CN104320020A - 利用磁石磁力的无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明是利用磁石磁力的无刷直流电机，是磁石在动力设备中的应用。要解决的技术问题是利用磁石磁力代替电机中用的切割磁力线的力-电磁力。电机的定子和转子之间应用磁石磁力，及吸力斥力。转子在一个平面上有两个圆弧状磁石，两个磁石均布，两个磁石之间的空间角度也均布，对定子提供N极或S极。定子在一个平面上有4个电磁线圈，4个电磁线圈均布，电磁线圈在转子磁石磁场上。电磁线圈提供磁极轴线N-S极，在转子磁石磁场N极上时，产生磁石磁力，使转子运动。电磁线圈提供磁极轴线S-N极，在两个磁石之间的空间，产生与磁石磁力方向相同的吸力斥力，使转子运动。本发明比永磁无刷直流电机的效率高，体积小。

Description

利用磁石磁力的无刷直流电机

技术领域

磁石在动力设备中的应用。

背景技术

根据以前发明专利的内容继续进行发明

1.申请日 2006年12月8日 名称 磁石磁力装置 申请号 200610161921.1

2.申请日 2013年4月11日 名称 磁石磁力装置 申请号 201310125200.5

3.申请日 2013年11月13日 名称 磁石与电磁线圈连接技术应用装置

申请号 201310562225.1

发明专利的发明人 矫祥田 矫健

磁石之间有吸力，斥力，还有第3个力-磁石磁力。其第3个力-磁石磁力在上述专利中有详细说明。利用磁石磁力可以作直线运动和旋转运动。磁石磁力定义如下，在两个相同形状的磁石的两个N极(或S极)相对，在其两个N极磁场的中间置第3个磁石，第3个磁石的N极和S极内部连线叫作磁石磁极轴线，第3个磁石的磁极轴线方向与两个N极磁场的方向成90度±45度，两个相同的磁石不动，第3个磁石向其磁极轴线方向的N极方向运动，即磁极轴线按N极在前S极在后的运动。在磁石磁力定义的条件下只有磁石磁力没有吸力斥力。吸力斥力只在第3个磁石的磁极轴线方向与两个N极磁场的方向成0度±45度和180度±45度时产生。从2006年12月8日开始到现在，专利局审查员，复审委，北京市第一中级人民法院及北京市高级人民法院2013年8月19日的终审都不承认第3个力-磁石磁力的存在，只承认只有吸力斥力。其根据是现有理论不承认。现有理论只承认吸力斥力，不承认磁石磁力。在上述的磁石磁力的定义中，只用吸力斥力来分析，第3个磁石向其磁极轴线方向的S极方向运动，即磁极轴线按S极在前N极在后的运动，与磁石磁力的运动方向相反。但是在上述实际实验中第3个磁石向其磁极轴线方向的N极方向运动，即磁极轴线按N极在前S极在后的运动。现有理论已经不能正确解释新的原始发明。

在2014年11月4日对申请号是201310125200.5的第一次审查意见通知书中说“现有技术认为两个磁石之间只有吸力和斥力，……本领域技术人员知晓，两个磁石之间仅存在斥力和吸力，说明书中通过另一种客观存在的力磁石磁力来节省能量或运动，这只是一种设想，本领域技术人员无法实施该技术方案。”以下简介几个背景技术与该第一次审查意见通知书完全不同。2013年4月11日申请的专利号是2013101252005

2013年5月，专利局所属中国专利技术开发公司要我参加北京科博会。在北京科博会上，演示原理样机及讲解使很多专家教授承认磁石磁力存在。有一些专家教授开始时认为只有吸力斥力，我提出在两个相同形状的磁石的两个N极相对，在其两个N极磁场的中间置第3个磁石，第3个磁石提供磁极轴线N-S极，第3个磁石的磁极轴线方向与两个N极磁场的方向成90度±45度，两个相同的磁石不动，请问第3个磁石向哪个方向运动？有的专家教授说只有吸力斥力，第3个磁石向其磁极轴线方向的S极方向运动，即磁极轴线按S极在前N极在后的运动。我演示样机，实际实验中第3个磁石向其磁极轴线方向的N极方向运动，即磁极轴线按N极在前S极在后的运动。认为只有吸力斥力产生的运动方向与实际实验产生的运动方向完全相反。这些专家教授看后承认磁石磁力客观存在。仅有一个人不仔细看演示样机不听讲解闭着眼睛说只有吸力斥力。

2013年11月14日至16日，中国科学家协会要我参加在北京***举办中国科学家论坛，在论坛上我发表一篇论文，演示和讲解磁石磁力，授予我二等奖，发给我二等奖证书。在两天的演示和讲解磁石磁力中，所有的看我演示和讲解的专家教授及公司领导人员等都承认磁石斥力存在。已经不是“现有技术认为两个磁石之间只有吸力和斥力”。

在中国科学家论坛上有7家公司表示要和我合作，于2013年11月17日与一个公司签合作协议。我与该公司一起继续试验，在2014年3月完成一个样机，转子上是磁石磁场，用提供磁极轴线的磁石N-S极在外力的作用下在某位置进入转子上的磁石磁场，转子受磁石磁力而运动，将要离开转子上的磁石磁场时，用外力从转子上的磁石磁场中退出。其进入和退出转子上的磁石磁场的位置和时间由霍尔元件及电源控制部分进行，这个样机旋转运动不是设想而是实物。于2014年5月9日申请了专利。这不仅是一种设想，而是本领域技术人员已经正常实施完成该技术方案的实物样机。以上背景技术说明可以说已经驳回在2014年11月4日对申请号201310125200.5的第一次审查意见通知书中的意见。我的磁石磁力的原始创新对现有技术、现有理论是很大的突破，也是对我国科技发展的极大的推进。

本次专利申请目的之一希望专利局审查时，遵重客观实际，承认磁石磁力的客观存在。凡是看过原理样机演示的人，绝大多数都承认磁石磁力的客观存在。专利局审查时不想看原理样机演示，其认识很难符和客观实际。

磁石磁力是我的原始发现，磁石磁力的应用是我的原始发明、原始创新。国家提出要走自己科技发展道路。客观存在的原始创新被专利局否认，不利于走自己科技发展道路，这也是把我的原始创新赶出中国的作法。本申请有原理样机，审查员应该看一看原理样机的演示，需要时我随时给您们演示。

发明内容

要解决的技术问题

利用磁石磁力代替电机中用的切割磁力线的力-电磁力。电机的定子和转子之间应用磁石磁力，同时也应用吸力斥力。

基本技术方案

两个相同形状的磁石，提供磁场，其磁极面积，磁场强度相同，其两个N极(或S极)相对；在其两个N极磁场的中间置第3个磁石，，第3个磁石的N极和S极内部连线叫作磁石磁极轴线，第3个磁石的磁极轴线方向与两个N极磁场的方向成90度±45度，两个相同的磁石不动，第3个磁石向其磁极轴线方向的N极方向运动，，即磁极轴线按N极在前S极在后的运动。其力为磁石磁力。只承认存在吸力斥力，不承认存在第3个力-磁石磁力的现有理论的很多专家教授们，在回答上述第3个磁石的运动方向时，由于只承认存在吸力斥力，第3个磁石向其磁极轴线方向的S极方向运动，即磁极轴线按S极在前N极在后的运动。但是在上述实际实验中，第3个磁石向其磁极轴线方向的N极方向运动，，即磁极轴线按N极在前S极在后的运动；不是第3个磁石向其磁极轴线方向的S极方向运动，，即磁极轴线按S极在前N极在后的运动。现有理论已经不能正确的解释新发现的原始发明。

当两个相同磁石变成一个磁石时，第1个磁石提供磁场N极(或S极)，第2个磁石在第一个磁石提供的磁场N极内，第2个磁石的磁极轴线方向与第1个磁石的N极磁场的方向成90度±45度。第1个磁石不动，第2个磁石受到两个力。一个力是磁石磁力，其产生的原因是第2个磁石的磁极轴线方向与第1个磁石的N极磁场的方向成90度±45度。还有一个力是吸力斥力的合力，由于第2个磁石的磁极轴线方向与第1个磁石的N极磁场的方向成90度±45度，只有第1个磁石的N极磁场，所以第2个磁石的S极与第1个磁石的N极产生吸力，第2个磁石的N极与第1个磁石N极产生斥力，吸力斥力的合力使第2个磁石受到按顺时针方向或逆时针方向旋转的力。当提供磁极轴线方向的第2个磁石不动，提供磁场的第1个磁石运动，则第1个磁石不受吸力斥力。

在一个平面提供磁场N极(或S极)的两个相邻磁石之间的空间，置一个提供磁极轴线N-S的磁石。提供磁极轴线N-S的磁石与提供磁场的两个相邻磁石之间同时产生吸力斥力，提供磁极轴线N-S的磁石的S侧是吸力，N侧是斥力。其吸力斥力的方向相同。提供的磁场不变，提供的磁极轴线由N-S极变成S-N极，则吸力斥力的方向改变180度。

以上提供磁极轴线的磁石改为电磁线圈，电磁线圈固定在电机定子上，电磁线圈通电后提供的是磁极轴线N-S极。以上提供磁场的磁石，固定在电机转子上，提供的是磁场，进行转动。电磁线圈代替提供磁极轴线的磁石后其产生的磁石磁力、吸力斥力效果一样。

利用基本技术方案的实施例

实施例1 定子上一层电磁线圈，转子上一层磁石的磁石磁力无刷直流电机

转子上的磁石采用圆弧状，一般其角度为90多度，也可以为120度，也可以角度更小。其提供的磁极可以为上下磁场，也可以为里外磁场。其角度为90多度或120度时，转子上的一层磁石只用磁石1和磁石2两个，两个磁石均布，磁石之间的空间角度也相等。圆弧状磁石的角度更小时，选择合适的个数，使磁石的角度与磁石之间的空间角度相等。转子上的磁石提供的磁场宽度要满足定子上的电磁线圈磁极轴线N-S极的需要。转子上的磁石提供的磁场强度根据功率确认。以下用一层磁石中只有两个磁石为例来说明。

当转子上一层磁石只用两个磁石时，定子上的电磁线圈的个数为4个，4个电磁线圈在同一个平面上可均布(也可不均布)。电磁线圈1和电磁线圈3在转子上的两个磁石的磁场相同的位置，相对180度；通电时其磁极轴线N-S极使转子上的磁石都受到相同方向的磁石磁力。电磁线圈2和电磁线圈4也相对180度；由于电磁线圈2和电磁线圈4的磁极轴线N-S极与电磁线圈1和电磁线圈3的磁极轴线N-S极相反，即S-N极，使转子上的磁石同时受到吸力斥力，但吸力斥力方向与磁石磁力的方向相同。转子受到的磁石磁力、吸力斥力的方向相同，磁石磁力、吸力斥力使转子同一方向正常运转。

当转子上两个磁石磁场进入电磁线圈2和电磁线圈4的中心时，电磁线圈2和电磁线圈4的磁极轴线S-N极倒过来成N-S极，也就是电磁线圈2、4用的直流电源的正负极倒过来。于是其产生的磁石磁力与电磁线圈1和电磁线圈3产生的磁石磁力方向相同。同样，当转子上两个磁石之间的空间进入电磁线圈1和电磁线圈3的中心时，电磁线圈1和电磁线圈3的磁极轴线N-S倒过来成S-N极，也就是电磁线圈1、3用的直流电源的正负极倒过来。于是其产生的吸力斥力与电磁线圈2和电磁线圈4产生的吸力斥力方向相同。

当转子上两个磁石磁场分别在电磁线圈1，2，3，4时都受到相同方向的磁石磁力；

当转子上两个磁石之间的空间分别在电磁线圈1，2，3，4时都受到与磁石磁力相同方向的吸力斥力。直流电源提供的正负极在不同位置提供不同的正负极。

直流电源提供不同的正负极的方法与永磁无刷直流电机的一样。由霍尔元件及电源控制部分组成。不详细说明。只是在时间上，当转子上磁石磁场的前端运动到刚过电磁线圈1，2，3，4的中心时，马上提供正极-负极，产生磁石磁力；当转子上磁石磁场的后端运动到将离开电磁线圈1，2，3，4的中心时，马上断电。同样，当转子上两个磁石之间的空间的前端运动到刚过电磁线圈1，2，3，4的中心时，马上提供负极-正极，产生吸力斥力；当转子上两个磁石之间的空间

的后端运动到将离开电磁线圈1，2，3，4的中心时，马上断电。电磁线圈1，2，3，4的从断电到供电的时间极短，大约95％的时间供电而受力。因为当转子上磁石磁场的后端运动到将离开电磁线圈1，2，3，4的中心时，马上断电，此时转子上两个磁石之间的空间的前端马上运动到电磁线圈1，2，3，4的中心，时间极短，断电时间极短。以上结构如果只用两个电磁线圈，在转子上的磁石磁场处供电，在两个磁石之间的空间处不供电；在两个磁石之间的空间处不供电时，电磁线圈中的铁芯将受到转子上的磁石的吸力，该吸力将降低输出功率，即降低效率。在上述结构中，在两个磁石之间的空间处有电磁线圈供电，使吸力斥力的方向与磁石磁力的方向相同，就没有降低效率的作用。轴等与普通电机一样。

实施例2 定子上一层电磁线圈，转子上两层磁石的磁石磁力无刷直流电机

转子上设两层磁石，两层磁石一上一下，每层设两个均匀分布的磁石，两层4个磁石的尺寸角度相等，4个磁石上下相对，两层磁石之间的极性都是N极或S极，定子上的一层电磁线圈在转子上下两层磁石之间。其他与实施例1一样。

有益效果

动磁石的运动所受到力是磁石磁力、吸力、斥力，都是磁石与电磁线圈之间产生的力。所有的电磁线圈都在大约95％以上的时间供电而使转子受力，在相同的输出功率下，该设备的体积较小。该设备在两个磁场之间的空间中受到吸力斥力，其方向与转子运动方向相同；永磁无刷直流电机的所有每个电磁线圈的通电时间利用不了吸力斥力；其在断电时，所有每个电磁线圈也利用不了吸力斥力。利用磁石磁力、吸力、斥力，该设备比永磁无刷直流电机的效率提高。有节能意义。

附图说明

附图是实施例1定子上一层电磁线圈，转子上一层磁石的磁石磁力无刷直流电机的示意图。示意附图中把电机的轴立起来，转子在下，定子在上。详细说明在优选方式1内。

具体实施方式

优选方式1 定子上一层电磁线圈，转子上一层磁石的磁石磁力无刷直流电机

附图是定子上一层电磁线圈，转子上一层磁石的磁石磁力无刷直流电动机的示意图。转子上的动磁石采用圆弧状磁石两个。采用的两个圆弧状动磁石D1和D2，上面是N极，下面是S极。两个圆弧状动磁石的角度比两个圆弧状动磁石之间的空隙角度大一些。动磁石D1、D2安装在非导磁的平板B上，动磁石D1和D2在轴的两侧，相对180度。平板B固定在电机的轴ZH上。

定子上的电磁线圈为X1、X2、X3、X4，共4个，有关数据、尺寸、绕线方向相同，90度固定一个，均匀分布；其长度小于转子的两个磁石之间的空间的长度。其宽度与两个磁石磁场的宽度相适应。定子上的电磁线圈与转子上的磁石之间的距离尽量小。电磁线圈在转子磁石的上面的一个平面上。如附图示，电磁线圈X1在动磁石D1的磁场N极上，电磁线圈X3在动磁石D2的磁场N极上；电磁线圈X1、X3的电源是右侧是正极左侧是负极，产生的磁极是右侧是N极左侧是S极即磁极轴线N-S极，动磁石D1、D2受到磁石磁力，动磁石在磁石磁力的作用下向逆时针方向运动。如图示，电磁线圈X2、X4在转子上两个动磁石D1、D2之间的空间中，电磁线圈X2、X4的电源是右侧是负极左侧是正极，产生的磁极是右侧是S极左侧是N极；电磁线圈不动，其N极与动磁石D1、D2的N极产生斥力，动磁石D1、D2受到斥力向逆时针方向运动；其S极与动磁石D1、D2的N极产生吸力，动磁石D1、D2受到吸力向逆时针方向运动。当电磁线圈X1、X3进入两个动磁石D1、D2之间的空间中，当电磁线圈X2、X4进入转子上的两个磁石的磁场中，分别提供与上述不同的正极及负极，动磁石在磁石磁力、吸力斥力的作用下继续向逆时针方向运动。不断地提供上述运动方式，转子就旋转起来。

直流电源提供不同的正负极的方法与永磁无刷直流电机的一样。由霍尔元件及电源控制部分组成。下面进行简单说明。以电磁线圈X1为例进行说明。当D1的磁石磁场的前端运动到刚过电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1提供图示正极负极，产生磁石磁力；当D1的磁石磁场的后端运动到将离开电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上断电。同样，当D1的磁石磁场的后端运动到离开电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1提供与产生磁石磁力相反的正极负极，电磁线圈X1处在D1和D2之间，产生与磁石磁力相同方向的吸力斥力；当D2的磁石磁场的前端将运动到电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1断电，吸力斥力消失；当D2的磁石磁场的前端运动到刚过电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1提供图示正极负极，产生磁石磁力；当D2的磁石磁场的后端运动到将离开电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上断电。同样，当D2的磁石磁场的后端运动到离开电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1提供与产生磁石磁力相反的正极负极，电磁线圈X1处在D2和D1之间，产生与磁石磁力相同方向的吸力斥力；当D1的磁石磁场的前端将运动到电磁线圈X1的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向电磁线圈X1断电，吸力斥力消失；D1的磁石磁场如前述又进入电磁线圈X1中。电磁线圈X2，X3，X4受力与电磁线圈X1一样。

电磁线圈X1，X2，X3，X4从断电到供电的时间极短，大约95％以上的的时间供电而受力。因为当转子上磁石磁场的后端运动到将离开电磁线圈X1，X2，X3，X4的中心时，马上断电，此时转子上两个磁石之间的空间的前端马上运动到电磁线圈X1，X2，X3，X4的中心，时间极短。在上述结构中，在两个磁石之间的空间处对电磁线圈供电，使吸力斥力的方向与磁石磁力的方向相同，就没有降低效率的作用。轴等与普通电机一样。以上有原理样机演示。

优选方式2 定子上一层电磁线圈，转子上两层磁石的磁石磁力无刷直流电机

在优选方式1的基础上，在转子上设两层磁石，两层磁石一上一下，每层设两个均匀分布的磁石，两层4个磁石的尺寸角度相等，4个磁石上下相对应，两层磁石之间的极性都是N极或S极，定子上的一层电磁线圈在转子上下两层磁石之间。其他与优选方式1一样。不详述。

Claims (3)

1.一种利用磁石磁力的无刷直流电机，其特征在于：其利用磁石磁力代替永磁无刷直流电机中用的切割磁力线的力-电磁力；转子上同一平面上只用两个以上磁石，提供磁场，定子上同一平面上只用4个以上电磁线圈，提供磁极轴线N-S极；定子上的电磁线圈提供的磁极轴线N-S极在转子上的磁石磁场N(或S)极时，产生磁石磁力，使转子运动；定子上的电磁线圈提供的磁极轴线S-N极在转子上两个磁石磁场N极之间的空间时，产生与磁石磁力方向相同的吸力斥力，使转子相同方向运动。

2.一种利用磁石磁力的无刷直流电机，其特征在于：转子上一个平面上只用两个圆弧状磁石，提供上下磁场，两个相同磁石在360度内均布，两个磁石之间的空间角度比圆弧状磁石的角度小，磁石之间的两个空间角度相等；定子上一个平面上只用4个电磁线圈，提供磁极轴线N-S极，4个电磁线圈在360度内均布，定子上的电磁线圈在转子转动时能进入其磁石磁场，定子上的电磁线圈的平面与转子上的磁石的平面之间的距离尽量小，电磁线圈圆弧状角度(长度)小于转子上磁石之间的空间角度；定子上的电磁线圈提供的磁极轴线N-S极在转子上的磁石磁场N(或S)极时，产生磁石磁力，使转子运动；定子上的电磁线圈提供的磁极轴线S-N极在转子上两个磁石磁场N极之间的空间时，产生与磁石磁力方向相同的吸力斥力，使转子相同方向运动；以4个电磁线圈中的一个为例，当第一个的磁石磁场的前端运动到刚过这个电磁线圈的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上向这个电磁线圈提供正极负极，有了磁极轴线N-S，产生磁石磁力，使转子运动；当第一个的磁石磁场的后端运动到将离开这个电磁线圈的中心时，显示此处位置的霍尔元件，把信号提供给电源控制***，电源马上断电；同样，当第一个的磁石磁场与第二个磁石磁场之间的空间的前端运动到刚过这个电磁线圈的中心时，与上述一样对这个电磁线圈提供相反的正负极，产生与磁石磁力方向相同的吸力斥力使转子运动；当第一个的磁石磁场与第二个磁石磁场之间的空间的后端运动到刚过这个电磁线圈的中心时立即断电，这个电磁线圈的断电时间远远小于其通电时间；其他的电磁线圈与上述一样，断电时间极短通电时间极长，同时对转子产生旋转力；本产品利用了磁石磁力、吸力斥力使转子旋转。

3.如权力要求2所述利用磁石磁力的无刷直流电机，其特征在于：在转子上设两层磁石，两层磁石一上一下，每层设两个均匀分布的磁石，两层4个磁石的尺寸角度相等，4个磁石上下相对应，两层磁石之间的极性是N极或S极；定子上仍然只有一层4个电磁线圈，在转子上下两层磁石之间；其他与权力要求2一样，由于增加了磁场强度，转子的输出功率增大。