直流電動機的製作方法

2023-10-26 00:25:57

專利名稱：直流電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電機技術領域。
背景技術：
在中國專利文獻，發明名稱為永磁無刷直流力矩電機，申請號0(^618648，公開了一種直流力矩電機，其採用磁鋼體2平鋪粘貼在轉子殼體工內，主軸5壓入定子矽鋼片6，定子繞組7嵌入定子矽鋼片6內，由軸承4支承，轉子殼體1上安裝端蓋3。殼體1表面沿徑向均等制有槽口 ；磁鋼體2兩端裝有導磁環；定於矽鋼片6制為大小板式結構，大極等於N 減C，小板C各為2對稱分布。定子矽鋼片6上制有定於鐵芯槽，定子矽鋼片6設計為大小板式結構，設定子總極數為N，如電磁設計為單相或兩相結構，大極數為N減C，且能被4整除，側小極C各為2對稱分布，根據這設計方案可設計成多相式繞組結構的電機。繞組採用整矩疊層式，極櫃，跨距均為一，一極為正繞，一極為反繞，一線繞成，二極互換為換向。在每相繞組首尾加一個小板，稱之起動加力極，起到起動加力作用。所有小板的極性必須與鄰近主極相反。磁鋼體2為薄壁，長方形缸瓦體。轉子殼體1鐵心表面沿徑向均等開設窄小槽口。 磁鋼體2兩端裝有金屬導磁環，磁鋼體2排列為一正一反交替平鋪粘貼在轉子殼體1內園凹槽內。主軸5壓入定子的矽鋼片6，定於繞組7嵌入定於矽鋼片6的鐵心槽內，引出線8 從輪的中心孔穿出，上述現有力矩電機的轉子呈圓環狀結構，其中設有若干正反間隔排布的磁鋼體， 而定子設置在轉子中，在定子上設有一對繞組，繞組長期處於通電狀態易發熱，而且繞組產生的熱量不易散開。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種定子線圈產生的磁場方向均指向圓心，相鄰定子線圈依次通電產生旋轉磁場，可以不斷推或拉著極性徑向設置的永磁體轉子轉動的直流電動機。為實現本實用新型的目的，所述的直流電動機，包括轉子和定子鐵芯，所述的定子鐵芯中設有均勻隔離分布的線槽，對應在所述的線槽中設有錯位交叉分布的定子線圈，所述的定子線圈的首端接於公共端，所述的定子線圈的尾端接於旋轉定位開關組上，每個定子線圈通電狀態下在極靴上產生方向相同的徑向磁場，所述的轉子上設有非導磁的支座， 所述的支座上設有極性徑向設置的永磁體。由於定子線圈的首端接於公共端，而尾端接於旋轉定位開關組上，當在旋轉定位開關組與公共端之間加上直流電壓後，根據加在定子線圈上的直流電壓的極性不同，定子線圈通電時，在定子線圈環繞的極靴上產生徑向的磁場，根據右手螺旋法則，可知各個定子線圈通電時產生的磁場方向均指向圓心或背離圓心。旋轉定位開關組開啟，使對應的第1個定子線圈通電，處在該定子線圈內的極靴產生向心的磁場，假定當極靴上的磁場與永磁體表面的磁場方向相反時，永磁體受到排斥， 轉子受到排斥力的推動，必然向一個方向轉動。當永磁體轉過一定的角度之後，旋轉定位開關組開啟，使處在旋轉方向上的相鄰第2個定子線圈通電，同樣處在該定子線圈內的極靴產生向心的磁場，繼續推動轉子。旋轉定位開關組斷開，使對應的第1個定子線圈斷電。依此類推，通過旋轉定位開關組感應轉子旋轉至不同的位置，使相應的定子線圈通斷，使轉子不停地被相鄰的定子線圈依次輪流導通產生循環的與之反向的磁場推動而旋轉。當將直流電源的極性對調再加在公共端和旋轉定位開關組上後，定子線圈通電後極靴產生的磁場方向與永磁體表面的磁場方向相同，永磁體將受到極靴的吸引，轉子受到吸引力的拉動，必然向反方向轉動。因此，同樣可以通過旋轉定位開關組感應轉子旋轉至不同的位置，使相應的定子線圈通斷，使轉子不停地被同向磁場吸引拉動而反向旋轉。

附圖的圖面說明如下圖1為本實用新型實施例1的30槽直流電動機的結構示意圖。圖2為圖1中的A — A剖視圖。圖3為圖1中的B— B剖視圖。圖4為本實用新型實施例2的4槽直流電動機的結構示意圖。圖5為定子線圈連接線路圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型直流電動機的具體實施例作進一步詳述實施例1，如圖1、2、3、4中所示，本實用新型所述的直流電動機包括轉子1和定子鐵芯2，定子鐵芯2由矽鋼片製成，其上設有30個均勻隔離分布的線槽3。對應在30個線槽3中設有30個定子線圈4，每兩個相鄰的定子線圈4錯位交叉分布。30個定子線圈4 的首端a接於公共端12，30個定子線圈4的尾端b接於旋轉定位開關組5上，旋轉定位開關組5中對應有30個開關，一個開關控制一個定子線圈4，轉子1每轉過一個特定角度就有一個開關開啟，而一個相鄰的開關斷開。定子線圈4通電狀態下在極靴6上產生徑向的磁場，磁場方向均指向圓心，轉子1上設有非導磁的支座7，支座7上設有極性徑向設置的永磁體8。定子鐵芯2中設有至少C個線槽3，在第X個線槽3和第X+M — D*C個線槽3中設置定子線圈4，按序可分別設置C個定子線圈4，X為大於零的自然數，C為大於3的自然數，跨槽數M為大於1小於C的自然數，當X+M彡C時，D=O,當X+M > C時，D=I。本實施例1中，C=30，M=4，也就是轉子1定子鐵芯2設有30個線槽3，30個線槽3 中設置有30個定子線圈4，每個定子線圈4設置在相差4個線槽3的一對線槽3中。因此， 每個定子線圈4圍繞住4個極靴6。如圖2中所示，其中示意出6組定子線圈4，分別命名為第1、2、3組定子線圈4和第1 6、1 7、1 8組定子線圈4，其對應的首端分別對應為al、 a2、a3、al6、al7、al8，並且接於公共端12，尾端分別對應為bl、l32、b3、bl6、bl7、bl8，接於旋轉定位開關組5上。當b 1定子線圈4通電後，4個極靴6形成4個徑向向內的磁極，如圖2 中極靴6上箭頭所示。當轉子1順時針每轉過一個特定角度θ，θ = 360 / C=360 /30 =12 時，旋轉定位開關組5的開關產生一次切換，使Μ定子線圈4通電，bl定子線圈 4斷電。此時1^2定子線圈4圍繞住的4個極靴6形成4個徑向向內或者向外的磁極，而其中有3個極靴6的磁場原先是由bl定子線圈4通電形成的，並且各個極靴6的磁場均徑向向內或者向外。再旋轉12 時，旋轉定位開關組5的開關再產生一次切換，使b3定子線圈 4通電，Μ定子線圈4斷電。以此類推，每旋轉角度θ就有另外的Μ=4個極靴6的磁極產生的磁力作用在轉子1的永磁體8上，使轉子1不斷保持在Μ=4個極靴6磁極的磁力作用下旋轉。由於極靴6與永磁體8之間的間隙小，而且兩者的磁場方向均處在徑向上，因此之間的作用力特別大，可以產生很大的轉矩。該直流電動機相當於C =30極直流電動機，雖然定子線圈4數量多，但是始終保持在一個永磁體8對應的一個或相鄰的二個定子線圈4通電，相當於一個永磁體對應於轉子的C個極，並且每個極在每圈1 / C，即1 / 30的通電時間範圍工作，因此不存在多餘的定子線圈4通電工作的情況，效率高，而且不易發熱，即使定子線圈4工作時發熱，發熱的時間也短暫，每圈發熱1 / 30次，並且可以迅速通過定子鐵芯2散發掉，便於製成多極電機。現有技術的永磁體8往往是一正一反成對設置的，工作時，旋轉磁場對其中一個永磁體8推，而對另一個永磁體8吸，從而使轉子旋轉。本實施例1採用了一對對稱設置的永磁體8，這樣，30個定子線圈4就有前面兩組定子線圈4通電工作，如圖2中所示，其中第 1和第1 6組定子線圈4同時通電和斷電。第2和第1 7組定子線圈4同時通電和斷電。 第3和第1 8組定子線圈4同時通電和斷電。自然每個定子線圈4每圈發熱1 / 15次，但是功率增大一倍，以此類推。由於一個永磁體8受到的磁力作用是單邊的，因此當轉子軸較細時容易彎曲變形。永磁體8採用至少二個，並且對稱設置，而採用對稱設置的永磁體8， 可以使轉子軸受力均勻，保持同心旋轉。所謂永磁體8對稱設置，就是所有的永磁體8之間的角度相等，而且磁場方向一致，即全部指向圓心或者背離圓心，這是與現有技術的不同之處。旋轉定位開關組5設有相對固定於定子鐵芯2上的圓環9，圓環9為絕緣環，圓環 9上有均勻隔離分布C個導電體10，C個導電體10之間相互電隔離，C個定子線圈4的尾端 b分別按序連接在導電體10上，轉子1上設有可與相鄰的兩個導電體10接觸的線圈端碳刷11。當轉子1旋轉從一個定子線圈4過渡到相鄰的另一個定子線圈4時，對於一個永磁體8而言，在交界處會有一瞬間的二個定子線圈4同時通電工作，同時通電工作的時間長短取決於兩個導電體10之間的間隔尺寸與一個線圈端碳刷11的寬度和轉子1的轉速。兩個導電體10之間的間隔尺寸與一個線圈端碳刷11的寬度相差越大，二個定子線圈4同時通電工作的時間就越長，反之就越短。轉子1的轉速越小，二個定子線圈4同時通電工作的時間就越長，反之就越短。因此當轉子1上的負載超負荷，會產生二個定子線圈4同時通電工作，此時輸出功率自動形成瞬間增大，使轉子1力矩增大。定子鐵芯2上設置的線槽3數越多，一圈內二個定子線圈4同時通電工作的次數也就越多，増力的次數也就越多，轉子1不容易被堵轉。永磁體8兩側至軸心線的夾角α內對應的線槽3中的定子線圈4尾端b接於與線圈端碳刷11接觸的導電體10上。這樣可以保證與永磁體8對應最近的定子線圈4通電工作，此時定子線圈4通電後在其內的極靴6上產生的磁場與永磁體8之間的磁場之間的作用力非常大，從而可以使轉子1力矩增大。定子線圈4通電後在其內的極靴6上產生的磁場與永磁體8應當錯開一定的角度，以便轉子1在通電的情況下可以保持始終向一個方向旋轉，而在電源反接的情況下始終保持向反方向旋轉。在轉子1的轉軸13上設有導電環14，該導電環14與線圈端碳刷11之間通過導線 15電連接。導電環14、線圈端碳刷11和導線15隨轉子1 一起轉動。在定子殼體17上設有彈壓在導電環14上的電極碳刷18，電源的直流電源的一端加在電極碳刷18上，另一端加在公共端12上。由於線圈端碳刷11可與相鄰的兩個導電體10接觸，因此至少會有一個定子線圈4處於通電狀態，只要定子線圈4通電，極靴6上便產生的磁場，使轉子1轉動。實施例2，如圖4中所示，本實用新型直流電動機與實施例1不同之處在於定子鐵芯2設有4個線槽3，4個線槽3中設置有4個定子線圈4，4個定子線圈4分別為cl、c2、 c3、c4。每個定子線圈4設置在相差2個線槽3的一對線槽3中。因此，每個定子線圈4圍繞住2個極靴6。當cl定子線圈4通電後，2個極靴6形成2個徑向向內的S磁極。當轉子1按圖中箭頭反時針每轉過一個特定角度90 時，旋轉定位開關組5的開關產生切換， 使c2定子線圈4通電，cl定子線圈4斷電，此時c2定子線圈4圍繞住的2個極靴6形成 2個徑向向內的S磁極，而其中有1個極靴6的磁場原先是由cl定子線圈4通電形成的， 並且各個極靴6的磁場均徑向向內或者向外。以此類推，每旋轉角度90就有另外的1個極靴6的磁極產生的磁力作用在轉子1的永磁體8上，使轉子1不斷保持在1個極靴6磁極的磁力作用下旋轉。根據永磁體8磁場強度的不同，和鐵芯材料的高斯參數的不同，夾角α不宜過大和過小。永磁體8外表面呈圓弧面，以保持永磁體8外表面與極靴6之間距離相等，之間相互作用的磁力處處均勻，輸出力矩相對恆定，而且輸出功率也相對輸出恆定。
權利要求1.一種直流電動機，包括轉子(1)和定子鐵芯(2)，所述的定子鐵芯(2)中設有均勻隔離分布的線槽(3)，對應在所述的線槽(3)中設有錯位交叉分布的定子線圈(4)，其特徵是 所述的定子線圈(4)的首端接於公共端，所述的定子線圈(4)的尾端接於旋轉定位開關組 (5)上，每個定子線圈(4)通電狀態下在極靴(6)上產生方向相同的徑向磁場，所述的轉子 (1)上設有非導磁的支座(7)，所述的支座(7)上設有極性徑向設置的永磁體(8)。
2.根據權利要求1所述直流電動機的直流電動機，其特徵是所述的定子鐵芯(2)中設有至少C個線槽(3)，在第X個線槽(3)和第X+M - D*C個線槽(3)中設置定子線圈(4)，按序可分別設置C個定子線圈(4)，X為大於零的自然數，C為大於3的自然數，跨槽數M為大於1小於C的自然數，當X+M彡C時，D=O,當X+M > C時，D=I0
3.根據權利要求1或2所述的直流電動機，其特徵是所述的旋轉定位開關組(5)設有相對固定於定子鐵芯(2)上的圓環(9)，所述的圓環(9)設有均勻隔離分布C個導電體 (10)，所述的C個定子線圈(4)的尾端b分別按序連接在所述的導電體(10)上，所述的轉子 (1)上設有可與相鄰的兩個導電體(10)接觸的線圈端碳刷(11)。
4.根據權利要求3所述的直流電動機，其特徵是所述的永磁體(8)兩側至軸心線的夾角α內對應的線槽(3)中的定子線圈(4)尾端b接於與線圈端碳刷(11)接觸的導電體 (10)上。
5.根據權利要求1或2所述直流電動機的直流電動機，其特徵是所述的永磁體(8)外表面呈圓弧面。
6.根據權利要求1或2所述直流電動機的直流電動機，其特徵是所述的永磁體(8)採至少二個，並且對稱設置。
專利摘要本實用新型屬於電機技術領域。解決現有技術電機的轉子呈圓環狀結構，其中設有若干正反間隔排布的磁鋼體，而定子設置在轉子中，在定子上設有一對繞組，繞組長期處於通電狀態易發熱，而且繞組產生的熱量不易散開。所述的直流電動機，包括轉子(1)和定子鐵芯(2)，定子鐵芯(2)中設有均勻隔離分布的線槽(3)，對應在線槽(3)中設有錯位交叉分布的定子線圈(4)，定子線圈(4)的首端接於公共端，定子線圈(4)的尾端接於旋轉定位開關組(5)上，每個定子線圈(4)通電狀態下在極靴(6)上產生方向相同的徑向磁場，轉子(1)上設有非導磁的支座(7)，支座(7)上設有極性徑向設置的永磁體(8)。
文檔編號H02K1/16GK202043014SQ20112001394
公開日2011年11月16日 申請日期2011年1月17日 優先權日2011年1月17日
發明者馮仕朋, 李慶光, 李英傑 申請人:馮仕朋, 李慶光, 李英傑