[发明专利]带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对及其电机

说明书

一种带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对及其电机，电机定子上至少设置两副带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对组件，电机转子上布设适配的衔铁凸极组件，永磁电磁铁凸极对组件由U形永磁电磁铁凸极对和能量收集线圈构成，U形铁芯的底部段、两侧极臂段和永久磁铁磁路段之部段磁路中，至少其中一段磁路上适配安装能量收集线圈，U形永磁电磁铁凸极的两极臂端部磁靴构成一副永磁电磁铁凸极对。本发明结构简单，节能降耗、效率超高，实用性强、稳定可靠，可应用于各行各业，市场前景巨大。

技术领域

本发明涉及永磁电磁铁、电机(含发电机和电动机)等技术领域，更进一步的涉及到磁 电变换技术、磁路技术、自耦/脉冲变压器技术、磁阻电动机技术和步进电动机技术，以及与 所述技术相适配的整流、逆变、驱动和智能控制等技术领域，特别是一种带能量收集线圈的 永磁电磁铁凸极对及其电机。

背景技术

在人们熟悉的工农业生产和日常生活中经常看到各种各样的系统和设备需要动力做支 撑，能够输出动力的动力装置是现代人类生活和工作的基础。随着节能减排、环境保护和绿 色经济的逐步深度推进和发展，创新新一代耗能少、效率超高的绿色动力装置，已上升到空 前且十分重要的地位，以适应新时代对动力装置的发展要求。因此，发明一种带能量收集线 圈的永磁电磁铁凸极对及其电机，顺应潮流，正逢其时。

发明内容

目前常用电磁和永磁材料发展迅速，高性能稀土永磁材料和超级永磁材料也日新月异， 各种新型磁性材料(如新型硅钢电工材料、非晶合金高导磁材料)和高温超导体材料的广泛 应用，以及精密角度/位置传感器、磁电变换、感应变压、电源整流、电源逆变和电控驱动技 术的快速发展，加速了各种永磁电机、非晶合金电机和新型电机(包括发电机和电动机)的 推广应用；同时，永磁磁路理论也与时俱进并得到了很大发展，稀土磁钢磁路的磁饱和理理 论、漏磁理论、永磁磁路可控及磁路叠加技术等研究成果，都为研制新型结构的带能量收集 线圈的永磁电磁铁凸极对型电机奠定了物资基础和坚实的理论基础。

本发明具体内容和技术方案如下：

一种带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对，其特征在于，它由永磁电磁铁凸极组件和衔 铁凸极组件两部分构成，永磁电磁铁凸极组件由U形永磁电磁铁凸极对和能量收集线圈构成， U形永磁电磁铁凸极对由U形铁芯、励磁线圈和U形铁芯两极臂之间设置的N/S永久磁铁构成， U形铁芯的底部段安装励磁线圈，励磁线圈施励磁时的N/S磁极性与永久磁铁的N/S磁极性同 端同极性设置，U形铁芯的底部段、两侧极臂段和永久磁铁磁路段之部段磁路中，至少其中一 段磁路上适配安装能量收集线圈，U形永磁电磁铁凸极的两极臂端部磁靴构成一副永磁电磁铁 凸极对，衔铁凸极组件有五种不同的结构分别为C形凸极衔铁、齿轮形凸极衔铁、永磁/混合 型凸极衔铁、U形永磁电磁铁凸极衔铁和带能量收集线圈的U形永磁电磁铁凸极衔铁，永磁电 磁铁凸极组件和衔铁凸极组件分别均布设置到电机转子和定子上，构建成带能量收集线圈的 永磁电磁铁凸极对型电机。

如上所述的带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对，其特征在于，N/S永久磁铁为单体或组 合体永磁铁组件，U形铁芯由单一的铁芯/软铁/硅钢材质构建而成或者由选用适配的导磁铁芯 模块和磁路介质模块组合构成组合体铁芯组件。

一种带能量收集线圈的永磁电磁铁凸极对电机，其特征在于，属于单段式带能量收集线 圈的永磁电磁铁凸极对型电机，电机定子由无磁性材质本体和其上布设的至少两副带能量收 集线圈的永磁电磁铁凸极组件构成，电机转子由轴系和其上适配布设的衔铁凸极组件构成， 依照传统单段式磁阻电机或永磁电机之磁极布局结构中相应的凸极更换成带能量收集线圈的 永磁电磁铁凸极组件，永磁电磁铁凸极组件和衔铁凸极组件分别依各自设定的凸极对数和角 间距布设在定子圆周和转子圆周上，永磁电磁铁凸极组件的数量和衔铁凸极组件的数量不能 相同，以形成依次励磁线圈上电励磁时呈现转子旋转步进的凸极对布局结构，永磁电磁铁凸 极对和衔铁凸极对的气隙磁场耦合之磁力线相对于电机轴中心线有三种布设方式，分别构建 成轴向气隙磁场耦合的单段盘式电机、径向气隙磁场耦合的单段筒式电机和斜向气隙磁场耦 合的单段锥筒式电机。