[发明专利]具有永磁磁场系统的直流电动机

说明书

本发明是关于具有永磁磁场系统的直流电动机，永磁磁场有着辅助磁极，其中磁场系统由永久磁铁和辅助磁极共同组成。

迄今为止，众所周知的一种电动机，其磁场系统由永久磁铁和通常形式的辅助磁极所组成，可见日本公告的专利第35721/1973号，其中在圆柱形磁轭内部，沿圆周分布着永久磁铁，相互对着的磁极有着相反的极性，而在两个磁极之间则是电极电枢和空气气隙。辅助磁极是由磁性材料制成的，它的作用是在电动机运转时，加强电枢反应的磁动势。这些辅助磁极装在永久磁铁周向的终端。

在美国专利号为4，469，969中公开了一种起动电机，其中有一个永久磁铁和一个用非永久磁性材料作成的辅助磁极，该辅助磁极具有比永久磁铁高的可逆磁导率，紧靠在永久磁铁的电枢反应助磁侧，在径向方向上的厚度是均匀的，因此电机在有负载运转时永久磁铁产生的磁通量大于没有负载时的磁通量。在美国专利号为4，471，252中公开的一种电动机，（可参见上述文件中的图5）其中屏蔽板的轴向边缘位于磁极非后掠的轴向边界，并成圆锥形，在磁极的末端其厚度基本上近于零。在非后掠边界上的延伸部分提高了各个磁极末端之间的磁通量，其磁效应朝着磁极轴向的最末端而减小。在该区域内屏蔽板的厚度逐渐减小，这样还可以减小电动机的重量，在某些应用中还可去掉圆锥形的轴向末端，屏蔽板在轴向上也没有磁极末端，使电动机进一步减小其重量和成本。

而在本发明，由于去掉位于电枢反应去磁磁场处的永久磁铁的部分内表面，并装上另一个磁板，使永久磁铁的横截面变小，就使电动机在没有负载时，永久磁铁产生的磁通量变得更小，因而采用本发明制作的直流电动机就可以在没有负载运转的时候，大大增加旋转速度，非常适于做汽车的起动电机。同时，当电枢电流很大时，例如在起动或在大负载运转时，因为在本发明中装有磁板10，从磁板10到辅助磁板9的径向距离比上述美国专利所述的短，就可以起聚集反应磁通量的作用，因此，本发明的电动机辅助磁极上可产生更多的磁通量。这种在没有负载时磁通量很小，初始运转和大负载时，磁通量可以很大，是本发明的特点。此外，因为在永久磁铁的内表面上装有磁板，使整个永久磁铁上的磁通量平均分布，还可减小电动机的噪声和振动。

在美国专利号为4，471，252的电动机中，只有永久磁铁，没有辅助磁极。其中的磁板沿轴方向盖住永久磁铁去磁磁场部位的整个径向表面。本发明与之不同。按照本发明，沿轴向方向制作的磁板没有盖住永久磁铁去磁端的整个径向表面，而是用一个尺寸为电枢铁心叠层厚度l的1.3倍的磁板盖在永久磁铁的部分表面，永久磁铁沿轴向的两端不被覆盖。从而，当电动机处于负载运转或起动的时候，电枢铁心上有很大的磁通量，比上述美国专利中所述结构的磁通量大得多。因此按照本发明制作的电动机可以得到足够大的力矩，而现有技术中的电动机却不可能得到足够大的力矩。

现有技术中电动机的缺点是其中的永久磁铁受到电枢反应的去磁场的作用，从而使主磁场场强受到削弱。一旦永久磁铁受到削弱，由于电动机的转矩不足，电动机就不能正常地工作和开始承担载荷。当然可以设计磁场系统，使其永久磁铁在半径方向有更大的宽度，从而得以保持必要的磁场强度。但是这样一来就会使电动机有着不经济的过大重量和尺寸。

本发明的主要目的是消除上述现有技术中的缺点，并提供一种新型直流电动机，这种直流电动机的磁场系统由永久磁铁和辅助磁极共同组成，这种辅助磁极能提供有效的抵消使永久磁铁去磁的效应。

为此目的，本发明公开了一种为永久磁铁提供更好的抵抗退磁效应的方法，在此方法中，在永久磁铁的磁极极面上存在退磁力的一边，装设一个磁导率和饱和磁通量密度比永久磁铁高的材料制成的磁板。利用这一方法，就能使去磁磁场通量的一部分得以通过上述由有着磁导率和饱和磁通密度材料制成的磁板。这样一来，作用在永久磁铁上的一部分去磁力就得以消除，从而使辅助磁极的强化磁场的效果不致于受到任何较大程度的损害。在这种情况下，就能使一个磁场系统由永久磁铁和辅助磁极组成的直流电动机的性能得到改善。

本发明的直流电动机具有：一个定子，该定子包括一个磁轭和磁极;一个转子，该转子包括电枢绕组和一个整流子，并可旋转地装设在上述定子上;其特征在于上述定子中包括：

（a）由径向磁化了的永久磁铁磁极放在上述磁轭的内圆表面上;

（b）并靠在永久磁铁磁极助磁侧，即电枢旋转时进入该磁铁的一侧的辅助磁极，用以增强电枢反应的助磁作用;

（c）在永久磁铁的磁极极面上存在退磁力的一边，装设一个磁导率和饱和磁通密度比永久磁铁高的材料制成的磁板。