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高效直流无刷电动机-交流发电机
    技术领域  本发明是一种直流非机械换向电机，特别是一种电动汽车用的高效直流无刷电动机-交流发电机。(主要是一种高效直流无刷电动机，带动其他机械作功；但它带动其他机械作功的同时，在不消耗电能、不带任何负荷的情况下，发出一部分交流电，故称为高效直流无刷电动机-发电机。)

    背景技术  普通直流电动机的工作原理是将电能转化为电磁能，继而转化为机械能而带动其他机械作功，在这个过程中，绝大多数电能作为无功消耗而用于建立电磁场，因而其作功效率低；对于功率较大的电机则大多采用电磁体作为励磁定子；同时电能的输入大多是采用一对碳刷与换向器配合，故其需要输入的电压较高，消耗较多的电能。专利申请号为97212240公开的大功率永磁直流电动机其工作方式为高压低电流，由于所需电压较高，应用于电动机车、汽车、摩托车及厂矿电动设备，则所需电瓶体积庞大。目前无论从市场上，还是国内外所公开的资料上，以及专利文献上还未发现直流电动机在带动其他机械作功的同时，在不增加任何装置、不消耗电能的情况下，发出一部分电。

    发明内容  本发明的目的就是要提供一种高效直流无刷电动机-发电机，首先它是一种高效直流无刷电动机，它在带动其他机械作功的同时，在不增加任何装置、不消耗电能的情况下能发出一部分交流电。我们进行了5年的研究，研制成功一台能调节永磁转子与定子气隙的高效稀土永磁直流无刷电动机-发电机。

    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在电动机永磁转子的转轴上套上一个轴套，轴套外面装有四块大小相同、用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的瓦形磁铁，相邻永磁体极性相异紧密排列，组合成圆柱形，再设计一个一定厚度的气隙调节套(非导磁材料制成)，将组合成圆柱形地瓦形磁铁紧密套入气隙调节套内。定子仍利用现有技术的定子机壳，但对定子励磁绕组进行了改制，将原来三相绕组改制为六相绕组，在绕线过程中线圈不跨槽，采用交流发电机的绕线方法；使A-A′并接、B-B′并接、C-C′并接，并在每相绕组的中心位置，即直流电“0”的位置抽头，然后将每三相绕组中心抽头依次并接。

    本发明的有益效果是：只是在用高性能稀土钕铁硼永磁材料做成的转子外面加一个非导磁材料做成的气隙调节套，便克服了现有技术转子与定子气隙难以优选，磁力的大小难以调整而导致电动机起动而转子不动，电动机不能正常工作，带重负荷运行的缺陷；由于转子不由电枢绕组构成，而采用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料做成，转子无电流通过，从而节省了励磁电能，且电动机在作功的同时，在不消耗电能的情况下，还能发出一部分交流电，即可通过整流变成直流电反馈到输入电源(蓄电池)，自动补充一部分能源，这样输入同样的电能，电动机多做一倍多的功，(如电动汽车使用该电动机，能降低造价，减轻汽车自身重量，且用同样容量的电池充一次电可增加行驶里程一倍多)具有高效节能等优点；还可利用原有的定子机壳、端盖、转轴，只需更换一个永磁转子，将定子励磁绕组改制成六相，在绕线过程中线圈不跨槽，采用交流发电机的绕线方法，运用现有技术的电控器即可，结构简单、制造成本低；本发明转子轴套外面装有四块瓦形磁铁，定子励磁绕组由三相改制为六相，采用多相多极的设计方案，克服了电动机高电压低电流的缺陷，由于分解为六相四极，降低了电压，增大了电流，具有良好的硬机械特性，且噪音低、不发热、运行平稳。

    【附图说明】

    以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。

    图1是本发明结构示意图。

    图2是本发明D-D剖视图。

    图3是本发明定子励磁绕组接线电控线路图。

    图中：1.机壳  2.定子  3.转子轴套  4.瓦形磁铁  5.气隙调节套  6.转子轴7.A绕组中心抽头  8.B绕组中心抽头  9.C绕组中心抽头  10.A′绕组中心抽头11.B′绕组中心抽头  12.C′绕组中心抽头  13.电控器  14.永磁转子。

    【具体实施方式】

    参见图1、图2，一种高效直流无刷电动机-交流发电机是由机壳(1)、定子(2)、永磁转子(14)、电控器(13)等部件所组成，永磁转子(14)由转子轴套(3)、转子轴(6)、瓦形磁铁(4)、气隙调节套(5)所构成。转子轴套(3)外圆上装有四块大小相同、相邻永磁体极性相异紧密排列的瓦形磁铁(4)，气隙调节套(5)紧套在瓦形磁铁(4)上，瓦形磁铁(4)是用高性能强磁场强度稀土钕铁硼永磁材料制成，气隙调节套(5)是用非导磁材料(铝合金、铜合金、或不锈钢等)制成。其特征在于：定子(2)励磁绕组设计为六相绕组，(A绕组、B绕组、C绕组、A′绕组、B′绕组、C′绕组)在绕线过程中线圈不跨槽，采用交流发电机的绕线方法，A与A′并接、B与B′并接、C与C′并接，并在每相绕组的中心位置(直流电“0”的位置)抽头，即A绕组中心抽头(7)、B绕组中心抽头(8)、C绕组中心抽头(9)、A′绕组中心抽头(10)、B′绕组中心抽头(11)、C′绕组中心抽头(12)；A绕组中心抽头(7)、B绕组中心抽头(8)、C绕组中心抽头(9)并接；A′绕组中心抽头(10)、B绕组中心抽头(11)、C′绕组中心抽头(12)并接。接通直流电源，高效直流无刷电动机便正常工作，带动其他机械作功，由于它正常做功高速旋转，使转子轴套(3)上瓦形磁铁(4)也旋转，通过这个旋转，使永磁转子(14)强力多极磁力线旋转，成为高频交变磁场，在定子(2)的励磁绕组中产生交变的感应电动势，发出交流电。我们试制了一台3KW高效永磁直流无刷电动机-交流发电机，转子轴套(3)为6mm左右的铜套，气隙调节套(5)经计算用20mm厚的铝合金材料做成，经过试车运行，性能良好，各项指标达到设计要求。我们供电源为24V蓄电池，经测量发出来的交流电为35V，一般情况发出来的交流电压高于所供直流电源电压。