ДВИГАТЕЛЬ НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ
PERMANENT MAGNET MOTOR

Область техники
Настоящее изобретение относится к двигателю на постоянных магнитах, использующему силу притяжения и силу отталкивания, действующие между различными постоянными магнитами, и силу притяжения и силу отталкивания, действующие между постоянным магнитом и электромагнитом, и, в частности, к двигателю на постоянных магнитах, в котором вращательная сила может быть приложена к ротору вследствие силы отталкивания и силы притяжения, действующих между статором и ротором, выполненным из постоянного магнита, положения северного (N) полюса и южного (S) полюса ротора могут физически переключаться между друг другом при помощи сателлита, соединенного с ротором, центральной шестерни, взаимодействующей с сателлитом, и конструкцией, скрепленной с сателлитом, сила отталкивания и сила притяжения между постоянными магнитами могут быть сбалансированы таким образом, что вращательное состояние ротора поддерживается в мертвой точке, в которой к ротору не прилагается вращательная сила, с использованием силы отталкивания или силы притяжения между постоянным магнитом и электромагнитом, и вращательная сила главным образом получается из магнитной силы постоянного магнита таким образом, что энергопотребление может быть уменьшено до минимума.
Уровень техники
В общем, двигатель является устройством, выполненным с возможностью преобразования электрической энергии в механическую энергию с использованием силы, которую ток принимает в магнитном поле.
Поскольку двигатель широко используется в качестве базового оборудования для промышленного производства, но его энергопотребление очень высоко, существует потребность в двигателе, который может обеспечить снижение энергопотребления и достижение максимального КПД.
В качестве изобретений, относящихся к двигателю, который обеспечивает снижение энергопотребления и/или увеличение эффективности для решения описанной выше задачи, были предложены и раскрыты корейский патент №1995-0007865, озаглавленный "Магнитное вращающееся устройство", публикация корейской патентной заявки №10-2010-0049721, озаглавленная "Электромагнитный двигатель", публикация корейской патентной заявки №10-2011-0108602, озаглавленная "Двигатель на постоянных магнитах, использующий круговой постоянный магнит и экранирующую магнитное поле пластину" и публикация корейской патентной заявки №10-2013-014210, озаглавленная "Постоянный магнит для двигателя, имеющего сниженный зубцовый момент, и двигатель, принимающий его".
Устройство, которое может эффективно получать вращательную энергию от постоянного магнита и может минимизировать ток, подаваемый на электромагнит, предложено в корейском патенте №1995-0007865 под названием "Магнитное вращающееся устройство", и устройство, которое может увеличивать эффективность электромагнитного двигателя посредством минимизации потерь магнитного потока между электромагнитной частью и магнитным корпусом, когда к электромагнитной части приложена электроэнергия, предоставлено в публикации корейской патентной заявки №10-2010-0049721 под названием "Электромагнитный двигатель".
Кроме того, устройство, которое получает энергию, используя силу отталкивания или силу притяжения между магнитной силой стационарного кругового постоянного магнита и магнитной силой вращающегося постоянного магнита, подвергающегося воздействию через отверстие в экранирующей магнитное поле пластине, предложено в публикации корейской патентной заявки №10-2011-0108602 под названием "Двигатель на постоянных магнитах, использующий круговой постоянный магнит и экранирующую магнитное поле пластину", и устройство, которое может в значительной степени снижать зубцовый эффект, создаваемый при приведении двигателя в действие, даже без уменьшения выходного крутящего момента этого двигателя, предложено в публикации корейской патентной заявки №10-2013-014210 под названием "Постоянный магнит для двигателя, имеющего сниженный зубцовый момент, и двигатель, принимающий его".
Однако в родственных областях техники, хотя эффективность двигателя может быть улучшена, возникает проблема, состоящая в том, что энергопотребление все еще сохраняется, поскольку оно требуется для постоянной подачи тока, магнитная сила между различными полюсами сокращается, поскольку линии магнитного потока между магнитами перекрывают друг друга, и трудно последовательно приводить в действие двигатель, или эффективность ухудшается вследствие противодействия линии магнитного потока и силы трения в мертвой точке.
Мертвая точка относится к местоположению, в котором ротор при вращении с одновременным оборачиванием достигает перигелия статора, поскольку граница между северным и южным полюсами ротора обращены к статору, сила притяжения или сила отталкивания между ротором и статором не возникает.
Более подробно, мертвая точка относится к блокированному состоянию, в котором из-за того, что линии магнитного потока северного и южного полюсов ротора действуют с линиями магнитного потока статора в трех измерениях, сила притяжения и сила отталкивания между ротором и статором не действуют.
Эта проблема обычно возникает даже в обычном двигателе, использующем постоянный магнит, и поскольку не существует какого-либо ясного решения, пользователь должен принимать, что эффективность двигателя ухудшается.
Таким образом, существует потребность в двигателе на постоянных магнитах, в котором может быть минимизировано энергопотребление, может быть максимизировано количество выработанной мощности и может быть преодолена мертвая точка, которая является недостатком двигателя, содержащего только постоянный магнит.
Техническая задача
Двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением соответствует технологии для решения описанных выше проблем родственной области техники. В обычном двигателе потребляется большое количество электроэнергии, поскольку на обмотку, окружающую ротор, должен постоянно подаваться ток, существует потребность в двигателе, который имеет превосходную эффективность, даже несмотря на то, что требуется потребление энергии, и невозможно постоянно вращать ротор, поскольку двигатель, содержащий статор и ротор, в котором использованы только постоянные магниты, не содержит блок, выполненный с возможностью преодоления мертвой точки, в которой сила отталкивания и сила притяжения между постоянными магнитами сбалансированы. Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в предоставлении решения указанных выше проблем.
Техническое решение
Для достижения описанных выше целей предложен двигатель на постоянных магнитах, использующий планетарную передачу и электромагнит, в соответствии с настоящим изобретением, в котором указанный двигатель содержит первую вращающуюся пластину и вторую вращающуюся пластину, каждая из которых имеет сквозное отверстие, образованное в ее центральной так, что оно проходит через ее один торец и другой торец, и имеет множество пазов для вставки, образованных на ее одном торце, вращающийся вал, проходящий через центральную часть первой вращающейся пластины и центральную часть второй вращающейся пластины, множество роторов, расположенных между первой вращающейся пластиной и второй вращающейся пластиной с равномерными промежутками относительно вращающегося вала, причем каждый ротор содержит постоянный магнит и проникающий вал, проходящий через этот постоянный магнит, множество сателлитов, соединенных попарно с указанным множеством роторов, соответственно, центральную шестерню, соединенную с одним концом вращающегося вала и взаимодействующую со всем указанным множеством сателлитов, опору вращающихся пластин, содержащую первую опору и вторую опору, соединенные с противоположными концами вращающегося вала, соответственно, опору статоров, содержащую третью опору, на которой образован первый статор, имеющий в качестве компонента постоянный магнит, и четвертую опору, содержащую второй статор, который является таким же, как первый статор, причем третья опора и четвертая опора разнесены друг от друга относительно вращающегося вала, один или более датчиков для обнаружения мертвой точки, выполненных на одной стороне опоры вращающихся пластин, и одну или более электромагнитных частей, выполненных на одной стороне опоры статоров.
Полезные эффекты
В двигателе на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением, когда ротор достигает мертвой точки, если положение ротора обнаружено датчиком обнаружения или вращающейся пластиной контактного типа, сила отталкивания немедленного нажатия на ротор или сила притяжения немедленного вытягивания ротора в соответствии с положением электромагнитной части вырабатывается посредством временной подачи тока на указанную электромагнитную часть таким образом, что ротор может преодолевать мертвую точку и может постоянно вращаться. В отличие от обычного двигателя, в котором подача тока прерывается только временно, и требуется постоянная подача тока, ток временно подается только на электромагнит, когда ротор достигает мертвой точки таким образом, что энергопотребление может быть минимизировано. Вращательная сила главным образом получается с использованием большой магнитной силы между постоянными магнитами, содержащими редкоземельные элементы, таким образом, что большая магнитная сила может быть получена даже без большого энергопотребления. Следовательно, может быть реализован эффективный двигатель.
Описание чертежей
На фиг. 1 показан примерный вид, изображающий принцип работы обычного двигателя;
На фиг. 2А показан внешний перспективный вид, изображающий двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг. 2В показан вид сверху, изображающий двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг. 3 показана принципиальная схема, изображающая двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг. 4 показан примерный вид, изображающий состояние, в котором двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением запускается для работы;
На фиг. 5 показан примерный вид, изображающий различные виды статора и ротора, составляющих двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг. 6А и 6В показаны примерные виды, изображающие принцип работы двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг. 7А и 7В показаны примерные виды, изображающие состояние физического переключения полюса ротора и планетарной передачи двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением; и
На фиг. 8А и 8В показаны примерные виды, изображающие различные варианты осуществления двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Варианты осуществления настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к двигателю на постоянных магнитах, использующему силу отталкивания и силу притяжения, действующие между различными постоянными магнитами, и силу притяжения и силу отталкивания, действующие между постоянным магнитом и электромагнитом, и, в частности, к двигателю на постоянных магнитах, содержащему:
первую вращающуюся пластину ПО и вторую вращающуюся пластину 111, каждая из которых имеет сквозное отверстие, образованное в ее центральной части так, что оно проходит через ее один торец и другой торец, и имеет множество пазов для вставки, образованных на ее одном торце;
вращающийся вал 120, проходящий через центральную часть первой вращающейся пластины 110 и центральную часть второй вращающейся пластины 111;
множество роторов 140, расположенных между первой вращающейся пластиной 110 и второй вращающейся пластиной 111 с равномерными промежутками относительно вращающегося вала 120, причем каждый содержит постоянный магнит и проникающий вал 141, проходящий через этот постоянный магнит;
множество сателлитов 101, соединенных попарно с указанным множеством роторов 140, соответственно;
центральную шестерню 100, соединенную с одним концом вращающегося вала 120 и взаимодействующую со всем указанным множеством сателлитов 101;
опору вращающихся пластин, содержащую первую опору 150 и вторую опору 151, соединенные с противоположными концами вращающегося вала 120, соответственно;
опору статоров, содержащую третью опору 152, на которой образован первый статор 130, имеющий в качестве компонента постоянный магнит, и четвертую опору 153, содержащую второй статор 131, который является таким же, как первый статор 130, причем третья опора 152 и четвертая опора 153 разнесены друг от друга относительно вращающегося вала 120;
один или более датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, выполненных на одной стороне опоры вращающихся пластин; и
одну или более электромагнитных частей 170, выполненных на одной стороне опоры статоров.
В дальнейшем в настоящем документе будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопутствующие чертежи.
Во-первых, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента первую вращающуюся пластину 110 и вторую вращающуюся пластину 111, каждая из которых имеет сквозное отверстие, образованное в ее центральной части, так что оно проходит через ее один торец и другой торец, и имеет множество пазов для вставки, образованных на ее одном торце.
Первая вращающаяся пластина 110 и вторая вращающаяся пластина 111 соответствуют компонентам, требующимся для оборачивания роторов 140 таким образом, что двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением преобразует силу отталкивания и силу притяжения между постоянными магнитами во вращательную силу, а также требующимся для физического переключения положений северных полюсов и южных полюсов роторов, оборачивающихся одновременно и в то же время вращающихся друг с другом, сквозное отверстие соответствует компоненту, поддерживающему вращающийся вал 120, который будет описан ниже, и пазы для вставки соответствуют компонентам, поддерживающим роторы 140, которые будут описаны ниже.
То есть, первая вращающаяся пластина 110 и вторая вращающаяся пластина 111 служат в качестве "соединительного рычага" для общего устройства планетарной передачи.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента вращающийся вал 120, проходящий через центральную часть первой вращающейся пластины 110 и центральную часть второй вращающейся пластины 111.
Вращающийся вал 120, который является компонентом, требующимся для обеспечения двигателю на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением возможности выполнения вращательного перемещения для преобразования силы притяжения и силы отталкивания между постоянными магнитами во вращательную силу, проходит через первую вращающуюся пластину 110 и вторую вращающуюся пластину 111 таким способом, в котором вращающийся вал 120 вставлен в это сквозное отверстие.
В это время, поскольку компоненты двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением должны быть расположены между первой вращающейся пластиной ПО и второй вращающейся пластиной 111, первая вращающаяся пластина ПО и вторая вращающаяся пластина должны быть разнесены друг от друга относительно вращающегося вала 120.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента множество роторов 140, расположенных между первой вращающейся пластиной ПО и второй вращающейся пластиной 111 с равномерными промежутками относительно вращающегося вала 120, причем каждый содержит постоянный магнит и проникающий вал 141, проходящий через этот постоянный магнит.
Постоянный магнит имеет цилиндрическую форму, в которой образована полость, проходящую через ее один торец и другой торец, а также разделен на противоположные стороны, имеющие одинаковый объем относительно указанной полости, таким образом, что его одна сторона имеет свойство северного полюса, и его другая сторона имеет свойство южного полюса.
В общем, в двигателе постоянный магнит используется в роторе, и такой ротор может быть классифицирован на два типа, содержащих ротор с поверхностным магнитом и ротор с внутренним магнитом в соответствии с формами и способами, в соответствии с которыми расположен постоянный магнит.
Любой один из ротора с поверхностным магнитом и ротора с внутренним магнитом может быть использован в качестве ротора двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Когда указанное множество роторов 140 расположено между первой вращающейся пластиной ПО и второй вращающейся пластиной 111 с равномерными промежутками относительно вращающегося вала 120, указанное множество роторов 140 имеет круглую форму и окружает вращающийся вал 120, в то же время оборачиваясь.
Указанное множество роторов 140 расположено между первой вращающейся пластиной ПО и второй вращающейся пластиной 111, поскольку противоположные концы проникающего вала 141, проходящего через постоянный магнит, составляющий ротор 140, вставлены в пазы для вставки, образованные в первой вращающейся пластине ПО и во второй вращающейся пластине 111, соответственно. Только когда он имеет длину, большую чем длина постоянного магнита, проникающий вал 141 может проходить через постоянный магнит, а противоположные концы проникающего вала 141 могут быть вставлены в эти пазы для вставки, соответственно.
Вместо пазов для вставки в первой вращающейся пластине ПО и второй вращающейся пластине 111 могут быть образованы отверстия для вставки. В это время, проникающий вал 141 может проходить через отверстия для вставки или может быть посажен в них.
Количество роторов 140 может быть от одного до десяти.
После того, как двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением был выполнен посредством одного ротора 140, когда ротор 140 оборачивается, из-за дисбаланса центра тяжести в первой вращающейся пластине 110 и второй вращающейся пластине 111 возникают сильные вибрации.
Для того, чтобы решить описанную выше проблему, для регулировки центра тяжести должно быть обеспечено отдельное добавочное приспособление. Однако предпочтительно, что поскольку этот способ не эффективен, обеспечены два или более роторов 140.
Напротив, когда двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением выполнен посредством десяти или более роторов 140, конструкция его становится сложной, и поскольку вращательная сила уменьшается из-за увеличения сил трения между множеством сателлитов 101, количество которых является таким же, как количество роторов 140, и которые будут описаны ниже, и центральной шестерней 100, которая будет описана ниже, эффективность двигателя может ухудшаться.
Таким образом, наиболее предпочтительно, что количество роторов 140, составляющих двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением, составляет от одного до десяти, предпочтительно, от двух до девяти.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента множество сателлитов 101, соединенных попарно с указанным множеством роторов 140, соответственно.
Поскольку обеспечено от двух до девяти роторов 140, количество сателлитов 101 может быть от двух до девяти, которое является таким же, как количество роторов 140. В идеале, предпочтительно, что как количество роторов 140, так и количество сателлитов 101 может быть от двух до шести.
Указанное множество сателлитов 101 может быть соединено с указанным множеством роторов 140, соответственно, поскольку проникающий вал 141, составляющий ротор 140, проходит через центральные части сателлитов 101.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента центральную шестерню 100, соединенную с одним концом вращающегося вала 120 и взаимодействующую со всем указанным множеством сателлитов 101.
Указанное множество сателлитов 101 выполнено с возможностью окружения центральной шестерни 100 вокруг нее.
Поскольку указанное множество сателлитов 101 взаимодействует с центральной шестерней, когда роторы оборачиваются и вращаются вокруг центральной шестерни 100 из-за сил отталкивания и сил притяжения между первым статором 130 и вторым статором 131, и множество зубцов, образованных в указанном множестве сателлитов 101, соединенных с указанным множеством роторов 140, вращаются, в то же время находясь во взаимодействии с множеством зубцов, образованных в центральной шестерне 100.
Хотя указанное множество сателлитов 101 оборачивается вокруг центральной шестерни 100, одновременно в то же время вращаясь, центральная шестерня 100 зафиксирована без возможности перемещения.
В это же время, когда сателлиты 101 и центральная шестерня 100 выполнены таким образом, что имеют одинаковый размер, и между ними обеспечивается одинаковое передаточное отношение, и отношение между витками и оборотами сателлитов 101 относительно центральной шестерни 100 равно 1:2.
То есть, когда сателлиты 101 и центральная шестерня 100 выполнены таким образом, что имеют одинаковый размер, и передаточное отношение между сателлитами 101 и центральной шестерней 100 составляет 1:1, и отношение между витками и оборотами сателлитов 101 относительно центральной шестерни 100 равно 1:2 таким образом, что сателлиты 101 вращаются на два оборота, в то время как сателлиты 101 оборачиваются на один виток.
Кроме того, когда сателлиты 101 выполнены таким образом, что имеют меньшее передаточное число, чем центральная шестерня 100, в положениях, отличных от положений статора 130 и электромагнитной части 170 могут быть дополнительно выполнены статор и электромагнитная часть.
То есть, когда передаточное отношение между сателлитами 101 и центральной шестерней 100 составляет 2:1, отношение между витками и оборотами сателлитов 101 вокруг центральной шестерни 100 будет 1:4. Таким образом, предпочтительно, что поскольку сателлиты 101 вращаются на четыре оборота, в то время как сателлиты 101 оборачиваются на один виток, для увеличения вращательной силы и вращательной скорости роторов 130 дополнительно выполнены статор и электромагнитная часть.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента опору вращающихся пластин, содержащую первую опору 150 и вторую опору 151, соединенные с противоположными концами вращающегося вала 120, соответственно.
Первая опора 150 и вторая опора 151 является компонентами, требующимися для поддержания высоты вращающегося вала 120, проходящего через центральные части первой вращающейся пластины 110 и второй вращающейся пластины 111, постоянной от пола таким образом, что первая вращающаяся пластина 110 и вторая вращающаяся пластина 110 могут ровно вращаться без контакта с полом.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента опору статоров, содержащую третью опору 152, на которой образован первый статор 130, имеющий в качестве компонента постоянный магнит, и четвертую опору 153, содержащую второй статор 131, который является таким же, как первый статор 130, причем третья опора 152 и четвертая опора 153 разнесены друг от друга относительно вращающегося вала 120
В первом статоре 130, выполненном на третьей опоре 152, его северный полюс или южный полюс расположен по направлению ко второму статору 131, выполненному на четвертой опоре 153, а во втором статоре 131 его северный полюс или южный полюс расположен по направлению к первому статору 130 таким образом, чтобы быть противоположным северному полюсу или южному полюсу первого статора 130.
Хотя первый статор 130 и второй статор 131 могут иметь ту же форму, как роторы 130, первый статор 130 и второй статор 131 могут быть выполнены и других форм.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента один или более датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, выполненных на одной стороне опоры вращающихся пластин.
Датчики 160 для обнаружения мертвой точки являются оптическими или магнитными датчиками.
Кроме того, вместо датчиков 160 для обнаружения мертвой точки может быть обеспечен переключатель контактного типа, выполняющий эксцентриковое движение.
То есть, в двигателе на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением в способе обнаружения мертвой точки после того, как вместо оптических датчиков во вращающейся пластине обеспечена медная пластина, может быть использован переключатель контактного типа, работающий посредством контакта с роторами, применяя эксцентриковое движение. В этом случае такая конфигурация может быть применена к двигателю с постоянной скоростью, в котором нет необходимости регулировать скорость.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит в качестве одного компонента одну или более электромагнитных частей 170, выполненных на одной стороне опоры вращающихся пластин.
Электромагнитные части являются отдельно выполненными электромагнитами или электромагнитами, которые расположены в середине первого статора 130 и второго статора 131 и образованы обмотками, навитыми прямо на постоянные магниты, составляющие первый статор 130 и второй статор 131.
То есть, любая форма обычно используемого электромагнита и форма, в которой на постоянный магнит навита обмотка, могут быть использованы в качестве электромагнитных частей 170.
Когда роторы 140 перемещаются в пределах диапазона измерений датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, на электромагнитные части 170 подается электроэнергия при помощи воздействия датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, а когда роторы 140 выходят из диапазона измерений датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, подача электроэнергии прерывается.
В дальнейшем в настоящем документе будет более подробно описан двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на сопутствующие чертежи.
На фиг. 1 показан примерный вид, изображающий принцип работы обычного двигателя.
Как показано на фиг. 1, в обычном двигателе первый статор 130 и второй статор 131, которые являются постоянными магнитами, представлены на противоположных сторонах относительно роторов 140, и ротор 140 получает вращательную силу посредством силы притяжения между южным полюсом первого статора 130 и северным полюсом ротора 140, силы притяжения между северным полюсом второго статора 131 и южным полюсом ротора 140, силы отталкивания между северным полюсом второго статора 131 и северным полюсом ротора 140 и силы отталкивания между южным полюсом первого статора 130 и южным полюсом ротора 140.
В это же время, поскольку только сила притяжения приложена в точке, в которой сила притяжения между южным полюсом первого статора 130 и северным полюсом ротора 140 и сила притяжения между северным полюсом второго статора 131 и южным полюсом ротора 140 увеличены до максимума, ротор 140 не может получать вращательную силу. Таким образом, когда свойство ротора 140 в качестве магнита устранено посредством немедленного и временного прерывания тока, подаваемого на обмотку, силы притяжения между первым статором 130 и вторым статором 131 и ротором 140 устраняются, и ротор 140 постоянно вращается посредством силы инерции.
Затем, когда на обмотку снова подают ток, полярности изменяются коммутатором, и, таким образом, вращательная сила вырабатывается посредством силы отталкивания и силы притяжения между ротором 140 и первым статором 130 и вторым статором 131.
На фиг. 2А показан внешний перспективный вид, изображающий двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг. 2В показан вид сверху, изображающий двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 2А и 2В, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит первую вращающуюся пластину 110 и вторую вращающуюся пластину 111, каждая из которых имеет сквозное отверстие, образованное в ее центральной части так. что оно проходит через ее один торец и другой торец, и имеет множество пазов для вставки, образованных на ее одном торце, вращающийся вал 120, проходящий через центральную часть первой вращающейся пластины 110 и центральную часть второй вращающейся пластины 111, множество роторов 140, расположенных между первой вращающейся пластиной ПО и второй вращающейся пластиной 111 с равномерными промежутками относительно вращающегося вала 120, причем каждый содержит постоянный магнит и проникающий вал 141, проходящий через этот постоянный магнит, множество сателлитов 101, соединенных попарно с указанным множеством роторов 140, соответственно, и центральную шестерню 100, соединенную с одним концом вращающегося вала 120 и взаимодействующую со всем указанным множеством сателлитов 101.
Кроме того, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит опору вращающихся пластин, содержащую первую опору 150 и вторую опору 151, соединенные с противоположными концами вращающегося вала 120, соответственно, опору статоров, содержащую третью опору 152, на которой образован первый статор 130, имеющий в качестве компонента постоянный магнит, и четвертую опору 153, содержащую второй статор 131, который является таким же, как первый статор 131, причем третья опора 152 и четвертая опора 153 разнесены друг от друга относительно вращающегося вала 120, один или более датчиков 160 для обнаружения мертвой точки, выполненных на одной стороне опоры вращающихся пластин, и одну или более электромагнитных частей 170, выполненных на одной стороне опоры статоров.
На фиг. 3 показана принципиальная схема, изображающая двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Для механического и немедленного приведения в действие электромагнита может быть выполнена только операция с постоянной скоростью. В двигателе на электронных постоянных магнитах, использующем оптический датчик, выбор времени для работы электромагнита регулируется с использованием электронной схемы, и, в результате, может быть отрегулирована вращательная скорость.
Кроме того, когда двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением запускается для работы, запуск работы может быть реализован посредством специализированного пускового электромагнита или управляющей электронной схемы с оптическим датчиком, служащей для запуска работы ротора посредством последовательной подачи тока на электромагнит.
На фиг. 4 показан примерный вид, изображающий состояние, в котором двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением запускается для работы.
Когда выполнены два ротора 140, также выполнены две электромагнитные части 170, из-за того, что непросто запустить работу двигателя на постоянных магнитах, требуется отдельная пусковая обмотка.
Когда выполнены три или более роторов 140, также выполнены три или более электромагнитные части 170. Таким образом, работа двигателя на постоянных магнитах запускается, если ток последовательно течет по вращательному направлению электромагнитных частей 170, роторы 140, на которых смонтированы постоянные магниты, запускаются для вращения посредством силы притяжения и силы отталкивания.
Когда выполнены два ротора 140, отдельно требуется пусковой электромагнит в соответствии с углом расположения.
На фиг. 5 показан примерный вид, изображающий различные виды статора и ротора, составляющих двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 5, первый статор 130 и второй статор 131 и роторы 140, составляющие двигатель на постоянным магнитах в соответствии с настоящим изобретением, могут быть выполнены в различных видах, содержащих цилиндрический тип, плоский тип, тип поверхностного магнита, тип внутреннего магнита и т.д.
На фиг. 6А и 6В показаны примерные виды, изображающие принцип работы двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 6А, в отличие от обычного двигателя, в котором ротор выполнен посредством электромагнита, а статор выполнен посредством постоянного магнита, в двигателе на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением все роторы 140, исходный статор 130 и серединный статор 131 выполнены посредством постоянных магнитов.
В обычном двигателе, поскольку ротор только вращается на месте, существует мертвая точка, в которой северный полюс ротора и южный полюс статора обращены друг к другу, и южный полюс ротора и северный полюс статора обращены друг к другу.
Для того чтобы решить описанную выше проблему, в двигателе на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением сила в блокированном состоянии минимизирована с использованием сателлитов 101.
Кроме того, как показано на фиг. 6В, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит датчики 160 для обнаружения мертвой точки, выполненные с возможностью обнаружения того, достигли ли роторы 140 мертвой точки, таким образом, что когда датчики 160 для обнаружения мертвой точки обнаруживают роторы 140, на электромагнитные части 170 временно подается ток.
Когда электромагнитные части 170 являются электромагнитами, роторы 140, достигающие мертвой точки, вращаются посредством силы отталкивания между роторами 140 и электромагнитными частями 170 таким образом, что преодолевается эта мертвая точка.
Хотя сила притяжения может быть использована в соответствии с расположением электромагнитных частей 140, для поддержания вращательной силы является более преимущественным использование силы отталкивания, приложенной в том же направлении, что и вращательное направление ротора 140.
На фиг. 7А и 7В показаны примерные виды, изображающие состояние физического переключения полюса ротора и планетарной передачи двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 7А, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением содержит множество сателлитов 101, центральную шестерню 100, взаимодействующую с указанным множеством сателлитов 101, и первую вращающуюся пластину 110, скрепленную с сателлитами 101.
Когда сателлиты 101 и центральная шестерня 100 выполнены таким образом, что имеют одинаковый размер, так что сателлиты 101 и центральная шестерня 100 имеют одинаковое передаточное число, отношение между витками и оборотами сателлитов 101 вокруг центральной шестерни 100 равно 1:2 таким образом, что сателлиты 101 вращаются на два оборота, в то же время как сателлиты 101 оборачиваются на один виток.
Следовательно, поскольку сателлиты 101 вращаются и одновременно в то же время оборачиваются, сателлиты 101 вращаются на 180 градусов, в то же время оборачиваясь на 90 градусов от начального положения.
Затем, поскольку сателлиты 101 вращаются и одновременно в то же время оборачиваются, в своею очередь, сателлиты 101 вращаются на 180 градусов в том же направлении, что и оборачиваются, в то же время оборачиваясь на 90 градусов, так что сателлиты 101 оборачиваются на 180 градусов и вращаются на 360 градусов по сравнению с начальным положением, как показано на фиг. 7В.
Затем, поскольку сателлиты 101 вращаются и одновременно в то же время оборачиваются, в свою очередь, сателлиты 101 вращаются на 180 градусов в том же направлении, что и оборачиваются, в то же время оборачиваясь на 90 градусов, так что сателлиты 101 оборачиваются на 270 градусов и вращаются на 540 градусов по сравнению с начальным положением.
Затем, поскольку сателлиты 101 вращаются и одновременно в то же время оборачиваются, в свою очередь, сателлиты 101 вращаются на 180 градусов в том же направлении, что и оборачиваются, в то же время оборачиваясь на 90 градусов, так что сателлиты 101 оборачиваются на 360 градусов и вращаются на 720 градусов по сравнению с начальным положением.
В это время, поскольку роторы 140, соединенные с сателлитами 101, вращаются таким же образом, как сателлиты 101, направления полюсов поддерживаются такими же, как в начальном положении.
В описанном выше принципе, в обычном двигателе, коммутатор, выполненный с возможностью изменения полярности тока, постоянно подаваемого на ротор, может быть реализован с использованием сателлитов 101 только посредством постоянных магнитов.
В обычном двигателе, выполненном с возможностью переключения полярности ротора с использованием коммутатора, ток должен подаваться всегда. Однако, в этом двигателе на постоянных магнитах, поскольку полярности роторов физически переключаются с использованием сателлитов, появление мертвой точки, которая является характеристикой двигателя на постоянных магнитах, немедленно решается с использованием электромагнита таким образом, что вращательная сила может быть получена только с использованием от 10% до 20% тока, требуемого обычным двигателем.
На фиг. 8А и 8В показаны примерные виды, изображающие различные варианты осуществления двигателя на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 8А, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением может содержать три ротора 140 и три сателлита 101.
Когда двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением, содержащий три ротора 140 и три сателлита 101, работает, если роторы 140 поочередно прибывают в мертвые точки, соответствующие перигелиям между роторами 140 и первым статором 130 и вторым статором 131, ток течет в электромагнитные части 170, представленные в третьей опоре 152 и четвертой опоре 153.
В то же время, электромагнитные части 170, представленные в третьей опоре 152 и четвертой опоре 153, прилагают силу отталкивания или силу притяжения к роторам 140 для их вращения.
Поскольку электромагнитные части 170, показанные на фиг. 8А, представлены в середине первого статора 130 и второго статора 131, соответственно, и не видны с боковой стороны, электромагнитные части 170 не показаны.
Как показано на фиг. 8В, двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением может содержать четыре ротора 140 и четыре сателлита 101.
Когда двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением, содержащий четыре ротора 140 и четыре сателлита 101, работает, если все роторы 140 прибывают в мертвые точки, соответствующие перигелиям между роторами 140 и первым статором 130 и вторым статором 131, ток течет в электромагнитные части 170, представленные в третьей опоре 152 и четвертой опоре 153, соответственно.
В то же время, электромагнитные части 170, представленные в третьей опоре 152 и четвертой опоре 153, прилагают силу отталкивания или силу притяжения к роторам 140 для их вращения.
Поскольку электромагнитные части 170, показанные на фиг. 8В, представлены в середине первого статора 130 и второго статора 131, соответственно, и не видны с боковой стороны, электромагнитные части 170 не показаны.
Двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением имеет большую вращательную силу и может в значительной степени уменьшать энергопотребление с помощью описанного выше эффекта, так что этот двигатель на постоянных магнитах может использоваться вместо обычного приводного двигателя. В частности, этот двигатель на постоянных магнитах применяется в области электрических транспортных средств таким образом, что пройденное расстояние может быть в значительной степени увеличено даже если используется батарея, имеющая ту же емкость, что и обычная батарея.
Кроме того, когда двигатель на постоянных магнитах применяется в холодильном компрессоре воздушного кондиционера, у которого большое энергопотребление, электроэнергия, потребляемая для охлаждения, может быть в значительной степени уменьшена.
Описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения предоставлены в качестве примеров, так что специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, могут полностью понимать техническую сущность настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления и может быть выполнено в других видах.
Для ясности описания настоящего изобретения часть, не имеющая отношения к указанному описанию, опущена, а на чертежах для удобства ширины, длины, толщины и т.д. компонентов могут быть представлены преувеличенными или приуменьшенными.
Кроме того, во всех материалах настоящей заявки одинаковые ссылочные обозначения указывают на одинаковые компоненты.
Промышленная применимость
Двигатель на постоянных магнитах в соответствии с настоящим изобретением решает проблемы обычного двигателя, использующего только постоянные магниты, тем самым уменьшая энергопотребление и достигая превосходной эффективности. Следовательно, промышленная применимость является обоснованной.