一種高效節能直流電動機的製作方法
2023-10-11 15:02:19 2
專利名稱：一種高效節能直流電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電動機，特別是一種高效節能直流電動機。
二背景技術：
普通直流電動機的工作原理是將電能轉化為電磁能，繼而轉化為機械能而帶動其它機械作功，在這個過程中，絕大多數電能作為無功消耗而用於建立電磁場，因而其作功效率較低；此外，對於功率較小的電機，大多採用永磁體作為勵磁定子，而對於功率較大的電機，則大多採用電磁體作為勵磁定子；同時，電能的輸入大多是採用一對碳刷與換向器配合，故其需要輸入的電壓較高，既會消耗較多的電能，起動時又會引起電網(即電源)波動，進而影響其它電器的正常使用。中國專利(申請號為97212240)公開了一種由永磁定子、轉子、電刷、機械換向器等裝置組成的「大功率永磁直流電動機」，該機定子有兩個，對稱呈弧形，轉子繞組為細線徑多匝數線圈疊繞而成，其工作方式為高壓低電流，電壓70V-10KV，線徑0.05mm-4.0mm，具有節能電瓶工作時間長，製造成本低、延長電瓶壽命、減少汙染等優點，雖可廣泛應用於電動機車、汽車、摩託車、自行車、三輪車及廠礦電動設備，但由於所需電壓較高，因而，其電瓶體積龐大。又如中國專利(申請號為97223506)公開的一種「雙環磁極並聯繞組稀土永磁直流電機」，在這種電動機中，具體涉及一種空心杯電樞永磁直流電機，它是由電樞、外環磁極、內環磁極、定子外殼、轉軸、電刷、換向器等組成，其特徵是在定子外殼的兩內壁上設有外環磁極和內環磁極，電樞繞組與轉軸，換向器連接，置於外環磁極和內環磁極之間，電樞繞組為多極多組並聯環繞結構，這種電動機的節能效果雖好，但其結構複雜，製造成本較高。
三
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種利用強磁場的永磁體作為勵磁定子，且能將電機做工時的剩餘磁能轉化為電能進行二次利用的節能直流電動機。
本實用新型所採取的技術方案是由機殼1、電樞鐵芯2、勵磁裝置3、電樞繞組4、電機輸入碳刷裝置5、電機輸入換向器9、左端蓋6、主軸8、右端蓋10、發電繞組14、發電輸出碳刷裝置13和發電輸出換向器12構成，勵磁裝置3為永磁體。
電樞繞組4與發電繞組14並列安裝，其線圈匝數比為。
勵磁裝置3包括至少兩對以上的磁極，形成多向多極。
電機輸入碳刷裝置5和電機輸入換向器9與發電輸出碳刷裝置13和發電輸出換向器12至少為兩對以上，形成多向多極。
電樞鐵芯2的繞線槽的數量為12～40。
電樞鐵芯2的繞線槽的最佳數量為28。
本實用新型的高效節能直流電動機，由於採用了由高性能稀土材料製成的強磁場強度的永磁體作為勵磁定子，因而，節省了勵磁電能；同時，在電樞繞組中，與電樞繞組並列地增加了一個發電繞組，充分利用了電機做工時的剩餘磁能，將其轉化為電能進行二次利用，並通過多向多極的發電輸出碳刷裝置輸出，大大節約了電能；而且，還採用了多極勵磁裝置，強化了勵磁磁場的分布均勻度，既降低了電能消耗，又改善了電機運行的平穩性；此外，還採用了多向多極的電機輸入碳刷裝置，降低了電機的輸入電壓，節約了電能，減少了電機在起動時對電網的衝擊程度，改善了電網的供電質量。
四
附圖1是本實用新型的主剖視圖；附圖2是本實用新型的沿A——A軸線的剖視圖；五具體實施方式
以下結合附圖，詳細說明本實用新型的一個實施例。
本實施例包括機殼1、電樞鐵芯2、勵磁永磁體3、電樞繞組4、電機輸入碳刷裝置5、左端蓋6、主軸8、電機輸入換向器9、右端蓋10、發電繞組14、發電輸出碳刷裝置13和發電輸出換向器12。
機殼1為一圓筒體，其底部有一叉開的機腳，上部裝有吊環，筒體的兩埠有用於安裝左端蓋6和右端蓋10的止口，筒體的圓孔內有用於安裝勵磁永磁體3的圓形凹槽。
電樞鐵芯2是由矽鋼片層疊而成，其中心有穿裝主軸8的圓孔，外圓周上開有28條繞線槽。
勵磁永磁體3為圓弧面狀，有兩對四塊，每相鄰的兩塊其磁極極性相反。
電樞繞組4與發電繞組14並列安裝在電樞鐵芯2的繞線槽裡，其線圈匝數比為。
電機輸入碳刷裝置5和發電輸出碳刷裝置13為兩對，分別裝在機殼1的兩端圓周上。
左端蓋6和右端蓋10相同，為圓盤狀，中心有階梯孔，分別裝左、右軸承7和11。
主軸8為階梯軸，其右端多一段電機的輸出端。
電機輸入換向器9和發電輸出換向器12分別裝在主軸8的兩邊，其表面與絕緣條相間的銅條分別與電樞繞組4和發電繞組14的引出線相連接，並且，其表面分別與電機輸入碳刷裝置5和發電輸出碳刷裝置13的碳刷相接觸。
使用時，電流由電機輸入碳刷裝置5中的四個碳刷傳至電機輸入換向器9，並由引線接至電樞繞組4，驅動電樞轉動作功；由於每一對(即對稱的兩個)碳刷是相連接的，每對碳刷輸入的電流流經的繞組數為原來的一半，因而，運行電機所需要的電壓即可降低一半，這樣一來，不但可節省電能，還可減輕電機在起動時對電網的衝擊，而且還可改善電機的起動性能。同時，由於採用由高性能稀土材料製成的強磁場強度的永磁體作為勵磁定子，節省了勵磁電能。
又由於在電樞鐵芯2上，與電樞繞組4並列地繞有發電繞組14，因而在電機運轉中，發電繞組14將會充分地利用電機中的剩餘磁能，產生電勢，並由發電輸出換向器12和發電輸出碳刷裝置13輸出電能，作為二次利用；這種電能通過單向控制裝置(例如二極體)後，既可向電網輸送，也可向電機輸入碳刷裝置5中輸送，使電能得到充分的利用。由於電機輸入碳刷裝置5也是多向多極的，一方面與電機勵磁磁場相吻合，另一方面能夠輸出平穩的電壓，同時還可提高發電效率。
此外，由於採用了兩對勵磁永磁體作為勵磁磁極，且每相鄰的兩個磁極極性相反，形成了四組磁迴路，大大強化了勵磁磁場的強度和分布的均勻度，因而，既可減少電能損耗，又可改善電機的運行性能。
從本實施例樣機的測試結果來看，本實用新型的高效節能直流電動機與同類電機相比較，節約電能可達75％以上，其中節約勵磁電能約50％，發電返回電能約25％。
權利要求1.一種高效節能直流電動機，是由機殼(1)、電樞鐵芯(2)、勵磁裝置(3)、電樞繞組(4)、電機輸入碳刷裝置(5)、電機輸入換向器(9)、左端蓋(6)、主軸(8)、右端蓋(10)構成，其特徵在於a、在電樞繞組(4)中還並列裝有發電繞組(14)，在電樞鐵芯(2)的右邊相應地裝有發電輸出碳刷裝置(13)和發電輸出換向器(12)；b、勵磁裝置(3)為永磁體。
2.根據權利要求1所述的高效節能直流電動機，其特徵在於電樞繞組(4)與發電繞組(14)的線圈匝數比為。
3.根據權利要求1或2所述的高效節能直流電動機，其特徵在於勵磁裝置(3)包括至少兩對以上的磁極，形成多向多極。
4.根據權利要求3所述的高效節能直流電動機，其特徵在於電機輸入碳刷裝置(5)和電機輸入換向器(9)與發電輸出碳刷裝置(13)和發電輸出換向器(12)至少為兩對以上，形成多向多極。
5.根據權利要求4所述的高效節能直流電動機，其特徵在於電樞鐵芯(2)的繞線槽的數量為12～40。
6.根據權利要求5所述的高效節能直流電動機，其特徵在於電樞鐵芯(2)的繞線槽的數量為28。
專利摘要本實用新型公開的一種高效節能直流電動機，是由機殼1、電樞鐵芯2、勵磁永磁體3、電樞繞組4、電機輸入炭刷裝置5、左端蓋6、主軸8、電機輸入換向器9、右端蓋10、發電繞組14、發電輸出炭刷裝置13和發電輸出換向器12構成，兼有做工、發電雙重功能，具有多向多極輸入、多向多極輸出、多極勵磁等特點，既能充分利用電機中由高性能稀土材料製成的強磁場強度的永磁體的剩餘磁能，將其轉化為電能進行二次利用；又能降低電機輸入電壓，節約電能，穩定電網質量，其與同類電機相比較，節約電能可達75％以上，是各種直流電機理想的換代產品。
文檔編號H02K23/26GK2528155SQ0222348
公開日2002年12月25日 申請日期2002年2月9日 優先權日2002年2月9日
發明者鄧傳義, 唐海龍, 彭新德, 周成豪, 段善心, 鍾華生, 陳 峰, 蔣光寶, 胡橫明, 桂潔 申請人:鄧傳義, 湖南永州市鳳凰園環球能源有限公司