專利名稱：電動車用高效節(jié)能單、雙向滑行直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種電動車用直流電動機。它的用途比較廣泛，特別適用于電
動汽車、電動摩托車、電動自行車和電動三輪車等。 它是在原電動車直流電動機的基礎(chǔ)上改革創(chuàng)新而成，制造出了直流單向滑行電動 機和直流雙向滑行電動機二種類型，成為很有發(fā)展?jié)摿Φ母咝Ч?jié)能環(huán)保的電動車用電動 機。
技術(shù)背景 目前，電動車品種繁雜，性能各異，但在效率、節(jié)能、環(huán)保等方面都相對落后，電源 的利用率很低，制約了電動車業(yè)的發(fā)展。 目前的基本狀況 電動汽車耗電多、效率低、電能浪費嚴重，既上不去速度又不能遠程行駛，只能用 油電混合方式，既造成污染又造成浪費。電動自行車、電動摩托車等輕型電動車，由于其電 動機的固定磁鐵磁密度小，硅鋼片導(dǎo)磁率低，因此轉(zhuǎn)矩小、電流大，電動機自身的各種損耗 大，造成許多電能的無功損失。運動中的電動車斷電時，其電動機由于固定磁鐵的吸引力又 阻礙了電動車的慣性滑行，儲存的動能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能作功，又損失了相當多的能 量。有的所謂"邊騎邊充電"，實際上就是把慣性動能或者勢能轉(zhuǎn)變成化學能，但是，這種能 量的轉(zhuǎn)換效率較低，仍有相當多的能量損失。有的電動車增加了一套中介機構(gòu)，通過中介機 構(gòu)的轉(zhuǎn)換達到慣性滑行的目的，但這種方法，既麻煩又增加了成本，還增加了中介機構(gòu)的能 量損失。 總之，目前的電動車用電動機，存在著三個重要缺陷一是固定磁鐵磁密度低、轉(zhuǎn) 矩小、電流大。二是使用的硅鋼片導(dǎo)磁率低，易發(fā)熱，損耗電能大。三是通電時電能利用率 低，斷電時不能使慣性動能(或勢能)全部轉(zhuǎn)化為機械能作功。
發(fā)明內(nèi)容 針對目前電動車用電動機存在的問題，本實用新型的電動機是在原電動機的基礎(chǔ) 上進行了結(jié)構(gòu)改革，具體作法 1、使用了高磁密度的磁鐵作電機轉(zhuǎn)子。經(jīng)測定，本實用新型使用的磁鐵的磁密 度是原電動機使用的磁鐵磁密度的1. 3 1. 5倍，在同樣情況下轉(zhuǎn)矩大，電流小，可節(jié)電 30% 50%。 2、定子使用了高導(dǎo)磁率的材料，大幅度減少了電動機內(nèi)部自身的損耗。 3、根據(jù)作用力和反作用力的原理，使電動車用電動機具備以下功能當電動機
通電時，定子靜止，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當電動機斷電時，電動機獲得的慣性動能全部轉(zhuǎn)化為機械能
作功，無任何能量的損失，達到了高效節(jié)能的目的，這種充分利用慣性動能的方法，可節(jié)電30% 50%。 4、本實用新型電動車用直流電動機分為二種形式 —種是電動車用高效節(jié)能單向滑行直流電動機，其特征是轉(zhuǎn)子上使用了高磁密 度的永磁鐵，定子上使用了高導(dǎo)磁率的材料，定子上安裝了超越離合器和一組內(nèi)外電路連 接器。超越離合器的外徑固定在定子上，內(nèi)徑固定在中心軸上。內(nèi)外電路連接器由固定在 中心軸上的環(huán)形電刷和固定在定子上的電刷連接器組成，超越離合器只能單向轉(zhuǎn)動，電源 通過內(nèi)外電路連接器給電動機通電時超越離合器逆向受阻使定子靜止，反作用力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動。當電動機斷電時定子受轉(zhuǎn)子上永磁鐵的吸引而同步慣性轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了電動機的無阻力 單向滑行。 另一種是電動車用高效節(jié)能雙向滑行直流電動機，其特征是轉(zhuǎn)子上使用了高磁 密度的永磁鐵，定子上使用了高導(dǎo)磁率的材料，定子上安裝了高精度的定子軸承，還安裝了 一組內(nèi)外電路連接器，定子的外側(cè)增加了一組滑行控制器。內(nèi)外電路連接器由固定在定子 上的電刷接線器和固定在中心軸上的環(huán)形電刷組成?；锌刂破饔啥ù盆F或定位彈簧、舌 簧、電磁鐵、凹盤、齒盤、電開關(guān)組成。齒盤安裝在定子或中心軸上，凹盤安裝在中心軸或定 子上，定磁鐵或定位彈簧、舌簧、電磁鐵、電開關(guān)安裝在凹盤上，其中舌簧、電磁鐵、電開關(guān)組 成自動控制電路，一方面對齒盤和凹盤進行鎖定與脫離的控制，另一方面對電磁鐵的電流 進行通斷控制。電動機通電時滑行控制器自動呈鎖定狀態(tài)使定子靜止，反作用力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動。電動機斷電時定子受轉(zhuǎn)子上永磁鐵的吸引滑行控制器脫離自鎖使定子同步慣性轉(zhuǎn)動， 由于不通電時滑行控制器不能自鎖，由此實現(xiàn)了無阻力雙向滑行。 總之，本實用新型電動車用直流電動機是一種高效節(jié)能、環(huán)保型電動機。它比目前 的電動車用直流電動機節(jié)能二到三倍。由此，必將對未來電動車業(yè)和環(huán)保事業(yè)產(chǎn)生深遠的 影響。


以下結(jié)合附圖對本實用新型作以下說明 第一種形式單向滑行直流電動機 如圖1 :1、轉(zhuǎn)子；2、定子；3、電刷接線器；4、超越離合器；5、轉(zhuǎn)子軸承；6、中心軸；
7、環(huán)形電刷；8、轉(zhuǎn)子永磁鐵。
第二種形式雙向滑行直流電動機 如圖2 :1、轉(zhuǎn)子；2、定子；3、電刷接線器；5、轉(zhuǎn)子軸承；6、中心軸；7、環(huán)形電刷；8、 轉(zhuǎn)子永磁鐵；9、定磁鐵或定位彈簧；10、舌簧；11、電磁鐵；12、凹盤；13、齒盤；14、電開關(guān)； 15、定子軸承。
具體實施方式
第一種形式 如圖l，這是一種外轉(zhuǎn)子型單向滑行直流電動機，轉(zhuǎn)子(1)可以繞中心軸(6)上的 轉(zhuǎn)子軸承(5)自由轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子(1)上使用了高磁密度的轉(zhuǎn)子永磁鐵(8)，它可以增大轉(zhuǎn)矩， 節(jié)約電能。定子(2)上使用了高導(dǎo)磁率的材料，降低了電機的鐵損耗和電流的內(nèi)阻損耗以 及其他相應(yīng)的內(nèi)損，最大限度的節(jié)約了電能。定子(2)上繞中心軸(6)安裝了超越離合器(4)，其內(nèi)徑固定在中心軸(6)上，外徑固定在定子(2)上，使定子(2)可以繞中心軸(6)單 向轉(zhuǎn)動。定子(2)上還安裝了電刷接線器(3)，它可以繞固定在中心軸(6)上的環(huán)形電刷 (7)轉(zhuǎn)動，其作用是連接內(nèi)外電路保障電流暢通。電源通過安裝在定子(2)上的電刷接線器 (3)連接于安裝在中心軸(6)上的環(huán)形電刷(7)。當電動機通電啟動時，電流通過電刷接線 器(3)和環(huán)形電刷(7)向定子(2)供電，定子(2)獲得了一個反向運轉(zhuǎn)的作用力，由于超越 離合器(4)的內(nèi)徑與定子(2)連接，只能正向轉(zhuǎn)動，而不能反向轉(zhuǎn)動，根據(jù)作用力與反作用 力的原理，這樣獲得反向作用力的定子(2)，就給了轉(zhuǎn)子(1) 一個相等的正向的作用力，使 轉(zhuǎn)子(1)利用轉(zhuǎn)子軸承(5)繞中心軸(6)正向轉(zhuǎn)動。當電動機斷電時，定子(2)失去了反 向的作用力，而轉(zhuǎn)子(1)卻依靠慣性仍正向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子(1)上的永磁鐵(8)強烈地吸引定子 (2)迫使定子(2)利用超越離合器(4)隨轉(zhuǎn)子(1)無阻力同步正向轉(zhuǎn)動，使慣性動能全部轉(zhuǎn) 化為機械能作功。此時電刷接線器(3)雖繞環(huán)形電刷(7)轉(zhuǎn)動，但卻沒有電流通過。當外 力使轉(zhuǎn)子(1)反向轉(zhuǎn)動時，由于超越離合器(4)不能反轉(zhuǎn)，所以定子(2)靜止，轉(zhuǎn)子(1)只 能在克服引力的情況下有阻力轉(zhuǎn)動。 第二種形式 如圖2，這是一種外轉(zhuǎn)子型雙向滑行直流電動機，轉(zhuǎn)子(1)可以繞中心軸(6)上的 轉(zhuǎn)子軸承(5)自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子(1)上使用了高磁密度的轉(zhuǎn)子永磁鐵(8)，它可以增大轉(zhuǎn)矩節(jié) 約電能。定子(2)使用了高導(dǎo)磁率的材料，降低了電動機的鐵損耗和電流的內(nèi)阻損耗以及 其他相應(yīng)的內(nèi)損，最大限度地節(jié)約了電能。定子(2)上繞中心軸(6)安裝了高精度的定子軸 承(15)，其內(nèi)徑固定在中心軸(6)上，使定子(2)可以繞中心軸(6)雙向轉(zhuǎn)動。定子(2)上 還安裝了電刷接線器(3)，它可以繞固定在中心軸(6)上的環(huán)形電刷(7)自由轉(zhuǎn)動，其作用 是連接內(nèi)外電路，保障電流暢通。在定子(2)外側(cè)又增加了一組滑行控制器，其由(9) (10) (11) (12) (13) (14)組成，齒盤(13)安裝在定子(2)或中心軸(6)上，凹盤(12)安裝在中心 軸(6)或定子(2)上，定磁鐵或定位彈簧(9)、電開關(guān)(14)、電磁鐵(1D、舌簧(10)安裝在 凹盤(12)上。當電動機啟動時，電源通過二條線路為電動機供電一路通過電開關(guān)(14)給 電磁鐵(11)通電，電磁鐵(11)得電后磁芯動作拉動舌簧(10)脫離定磁鐵或定位彈簧(9) 的吸引落入齒盤(13)的槽內(nèi)；另一路通過電刷接線器(3)和環(huán)形電刷(7)給定子(2)的電 樞繞組通電，通電后電動機定子(2)得到了一個反方向的作用力使定子(2)反方向轉(zhuǎn)動，帶 動了齒盤(13)反方向轉(zhuǎn)動，使凹盤(12)上的舌簧(10)落入齒盤(13)的內(nèi)槽自鎖，同時改 變了舌簧(10)的位置，使舌簧(10)控制的電開關(guān)(14)斷開，電磁鐵(11)斷電，磁芯復(fù)位， 由于舌簧(10)落入了齒盤(13)的內(nèi)槽自鎖從而阻止了定子(2)的反方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)作用 力與反作用的原理，使轉(zhuǎn)子(1)利用轉(zhuǎn)子軸承(5)繞中心軸(6)正向轉(zhuǎn)動。 當電動機斷電時，電動機的定子(2)因失電而失去了反方向的作用力，轉(zhuǎn)子(1)也 就失去了正方向轉(zhuǎn)動的反作用力，但轉(zhuǎn)子(1)卻因慣性而繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動，此時轉(zhuǎn)子(1)的永 磁鐵(8)對定子(2)形成強吸引，迫使定子(2)利用定子軸承(15)正方向隨轉(zhuǎn)子(1)無阻 力同步轉(zhuǎn)動，同時帶動了齒盤(13)的正方向轉(zhuǎn)動，齒盤(13)的齒尖把固定在凹盤(12)上 的舌簧(10)從內(nèi)槽內(nèi)托出并送到最高點，由于高處的定磁鐵或定位彈簧(9)的吸引，使舌 簧(10)牢固的?？吭诙ù盆F或定位彈簧(9)上，此時齒盤(13)與凹盤(12)完全脫離，此 狀態(tài)一直保持到再通電為止。以上舌簧(10)、電磁鐵(11)、電開關(guān)(14)組成了自動控制電 路一方面對齒盤(13)和凹盤(12)進行了鎖定與脫離的控制，另一方面對電磁鐵(11)的電流進行通斷控制。這樣電動機既可以無阻力正轉(zhuǎn)也可以無阻力反轉(zhuǎn)，如此完成了一個循 環(huán)。當電動機再通電時，又重復(fù)以上過程。 在以上過程中，電動機啟動時，電刷接線器(3)和環(huán)形電刷(7)相對靜止，有電流 通過，電動機斷電時，電刷接線器(3)繞環(huán)形電刷(7)轉(zhuǎn)動，但無電流通過。
權(quán)利要求一種電動車用高效節(jié)能單向滑行直流電動機，其特征在于轉(zhuǎn)子(1)上使用了高磁密度的永磁鐵(8)；定子(2)上使用了高導(dǎo)磁率的材料；定子(2)上安裝了超越離合器(4)和一組內(nèi)外電路連接器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向滑行直流電動機，其特征在于超越離合器(4)的外徑 固定在定子(2)上，內(nèi)徑固定在中心軸(6)上；內(nèi)外電路連接器由電刷接線器(3)和環(huán)形電刷(7)組成，電刷接線器(3)固定在定子(2)上，環(huán)形電刷(7)固定在中心軸(6)上。
3. —種電動車用高效節(jié)能雙向滑行直流電動機，其特征在于轉(zhuǎn)子(1)上使用了高磁 密度的永磁鐵(8);定子(2)上使用了高導(dǎo)磁率的材料；定子(2)上安裝了高精度的定子軸 承(15);定子(2)上還安裝了一組內(nèi)外電路連接器；在定子(2)的外側(cè)增加了一組滑行控 制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向滑行直流電動機，其特征在于內(nèi)外電路連接器由電刷接線器(3)和環(huán)形電刷(7)組成，電刷接線器(3)固定在定子(2)上，環(huán)形電刷(7)固定在 中心軸(6)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向滑行直流電動機，其特征在于滑行控制器由(9) (10) (11) (12) (13) (14)組成，齒盤(13)安裝在定子(2)或中心軸(6)上，凹盤(12)安裝在中 心軸(6)或定子(2)上，定磁鐵或定位彈簧(9)、舌簧(10)、電磁鐵(11)、電開關(guān)(14)安裝 在凹盤(12)上，其中舌簧(10)、電磁鐵(11)、電開關(guān)(14)組成了自動控制電路，一方面對 齒盤(13)和凹盤(12)進行鎖定與脫離的控制，另一方面對電磁鐵(11)的電流進行通斷控 制。
專利摘要一種用于電動車的高效節(jié)能、環(huán)保型直流電動機，設(shè)計了利用超越離合器式的單向滑行直流電動機和設(shè)計了滑行控制器式的雙向滑行直流電動機，設(shè)計的基本原理是作用力和反作用力，有正向的作用力相對就有反向的反作用力，使定子供電時靜止不動，產(chǎn)生的作用力反作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。定子斷電時利用轉(zhuǎn)子的慣性動能和固定磁鐵的磁性吸引，使定子隨轉(zhuǎn)子同步無阻力轉(zhuǎn)動，慣性動能完全轉(zhuǎn)化為機械能作功，最大限度地減少了能量的損失。同時，在轉(zhuǎn)子上使用了高磁密度的永磁鐵，在定子上使用了高導(dǎo)磁率的材料，最大限度地減少了電動機內(nèi)自身的損耗，提高了電動機的效率，節(jié)約了電能。
文檔編號H02K1/12GK201504124SQ20082017839
公開日2010年6月9日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者高學才 申請人:高學才