本发明属于电机技术领域，涉及到一种新的电机运行原理以及电枢结构的改进。 现有的电机都是基于同一运行原理制造的（电动机遵循“左手定则”，发动机依照“右手定则”，棱次定律等），因此基本构造相同，主要由激励磁极和电枢两部分组成（对于交流电机还可以简称为定子和转子），这两部分在电机运行中相对运动。激励磁极一般由激磁线圈和铁芯组成，成激励磁场（也有采用永磁体的）。电枢除了铁芯以外，一般都装有电枢线圈（异步电机的短路环-“鼠笼”也可视为一种特殊的电枢线圈），因而结构较复杂。
针对现有的电机存在的上述不足，已经有多种改进方案。在申请号为CN87108319.1的专利申请中提供的经改进的轴向气隙电机，采用的薄圆盘状转子（电枢）仍需保留短路环路或磁钢。在申请号为CN87102996的专利申请中提供的直流直线电机，采用的电枢（不论是无槽式、有槽式，还是无铁芯式的）也不能省去电枢线圈，因而无论是由激励磁极还是由电枢作为长导轨，都无法解决导轨体积大、用料多、造价高、安装、维修不便的问题。
1987年和1989年，日本和西德分别研制的磁悬浮列车MLU-002号和TR07号，都是应用直线同步电机的驱动原理，整个实验线相当于一个巨大的直线电机，在路基上安装了大量的线圈，组成长导轨（电枢），加上三相高压电，构造复杂、成本昂贵、安全性差。这严重阻碍了磁悬浮列车的推广（参见“日本超导磁悬浮车的现状与展望”，“Japanese SuperConducting Maglev：present State and Future perspectiVe”Hiroshi Takeda Magnetic leVitation System Development and promotion Div.Railway Technical Research Institute Japan，以及“The Transrapid Maglev System”William W.Dickhart，ConSultant to Transrapid International）。
本发明地目的在于提供一种采用新的运行原理的新型电机，电枢为间断排列的薄片式的，不需要电枢线圈，结构大大简化，减少材料、降低成本。
本发明的另一个目的在于为磁悬浮列车及其类似设备提供一种新的驱动装置，可以大大降低成本。
本发明的基本构思是：电枢采用间断排列的薄片形式，以高导磁软磁材料制成;在作为电动机运行时，通过控制激磁电流，使每组激励磁极突破现有电机激励磁极由极性相反的磁极成对构成的基本格局，改由保持极性相同、同步变化的磁极组成，根据同性相斥的原理，使磁极间隙构成磁斥间隙，在磁斥间隙引力的作用下，电枢沿着磁斥间隙的中心面移动（直线电动机）或转动（旋转电动机）;在作为发电机运行时，以各组一侧的激励磁极作为激励磁极，另一侧的激励磁极线圈作为感应线圈（不加激磁电流），电枢在外力的驱动下，沿着磁极中心面移动（对直线发电机）或转动（旋转发电机），切割磁场，改变感应线圈的磁通量，使之产生感应电动势输出。
下面结合附图及电机运行原理实验装置加以具体说明。
图1是磁斥间隙引力实验原理图。
图2是间断薄片电枢电机运行原理示意图。
图3是间断薄片电枢电机运行原理实验装置示意图。
图4是间断薄片电枢旋转电机的结构示意图。
图5是间断薄片电枢直线电机的结构示意图。
在图1中，1和2是两块形状、体积、性能相同的圆柱形永久磁铁，3为弹簧拉力针，4是高导磁软磁片，厚度1mm，L表示两块磁铁的间距，F表示弹簧拉力针所示的拉力。本发明人利用上述材料作了有关磁斥间隙引力的几个实验。将磁铁1和2的间距保持一定（极性如图所示），经过弹簧拉力针3用力F将磁铁2或导磁片4移动，观查弹簧拉力针所显示出的力F的数值。
实验-如图1A所示，磁铁1和2异性磁极相对放置形成的磁极间隙L1为2mm，移动磁铁2时测出F1为6单位弹簧拉力。实验二如图1B所示，条件与实验一相同，所不同的是磁极间隙L2为0.5mm，测出F2为9单位弹簧拉力。实验三如图1C所示，条件与实验一相同，所不同的是将导磁片置于磁极间隙L1中心面上，导磁片4向外移动时，测出F3仅为1单位弹簧拉力。实验四如图1D所示，将磁铁1和2同极相对放置形成的磁斥间隙L3为2mm，将导磁片4置于磁极间隙L3中心面上，测出F4为15单位弹簧拉力。
通过上述实验，不难得出以下结论：
磁极与异性磁极、磁极与导磁片之间存在的引力，随着它们之间距离的减小而增大;在同样作用距离下，由同性磁极构成的磁斥间隙对导磁片的引力（简称为磁斥间隙引力）远远大于异性磁极形成的磁极间隙对导磁片的引力，也大于磁极对异性磁极间的引力，将此原理运用到电机运行中，不难推断，利用磁斥间隙引力来驱动电机，在同样的条件下驱动力将会远远大于现有的电机，从而使电机增大功率、减小体积，提高效率。
本发明人根据上述实验的结论，提出一种利用磁斥间隙引力运行的电机-间断薄片电枢电机。
图2是间断薄片电枢电机运行原理示意图。
在图2中，11和12是电机间断排列的若干个相同的薄片电枢中相邻的两个，9a、9b和10a、10b为电机若干组相同的激励磁极中相邻的两组，5a、5b和6a、6b分别为这两组激励磁极的激磁线圈，它们是对称、相同的，箭头所示为激磁时某一时刻的电流方向。7和8分别为激励磁极9a、9b和10a、10b所形成的磁斥间隙，虚线为磁斥间隙的中心面所在位置，也是薄片电枢11和12等运动的轨迹。
下面以电动机运行为例说明其运行原理。在薄片电枢11接近激励磁极9a、9b时，激磁电流同时、同相位（同极性直流电流也可以）加于激励线圈5a、5b（电流方向如图2中所示），9a、9b构成两个同极性、同强度的磁极，根据磁极同性相斥的原理，在9a、9b之间形成磁斥间隙7。薄片电枢11在磁感应的作用下被磁化，受到激励磁极9a、9b的吸引，按照图2中所示方向，沿着磁斥间隙中心面向前移动。在电枢11全部移进磁斥间隙7后，磁极9a、9b对电枢11的吸引力沿电枢11前进方向的分力为零，此时对线圈5a、5b同时断电，磁极9a、9b所形成的磁场消失，电枢11退磁，将保持运动状态继续向前。在电枢11进行上述移动的同时，电枢12在磁极10a、10b的作用下同样也在移动，和电枢11保持同步。线圈6a、6b与5a、5b同时通电、断电。把电枢11和12视为一个整体，电枢12起到了向前移动整体的迭加作用。当电枢11移至电枢12原来所在位置时，线圈5a、5b和6a、6b再一次同时通电，同样电枢11将继续沿着中心面穿过磁斥间隙8。如此循环不断，将使电机电枢连续运转起来。
对于上述运行原理也可以从能量转换的角度加以解释。当线圈5a、5b同时通电时，电能转化为磁能，电枢11相对于磁极9a、9b具有了磁势能。在电枢11向磁斥间隙7移动的过程中，磁势能转化为动能，使电枢11具有一定的速度。在电枢11全部进入磁斥间隙7后，在其运动方向上的磁势能变为零，与运动方向相垂直方向上的磁势能仍保持平衡，此时将线圈5a、5b同时断电，磁场能量消失，电枢11借助于已具有的动能继续向前移动，激磁线圈通电的过程就是给电枢充实能量的过程。
图3是发明人根据上述原理所制作的实验装置示意图，相当于一个有4个间断排列薄片电枢23、装有一组激励磁极16的电动机。薄片电枢23通过穿过其对称中心的转动轴20，固定在支架17上。在电枢23的一侧，以轴20为圆心装有导电环22（图3中空白部分绝缘，阴影部分导电）。导电环22分为两部分，内环和外环凸起，两部分电气连通。导电环22与电枢23同步转动。支架17上固定有电刷15和18，18的电刷头与导电环22的内环保持常接通，15的电刷头只能与导电环22的外环凸起部分接通。电刷18与外接激励电源的一极13连接，电刷15与激励磁极16的激磁线圈21一端连接，外接激励电源的另一极14与激磁线圈21的另一端连接。激励磁极16由两个同极性磁极组成，中间可形成磁斥间隙（与图2中所示激励磁极9a、9b及所形成的磁斥间隙7相同）。电枢23运转时沿着磁斥间隙的中心面穿过。激励磁极16通过支架19固定于支架17上。在实验装置的电枢23置于起动位置（图3所示）时，电刷18和15分别与导电环22的内环和外环凸起接通。在外接激励电源两端13和14加上直流或交流电压，激励磁极16的线圈21通电，形成极性相同的一对激励磁极，电枢23受到吸引沿图3中所示方向转动，当电枢23的这个间断电枢全部进入激励磁极16的磁斥间隙时，电刷15与导电环22的外环凸起部分断开，使激励磁极16的线圈21断电，电枢23继续沿原方向转动。当电枢23的下一个间断电枢片接近激励磁极16时，电刷15又与导电环22的另一个外环凸起部分接通，导致激励磁极16的线圈21再次通电，完成下一个过程，周而复始。作为一个雏型电动机，在外加激励电源后就可以正常运转起来。
在本实验装置中，电枢23采用单片硅纲片，激励磁极16的铁芯部分采用多层迭加硅钢片，线圈用漆包线绕制。
图4是采用间断薄片电枢的旋转电机的结构示意图，与申请号为CN87108319.1的专利申请中提出的轴向气隙电机结构类似，所不同之处在于：在垂直于转动轴26的同一平面上的一组薄片电枢28不是一个薄片圆盘，而是若干个以转动轴26中心为对称的、相同的间断排列的薄片电枢;在平行于转动轴26的同一直线上的一组（若干个）激励磁极27保持同步变化、同极性，在它们之间的气隙形成磁斥间隙;在垂直于转动轴26的同一平面上的激励磁极27，形成对于两面相邻的薄片电枢28是连续、旋转的磁斥间隙磁场，驱动薄片电枢28连续运转。25为转动轴26的支承轴承。薄片电枢28固定于转动轴26上作为转子，激励磁极27作为定子24为电机外壳。通过增加或减少薄片电枢28激励磁极27的组数，或者通过控制、调整对激励磁极27的线圈提供的激磁电流，都可以达到调整电机输出功率的目的。利用现有的电机制造技术，不难实现上述设计，也不难实现其它多种多样、多种用途的采用薄片电枢的旋转电机设计。
图5是采用间断薄片电枢的直线电机的结构示意图，与申请号为CN87102996的专利申请中所提供的直线电动机所不同之处在于：固定于长导轨30上的电枢29为间断的、薄片式的，没有复杂的电枢线圈;激励磁极31固定于移动体32上，对称于导轨30的每一组激励磁极31同步变化、同极性，构成磁斥间隙，电枢29位于磁斥间隙的中心面上。通过控制给激励磁极31线圈的激磁电流，可以保证移动体32沿着导轨30定向移动。
上述间断薄片电枢直线电动机可以移用到磁悬浮列车驱动装置上。在列车上安装激励磁极，构成多组同极性、同步变化的激励磁极，形成磁斥间隙。在长导轨上设置间断排列的薄片式电枢，即可做为列车的驱动装置。
本发明所提供的间断薄片电枢电机，对于同一电机而言，各组激励磁极可以是同极性磁极组成，也可以是不同极性的激励磁极组成，例如是每相邻的两组激励磁极的磁极极性相反。激励电源可以是直流的，也可以是交流的。
在对本发明的上述说明中，是以电动机为例介绍的。在作为发电机运行时，以各组一侧的激励磁极作为激励磁极;另一侧的激励磁极线圈作为感应线圈，不加激磁电流;当激磁电流（为了简化讨论，这里假定为直流）加于一侧的激励磁极时，形成原生磁场，由于磁感应，在另一侧感应线圈及其铁芯中形成感生磁场，磁力线方向与原生磁场相同。用外力驱动间断薄片电枢沿磁极间隙中心面移动，在薄片电枢全部移进两磁极时，由于磁屏蔽作用，感应磁场最弱。薄片电枢逐步移进、全部移进、逐步移出、全部移出磁极间隙的过程，就是感生磁场逐步减小，减至最小，逐步增大，增至最大的过程。感生磁场成为一个强度周期性变化的交变磁场，在感生线圈中产生感生电动势，完成发电过程。其发电原理虽与普通发电机相同，但其能量转换效率高，结构简单。
本发明提供的根据新的原理运行的间断薄片电枢电机，具有以下明显的优点：
1、电枢结构简单，省材料，从而可以大大降低电机的成本，减轻电机的重量。
2、可以充分利用现有的电机制造设备和技术进行生产，便于实施、推广。
3、作为电动机比起同体积的普通电机，驱动力强，输出功率大，效率高。
4、电机起动、制动惯量小，便于精密控制，减小起动、制动的能量损耗，尤其适用于超薄、超微及精密控制电机领域。
5、电机对激磁电流适应性强，交直流均可。
6、既可以作为电动机，又可作为发电机，易于实现对输出功率的调整，能量转换效率高。
7、将此原理移用到磁旋浮列车等设备的驱动装置中，可以降低成本，简化设计，便于推广应用。