CN1054151A - 一种盘式永磁直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种盘式永磁直流电机。
其结构是把永磁铁固装在一个可转动的铁质圆 盘上，线圈固定在一个绝缘板上，数个装有磁铁的圆 盘和装有线圈的绝缘板轴向相间排列，形成轴向气 隙，直流电源通过固装在轴端的换向器、电刷使线圈 内产生交变磁场，绝缘板上的线圈穿过绝缘板，其产 生的磁场与两侧永磁铁磁场发生作用，推动铁质圆盘 转动。

Description

本发明涉及的是一种盘式永磁直流电机。
利用永磁铁制作电机的技术，由来以久，一般设计为有同心的转子和定子，形成径向气隙，转子与定子做相对运动，把电能转变成机械能。在“永磁电机”（机械工业出版社出版  1985年第二次印刷）第20页中介绍了一种印刷绕组永磁直流伺服电动机，其结构为电枢为一个用印刷电路板制成的圆盘，它的两侧用印刷电路法制成电枢绕组，定子由永磁铁和软铁磁轭组成，永磁铁在圆盘的一侧，磁轭在圆盘的另一侧，形成轴向气隙，这种电机制造较为复杂，而又仅在线圈的一侧有永磁铁，未能使其产生更大的效率。
本发明的目的在制造一种高效率盘式永磁直流电机，永久磁铁固装在一个可转动的铁质圆盘上，线圈固定在一个绝缘板上，数个装有磁铁的圆盘和装有线圈的绝缘板轴向相间排列，形成轴向气隙，除轴的两端的铁质圆盘只内侧单面装有磁铁外，中间的铁质圆盘两侧均装有磁铁。直流电源通过轴端的换向器、电刷使线圈内产生交变磁场，绝缘板上的线圈穿过绝缘板其产生的磁场与两侧对应磁铁产生的磁场发生作用，推动装有磁铁的圆盘转动。
本发明的优点是结构简单、节省材料，转矩大，效率高。
本发明是这样设计的，通过一个机座两端的轴承座安装一个旋转轴，轴上安装数个铁质圆盘，两端的圆盘单面有环形槽，槽口向内对应，槽口内沿周向把永磁铁块N极与S极相间排列固定，中间铁质圆盘两面均有环形槽，槽内亦沿周向把永磁铁块N极与S极相间排列固定，在两块铁质圆盘中间，固定在机座底板上数块绝缘板，板中间加工有圆孔，以便让转轴通过。板上与铁质圆盘上的磁铁对应成圆形固装2n个线圈，n＝1、2、3……，在绝缘板固定线圈处打孔，线圈从孔穿入，线圈轴向中剖面与绝缘板中剖面重合，这样线圈可受两端同性磁场作用。每个绝缘板上的线圈轴对称两两串联，然后与板上其它两两串联线圈并联，最后把各绝缘板上的线圈都并联在一起并通过电刷与换向器相连。换向器的结构为，在本发明电机的轴端套装固定一个绝缘轴套，轴套的外表面嵌装四条梳状金属导电环带，其表面与轴套表面平齐，环带上的梳齿两两相对，互相错开***齿间空档，输入直流电源的两个电刷与两内侧梳状环带的带脊相触，与线圈相连的两个电刷在两对互相错开***的梳状环带的梳齿中间位置，并与梳齿相触，且在旋转轴转动过程中，不断分别交替与这对梳齿接通或断开。在梳状环带的下表面用导线穿过绝缘轴套把环带相间错开连接，这样在给本电机通电后，线圈内即可产生交变电流，其产生的磁场与永磁铁的磁场互相作用，即可推动铁质圆盘转动，机轴即可输出扭矩做功。
本发明的更详细结构通过实施例可进一步阐述如下：
图1  盘式永磁直流电机结构图
图2  铁质圆盘装配图
图3  A-A剖面
图4  线圈与绝缘板装配图
图5  B-B剖面
图6  梳状导电环带展开图
图7  试验装置图
1.机座  2.轴承座  3.旋转轴
4.铁质圆盘  5a.N极  5b.S极
6.铁带  7.螺钉  8.螺母
9.底板  10.固定条槽  11.绝缘板
12.线圈  13.电刷  14.换向器
15.绝缘轴套  16.导电环带  17.电刷
18.导线  19.外罩  20.蓄电池
21.本发明电机  22.三角皮带  23.发电机
24.电动机
实施例
在机座1的轴承座2上安装一个旋转轴3，轴上安装3个铁质圆盘4，两端的圆盘单面有环形槽，槽口向内对应，沿环形槽周向把永磁铁N极5a、S极5b相间排列，用铁带6、螺钉7、螺母8固定;中间铁质圆盘两面均有环形槽，槽内亦沿周向把永磁铁块N极、S极相间排列并固定。在铁圆盘中间插固在与机座底板9焊在一起的固定条槽10上两块夹布胶木绝缘板11，板中间加工有圆孔，旋转轴从此孔穿过，板上与铁质圆盘上的磁铁对应成圆形安装4个线圈12，每个线圈相隔90°，其固装方法为在绝缘板安装线圈处打孔，线圆从孔中穿入，线圈轴向中剖面与绝缘板中剖面重合，线圈外表面正好卡在绝缘板孔中并用胶粘住。线圈用φ1.04mm的铜线三股并做一股绕制而成，每个线圈有52匝，上下两个线圈串联，左右两个线圈串联，然后并联，最后再把两个绝缘极上的线圈并联在一起，并通过电刷13与换向器14相联，换向器是由固装在旋转轴端的一个由夹布胶木制作的绝缘轴套15、轴套外表面嵌装的四条梳状铜导电环带16组成，导电环带与轴套表面平齐，环带上的梳齿两两相对，互相错开***齿间空档，输入直流电源的两个电刷17与两内侧梳状环带的带脊相触，与线圈相连的两个电刷在两对互相错开***的梳状环带的梳齿中间位置，并与梳齿相触，且在轴旋转过程中，不断交替与这对梳齿接通或断开，在梳状环带的下表面用导线18穿过绝缘轴套把环带相间联接，这样在给本电机通电后，线圈内即可产生交变电流，其产生的磁场与两边永磁铁的同性磁场互相作用，便可推动铁质圆盘转动，旋转轴输出扭矩作功。为安全与保洁，本机加上外罩19。
对本发明电机曾先后做了数次试验，试验是这样进行的，用蓄电池20做本发明电机的直流电源，本发明电机21通过三角皮带22带动1个1.5瓩的发电机23，这个发电机再带动两个0.75瓩的电动机24做外载，待本试验***工作正常、稳定，测量置于蓄电池与本发明电机之间的电流表和电压表值，其电压为48伏，电流为45安;同时测量置于发电机与电动机之间的电压表、电流表值，其电压为220伏，电流为8.53安，这样测量得出的效率为0.86。如考虑发电机、皮带轮传动的损失，本发明电机的效率还要大于0.86，比一般小型电机的效率要高得多。

Claims (1)

1、一种盘式永磁直流电机，由机座、轴承座、线圈、旋转轴、永磁铁、铁质圆盘、换向器、电刷组成，其特征在于：
(1)旋转轴上安装数个铁质圆盘，两端的圆盘单面有环形槽，槽口向内对应，槽口内沿周向把永磁铁块N极与S极相间排列固定，中间的铁质圆盘两面均有环形槽，槽内亦沿周向把永磁铁块N极与S极相间排列固定，在两块铁质圆盘中间，固定在机座底板上数块绝缘板，板中央加工有圆孔，板上与铁质圆盘上的磁铁对应成圆形固装2n个线圈，n=1、2、3……，在绝缘板固定线圈处打孔，线圈从孔穿入，线圈轴向中剖面与绝缘板中剖面重合；
(2)每个绝缘板上的线圈轴对称两两串联，然后与板上其它两两串联线圈并联，最后把各绝缘板上的线圈并联在一起，并通过电刷与换向器相连；
(3)在电机的轴端套装固定一个绝缘轴套，轴套外表面嵌装四条梳状金属导电环带，其表面与轴套表面平齐，环带上的梳齿两相对，互相错开***齿间空档，输入直流电源的两个电刷与两内侧梳状环带的带脊相触，与线圈相连的两个电刷在两对互相错开***的梳状环带的梳齿中间位置，并与梳齿相触，在梳状环带的下表面用导线穿过绝缘轴套把环带相间错开连接。
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