研究报告 一种世界首创的新型拨动式电动机问世

 

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来源 | 极客社


大家好,在这里我给大家谈谈我这30年对电动机研究的认识。

我们要想研究和发明一个项目,就要对该项目以前的现状要有彻底的了解,要发现和找出它的不足之处,并想出解决的办法,一个新的发明成果就出来了。

一、下面我们对传统电动机作些分析,看看它有什么缺点和不足

传统的电动机人们都认为很完善了,很成熟了,但经过我几十年的研究后,发现传统的电动机有很多的缺点,下面我们一一进行讨论。

首先,我们看看鼠笼式三相交流异步电动机相关的几个关键词。

1、
鼠笼:
鼠笼是大家已知道的传统电动机转子的关键部件,但是鼠笼是个耗能的主要部件,它通过旋转磁场切割鼠笼条,感应得电,通过两端的短路条形成电流通路生产磁场,这样就消耗了电源能量,是一种浪费。

2、
三相电,旋转磁场
电动机的定子,是靠三相电来实现旋转磁场的,其原理是三相电通过A、B、C三相来轮流供电,在定子的圆周上分布有线圈,给线圈错相120度电角度供电,就能形成旋转磁场,也就是说,A相有电,转子就转到A相的位置,B相有电,转子就转到B相,C相有电就转到C相,这样就形成了旋转磁场,转子就跟着旋转磁场旋转了。

这里有个最大的问题,就是电动机里的线圈只有三分之一绕组产生磁场扭矩,三分之二的线圈是在排队等着供电,这样的扭矩就很小。

如果不用旋转磁场的原理,让所有的线圈同时供电,同时产生扭矩,电动机的扭矩就可以是原来的三倍。

3、交流电,蜗流
交流电也是一个不好的因素,由于交流电的电流一会儿正向走,一会儿反向走,这就使得铁芯里的磁场极性一会儿正,一会儿反,这就会在铁芯里产生蜗流。有蜗流就会发热和费电,如果我们的电机是纯直流的电机,就不会有蜗流了。

4、铁芯



由于是交流电有蜗流的原因,为了减少蜗流发热,才做成用硅钢片一片一片叠加起来的铁芯,这样使得传统的电动机的材料和工艺都变得很复杂,成本也升高了,铁芯也是电动机重量很重的原因,如果我们的电动机不用铁芯,就可以大大的降低成本和重量,也减少了发热,简单了工艺。

 

5、转差率,过载,断相
电动机的烧毁和这三个关键词有很大的关系,传统的电动机的转子是按一定的转差率来跟着定子的旋转磁场旋转的,也就是说转子的速度是旋转磁场的0.95倍,一直按这个速度转动,电动机就能正常的工作,不会烧毁,但是电机的负载过重(过载),转子的速度就会慢下来,它的转差率就变大,断相也是一样会使转子变慢,转差率变大,就相当于变压器的次级短路,线圈的电流就大大增加,导致电动机烧毁,如果我们的电动机不用转差率原理,电机就不会烧毁了。

6、频率、转速、调速、变频器

传统的电动机的转速,主要的是取决于电源的频率,现在我们的电源频率是50HZ,旋转磁场的速度就是50HZ×60秒=3000转,目前的电动机想调速,主要的都是用变频器改变电源的频率来改变转速的。这种方案有很多缺点,一则变频器造价不低(很贵),由于电路复杂,元器件很多,就导致故障率效高。

而更重要的问题是传统的电动机的基本频率是50HZ,变频器也就只能工作在50HZ左右,频率高了,扭矩就变小了,频率低了,功率就小了,用于电动车时就必须加机械变速箱,变频器本身也耗电,效率低。

7、线圈绕组,单边磁场工作传统的电机绕组也不合理,绕组绕圈嵌入电机铁芯后,在铁芯里的那一段线圈是有效工作的,在铁芯外的铜线,占一半左右是不参与工作的,这也是一种浪费。
一个线圈,通电以后,线圈的两头都会产生磁场,可传统电动机的定子线圈产生磁场后,只有线圈面对转子的里面的单头磁场对电机的转子做功,而另一头的磁场却没用,这也是一种浪费。
8、工艺、外形

传统的电机工艺很复杂,线圈要下嵌到铁芯的槽里面,费工费时,绝缘要求很高,所以生产效率很低。



传统电机的外形,大多数是圆柱形,这样电机的转子直径较小,扭矩会较小,如做成盘式电机,转子的直径就可以做大。

二、新型拨动式电机的原理与结构

针对以上传统电机的各种缺点,我们对电动机的传统理论和原理结构进行了彻底改变,克服了传统电机的各种缺点和不足,从而使效率大为提高。

大家知道,电机是一个很好的旋转设备,传统电机必须要有一个旋转磁场。但旋转设备里有一种是不用旋转磁场的,那就是汽车发动机,它没有旋转磁场,它的原理是发动机中间的转轴在每转到一个特定的受力角度,给它一个推力,(也可以说成是给它一个拔动力)且连续不断的给予这种推力(拔动力),它的转轴就可连续的旋转,它也是一个很好的旋转机械。我们的拔动式电动机,也就是依这种原理研发出来的。

拔动式电动机的定子是一个圆盘的圆周分部有N个圆柱型(也可以是扇型等形状)的定子线圈,线圈的中间有个不大的铁芯,线圈的两头对应着两个永磁转子圆盘,每个圆盘上对应每个线圈的中心安放有一个永久磁铁(钕铁錋强磁),如下图(平面展开图):



选择永磁的极性与线圈通电后产生的极性相同。这样在永磁旋转到线圈的上方时(和下方)所有的线圈给以短时间通电,每个线圈都同时得电,同时产生推力扭矩,线圈的两头同时推动(拔动)两个永磁转子旋转,输出机械功。

实物示意图
由此可以看出这与三相旋转磁场不同,旋转磁场只有三分之一的线圈产生扭矩,拔动式电动机是所有线圈同时产生扭矩,传统电机只有线圈的单头磁场做功,拔动式电动机线圈的两头的磁场同时做功,拔动两个永磁转子同步旋转,很显然,效率会更高,扭矩会更大。

电机组装图
拨动式电机外形机械图
下面请看几个视频介绍:

1、电机完整介绍:



2、电机分解组装动画:



3、实测效果:与传统电机对比、大型电机测试、带动汽车后桥



三、新型电机的优势与应用前景



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