專利名稱：永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制方法及其裝置，針對(duì)現(xiàn)有磁能裝置在實(shí)現(xiàn)永磁能利用方面尺寸大、不易實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化的問題，本發(fā)明公開了一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制方法及其裝置。
自從中國人發(fā)現(xiàn)磁石至今，對(duì)于永磁磁能的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用遠(yuǎn)不如對(duì)于電磁那樣深入，然而永磁磁性材料的發(fā)展迅速，給永磁磁能的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用帶來了希望。新的結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，如中國專利及申請(qǐng)99120509.X利用磁能量的新方法、99123216.X磁動(dòng)機(jī)、99120933.8磁力動(dòng)力機(jī)、99121652.0一種磁能旋力運(yùn)動(dòng)機(jī)組、02110686.X磁能動(dòng)力機(jī)、02110972.9磁能動(dòng)力裝置等。在此提及的還有US3811058從旋轉(zhuǎn)到往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置(Rotary-to-reciprocating Device)、US4151431永磁馬達(dá)(Permanent Magnetic Motor)和WO02101908磁馬達(dá)(Magnetic Motor)。其中所涉及的永磁材料的幾個(gè)顯著特點(diǎn)和問題在1984年由宋后定和陳培林合著的《永磁材料及其應(yīng)用》一書中充分描述清楚，并強(qiáng)調(diào)如下觀點(diǎn)(1)永磁體的等效電流密度驚人將同等尺寸的永磁體與通電螺線管等效時(shí)發(fā)現(xiàn)，在1厘米的軸向長(zhǎng)度上有10000安培的電流；在實(shí)際制作螺線管時(shí)至少要安排10層導(dǎo)線，每層10匝，每匝電流為100安培，即10000安匝；永磁體的等效電流密度不亞于電勵(lì)磁系統(tǒng)中的電流密度，該密度是驚人的。
(2)磁力做功有限永磁體的磁力相當(dāng)強(qiáng)，然而能夠做的功卻有限，因?yàn)榇帕υ诖畔吨兴p很快，與磁隙寬度的平方成反比；吸住后雖然磁力最大，但位移停止了，做功為零；在排斥狀態(tài)下，兩塊永磁體不可能自動(dòng)接近，需要外力做功使它們逐漸接近，最大排斥能為最大磁能積之半。
(3)調(diào)控困難永磁系統(tǒng)的氣隙場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度往往是恒定的，不象電勵(lì)磁那樣可在正、負(fù)、零三態(tài)間簡(jiǎn)單地、靈活地大幅度調(diào)節(jié)。
(4)能量密度小稀土永磁磁體釹鐵硼的磁能密度僅是天然氣能量密度的百分之一左右。
(5)磁隙做功型動(dòng)力裝置磁動(dòng)機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的，不過磁動(dòng)機(jī)不是原動(dòng)機(jī)，而是一種先儲(chǔ)能后放能的磁隙做功型動(dòng)力裝置。
(6)保守場(chǎng)磁能在周圍建立的磁場(chǎng)為保守場(chǎng)，只能作為能量轉(zhuǎn)換的媒介，而不能向外界提供動(dòng)力，即不會(huì)把自己的能量輸送給外界。
以上觀點(diǎn)中，觀點(diǎn)(1)已經(jīng)在近20年內(nèi)被廣泛應(yīng)用于稀土永磁電機(jī)中替代電磁線圈，減少了電機(jī)尺寸，節(jié)約了銅材和提高了電機(jī)效率；觀點(diǎn)(2)仍強(qiáng)調(diào)永磁體的磁力相當(dāng)強(qiáng)，能夠做功(然而能夠做的功卻有限，氣隙寬度變化范圍有限，需恢復(fù)機(jī)械能)；觀點(diǎn)(3)提出了調(diào)控的難度，目前仍是事實(shí)；觀點(diǎn)(4)強(qiáng)調(diào)了磁能密度的微弱，但作者在本書中也強(qiáng)調(diào)了永磁系統(tǒng)在使用過程中不消耗能量，不發(fā)生焦耳熱等優(yōu)點(diǎn)，即磁能可重復(fù)使用，天然氣卻是一次性的，不可重復(fù)使用；觀點(diǎn)(5)強(qiáng)調(diào)了磁動(dòng)機(jī)不是原動(dòng)機(jī)，而是一種先儲(chǔ)能后放能的氣隙做功型動(dòng)力裝置，并表明磁動(dòng)機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的；觀點(diǎn)(6)強(qiáng)調(diào)了永磁體不會(huì)把自己的能量輸送給外界，從另一方面強(qiáng)調(diào)了磁能的可重復(fù)利用，如無接觸式永磁傳動(dòng)裝置(聯(lián)軸器、無接觸磁力驅(qū)動(dòng)器)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明的宗旨是充分利用永磁體的強(qiáng)磁力，如稀土永磁磁體釹鐵硼的強(qiáng)磁力，在小磁隙寬度范圍內(nèi)設(shè)置磁隙分布規(guī)律，充分利用永磁體強(qiáng)磁力的正功部分，將負(fù)功減少到最小程度；使永磁體的強(qiáng)磁力不斷地輸出正功，即可在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)永磁能的充分利用。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明宗旨的具體措施是一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，首先使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；或在永磁體磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)中使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；其次充分利用永磁體強(qiáng)磁力做正功，利用隔磁材料將永磁體強(qiáng)磁力所做負(fù)功減少到最小程度；最后通過力臂將永磁體的強(qiáng)磁力放大并連續(xù)不斷地輸出正功。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的斥力作用力時(shí)，磁隙寬度分布從小到大連續(xù)變化后從大突變?yōu)樾?；磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的吸引力時(shí)，磁隙寬度分布從大到小連續(xù)變化后從小突變?yōu)榇蟆?br>
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明宗旨的具體裝置是一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、安裝在定子上的永磁磁體和磁極、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體和磁極組成，其特征在于，首先至少從定子(10)的圓心(20)和轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)之一發(fā)出一組輻狀射線(50)，從定子(10)的圓心(20)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將定子分界圓圓周(60)、定子根圓圓周(70)分為數(shù)份，從轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將轉(zhuǎn)子分界圓圓周(80)、轉(zhuǎn)子根圓圓周(90)分為數(shù)份；然后至少選擇其中一組輻狀射線，并將該組輻狀射線中的每一根圍繞其上的一點(diǎn)(100)沿與其夾角θ的方向偏轉(zhuǎn)θ角，使偏轉(zhuǎn)后的輻狀射線(110)形成一包絡(luò)圓(120)并分別與該包絡(luò)圓(120)相切；從而在相鄰輻狀射線(110)、定子或轉(zhuǎn)子分界圓圓周、定子根圓圓周或轉(zhuǎn)子根圓圓周間形成兩組空間區(qū)域β和γ；在β區(qū)緊固裝入定子永磁體(∑)，在γ區(qū)緊固裝入轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，所有β區(qū)的定子永磁體(∑)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁時(shí)最佳；在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線(130)為中心軸聚焦。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，至少在定子永磁體或轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，在偏轉(zhuǎn)θ角一定時(shí)，在所述轉(zhuǎn)子和定子磁隙空間中注入隔磁液以控制永磁磁能驅(qū)動(dòng)力矩大小，啟動(dòng)和停止。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，θ角在1°至89°區(qū)間內(nèi)或-1°至-89°區(qū)間內(nèi)選擇。
所述的隔磁處理，其特征在于在需要隔磁處理的表面覆有隔磁層。
所述隔磁液，其特征在于，所述的隔磁液為純有機(jī)液體或由隔磁粉料和潤(rùn)滑液組成的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)永磁磁能的本身特點(diǎn)，在定子和轉(zhuǎn)子，或在定子或轉(zhuǎn)子上，通過使永磁磁體的充磁和在相應(yīng)磁極在空間位置上的布置，在有限磁隙空間內(nèi)設(shè)置該發(fā)明的磁極結(jié)構(gòu)，磁極結(jié)構(gòu)中有關(guān)面的隔磁處理和在永磁磁體磁極間注入隔磁液等措施，實(shí)現(xiàn)了(1)充分利用了永磁磁能對(duì)外做正功，而將永磁磁能對(duì)外做的負(fù)功減少到最小程度；(2)永磁磁體磁極間的斥力或吸力皆可通過磁極結(jié)構(gòu)中有關(guān)面的隔磁處理對(duì)外做正功；(3)永磁磁體磁極間的作用力通過偏心圓相切對(duì)轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩M＝∑(Fxe)；(4)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)中，永磁磁體磁極間的作用力連續(xù)做功；(5)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)中，永磁磁體磁極間的磁隙寬度可以保持不變或在有限范圍內(nèi)連續(xù)變化和突變，從而充分利用了磁隙空間中儲(chǔ)存的永磁能；(6)永磁磁體磁極間的作用力通過力臂e(偏心圓的半徑)放大，轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)中，永磁磁體磁極間的磁隙寬度可以保持不變或在有限范圍內(nèi)連續(xù)變化和突變；(7)在永磁磁體磁極間注入隔磁液可實(shí)現(xiàn)對(duì)于永磁能的合理分配與控制，如加速、減速或停止；
(8)體積相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)緊奏，可多級(jí)迭加；(9)充分利用了永磁磁能的諸多優(yōu)點(diǎn)，避開了不足。
下面結(jié)合
圖1至圖12詳述所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法。
圖1至圖12的說明如下圖1是均勻磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間的作用力示意圖。
圖2是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間轉(zhuǎn)子切向作用力示意圖。
圖3是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間轉(zhuǎn)子法向作用力示意圖。
圖4是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間定子切向作用力示意圖。
圖5是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間定子法向作用力示意圖。
圖6是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間切向作用力示意圖。
圖7是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間法向作用力示意圖。
圖8是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極ζ面和ξ面示意圖。
圖9是變化磁隙寬度時(shí)定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極間各參數(shù)變化示意圖。
圖10是永磁體磁極間齒面間磁隙高度隨轉(zhuǎn)角變化特性曲線示圖。
圖11是永磁體磁極間有效齒面積隨轉(zhuǎn)角變化特性曲線示圖。
圖12是永磁體磁極間有效齒面作用力隨轉(zhuǎn)角變化特性曲線示圖。
一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，首先使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；或在永磁體磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)中使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；其次充分利用永磁體強(qiáng)磁力做正功，利用隔磁材料將永磁體強(qiáng)磁力所做負(fù)功減少到最小程度；最后通過力臂將永磁體的強(qiáng)磁力放大并連續(xù)不斷地輸出正功。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的斥力作用力時(shí)，磁隙寬度分布從小到大連續(xù)變化后從大突變?yōu)樾?；磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的吸引力時(shí)，磁隙寬度分布從大到小連續(xù)變化后從小突變?yōu)榇蟆?br>
圖1中設(shè)置了兩塊有限寬度的同極永磁體磁極，其磁極面形狀是以圓心(20)為圓心，R為半徑所確定的圓弧的一部分，永磁體磁極的中心線重合并與一偏心量為e的偏心圓相切。所述同極永磁體磁極間存在強(qiáng)大的斥力矢Fm，該力可被分解為切向力矢Ft和法向力矢Fn。首先，由圖1可知切向力矢Ft和法向力矢Fn分別對(duì)于圓心(20)的扭矩Mt和Mn大小相等、方向相反，亦及合力矢Fm對(duì)于圓心(20)的扭矩Mm為零。同時(shí)，設(shè)想一旦切向力矢Ft或法向力矢Fn消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零。因此，隨著永磁體磁極間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該扭矩可以對(duì)外做功。若有條件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上，使所述永磁體磁極充分地延續(xù)，并保持最有效的磁隙寬度或在有限范圍內(nèi)切換，以至于可無限運(yùn)動(dòng)下去，而且仍能保持同等的幾何和力學(xué)參數(shù)(如圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，可源源不斷地輸出能量。
圖2是實(shí)現(xiàn)以上設(shè)想的一種永磁體磁極結(jié)構(gòu)。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，法向力矢Fn減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝RxFm，該扭矩作用于轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖3與圖2相同。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，切向力矢Ft減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝exFm，同樣，該扭矩作用于轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4是實(shí)現(xiàn)以上設(shè)想的另一種永磁體磁極結(jié)構(gòu)。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，法向力矢Fn減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝RxFm，該扭矩作用于定上，使定子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖5與圖4相同。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，切向力矢Ft減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝exFm，同樣，該扭矩作用于定子上，使定子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖6是實(shí)現(xiàn)以上設(shè)想的另一種永磁體磁極結(jié)構(gòu)。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，法向力矢Fn減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝RxFm，該扭矩作用于定上和轉(zhuǎn)子上，使定子或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖7與圖6相同。將構(gòu)成臺(tái)階形永磁體磁極的兩面之一隔磁后，切向力矢Ft減小(計(jì)及漏磁)或消失，合力矢Fm的大小和方向變化，并對(duì)于圓心(20)的扭矩不再為零，如Mm＝exFm，同樣，該扭矩作用于定子和定子上，使定子或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖8顯示了定子永磁體磁極和轉(zhuǎn)子永磁體磁極ζ面和ξ面。
圖9顯示了在所述磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，圖6、圖7和圖8永磁體磁極結(jié)構(gòu)的各參數(shù)的規(guī)律性變化曲線。
圖10顯示了齒面間磁隙高度隨所述磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律，顯然對(duì)于斥力是由最小磁隙寬度單調(diào)增加到最大磁隙寬度后突變?yōu)樽钚〈畔秾挾龋坏?dāng)利用引力時(shí)，應(yīng)是由最大磁隙寬度單調(diào)遞減到最小磁隙寬度后突變?yōu)樽畲蟠畔秾挾取?br>
圖11顯示了有效齒面積隨所述磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。
圖12顯示了有效齒面作用力隨所述磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。
下面結(jié)合圖13至圖19詳述所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置。
圖13至圖19的說明如下圖13是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子和定子分區(qū)示意圖；圖14是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子分區(qū)示意圖；圖15是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子、轉(zhuǎn)子組合圖示意圖(轉(zhuǎn)子動(dòng))；圖16是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子、轉(zhuǎn)子組合圖示意圖(定子動(dòng))；圖17是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子、轉(zhuǎn)子組合圖示意圖(定子或轉(zhuǎn)子動(dòng))；圖18是另一永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子、轉(zhuǎn)子組合圖示意圖(定子或轉(zhuǎn)子動(dòng))；圖19是又一永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子、轉(zhuǎn)子組合圖示意圖(定子或轉(zhuǎn)子動(dòng))。
一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、安裝在定子上的永磁磁體和磁極、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體和磁極組成，其特征在于，首先至少從定子(10)的圓心(20)和轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)之一發(fā)出一組輻狀射線(50)，從定子(10)的圓心(20)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將定子分界圓圓周(60)、定子根圓圓周(70)分為數(shù)份，從轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將轉(zhuǎn)子分界圓圓周(80)、轉(zhuǎn)子根圓圓周(90)分為數(shù)份；然后至少選擇其中一組輻狀射線，并將該組輻狀射線中的每一根圍繞其上的一點(diǎn)(100)沿與其夾角θ的方向偏轉(zhuǎn)θ角，使偏轉(zhuǎn)后的輻狀射線(110)形成一包絡(luò)圓(120)并分別與該包絡(luò)圓(120)相切；從而在相鄰輻狀射線(110)、定子或轉(zhuǎn)子分界圓圓周、定子根圓圓周或轉(zhuǎn)子根圓圓周間形成兩組空間區(qū)域β和γ；在β區(qū)緊固裝入定子永磁體(∑)，在γ區(qū)緊固裝入轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，所有β區(qū)的定子永磁體(∑)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁時(shí)最佳；在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線(130)為中心軸聚焦。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，至少在定子永磁體或轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，在偏轉(zhuǎn)θ角一定時(shí)，在所述轉(zhuǎn)子和定子磁隙空間中注入隔磁液以控制永磁磁能驅(qū)動(dòng)力矩大小，啟動(dòng)和停止。
所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，θ角在1°至89°區(qū)間內(nèi)或-1°至-89°區(qū)間內(nèi)選擇。
所述的隔磁處理，其特征在于在需要隔磁處理的表面覆有隔磁層。
所述隔磁液，其特征在于，所述的隔磁液為純有機(jī)液體或由隔磁粉料和潤(rùn)滑液組成的混合物。
圖13是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的定子和定子分區(qū)圖。首先從定子(10)的圓心(20)發(fā)出一組輻狀射線(50)，從定子(10)的圓心(20)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將定子分界圓圓周(60)、定子根圓圓周(70)分為數(shù)份，然后至少選擇其中一組輻狀射線，并將該組輻狀射線中的每一根圍繞其上的一點(diǎn)(100)沿與其夾角θ的方向偏轉(zhuǎn)θ角，使偏轉(zhuǎn)后的輻狀射線(110)形成一包絡(luò)圓(120)并分別與該包絡(luò)圓(120)相切；從而在相鄰輻狀射線(110)、定子分界圓圓周(60)、定子根圓圓周(70)間形成空間區(qū)域β區(qū)域；在β區(qū)緊固裝入定子永磁體(∑)。
圖14是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子分區(qū)圖。首先從轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)發(fā)出一組輻狀射線(50)，從轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將轉(zhuǎn)子分界圓圓周(80)、轉(zhuǎn)子根圓圓周(90)分為數(shù)份，然后至少選擇其中一組輻狀射線，并將該組輻狀射線中的每一根圍繞其上的一點(diǎn)(100)沿與其夾角θ的方向偏轉(zhuǎn)θ角，使偏轉(zhuǎn)后的輻狀射線(110)形成一包絡(luò)圓(120)并分別與該包絡(luò)圓(120)相切；從而在相鄰輻狀射線(110)、轉(zhuǎn)子分界圓圓周(80)、轉(zhuǎn)子根圓圓周(90)間形成空間區(qū)域γ區(qū)域；在γ區(qū)緊固裝入轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)。
圖15是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置之一，它主要由定子(30)、轉(zhuǎn)子(10)、安裝在定子上的永磁磁體(∑)和磁極(140)、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體(Ω)和磁極(150)組成；所有β區(qū)的定子永磁體(∑)為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)也為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；在轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理；所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁；亦可在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線為中心軸聚焦。
圖16是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置之二，0它主要由定子(30)、轉(zhuǎn)子(10)、安裝在定子上的永磁磁體(∑)和磁極(140)、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體(Ω)和磁極(150)組成；所有β區(qū)的定子永磁體(∑)為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)也為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；在定子永磁體的磁極部分(140)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理；所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁；亦可在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線為中心軸聚焦。
圖17是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置之三，它主要由定子(30)、轉(zhuǎn)子(10)、安裝在定子上的永磁磁體(∑)和磁極(140)、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體(Ω)和磁極(150)組成；所有β區(qū)的定子永磁體(∑)為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)也為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；分別在定子永磁體和轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理；所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁；亦可在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線為中心軸聚焦。
圖18是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置之四，它主要由定子(30)、轉(zhuǎn)子(10)、安裝在定子上的永磁磁體(∑)和磁極(140)、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體(Ω)和磁極(150)組成；所有β區(qū)的定子永磁體(∑)為整體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；或者將γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；分別在定子永磁體和轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理；所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁；亦可在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線為中心軸聚焦。
圖19是所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置之五，它主要由定子(30)、轉(zhuǎn)子(10)、安裝在定子上的永磁磁體(∑)和磁極(140)、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體(Ω)和磁極(150)組成；所有β區(qū)的定子永磁體(∑)為分體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)為整體結(jié)構(gòu)，然后分區(qū)充磁形成；或者就β區(qū)的定子永磁體(∑)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；分別在定子永磁體和轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理；所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁；亦可在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線為中心軸聚焦。
上述圖13至圖19中所述永磁磁體(∑)和磁極(140)緊固安裝在定子(30)上，所述永磁磁體(Ω)和磁極(150)緊固安裝在轉(zhuǎn)子(10)上，定子(30)和轉(zhuǎn)子(10)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述圖15至圖19中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置中，在所述轉(zhuǎn)子和定子磁隙空間中注入隔磁液以控制永磁磁能驅(qū)動(dòng)力矩大小，啟動(dòng)和停止。
權(quán)利要求
1.永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，首先使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；或在永磁體磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)中使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；其次充分利用永磁體強(qiáng)磁力做正功，利用隔磁方法將永磁體強(qiáng)磁力所做負(fù)功減少到最小程度；最后通過力臂將永磁體的強(qiáng)磁力放大并連續(xù)不斷地輸出正功。
2.永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、安裝在定子上的永磁磁體和磁極、安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁磁體和磁極組成，其特征在于，首先至少從定子(10)的圓心(20)和轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)之一發(fā)出一組輻狀射線(50)，從定子(10)的圓心(20)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將定子分界圓圓周(60)、定子根圓圓周(70)分為數(shù)份，從轉(zhuǎn)子(30)的圓心(40)發(fā)出一組輻狀射線(50)時(shí)，將轉(zhuǎn)子分界圓圓周(80)、轉(zhuǎn)子根圓圓周(90)分為數(shù)份；然后至少選擇其中一組輻狀射線，并將該組輻狀射線中的每一根圍繞其上的一點(diǎn)(100)沿與其夾角θ的方向偏轉(zhuǎn)θ角，使偏轉(zhuǎn)后的輻狀射線(110)形成一包絡(luò)圓(120)并分別與該包絡(luò)圓(120)相切；從而在相鄰輻狀射線(110)、定子或轉(zhuǎn)子分界圓圓周、定子根圓圓周或轉(zhuǎn)子根圓圓周間形成兩組空間區(qū)域β和γ；在β區(qū)緊固裝入定子永磁體(∑)，在γ區(qū)緊固裝入轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)。
3.權(quán)利要求1中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的方法，其特征在于，磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的斥力作用力時(shí)，磁隙寬度分布從小到大連續(xù)變化后從大突變?yōu)樾?；磁隙寬度分布變化并且利用所述永磁體磁極間的吸引力時(shí)，磁隙寬度分布從大到小連續(xù)變化后從小突變?yōu)榇蟆?br>
4.權(quán)利要求2中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于， 所有β區(qū)的定子永磁體(∑)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；所有γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)可作成一體，然后整體或分區(qū)充磁形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)或γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成；或者分別就β區(qū)的定子永磁體(∑)和γ區(qū)的轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)分區(qū)分塊、分塊充磁后組裝形成。
5.權(quán)利要求2中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，所述定子永磁體(∑)和轉(zhuǎn)子永磁體(Ω)中的分區(qū)充磁或分區(qū)分塊充磁的方向不通過定子或轉(zhuǎn)子的圓心，沿所述分區(qū)中與所述包絡(luò)圓(120)相切的切線方向上充磁時(shí)最佳；在所述分區(qū)或分區(qū)分塊內(nèi)其內(nèi)部磁力線相互平行或以其角度平分線(130)為中心軸聚焦。
6.權(quán)利要求2中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制的裝置，其特征在于，至少在定子永磁體或轉(zhuǎn)子永磁體的磁極部分(140、150)開有階梯狀齒(160)，所述階梯狀齒由ζ面和ξ面組成；按對(duì)永磁體的吸、斥要求對(duì)ζ面或ξ面進(jìn)行隔磁處理。
7.權(quán)利要求2中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，在偏轉(zhuǎn)θ角一定時(shí)，在所述轉(zhuǎn)子和定子磁隙空間中注入隔磁液以控制永磁磁能驅(qū)動(dòng)力矩大小，啟動(dòng)和停止。
8.權(quán)利要求2中所述永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，θ角在1°至89°區(qū)間內(nèi)或-1°至-89°區(qū)間內(nèi)選擇。
9.權(quán)利要求6中所述的隔磁處理，其特征在于在需要隔磁處理的表面覆有隔磁層。
10.權(quán)利要求7中所述隔磁液，其特征在于，所述的隔磁液為純有機(jī)液體或由隔磁粉料和潤(rùn)滑液組成的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁磁能驅(qū)動(dòng)控制方法及其裝置，首先使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；或在永磁體磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)中使永磁體磁極間磁隙寬度分布按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化后發(fā)生突變，突變后再按單調(diào)函數(shù)連續(xù)變化形成周期；其次充分利用永磁體強(qiáng)磁力做正功，利用隔磁方法將永磁體強(qiáng)磁力所做負(fù)功減少到最小程度；最后通過力臂將永磁體的強(qiáng)磁力放大并連續(xù)不斷地輸出正功。
文檔編號(hào)H02N11/00GK1536754SQ0311890
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者呂崇耀 申請(qǐng)人:呂崇耀