專利名稱：直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電機(jī)和齒輪傳遞機(jī)構(gòu)的組合，更詳細(xì)地說，提供一種最適合與齒輪機(jī)構(gòu)組合的、具有新形狀、性能和功能的兩極直流電動機(jī)，以及利用行星齒輪機(jī)構(gòu)來減少由電樞的反作用形成的反向轉(zhuǎn)矩的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，被稱為齒輪電動機(jī)的技術(shù)如特開2001-54255所示，是將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和齒輪機(jī)構(gòu)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(jī)部分和齒輪機(jī)構(gòu)部分分開配置在同一個框體內(nèi)，并通過電動機(jī)旋轉(zhuǎn)軸相互連接。
另外，在現(xiàn)有的直流電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子和定子以盡量接近的方式設(shè)置，由此盡量使轉(zhuǎn)子和定子的磁隙變窄，從而獲得旋轉(zhuǎn)力。
同樣，在具有永久磁鐵型的轉(zhuǎn)子或者定子的直流電動機(jī)中，為了使永久磁鐵的磁極盡量與鐵芯接近，需要設(shè)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(chǎn)生較大的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
另外，通過旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)矩外，還對線圈產(chǎn)生反電動勢，存在反方向的轉(zhuǎn)矩。
另外，為了在線圈兩端交替地產(chǎn)生N極和S極以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，需要使線圈的電流流動方向反轉(zhuǎn)，且因線圈自然的感應(yīng)而會產(chǎn)生反電動勢。因此，每一次電流方向反轉(zhuǎn)時(shí)線圈中流動的電流會被中斷。在該每一次接通、斷開時(shí)會產(chǎn)生浪涌電壓，旋轉(zhuǎn)越快，線圈會產(chǎn)生越強(qiáng)的電磁波。
在該直流電的每一次的反轉(zhuǎn)整流中，會產(chǎn)生不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的死區(qū)點(diǎn)，這就造成旋轉(zhuǎn)不平衡，起動位置也自然受到限制。
這些浪涌電壓、嵌齒轉(zhuǎn)矩、死區(qū)點(diǎn)還會引起直流電動機(jī)的電樞產(chǎn)生的電磁聲。
另外，現(xiàn)有的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的位置關(guān)系是受限的，即被固定的，所以在電動機(jī)機(jī)構(gòu)內(nèi)部不能將旋轉(zhuǎn)軸設(shè)定在自由位置和自由角度，從而使得需要利用電動機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的機(jī)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(xiàn)有的被稱為齒輪電動機(jī)的技術(shù)涉及為了增加電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中會調(diào)整電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞的機(jī)構(gòu)。在這種電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)軸和齒輪機(jī)構(gòu)的組合而改變轉(zhuǎn)數(shù)，來調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，因此，為了增加轉(zhuǎn)矩不得已要減速。
另外，在現(xiàn)有的磁鐵轉(zhuǎn)子型齒輪電動機(jī)中，是使一個磁鐵轉(zhuǎn)子相對于電樞同步旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)軸為一個。當(dāng)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸外設(shè)置另外的旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，通過齒輪傳遞等的方法會分散和消耗電動機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩。
再有，如日本專利公開2005-287215所示，利用現(xiàn)有行星齒輪的發(fā)電機(jī)利用了行星齒輪機(jī)構(gòu)的增速器。其中，通過提高發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來達(dá)到提高感應(yīng)電動勢的目的。因此，在通過電流流動獲得感應(yīng)電動勢時(shí)，基于作為發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)負(fù)載的電樞反作用力的反向轉(zhuǎn)矩會與旋轉(zhuǎn)速度的增加率成正比地增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的第一課題在于，重新認(rèn)識直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的現(xiàn)有關(guān)系，將僅對兩極電動機(jī)才有可能的使轉(zhuǎn)子和定子之間有磁作用的空隙盡量變大，在該擴(kuò)大的縫隙中設(shè)置齒輪等機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明需要解決的第二課題在于，對電動機(jī)和齒輪機(jī)構(gòu)由電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接的這樣一種由不同的兩個構(gòu)成要素構(gòu)成的齒輪電動機(jī)的形狀進(jìn)行改變，將齒輪機(jī)構(gòu)中的一個齒輪做成電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，將電動機(jī)和齒輪機(jī)構(gòu)做成一體，由此實(shí)現(xiàn)小型化。
本發(fā)明需要解決的第三課題在于，為了對直流電動機(jī)所具有的技術(shù)問題進(jìn)行改善，例如，對因鐵芯縫隙引起的嵌齒轉(zhuǎn)矩、反電動勢和反向轉(zhuǎn)矩、線圈自然的感應(yīng)，以及因浪涌電壓引起的電磁波、因死區(qū)點(diǎn)引起的旋轉(zhuǎn)不平衡、因過大的旋轉(zhuǎn)負(fù)載引起的發(fā)熱等加以改善，使兩極直流電動機(jī)的電樞鐵芯具有無縫隙結(jié)構(gòu)，利用兩極磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)直徑比率來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的高速化和反向電能的最小化，通過使直流電流無反轉(zhuǎn)整流和無導(dǎo)通/截止的二極旋轉(zhuǎn)磁場，作為對浪涌和電磁波的措施，以及實(shí)現(xiàn)高效率。
本發(fā)明需要解決的第四課題在于，能夠?qū)崿F(xiàn)自由的電動機(jī)設(shè)計(jì)，這樣的電動機(jī)能夠與電動機(jī)的設(shè)置和使用場所、使用目的等相應(yīng)，自由地設(shè)置轉(zhuǎn)子和電樞的位置關(guān)系，不會對旋轉(zhuǎn)的效率產(chǎn)生大的影響，轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度的變速等。
本發(fā)明需要解決的第五課題在于，提供一種將直流電動機(jī)的軸輸出形成為多軸輸出的最適合的結(jié)構(gòu)，使各旋轉(zhuǎn)軸自身產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，無需減速地通過齒輪傳遞來對旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行合成。在現(xiàn)有的齒輪發(fā)動機(jī)中，通過齒輪的減速比來增加轉(zhuǎn)矩，但是在本發(fā)明中不需要減速就可以輸出強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明需要解決的第六課題在于，減小在利用行星齒輪機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有發(fā)電機(jī)中沒有解決的與增速旋轉(zhuǎn)比成正比的反向轉(zhuǎn)矩。
該反向轉(zhuǎn)矩的減小通過下述方式實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)置在行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星齒輪上的磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在行星齒輪載體上的電樞線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，利用在行星齒輪載體上產(chǎn)生的電樞反作用力減小反向轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種直流電動機(jī)，其包括電樞定子，由無縫隙環(huán)形鐵芯和以等間隔的旋轉(zhuǎn)角同向纏繞在所述環(huán)形鐵芯全周的偶數(shù)個線圈構(gòu)成，所述偶數(shù)個線圈兩端串聯(lián)連接，其各連接部位形成為電力輸入用端子；兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子，具有條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，且所述磁場與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直，其磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑與所述環(huán)形鐵芯內(nèi)周具有間隙，其中，直流電壓被施加在所述電樞定子的一個輸入端子和位于與該輸入端子成180度對角位置的輸入端子上，且所述直流電壓與所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同步地，按照旋轉(zhuǎn)方向中途不間斷的方式被施加。
在上述直流電動機(jī)中，所述電樞定子的無縫隙環(huán)形鐵芯的形狀可以為圓形、橢圓形、三角形、或四邊形。
在上述直流電動機(jī)中，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸可以偏離所述無縫隙環(huán)形鐵芯形狀中心。
在上述直流電動機(jī)中，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑可以在其旋轉(zhuǎn)軸的長度方向(軸線方向)上改變。
優(yōu)選地，在上述直流電動機(jī)中，所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁極的直徑與所述無縫隙環(huán)形鐵芯內(nèi)徑之比等于或小于61.80339％。
在上述直流電動機(jī)中，在所述的電樞定子和所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子之間的空隙，可以設(shè)置有行星齒輪機(jī)構(gòu)。
在上述的直流電動機(jī)中，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽齒輪、在太陽齒輪的外側(cè)與所述太陽齒輪嚙合的行星齒輪、圍繞所述行星齒輪并與其嚙合的內(nèi)齒輪，所述電樞定子以同心的方式設(shè)置在所述內(nèi)齒輪的外周或者側(cè)面，所述行星齒輪為其內(nèi)部一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的行星齒輪，或者為，其側(cè)面一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的行星齒輪，或者為，由所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子構(gòu)成的行星齒輪。
在上述的直流電動機(jī)中，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽齒輪、在太陽齒輪的外側(cè)與所述太陽齒輪嚙合的行星齒輪、圍繞所述行星齒輪并與其嚙合的內(nèi)齒輪，所述電樞定子以同心的方式設(shè)置在所述內(nèi)齒輪的外周或者側(cè)面，所述太陽齒輪為其內(nèi)部一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的太陽齒輪，或者為，其側(cè)面一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的太陽齒輪，或者為，由所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子構(gòu)成的太陽齒輪。
在上述的直流電動機(jī)中，進(jìn)一步包括至少一個設(shè)置在所述電樞定子外側(cè)的兩極磁鐵轉(zhuǎn)子，其中，所述電樞定子內(nèi)側(cè)的所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子和外側(cè)的所述兩極磁鐵轉(zhuǎn)子通過具有相同轉(zhuǎn)數(shù)比的外齒齒輪在反向旋轉(zhuǎn)方向上嚙合連接，或者，通過在具有相同轉(zhuǎn)數(shù)比的反向旋轉(zhuǎn)方向上的磁耦合聯(lián)動。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)電機(jī)，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，其太陽齒輪作為固定齒輪，并具有至少一個與所述固定齒輪嚙合的行星齒輪，所述行星齒輪設(shè)置在行星齒輪載體上；電樞子，設(shè)置在所述行星齒輪載體上，且包括無縫隙環(huán)形鐵芯和在所述環(huán)形鐵芯全周上同向纏繞的線圈；兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子，與所述電樞子相對而設(shè)置，且與所述行星齒輪一體設(shè)置，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子具有與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，其磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑與所述環(huán)形鐵芯內(nèi)周具有間隙；其中，通過對所述行星齒輪載體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在所述行星齒輪上的所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使所述線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種發(fā)電機(jī)，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，其太陽齒輪作為固定齒輪，并具有至少一個與所述固定齒輪嚙合的行星齒輪，所述行星齒輪設(shè)置在行星齒輪載體上；線圈，在所述行星齒輪載體上平坦地纏繞；磁鐵轉(zhuǎn)子，與所述線圈相對而設(shè)置，且與所述行星齒輪一體設(shè)置，所述磁鐵轉(zhuǎn)子與其旋轉(zhuǎn)軸垂直，且其兩極交替地排列；其中，通過對所述行星齒輪載體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在所述行星齒輪上的所述磁鐵轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使所述線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
在本發(fā)明中具有使用在無縫隙環(huán)形鐵芯上纏繞環(huán)形線圈的電樞并使兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子相對于該電樞鐵芯內(nèi)徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的簡單結(jié)構(gòu)。在兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子相對于該電樞鐵芯內(nèi)徑之比等于或小于黃金分割比的情況下，其兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子可進(jìn)一步高速旋轉(zhuǎn)。
因此，在該旋轉(zhuǎn)直徑小的轉(zhuǎn)子和環(huán)形電樞之間可以形成大的空隙，利用該空隙，對于非磁性材料則可以設(shè)置齒輪等機(jī)械裝置。
作為一個例子，本發(fā)明為行星齒輪增減速器的情況下，如果將永久磁鐵設(shè)置在小旋轉(zhuǎn)直徑的太陽齒輪上，則作為電動機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)子可將太陽齒輪直接高速旋轉(zhuǎn)，行星齒輪起到作為電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)功能，所以能夠形成新的齒輪電動機(jī)，其省去了現(xiàn)有的齒輪電動機(jī)中的電動機(jī)部分，從而節(jié)省了空間。
本發(fā)明的具有小的旋轉(zhuǎn)直徑的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中不一定位于電樞定子的中心位置，可以使其位置和旋轉(zhuǎn)軸的角度時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生變化。作為一個例子，可以實(shí)現(xiàn)省去行星齒輪增減速器中的太陽齒輪直接使行星齒輪旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)等。
在將旋轉(zhuǎn)直徑向兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸長度方向改變的本發(fā)明中，在使電樞定子和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子相對移動時(shí)，在施加相同直流電壓的情況下可以改變其旋轉(zhuǎn)數(shù)。
在利用本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)且均通過磁耦合來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的行星齒輪增減速器的各齒輪功能時(shí)，通過將齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪進(jìn)行磁耦合，可以實(shí)現(xiàn)具有基于沒有齒輪嚙合摩擦的磁耦合的增減速功能的直流電動機(jī)。
只要是本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的電樞定子與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子之間具有較大空隙，電樞定子的形狀可以是橢圓形、三角形、四邊形等。從而裝置的位置和設(shè)計(jì)不受限制，可實(shí)現(xiàn)多用途的直流電動機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方法，使得相對于兩極磁鐵轉(zhuǎn)子的磁極具有旋轉(zhuǎn)角的N極和S極的兩極在電樞定子的180度的對角上產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)對兩極磁鐵轉(zhuǎn)子始終產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的兩極的旋轉(zhuǎn)磁場。
在該旋轉(zhuǎn)方法中，電動機(jī)在任意位置都可以起動，從而可以獲得沒有死區(qū)點(diǎn)的平滑的旋轉(zhuǎn)。
而且，在環(huán)形線圈中通過輸入端子施加直流電壓時(shí)，直流電流的方向不改變。也就是說，在線圈上流動的電流無導(dǎo)通和斷開的狀態(tài)，所以消除了浪涌電壓的發(fā)生，且產(chǎn)生的電磁波非常少。由此，在現(xiàn)有的電動機(jī)的線圈中產(chǎn)生的電磁噪聲也非常小。
在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，行星齒輪對行星齒輪載體的旋轉(zhuǎn)起到增速旋轉(zhuǎn)的作用，而與行星齒輪一體設(shè)置的磁鐵轉(zhuǎn)子則進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。
固定設(shè)置在行星齒輪載體的外周上的線圈在發(fā)電中起到可對磁鐵轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)起作用的電樞定子的作用，在行星齒輪載體上產(chǎn)生基于該發(fā)電的電樞反作用力轉(zhuǎn)矩。
因?yàn)樵撾姌蟹醋饔昧Ψ较蛟谛行驱X輪載體的外周側(cè)作用于行星齒輪的公轉(zhuǎn)方向，所以電樞反作用力的方向與行星齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，且作為在公轉(zhuǎn)方向上的正向轉(zhuǎn)矩起作用，能夠抵消在行星齒輪的磁鐵轉(zhuǎn)子上因感應(yīng)電動勢引起的反向轉(zhuǎn)矩。


圖1為本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的作用原理示意圖；圖2為圖1的輔助說明圖；圖3為本發(fā)明的行星齒輪機(jī)構(gòu)和兩極直流電動機(jī)的主視圖；圖4為圖3的側(cè)視截面圖；圖5為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖6為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖7為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖8為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖9為本發(fā)明的行星齒輪和兩極直流電動機(jī)的應(yīng)用主視圖；圖10為圖9的輔助說明圖；圖11為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖12為本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的配置和種類的示意圖，其中(A)為側(cè)視圖，(B)為主視圖；圖13為本發(fā)明的行星齒輪和兩極直流電動機(jī)的應(yīng)用主視圖；圖14為圖13的輔助說明圖；圖15為對兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的應(yīng)用作用進(jìn)行說明的截面圖；圖16為對兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的應(yīng)用作用進(jìn)行說明的截面圖；圖17為橢圓形的電樞定子的主視圖；圖18為齒輪電動機(jī)的多軸旋轉(zhuǎn)的原理示意圖；圖19為齒輪電動機(jī)的齒輪的連接示意圖；圖20為齒輪電動機(jī)的縱截面圖；圖21為本發(fā)明的一個實(shí)施例的行星齒輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的主視圖；圖22為圖21的縱截面?zhèn)纫晥D；
圖23為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的行星齒輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的主視圖；圖24為圖23的表示有一個行星齒輪軸桿的縱截面?zhèn)纫晥D；圖25為行星齒輪載體和線圈的示意圖。
標(biāo)號說明1，1’ 兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1A，1B，1C，1D 兩極磁鐵轉(zhuǎn)子2 環(huán)形鐵芯3 環(huán)形線圈 3A，3A’，3B，3B’，3C，3C’ 線圈4，4A，4B，4X，4Y，4Z 輸入端子5 電樞中心6 太陽齒輪7 行星齒輪8 內(nèi)齒輪 9 行星齒輪軸桿10 載體11、11A、11B、11C 輸出端子13 電樞定子14 磁鐵轉(zhuǎn)子15 旋轉(zhuǎn)軸具體實(shí)施方式
圖1為表示形成本發(fā)明的實(shí)施方式的基本構(gòu)成的兩極直流電動機(jī)的電樞定子和兩極磁鐵轉(zhuǎn)子關(guān)系的示意圖。在無縫隙的環(huán)形鐵芯2上整齊地纏繞的12個環(huán)形線圈3等間隔地排列在整個環(huán)形鐵芯2的全周上，這些線圈分別串聯(lián)連接，并且其連接部形成電力的輸入端子4。
在該結(jié)構(gòu)中央，以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1，其具有條狀磁鐵型的磁場和小的旋轉(zhuǎn)直徑。
因?yàn)樵跓o縫隙環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑之間形成了很大的空隙，所以兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1完全不發(fā)生嵌齒轉(zhuǎn)矩，且與環(huán)形鐵芯2的吸引力也弱，形成了幾乎沒有旋轉(zhuǎn)阻力的狀態(tài)。
旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是按照下述方式發(fā)生的把直流電壓施加在環(huán)形線圈3多個連接部分的輸入端子中的兩個端子上，例如在圖1中為電樞定子的輸入端子4(該輸入端子位于相對于與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸垂直的磁鐵磁場的磁極在旋轉(zhuǎn)方向上具有旋轉(zhuǎn)角度的范圍中)和與其相對處于180度對角位置的輸入端子4X，并且無間斷地與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)同步地依次按照輸入端子4A和輸入端子4Y、輸入端子4B和輸入端子4Z這樣的順序?qū)⒅绷麟妷菏┘咏o上述輸入端子，通過直流電流在電樞定子上以180度對角產(chǎn)生兩極旋轉(zhuǎn)磁場，從而使兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1在其中旋轉(zhuǎn)。
圖2為兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’通過具有板狀永久磁鐵磁場產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的示意圖。另外，為了容易理解向環(huán)形線圈3的輸入方法，作為一個例子，在該圖中顯示了兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’與電源連接且通過觸點(diǎn)與輸入端子4和輸入端子4X連接的狀態(tài)。
電源為直流電源，在輸入端子4X中施加有正電壓，在輸入端子4中施加有負(fù)電壓，但是，在鐵芯的全周同方向纏繞并且閉合的環(huán)形線圈3中，直流電流是從輸入端子4X向兩側(cè)分流向輸入端子4流動，并接到電源地。
無縫隙的環(huán)形鐵芯2成為在輸入端子4X和輸入端子4處分為兩個半圓形的同極相對的電磁鐵，形成180度對角的N極和S極，其漏磁通與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’的磁極連接。在圖2中，在例如為板狀的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’中產(chǎn)生向左旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’具有的旋轉(zhuǎn)角在圖2中為90度，但是，經(jīng)過30度旋轉(zhuǎn)角，將電流的輸入位置切換到下一個輸入端子4Y和4A，這樣將輸入位置向旋轉(zhuǎn)方向切換。此時(shí)，兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’維持旋轉(zhuǎn)角90度的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)繼續(xù)在電流輸入下一個輸入端子4Z和4B之前的30度旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
也就是，相對于兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’，電樞定子的環(huán)形線圈3所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩中不存在死區(qū)點(diǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，以基本恒定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行非常平滑的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在電樞定子的環(huán)形線圈3中流動的直流電流在中途不會切斷，所以不發(fā)生因施加在環(huán)形線圈3的電壓的接通和斷開引起的浪涌電壓。
該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生方法可以通過電刷整流子進(jìn)行，也可以通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器進(jìn)行。
作為一個例子，按照下述方式形成本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)，即，如圖1所示的條狀磁鐵型磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑為33mm，無縫隙的環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑為130mm、厚度10mm、縱深40mm，在環(huán)形鐵芯的全周均勻地設(shè)置12個將直徑為0.5mm的瓷漆銅線纏繞250圈的環(huán)形線圈3。在這樣形成的本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器按照如圖1和圖2所示的輸入方式施加直流電壓24伏，給支承兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸施加0.033N·m的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測量結(jié)果如下。
旋轉(zhuǎn)負(fù)載0.033N·m，旋轉(zhuǎn)數(shù)3500rpm，輸入電能為24V、0.51A，消耗功率12.24W。
實(shí)施例1圖3為本發(fā)明的行星齒輪電動機(jī)的主視圖。在太陽齒輪6上一體地設(shè)置有本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的永久磁鐵，四個行星齒輪7以與太陽齒輪6嚙合的方式被保持。該行星齒輪的個數(shù)只是一個例子。行星齒輪7通過載體10以可旋轉(zhuǎn)的方式保持，并通過內(nèi)齒輪8和行星齒輪7的嚙合以可公轉(zhuǎn)的方式被保持。作為一個例子，在內(nèi)齒輪11的外周的無縫隙環(huán)形鐵芯2上整齊地纏繞有12個環(huán)形線圈3，并設(shè)置有12個輸入端子4。太陽齒輪6的旋轉(zhuǎn)力的發(fā)生方法與本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的方法相同。
圖4為本發(fā)明的行星齒輪電動機(jī)的側(cè)視截面圖。從該截面圖中可知，太陽齒輪6、行星齒輪7、內(nèi)齒輪8、載體10是利用了作為本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)特征的如圖5所示的由無縫隙環(huán)形鐵芯2和環(huán)形線圈3構(gòu)成的電樞定子和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1之間的空隙設(shè)置的，與電動機(jī)部和齒輪機(jī)構(gòu)部分開的現(xiàn)有的齒輪電動機(jī)相比，本發(fā)明形成了更小型且薄的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2圖6所示的是，本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑相對于環(huán)形鐵芯2內(nèi)徑的比率符合黃金分割比，即61.80339％，該比率是從對基于環(huán)形鐵芯2和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1之間的磁吸引力的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的影響進(jìn)行測量的結(jié)果中導(dǎo)出來的比率。圖7所示的是板狀磁鐵磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’按照上述黃金分割比的旋轉(zhuǎn)直徑設(shè)置的。
兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’與圖5和圖8所示的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’相比，其力矩大、旋轉(zhuǎn)速度慢，所以適用于低速高轉(zhuǎn)矩。
作為一個例子，按照下述方式形成本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)，即，具有如圖6所示的條狀磁鐵型磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑形成為80mm，在無縫隙的環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑130mm、厚度10mm、縱深40mm的環(huán)形鐵芯的全周上均勻地設(shè)置12個將直徑為0.5mm的瓷漆銅線纏繞250圈的環(huán)形線圈3。在這樣形成的本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器按照如圖1和圖2所示的輸入方式施加直流電壓24伏，給支承兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸施加0.066N·m的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測量結(jié)果如下。
旋轉(zhuǎn)負(fù)載0.066N·m，旋轉(zhuǎn)數(shù)1400rpm，輸入電力24V、0.45A，消耗功率10.8W。
因此，如圖9和圖10所示，作為一個例子，可以使用在行星齒輪電動機(jī)的載體上一體地設(shè)置兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1或者兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’的行星齒輪增速器等。
在圖9和圖10中，在載體10上一體地設(shè)置有本發(fā)明的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1或兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’的永久磁鐵，并且保持有四個行星齒輪7。行星齒輪7的個數(shù)只是一個例子。行星齒輪7通過載體10以可旋轉(zhuǎn)的方式保持，并通過內(nèi)齒輪8和行星齒輪7的嚙合以可公轉(zhuǎn)的方式保持。作為一個例子，在內(nèi)齒輪8的外周的無縫隙環(huán)形鐵芯2上整齊地纏繞有12個環(huán)形線圈3，并設(shè)置有12個輸入端子4。載體10的旋轉(zhuǎn)力的產(chǎn)生方法與本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的方法相同。
實(shí)施例3
圖11和圖12為將條狀磁鐵磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和板狀磁鐵磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’設(shè)置在從無縫隙環(huán)形鐵芯2的電樞中心5偏離處的圖。
在上述圖中，作為本發(fā)明特征的環(huán)形鐵芯2與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1或兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’的空隙偏離，在電樞中心5也可設(shè)置由非磁性材料形成的齒輪等機(jī)械裝置。
作為一個例子，按照下述方式形成本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)，即，具有如圖11所示的條狀磁鐵型磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑形成為33mm，在無縫隙的環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑130mm、厚度10mm、縱深40mm的環(huán)形鐵芯的全周上均勻地設(shè)置12個將直徑為0.5mm的瓷漆銅線纏繞250圈的環(huán)形線圈3。在這樣形成的本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器按照如圖1和圖2所示的輸入方式施加直流電壓24伏，給支承兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸施加0.033N·m的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測量結(jié)果如下。
旋轉(zhuǎn)負(fù)載0.033N·m，旋轉(zhuǎn)數(shù)3300rpm，輸入電力24V、0.50A，消耗功率12W。
這樣，使兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1或兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1’偏離電樞中心5而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，可以進(jìn)行下述示例的應(yīng)用。
圖13為將兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1一體地設(shè)置在行星齒輪7上的示意圖。行星齒輪7在自轉(zhuǎn)的同時(shí)公轉(zhuǎn)，即使兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1設(shè)置在偏離由無縫隙環(huán)形鐵芯2和環(huán)形線圈3構(gòu)成的電樞定子的中心5的位置，也可旋轉(zhuǎn)，所以將兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1與行星齒輪7一體設(shè)置的情況下，行星齒輪7被保持在載體10上，進(jìn)行自轉(zhuǎn)，且通過與內(nèi)齒輪8的嚙合來實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)。在這種情況下，如圖14所示，基本不需要太陽齒輪6。
實(shí)施例4圖15為本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的側(cè)視截面圖。在兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1在旋轉(zhuǎn)軸長度方向上改變了旋轉(zhuǎn)直徑，與由無縫隙環(huán)形鐵芯2和環(huán)形線圈3構(gòu)成的電樞定子相對移動的情況下，在兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和環(huán)形鐵芯2之間移動的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，在規(guī)定的電壓負(fù)載下兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化。
作為一個例子，按照下述方式形成本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)，即，如圖15所示的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑從33mm改變?yōu)?0mm，在無縫隙的環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑130mm、厚度10mm、縱深40mm的環(huán)形鐵芯的全周上均勻地設(shè)置12個將直徑為0.5mm的瓷漆銅線纏繞250圈的環(huán)形線圈3。在這樣形成的本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器按照如圖1和圖2所示的輸入方式施加直流電壓24伏，進(jìn)行兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的無負(fù)載旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測量結(jié)果如下。
在恒定地施加輸入電壓24V的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)數(shù)從6000rpm直線地變化到1830rpm。
實(shí)施例5圖16為本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的側(cè)視截面圖。在對兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸位置進(jìn)行改變，或者改變其角度的情況下，本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)也能夠正常驅(qū)動。
作為一個例子，按照下述方式形成本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)，即，具有如圖16所示的條狀磁鐵磁場的兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)直徑形成為33mm，在無縫隙的環(huán)形鐵芯2的內(nèi)徑130mm、厚度10mm、縱深40mm的環(huán)形鐵芯的全周上均勻地設(shè)置12個將直徑為0.5mm的瓷漆銅線纏繞250圈的環(huán)形線圈3。在這樣形成的本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)中，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器按照如圖1和圖2所示的輸入方式施加直流電壓24伏，對支承兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的軸的位置和角度進(jìn)行變化，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測量結(jié)果如下。
旋轉(zhuǎn)數(shù)在無負(fù)載下以6000rpm來旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)數(shù)的變化在任何狀態(tài)下均為8％以內(nèi)。
實(shí)施例6圖17為本發(fā)明的兩極直流電動機(jī)的電樞定子的形狀的一個例子。雖然在該圖中電樞定子呈橢圓形，但是也可以為三角形、四邊形等。作為一個例子，在橢圓形鐵芯2的全周上同方向地整齊纏繞有12個環(huán)形線圈3。環(huán)形線圈3按照從橢圓中心成30度旋轉(zhuǎn)角度排列。各個纏繞線圈的兩端均串聯(lián)連接，該連接部位形成了用于輸入電力的輸入端子4。
實(shí)施例7圖18為本發(fā)明的多軸齒輪電動機(jī)的多軸旋轉(zhuǎn)的原理示意圖。作為一個例子，在電樞定子13上，設(shè)置有12個環(huán)形線圈，各線圈分別纏繞200匝，且纏繞方向相同，各線圈的連接部位形成輸入端子4，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1，在其外側(cè)設(shè)置有兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D。
在電樞定子13的輸入端子4和位于與其成180度對角處的輸入端子4X上施加有直流電壓時(shí)，兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1相對于電樞定子13形成的磁場，產(chǎn)生向右旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
設(shè)置在電樞定子13外側(cè)的各兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D相對于電樞定子13的外側(cè)磁場，產(chǎn)生向左旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
向電樞定子13施加的直流電壓的通電位置與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)同步地以順時(shí)針方向沿各輸入端子依次移動，形成兩極旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生方法可以通過電刷整流器進(jìn)行。另外，也可以通過旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器和電子繼電器進(jìn)行。
圖19為將兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和設(shè)置在電樞定子13外側(cè)的兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D由具有相同轉(zhuǎn)數(shù)比的外齒齒輪連接的示意圖。圖20為齒輪電動機(jī)的縱截面圖。
設(shè)置有兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的外齒齒輪6相當(dāng)于行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽齒輪，設(shè)置有兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D的外齒齒輪7相當(dāng)于行星齒輪。
因?yàn)橥恺X齒輪6與外齒齒輪7具有相同的轉(zhuǎn)數(shù)比，所以兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩可以不改變轉(zhuǎn)數(shù)地進(jìn)行合成。
作為一個例子，在兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1單獨(dú)地以5000圈/每分鐘旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，如圖19所示，通過齒輪連接兩極磁鐵轉(zhuǎn)子1A、1B、1C、1D，以相同轉(zhuǎn)數(shù)對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行合成，從而得到轉(zhuǎn)矩放大。
實(shí)施例8圖21～22顯示了本發(fā)明的第二方面的行星齒輪發(fā)電機(jī)的一個例子，分別表示其主視圖和其縱截面?zhèn)纫晥D。如圖21～22所示，該行星齒輪發(fā)電機(jī)包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，其太陽齒輪6作為固定齒輪，并具有與固定齒輪嚙合的行星齒輪7，行星齒輪7設(shè)置在行星齒輪載體10上；電樞子，設(shè)置在行星齒輪載體10上，且包括無縫隙環(huán)形鐵芯2和在環(huán)形鐵芯全周上同向纏繞的線圈3；兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1，與電樞子相對而設(shè)置，且通過行星齒輪軸桿9與行星齒輪7一體設(shè)置，兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子具有與其旋轉(zhuǎn)軸垂直的條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，其磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑與所述環(huán)形鐵芯2內(nèi)周具有間隙。在本實(shí)施例中作為一個例子設(shè)置了一個行星齒輪7，但是行星齒輪也可以設(shè)置一個以上。
通過從外部使行星齒輪載體10的旋轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)，使一體設(shè)置在圖21所示的行星齒輪載體10上的環(huán)形線圈3利用兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
在使行星齒輪載體10的旋轉(zhuǎn)軸15向右順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過行星齒輪7的軸桿9傳遞使行星齒輪7向右公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，行星齒輪7和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1在進(jìn)行右旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)的同時(shí)，進(jìn)行向右的公轉(zhuǎn)。
作為一個例子，在圖21～22的情況下，行星齒輪載體10向右順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一圈，行星齒輪7和兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1就相應(yīng)地向右旋轉(zhuǎn)三圈。
如圖21～22所示，設(shè)置在行星齒輪載體10上的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈形成纏繞在無縫隙環(huán)形鐵芯2的環(huán)形線圈3。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時(shí)的電樞反作用力的方向與兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)方向相同，例如順時(shí)針方向。同樣，行星齒輪載體10的旋轉(zhuǎn)方向也是順時(shí)針的。
如圖21所示，在將環(huán)形線圈3的輸出端子11和11A作為感應(yīng)電動勢的輸出端子時(shí)，將會輸出單相交流電，而在將環(huán)形線圈3的輸出端子11和11B、11C作為感應(yīng)電動勢的輸出端子時(shí)，將會輸出三相交流電，此時(shí)，雖然對兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1和行星齒輪7產(chǎn)生向左方向的逆時(shí)針的反向轉(zhuǎn)矩，但是，該反向轉(zhuǎn)矩被通過基于與行星齒輪載體10一體設(shè)置的環(huán)形線圈3的電樞反作用力產(chǎn)生的右向轉(zhuǎn)矩抵消。
在發(fā)電量大時(shí)，反向轉(zhuǎn)矩也與此成正比地增加，但是抵消反向轉(zhuǎn)矩的正向轉(zhuǎn)矩也變大，所以因電樞反作用力產(chǎn)生的反向轉(zhuǎn)矩的減少比率不受輸出電力的大小影響。
作為另一個實(shí)施例，如圖23～25所示，在行星齒輪載體10上平坦地纏繞線圈3A，3A’，3B，3B’，3C，3C’，并如圖23所示地設(shè)置多個行星齒輪7，以兩極磁鐵交替排列的多極磁鐵轉(zhuǎn)子14的結(jié)構(gòu)代替兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子1，在這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)電時(shí)同樣具有相同的作用和效果。在此，對于與圖21～22相同的結(jié)構(gòu)賦予了相同的附圖標(biāo)號，并省略對其說明。
權(quán)利要求
1.直流電動機(jī)，其特征在于包括電樞定子，由無縫隙環(huán)形鐵芯和以等間隔的旋轉(zhuǎn)角同向纏繞在所述環(huán)形鐵芯全周的偶數(shù)個線圈構(gòu)成，所述偶數(shù)個線圈兩端串聯(lián)連接，其各連接部位形成為電力輸入用端子；兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子，具有條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，且所述磁場與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直，其磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑與所述環(huán)形鐵芯內(nèi)周具有間隙，其中，直流電壓被施加在所述電樞定子的一個輸入端子和位于與該輸入端子成180度對角位置的輸入端子上，且所述直流電壓與所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同步地，按照旋轉(zhuǎn)方向中途不間斷的方式被施加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述電樞定子的無縫隙環(huán)形鐵芯的形狀為圓形、橢圓形、三角形、或四邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸偏離所述無縫隙環(huán)形鐵芯形狀中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑在其旋轉(zhuǎn)軸的長度方向改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁極的直徑與所述無縫隙環(huán)形鐵芯內(nèi)徑之比等于或小于61.80339％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，其特征在于，在所述的電樞定子和所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子之間的空隙，設(shè)置有行星齒輪機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽齒輪、在太陽齒輪的外側(cè)與所述太陽齒輪嚙合的行星齒輪、圍繞所述行星齒輪并與其嚙合的內(nèi)齒輪，所述電樞定子以同心的方式設(shè)置在所述內(nèi)齒輪的外周或者側(cè)面，所述行星齒輪為其內(nèi)部一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的行星齒輪，或者為，其側(cè)面一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的行星齒輪，或者為，由所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子構(gòu)成的行星齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電動機(jī)，其特征在于，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽齒輪、在太陽齒輪的外側(cè)與所述太陽齒輪嚙合的行星齒輪、圍繞所述行星齒輪并與其嚙合的內(nèi)齒輪，所述電樞定子以同心的方式設(shè)置在所述內(nèi)齒輪的外周或者側(cè)面，所述太陽齒輪為其內(nèi)部一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的太陽齒輪，或者為，其側(cè)面一體地形成有所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子的太陽齒輪，或者為，由所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子構(gòu)成的太陽齒輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，進(jìn)一步包括至少一個設(shè)置在所述電樞定子外側(cè)的兩極磁鐵轉(zhuǎn)子，其中，所述電樞定子內(nèi)側(cè)的所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子和外側(cè)的所述兩極磁鐵轉(zhuǎn)子通過具有相同轉(zhuǎn)數(shù)比的外齒齒輪在反向旋轉(zhuǎn)方向上嚙合連接，或者，通過在具有相同轉(zhuǎn)數(shù)比的反向旋轉(zhuǎn)方向上的磁耦合聯(lián)動。
10.一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，其太陽齒輪作為固定齒輪，并具有至少一個與所述固定齒輪嚙合的行星齒輪，所述行星齒輪設(shè)置在行星齒輪載體上；電樞子，設(shè)置在所述行星齒輪載體上，且包括無縫隙環(huán)形鐵芯和在所述環(huán)形鐵芯全周上同向纏繞的線圈；兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子，與所述電樞子相對而設(shè)置，且與所述行星齒輪一體設(shè)置，所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子具有與其旋轉(zhuǎn)軸垂直的條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，其磁極前端的旋轉(zhuǎn)直徑與所述環(huán)形鐵芯內(nèi)周具有間隙；通過對所述行星齒輪載體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在所述行星齒輪上的所述兩極內(nèi)部磁鐵轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使所述線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
11.一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，其太陽齒輪作為固定齒輪，并具有至少一個與所述固定齒輪嚙合的行星齒輪，所述行星齒輪設(shè)置在行星齒輪載體上；線圈，在所述行星齒輪載體上平坦地纏繞；磁鐵轉(zhuǎn)子，與所述線圈相對而設(shè)置，且與所述行星齒輪一體設(shè)置，所述磁鐵轉(zhuǎn)子與其旋轉(zhuǎn)軸垂直，且其兩極交替地排列；通過對所述行星齒輪載體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在所述行星齒輪上的所述磁鐵轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使所述線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
全文摘要
本發(fā)明提供了兩極直流電動機(jī)的電樞定子和磁鐵轉(zhuǎn)子，其中電樞定子由無縫隙環(huán)形鐵芯和以等間隔的旋轉(zhuǎn)角同向纏繞在所述環(huán)形鐵芯全周的偶數(shù)個線圈構(gòu)成，所述偶數(shù)個線圈兩端串聯(lián)連接，其各連接部位形成為電力輸入用端子；所述磁鐵轉(zhuǎn)子具有條狀磁鐵磁場或者板狀磁鐵磁場，且所述磁場與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直，其磁極前端與所述環(huán)形鐵芯內(nèi)周具有間隙。本發(fā)明還提供了對直流電動機(jī)和行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合的發(fā)電機(jī)，其將現(xiàn)有的電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和齒輪機(jī)構(gòu)連接。本發(fā)明的行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽齒輪和行星齒輪可以作為電動機(jī)的磁鐵轉(zhuǎn)子在電動機(jī)的結(jié)構(gòu)中一體形成。根據(jù)本發(fā)明，可以消除浪涌電壓等的發(fā)生，降低噪聲。
文檔編號F16H1/28GK101022239SQ20061008644
公開日2007年8月22日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者水島保男 申請人:有限會社金星研究所