热量，使用寿命长，噪音低，提高运转顺畅性，降低损耗，提高输出功率。

进一步的，所述的导磁性段和非导磁性段沿圆周方向相互间隔设置有若干段，提高运转稳定性，不同位置处的导磁性段可有由不同位置处的定子线圈产生的磁场驱动旋转，输出功率高。

进一步的，所述的转子上设置了沿圆周方向的齿圈，转子通过齿圈传递旋转动力。

进一步的，所述的转子旁设置了与齿圈啮合的动力输出轮，动力输出轮向外输出动力，可通过调整动力输出轮的尺寸来调整输出扭矩。

进一步的，所述的动力输出轮与控制系统连接监测转子的旋转位置，控制系统通过转子的旋转位置来控制定子线圈的通断电，动力输出轮与转子上的齿圈啮合，从而通过动力输出轮的旋转圈数便能推算出转子的旋转圈数，从而确定导磁性段和非导磁性段的位置，通过导磁性段的旋转位置来控制定子线圈的通断电，在导磁性段刚要进入定子线圈的空心洞口时通电产生磁性力，在导磁性段与定子线圈的磁性力得到平衡前定子线圈断电，磁性力消失，转子在惯性作用下继续旋转，周而复始的通过转子上导磁性段的位置来控制定子线圈的通断电，并且定子线圈的第二次通电时间总是在第一次断电产生的自感电动势消失以后。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的环形转子直流电机利用定子线圈的通断电来驱动环形的转子转动，定子线圈的电流方向一直是单方向，转子无电流不需要供电，不受温度的影响，使用寿命长，阻力小，发热量低，使用寿命长，噪音低，运转顺畅性高，子线圈为超导线圈，超导线圈的电阻为零，线圈的线径可以尽可能的小，砸数也尽量绕多，以小电流来工作降低功耗，提高输出功率。