專利名稱：磁力發(fā)動機的制作方法
磁力發(fā)動機技術領域本專利基于發(fā)動機的技術領域，更具體地，涉及磁力發(fā)動機。
技術背景存在轉子是由永久磁鐵構成的，而在定子上有電流流過的線圏的 發(fā)動機。在這種類型的發(fā)動機中，通常只有一個部件具有磁材料(磁 鐵)，磁鐵一般位于轉子中。也有些裝置在定子和轉子中都有磁鐵，以產生轉動力矩。本申請 文件中的裝置屬于這第二種。如果提到了其它的例子，則所引用的是專利JP56110483和EP256132。 現有技術磁屏罩(magnetic shield)通過吸引磁鐵的磁通量而起作用。與 本申請文件最相符的專利是JP56110483;該專利示出一種位于定子中 的傾斜磁鐵，當轉子靠近定子時，定子中的傾斜磁鐵吸引轉子中的傾 斜磁鐵，同樣，當轉子離開定子時，定子中的傾斜磁鐵吸引磁屏軍， 因為磁屏罩受磁鐵的吸引。這樣，磁屏軍無法脫離定子磁鐵的磁場。 為解決該問題，本發(fā)明的申請文件所提供的優(yōu)點是可以形成具有逐 漸交錯的多個磁鐵的定子，并且吸引轉子的定子的磁極總是最接近轉 子，以使轉子以加速度到達最后的頂端磁鐵，并克服磁屏軍的吸引。 對磁極的正確布置是必要的，這是因為，相對于具有多于一個磁鐵的 分組，如果首先進入定子的轉子磁極和該定子端的磁極具有相反的極 性符號，則無法發(fā)生轉動(因為它們在該端相互吸引)，或者如果最 接近轉子的每一定子磁鐵所顯現的磁極與轉子磁極具有相同的極性符 號，則無法發(fā)生轉動(因為它們相互排斥)。在專利JP56110483中，面對定子的轉子磁鐵中似乎只有一個磁 極，因為如果有兩個磁極，則當轉子磁鐵進入定子時，它們將導致相 互排斥。另外，如果轉子磁鐵中有兩個磁極，則傾斜的磁屏軍將遮蔽 受定子吸引的磁極，因為磁屏軍吸引最接近的磁鐵的磁通量。如果改變磁極的布置，則如果最靠近的磁極具有相同的極性符號 則磁鐵無法相對于另 一個磁鐵轉動。如果專利JP56110483中的轉動方向是相反的，即轉子首先通過 磁屏罩區(qū)域進入，之后在本發(fā)明的申請文件中將提到與在本發(fā)明的 申請文件中一樣，具有兩個磁極的定子的表面需要與定子的對稱軸平 行；相對于轉子具有相反極性的定子磁極(該磁極受轉子吸引并且最 接近另 一定子端)需要處于與轉子所劃的圓的切線相平行的表面內， 因為如果該表面是傾斜的，則由于位于另一端(轉子首先通過該端而 進入)的相反磁極較低所以不存在對相反磁極的吸引力。為形成發(fā)動機，需要固定的定子和圍繞它轉動的可移動的轉子。 在典型布置中，轉子圍繞它的軸轉動，而定子組件位于附近的區(qū)域中。 但是，如果在轉子和定子中都布置磁鐵，考慮到磁鐵發(fā)出磁通量，則 需要找到一種最佳的方法，使得當轉子磁鐵/組件進入也具有磁鐵的定 子時能夠轉動。對于轉子組件來說，最好的方式是在平行于定子的對 稱軸的平面內圍繞同一軸轉動，圍繞定子劃同心圃，并且更接近地環(huán) 繞具有頂端磁鐵的定子端，其中定子是棱柱形狀的結構(圖6)。顯 而易見的是，該布置利用定子和轉子之間的最佳磁相互作用表面產生 轉動，而其它的布置使相互作用的旋轉力矩減半。因此，這是本發(fā)明 的申請文件涉及在轉子和定子中都有磁鐵的情況下形成磁力發(fā)動機的 最重要的優(yōu)點之一。磁鐵發(fā)出磁通量，在它們相距一定距離時磁通量產生磁相互作 用。如果兩個磁鐵彼此靠近，則它們的磁通量被疊加到一起，但它們 不具有與它們;故分開時一樣的效果。因此，#>專利JP56110483中那 樣利用同一平面上的多個定子磁鐵來形成發(fā)動機是不可行的，除非定 子關于很長的轉子軸布置在不同的平面內，分離開使它們的磁通量不 再相互作用的足夠距離。本發(fā)明的申請文件中所提供的優(yōu)點是在發(fā)動 機中只形成一個定子塊的磁鐵布置。如果我們希望使發(fā)電機更緊湊， 則需要使定子為棱柱狀。這避免了使轉動無效的不希望的多個定子間 的疊加，并且不需要延長轉子軸。發(fā)明內容本裝置的目的是只使用磁鐵的能量來產生轉動，而無需其它形式 的能量。該裝置由定子和轉子組成，其中具有用于提供轉動所需的力 的磁鐵，該轉動是由于轉子和定子間產生了磁吸引而產生的。轉子依賴于構成定子的材料，轉子可以僅包括高導磁率材料，僅包括 磁鐵，或者二者的組合。位于轉子內的磁鐵可以圍繞它的軸在臂上轉動，從而劃出圓。磁 鐵可以具有傾斜角或者沒有太大的傾斜，并且它可以在最接近定子的 端具有切面。另外，在一些面上可以使用高導磁率材料屏蔽磁鐵，當 該高導磁率材料將磁通量重定向到其它區(qū)域時，防止了過多的磁通量 泄漏，從而封閉了磁路。通過未被屏蔽的磁鐵面和定子之間的磁吸引使轉子產生運動。如 果轉子的磁鐵未被屏蔽，則在以更接近定子的方式轉動的轉子磁極和 該定子間產生相互作用。可以無需磁鐵而僅使用高導磁率材料來形成轉子組件，因為這些 材料對構成定子的磁鐵具有很大的吸引。定子定子包括一組磁鐵和具有高導磁率的材料，或者僅包括磁鐵。 組成分組的磁鐵可以是矩形的或者是環(huán)形的，它們可以在面對轉子的側具有斜切面，并且在它們之間相對于定子的對稱軸它們可以有微小的銳角傾斜。在吸引模式下以交錯布置的方式將磁鐵布置得很接近并且相互平行，在該交錯布置中，各磁鐵的外部磁極與定子軸之間的距離逐漸增大并逐漸更靠近轉子組件，直到最大限制或頂端磁鐵，為了防止定 子塊一端的磁通量外泄，挨著頂端磁鐵布置由高導磁率材料制成的屏 罩(圖1)。因此，定子的一端表現為一種磁極，另一端表現出相反 的磁極但該磁極被磁屏罩屏蔽。磁屏罩的合適的幾何形狀使得可以把 磁通量再次引導到所有的磁鐵和定子的相反磁極，因此磁路是封閉的。 為了更好地封閉定子中的磁路，可以使高導磁率材料沿著定子軸遠離 末端磁鐵而延伸(圖1)，或者可選地，可以在該端布置另一磁屏罩(圖2)，從而在定子兩端具有兩個面積不同的磁屏罩。另外，如果 磁屏軍沒有充分地屏蔽定子的最大面的磁通量，或者如果我們不想屏 蔽轉子磁鐵，則可以非常接近地挨著磁屏軍放置薄磁鐵，以使一旦轉 子經過就排斥轉子?？梢詫㈦x轉子組件的運動最遠的定子磁鐵布置得稍微傾斜，以防 止轉子在通過離轉動最遠的定子端進入時引起排斥。如果交錯布置的定子磁鐵具有軸向的磁化方向，則面對轉子的側 在平行于定子軸的表面上具有兩個磁極(圖2)，或者如果該表面是 傾斜的(圖1)，則最靠近轉子的磁極是吸引轉子的磁極。定子中多個磁鐵的分組導致轉子的加速度?？梢援a生旋轉運動的 一種方式為當磁鐵/轉子組件通過具有較少表面面積并且表現出與進 入定子的轉子側相同的磁極的端進入定子時，由于存在對最接近磁屏 罩和轉子的最后的頂端磁鐵的磁極的磁吸引，磁鐵被吸引向另一端的 頂端磁鐵和磁屏罩，并且在經過吸收表面面積最大的定子端的磁通量 的磁屏罩之后，轉子不再經歷與定子的磁相互作用，從而產生轉動力 矩。轉子的轉動方向依賴于轉子吸引的方向。因此， 一些圖示出以相 反方向轉動、首先進入磁屏罩區(qū)域的轉子(圖3和圖4)。例如圖3 示出如果在定子中使用具有傾斜角的角度磁鐵，則轉子首先被吸引 向磁屏罩，然后被吸引向頂端磁鐵的相反磁極。形成定子的另一方法是僅使用磁鐵；如以上所述那樣在吸引模式 下將具有相同特性的磁鐵交錯布置得相互接近并完全平行，在這些磁 鐵之間相對于轉子組件的距離逐漸減小，顯示出遞增系列(progression)，直到頂端磁鐵，頂端磁鐵具有斜切面與定子軸相平 行的傾斜的相互作用表面；然后，可以以與頂端磁鐵相互排斥的方式 布置磁鐵或磁鐵組(圖5)，或者可選地，挨著頂端磁鐵呈遞減系列 的角度磁鐵，或者二者的組合。通過這種方式，可以使轉子在經過定 子中的頂端磁鐵之后被排斥，從而產生轉動力矩。在該改變中，未被 屏蔽的轉子在通過定子的一端進入時發(fā)生運動，它以加速度向頂端的 磁鐵運動，并且在經過該頂端之后，位于定子另一端的其它磁鐵將引 起對它的排斥。通過磁相互作用，第一吸引，然后排斥，產生這里的 運動。在限定了可被形成的轉子和兩種定子的類型之后，需要對兩種元 件的布局進行說明。對于轉子磁通量來說，適當地進入定子并且顯示 為無太多的排斥或者具有磁相互作用最佳的表面的最好的方式，需要 轉子組件圍繞具有頂端磁鐵的定子端，在平行于定子對稱軸的平面內 轉動(圖6);顯而易見的是，轉子和定子間的這種布置非常重要， 因為它們是發(fā)出磁通量的磁鐵。另外，為了避免定子間的磁通量的疊 加，可以減少用于構成發(fā)動機的定子塊的數量。因此，通常發(fā)動機中 只布置一個棱柱狀的定子。發(fā)動機的更典型的布置包括圍繞軸轉動的 轉子組件和位于接近轉動的側面區(qū)域上的定子塊(圖7)。為使轉子 正確地進入定子，需要像鋸齒那樣以交錯的方式布置角度磁鐵，使吸 引轉子的磁極呈現為更接近轉子。定子需要兩個逐漸更接近地面對轉子的磁極，即4吏它們不是相同 的磁鐵，當具有只示出一個磁極并且布置在轉子的兩側的磁鐵時(圖 8),也可以產生對末端屏罩的吸引。


圖1-定子由呈遞增系列的具有斜切面的磁鐵(1)而形成。構成 磁屏罩的高導磁率材料(2)位于表面面積最大的面上。磁屏軍沿著對 稱軸向另一定子端延伸。轉子具有被高導磁率材料(2)屏蔽的磁鐵。圖2-定子磁鐵(1)不具有斜切面。在定子的兩端都有構成磁屏 罩的高導磁率材料(2 )。挨著表面面積最大的磁屏軍有一薄磁鐵(4 )。 轉子磁鐵(3)未被屏蔽。圖3和圖4-未被屏蔽的轉子磁鐵(3)首先進入布置有磁屏蔽材 料(2)的端，并且它被定子磁鐵(1)吸引。圖5-遞增布置磁鐵(1)直到傾斜的頂端磁鐵，然后遞減布置角 度磁鐵(5)或者相排斥的磁鐵(6)。圖6-轉子組件圍繞具有頂端磁鐵的定子端在平行于定子對稱軸 的平面內轉動。圖7-定子磁鐵(1)具有斜切面，但是它們逐漸接近轉子。構成 磁屏罩的材料(2)布置為挨著頂端磁鐵。轉子磁鐵(3)具有成螺旋 狀布置的臂。圖8-定子磁鐵(1)只展現出一種可選擇的磁極，它們逐漸更接 近轉子組件(7)，并布置在轉子組件(7)的兩側。定子磁鐵(l)將 轉子組件(7)吸引向頂端磁鐵和構成磁屏軍的材料(2)。
具體實施方式
形成具有轉子和只有一個定子的發(fā)動機(圖6),轉子具有磁鐵 (3)。為了形成定子，將磁鐵(1)布置得分離開一定距離，以避免 渦流(eddy current)，并將它們相互平行地布置在吸引模式下，且在 定子軸兩側呈遞增系列，形成具有兩個不同表面面積的端的棱柱，直 到最大的限制或頂端磁鐵，該頂端磁鐵是最接近轉子組件的轉動的磁 鐵。靠近該頂端磁鐵，由高導磁率材料(2)構成的磁屏罩被布置得完 全平行于具有定子的最后的磁極的面，以減少從定子的該端泄漏的磁 通量。如果使用表現出軸向磁化方向的磁鐵(l)，則將其表面上具有 兩個磁極的面布置成面對轉子磁鐵(3)，并且將吸引轉子組件的磁極 布置得最接近磁屏罩和頂端磁鐵(圖1)。轉子可以包括磁鐵(3)和高導磁率材料(2)。磁鐵和屏蔽材料 之間的距離可以變化。轉子還可以僅包括未被屏蔽的磁鐵(3)，但是 如果具有軸向的磁化方向的磁鐵組成定子和轉子，則首先進入定子磁
鐵(1)的轉子磁鐵(3)的磁極是這樣的磁極與它進入所通過的端 具有相同極性，并且吸引最接近另 一定子端的具有相反極性的頂端磁 鐵的磁極。依賴于轉子磁鐵(3)的傾斜，可能存在不同方向的轉動。在圖1 和圖2中，例如，轉子磁鐵(3)輕微地向具有最小表面面積的定子端 傾斜，該定子端是轉子磁鐵(3)在轉動過程中通過它首先進入的定子 端?？蛇x地，如圖3和圖4所示，轉子磁鐵(3)的第一磁極首先通過 磁屏罩端進入，并被最接近另一定子端的頂端磁鐵的相反的磁極所吸 引，為此，以下是必要的面對轉子的定子的具有兩個磁極的表面要 平行于定子的對稱軸，并且與轉子所劃的圓在磁屏罩的點處的切線大 體上平行，因為如果該表面是傾斜的則不存在吸引力。轉子組件布置在可以關于同一軸轉動的臂上，從而圍繞棱柱狀的 定子劃出同心圓。需要將轉子組件布置為相比于另一端更接近定子一 端的頂端磁鐵和磁屏軍，來使其它圍繞定子，在平行于轉子中的唯一 定子的對稱軸的平面內轉動。工業(yè)實用性當前，發(fā)動機不能完全如期望那樣地工作。將來可能會發(fā)現促進 更自動的轉動的精確的磁力，以及磁鐵可以負擔而不消磁的負載的程 度；另外，發(fā)動機在溫度方面表現為升高。因為它不像當前的自動發(fā)動機那樣工作，因此其將包括有助于轉 動力矩的裝置。使轉子經過定子磁鐵是困難的，它需要幫助。因此， 限定了這樣的裝置它可以用于腳踏車的踏板，因為該處理實際上對 踏板有幫助。暫時地，可以以非常小的轉動在注意到轉動的中斷后獲 得強大的轉動力矩。
權利要求
1. 一種使用磁鐵的磁場能的磁力發(fā)動機，包括轉子和定子；轉子圍繞轉動軸相對于定子轉動；轉子可以僅包括磁鐵(3)，僅包括高導磁率材料(2)，或者上述二者的組合；轉子和定子磁鐵具有分開一定距離的磁極，在兩個組件之間產生作為第一吸引的磁相互作用，從而產生轉動力矩；其特征在于至少有一個具有兩個相反的磁極的棱柱狀定子，這兩個磁極與轉子磁鐵(3)/轉子組件相距不同的距離；以及其特征在于定子的第一區(qū)由以吸引的模式關于對稱軸交錯布置的一組磁鐵(1)組成，這些磁鐵相互完全平行，直到定子的頂端磁鐵，頂端磁鐵是磁相互作用表面最接近轉子磁鐵(3)/轉子組件的磁鐵；定子的第二區(qū)位于另一定子端，挨著頂端磁鐵，并且它包括磁鐵(6)或者高導磁率材料(2)。
2. 根據權利要求1所述的磁力發(fā)動機，其特征在于，如果定子 的第二區(qū)中有多個磁鐵，則頂端磁鐵相對于以平行于定子的對稱軸的 方式面向轉子的相互作用表面而傾斜；該裝置的特征還在于挨著頂 端磁鐵，有位于定子的第二區(qū)中的相對于轉子組件呈遞減系列的、具 有斜切面的磁鐵(5)，或者具有與頂端磁鐵呈排斥模式的至少一個磁 鐵(6)，或者上述二者的組合。
3. 根據權利要求1所述的磁力發(fā)動機，其特征在于，如果定子 的第二區(qū)由高導磁率材料(2 )構成，則該材料被布置成具有非常平行 于并接近頂端磁鐵的磁極的最大的表面，以形成至少一個磁屏罩，來 防止磁通量從該端外泄。
4. 根據權利要求1或3所述的磁力發(fā)動機，其特征在于，如果 高導磁率材料(2 )沒有充分屏蔽定子的磁通量或者轉子和定子之間需 要更多的磁相互作用，則在定子的第二區(qū)中布置非常接近磁屏罩的非 常薄的磁鐵(4);該磁鐵(4)為定子端，并且用作頂端磁鐵。
5 根據權利要求1所述的磁力發(fā)動機，其特征在于，如果構成 定子的第一區(qū)的磁鐵(l)具有軸向的磁化方向，則面對轉子組件的側 在與定子的對稱軸平行的表面上具有兩個磁極，其中吸引轉子組件的磁極最接近頂端磁鐵；或者如果該表面是傾斜的，則最接近轉子的磁 極是吸引轉子的磁極。
6. 根據權利要求1或5所述的磁力發(fā)動機，其特征在于，首先 進入定子的轉子磁鐵(3)的磁極具有與位于定子端的磁鐵(1)的磁 極相同的極性，該定子端為轉子磁鐵(3)通過它而進入定子的定子端。
7. 根據權利要求l、 2、 3、 5和6中任一項所述的磁力發(fā)動機， 其特征在于，當首先進入一定子端的轉子磁鐵(3)的磁極被最接近另 一端的頂端磁鐵的相反的磁極吸引時，由于吸引而產生轉動運動。
8. 根據權利要求l、 3、 6和7中任一項所述的磁力發(fā)動機，其 特征在于，如果在轉動過程中轉子磁鐵(3)的磁極首先進入設置磁屏 罩的端，并且被頂端磁鐵的相反的磁極吸引，則具有兩個面對轉子的 磁極的定子頂端磁鐵的相互作用表面與定子的對稱軸平行；當轉子所 劃的圓的半徑與頂端磁鐵相一致時，該相互作用表面大體上平行于該 圓的切線。
9. 根據權利要求l、 2、 4、 5、 6和7中任一項所述的磁力發(fā)動 機，其特征在于，轉子磁鐵(3 ) /轉子組件轉過定子磁鐵(1)，使相互作用表面比另一定子端更接近頂端磁鐵。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的磁力發(fā)動機，其特征在 于，使發(fā)動機更緊湊的最好的方式是僅使用一個定子；轉子組件需布 置在同一轉動軸上的不同平面上的臂上，從而在與定子的對稱軸平行 的不同平面上圍繞棱柱狀結構的一個定子劃出同心圓。
全文摘要
目的在于通過磁力形成一種力矩。發(fā)動機包括轉子和一個定子，其中有磁鐵和高導磁率材料(2)。定子由具有磁極的磁鐵(1)組成，這些磁鐵(1)以交錯方式布置，逐漸更接近轉子磁鐵(3)，從而形成對轉子的吸引并產生轉動。圍繞定子端的轉子的各磁鐵(3)在關于軸轉動時形成發(fā)動機。它用于在腳踏車中推進力矩。
文檔編號H02K1/00GK101401286SQ200780008852
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權日2006年4月4日
發(fā)明者拉蒙·弗雷克薩斯比拉 申請人:拉蒙·弗雷克薩斯比拉