CN1062436A - 直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无换向器的直流电机技术领域。它
包括转子和定子两大部分，转子包括转轴、凸磁极、电
刷装置，定子包括定子轭、端盖、电枢绕组、两端有爪
且内表面有槽的圆筒形定子铁芯、带齿的圆筒形套
架，或呈空心圆柱体状带有内槽和外槽的定子铁芯、
由于本发明的定子轭可以用铸铁或铸铝制作，定子铁
芯可以用铸铁制作，转轴、凸磁极的极体可以用铸钢
制作，并且不用换向器，因而容量大、成本低。
Description
本发明属于无换向器的直流电机技术领域。
由章名涛主编、科学出版社1973年5月出版的《电机学》上册中第283页至第284页阐述了一种无换向器的直流电机-单极直流电机，该电机是由圆筒形定子磁轭、在定子磁轭上突出的环形磁极、固定在定子上的激磁绕组以及转子和电刷构成，这种电机存在体积较大，比较笨重，电刷磨损较快和电压不高（一般只有几伏或十几伏）等缺点，使单极机在工业上的用途受到了限制。
为了提高单极机的直流电压，人们发明了带换向器的直流电机，在由李发海等编著、科学出版社1984年出版的《电机学》上册中第219页至第237页阐述了这种电机的用途、基本工作原理和结构，该机由定子部分、转子部分和其他部分构成，定子部分包括机座、磁轭、主极和换向极等，转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、转轴和轴承，其他部分包括电刷装置和轴承支撑等，由于换向器的结构复杂，因此这种电机造价昂贵、容易损坏、容量较小，有些电机使用半导体换向元件代替机械换向装置，但仍存在着损耗加大、容易损坏、容量小和使用范围小的缺点。
本发明的目的是提供一种无换向器的直流电机，这种电机不但容量大、输出电压高、功耗小、成本低，而且运行可靠。
实现本发明目的的第一个技术方案是，直流电机包括转子和转子外套装的定子两个部分，转子与定子之间留有气隙，转子包括转轴、固定在转轴上的电刷装置、在转轴外表面上设置的磁极，定子包括两端有爪的圆筒形定子铁芯、套在定子铁芯上带齿的圆筒形套架、套在套架上的圆筒形定子轭和固定在定子轭两端的端盖，每一端盖与定子轭、定子铁芯的爪之间有一绝缘层，圆筒形的定子铁芯内表面上沿轴向均匀布有槽，在定子铁芯的槽内、爪间以及套架外表面的齿间装有电枢绕组，这些电枢绕组串联为一相后其出线端经定子轭引到机外，或这些电枢绕组分组串联再并联为多相后，其多个出线端经定子轭引到机外，转子的磁极是凸磁级，该凸磁极是由均布在转轴外表面上外凸的极体和按同一方向绕在极体上的串联激磁线圈构成，激磁线圈的两端通过电刷装置与机外的激磁电源连接，或者该凸磁极是凸形永磁级，该永磁极均布在转轴外表面上，其极性沿极体相同。
当激磁线圈通过电刷装置通入直流电流时，凸磁极产生磁场，由于激磁线圈各绕组是按同一方向绕制并串联在一起，所以凸磁极所产生的磁场的极性沿极体圆周相同，磁力线经转子与定子之间的气隙、定子铁芯、定子铁芯两端的爪、端盖、转轴、回到凸磁极，当原动机拖动转轴转动时，定子铁芯槽内的电枢绕组切割磁场，产生感应电动势E，E＝BLV，式中B为磁感应强度、L为切割磁场的电枢绕组的长度、V为电枢绕组相对于转动磁场的运动速度，由于上述的B、L、V是恒定的，因而电枢绕组所产生的感应电动势E也是恒定的，而且数值很高，该直流电机是直流发电机，当机外直流电源向电枢绕组通入直流电流时，定子铁芯内表面上槽内的电枢绕组处于上述的磁场中，并且受到安培力的作用，该作用力对转子产生力矩，使电动机的转轴转动，该直流电机是直流电动机，由于磁路中的涡流和磁滞损耗很小，因此，磁路中的定子铁芯、端盖可以用铸铁制作，转轴、极体可用铸钢制作，而不用硅钢片，于是本发明不但降低了生产成本，而且还减少了铁损，由于电枢绕组中的电流是直流电流，该电流不产生挤流效应，所以，也减少了铜损，因此，该直流电机增大了容量，减少了功耗，另外，本发明没有换向器，所以运行可靠。
实现本发明目的的第二个技术方案是，直流电机包括转子和转子外套装的定子两大部分，转子与定子之间留有气隙，转子包括转轴、固定在转轴上的电刷装置和转轴外表面上设置的磁极，定子包括圆筒形的定子轭和固定在该定子轭两端上的端盖，其特征是定子还包括固定在圆筒形的定子轭内表面上的定子铁芯，定子铁芯为空心的圆柱体，在其内表面上沿轴向均布有内槽，在其外表面上沿轴向均布有外槽，在每一外槽内装有高电导率的金属板，在每一内槽和外槽之间沿轴向有一气孔，在每一内槽和外槽内装有绕在定子铁芯上的电枢绕组，转子的磁极是凸磁极，该凸磁极是由均布在转轴外表面上外凸的极体和按同一方向绕在极体上的串联激磁线圈构成，激磁线圈的两端通过电刷装置与机外的激磁电源连接。
当激磁线圈通过电刷装置加入直流电流时，凸磁极产生磁场，由于激磁线圈各绕组是按同一方向绕制并串联在一起，所以凸磁极所产生的磁场的极性沿极体圆周相同，磁力线经转子与定子之间的气隙、定子铁芯、定子轭、端盖、转轴，又回到凸磁极，当原动机拖动转轴转动时，定子铁芯内槽中的电枢绕组切割磁场，产生感应电动势E，E＝BLV，式中B为磁感应强度、L为切割磁场的电枢绕组的长度、V为电枢绕组相对于转动磁场的运动速度，由于上述的B、L、V是恒定的，因而电枢绕组所产生的感应电动势E也是恒定的，而且数值很高，该直流电机是直流发电机;当机外直流电源向电枢绕组通入直流电流时，定子铁芯内表面上槽内的电枢绕组处于上述磁场中，并且受到安培力的作用，该作用力对转子产生力矩，使电动机的转轴转动，该直流电机是直流电动机，由于磁路中的涡流和磁滞损耗很小，因此，磁路中的定子铁芯和端盖可以用铸铁制作，转轴和极体可用铸钢制作，而不用硅钢片，于是本发明不但降低了生产成本，而且还减少了铁损，由于电枢绕组中的电流是直流电流，该电流不产生挤流效应，所以，也减少了铜损，因此，该直流电机增大了容量，减少了功耗，另外，本发明没有换向器，所以运行可靠。
附图示出了本发明的实施例，其中
图1是本发明第一个技术方案第一个实施例的主视图;
图2是图1的A-A向视图;
图3是本发明第一个技术方案第二个实施例的主视图;
图4是图3的B-B向视图;
图5是本发明第二个技术方案实施例的主视图;
图6是图5的C-C向视图。
例1：
直流电机中的定子包括圆筒形定子轭（1）、固定在定子轭（1）内表面上的套架（17）、固定在套架（17）内表面上的定子铁芯（2）和固定在定子轭（1）两端上的端盖（13），套架（17）为外表面带齿（20）的空心圆柱体，定子铁芯（2）为两端有爪（21）的空心圆柱体，套架（17）外表面上有18个齿（20），定子铁心（2）两端各有18个爪（21），端盖（13）和定子铁芯（2）的爪（21）之间有绝缘胶木（18），定子轭（1）和套架（17）用铸铝制作，定子铁芯（2）和端盖（13）用铸钢和铸铁制作，在定子铁芯（2）内表面上沿轴向开有均布的18条槽（19），在定子铁芯（2）的槽（19）内、两端的爪（21）间和套架（17）的齿（20）间装有电枢绕组（6），电枢绕组（6）和定子铁芯（2）、套架（17）接触的地方用绝缘纸绝缘，电枢绕组（17）的缠绕方式是将漆包铜线放在一条槽（19）内，然后绕过定子铁芯（2）端部的爪（21）间，绕到套架（17）外表面上的两齿（20）之间，再经定子铁芯（2）另一端的两爪（21）之间回到槽（19），绕满一个槽后再依次绕邻槽，直到将18条槽（19）绕完后得出线端，出线端穿过定子轭（1）引到机外，转子包括转轴（10）、固定在转轴（10）上的电刷装置（9）和在转轴（10）外表面上设置的磁极（7），磁极（7）是凸磁极，该凸磁极是由均布在转轴（10）外表面上外凸的四块极体（14）和绕在四块极体（14）上的激磁线圈（8）构成，激磁线圈（8）选用漆包铜线按同一方向（顺时针或反时针）串联地绕制，两端通过电刷装置（9）引出机外与激磁电源相接，转轴（10）的两细端装入用铸铁制作的轴承座（11）内，四块极体（14）和转轴（10）用整块铸钢制作，在转子的磁极（7）与定子的定子铁芯（2）、电枢绕组（6）之间留有气隙（5），在定子轭（1）的下部两边有底座（12），底座（12）和定子轭（1）为同一铸铝件。
例2：
直流电机中的定子包括圆筒形定子轭（1）、固定在定子轭（1）内表面上的套架（17），固定在套架（17）内表面上的定子铁芯（2）和固定在定子轭（1）两端上的端盖（13），套架（17）为外表面带齿（20）的空心圆柱体，定子铁芯（2）为两端有爪（21）的空心圆柱体，套架（17）外表面上有16个齿（20），定子铁芯（2）两端各有16个爪（21），端盖（13）和定子铁芯（2）两端的爪（21）衔接，端盖（13）和定子轭（1）、定子铁芯（2）的爪（21）间有绝缘胶木（18），定子轭（1）和套架（17）用铸铝制作，定子铁芯（2）和端盖（13）用铸钢或铸铁制作，在定子铁芯（2）内表面上沿轴向开有均布的16条槽（19），在定子铁芯（2）的槽（19）内、两端的爪（21）间和套架（17）的齿（20）间，装有电枢绕组（6），电枢绕组（6）和定子铁芯（2）、套架（17）用绝缘纸绝缘，电枢绕组（6）的缠绕方式是将漆包铜线放在一条槽（19）内，然后经过定子铁芯（2）端部的两爪（21）之间，绕到套架（17）的外表面上两齿（20）之间，再经定子铁芯（2）另一端部的两爪（21）间回到槽（19）内，绕满槽（19）后再绕邻槽，直到将8条槽（19）绕完后得到第一个出线端，依照此法，用漆包铜线将剩下的8条槽（19）中的4个槽（19）绕完得一端线，再将剩余的4个槽（19）绕完又得一端线，将这两个端线并联在一起得一出线端，两个出线端穿过定子轭（1）引到机外，在定子轭（1）的两个端部，各连接有一导线（25）该导线（25）与机外的负载连接，该负载中有低电压、大电流的直流电流通过，转子包括转轴（10），在转轴（10）外表面上设置的永磁极（22），永磁极（22）呈凸形，共6块，均布在转轴（10）上，其极性沿极体圆周相同，转轴（10）的两端部装入固定在端盖（13）上的轴承（23）上，风扇（24）固定在转轴（10）上，永磁极用稀土钴合金制作，转轴（10）用整块铸钢制作，在转子的永磁极（22）与定子的定子铁芯（2）、电枢绕组（6）之间留有气隙（5），在定子轭（1）的下部两边有底座（12），底座（12）与定子轭（1）为同一铸铝件。
例3：
直流电机中的定子包括圆筒形的定子轭（1），固定在定子轭（1）两端上的端盖（13）和固定在定子轭（1）内表面上的定子铁芯（2），定子铁芯（2）为空心的圆柱体，定子轭（1）、定子铁芯（2）和端盖（13）选用铸钢和铸铁制作，在定子铁芯（2）内表面上沿轴向开有均布的内槽（3），在定子铁芯（2）外表面上沿轴向开有均布的与内槽（3）相对应的外槽（4），内槽（3）和外槽（4）各为18条，在内槽（3）和外槽（4）之间有矩形气孔（16）共18个，在内槽（3）和外槽（4）内装有电枢绕组（6），电枢绕组（6）与外槽（4）之间有一层高电导率的金属板（15），（15）用铜制作，电枢绕组（6）与内槽（3）和外槽（4）中的铜板（15）接触的地方用绝缘纸绝缘，电枢绕组（6）的缠绕方式是用漆包铜线先在一条内槽（3）和相对应的外槽（4）内缠绕，缠满槽后再依次绕邻槽，直到将18条内槽（3）和18条外槽（4）都缠完后得出线端，出线端穿过定子轭（1）或端盖（13）引到机外，转子包括转轴（10）。固定在转轴（10）上的电刷装置（9），在转轴（10）外表面上设置的磁极（7），磁极（7）是凸磁极，该凸磁极是由均布在转轴（10）外表面上外凸的四块极体（14）和绕在四块极体（14）上的激磁线圈（18）构成，激磁线圈（18）选用漆包铜线按同一方向（顺时针或反时针）串联地绕制，两端通过电刷装置（9）引出接机外的激磁电源，转轴（10）的两细端装入用铸铁制作的轴承座（11）内，四块极体（14）和转轴（10）用整块铸钢制作，在转子的磁极（7）与定子的定子铁芯（2）、电枢绕组（6）之间留有气隙（5），定子轭（1）固定在底座（12）上，底座（12）和定子轭（1）用绝缘胶木相互绝缘，底座（12）选用铸铁制作。
Claims (3)
1、一种直流电机，包括转子和转子外套装的定子两大部分，转子与定子之间留有气隙(5)，转子包括转轴(10)、固定在转轴(10)上的电刷装置(9)、在转轴(10)外表面上设置的磁极(7)，其特征是定子包括两端有爪(21)的圆筒形定子铁芯(2)，套在定子铁芯(2)上带齿(20)的圆筒形套架(17)、套在套架(17)上的圆筒形定子轭(1)和固定在定子轭(1)两端的端盖(13)，每一端盖(13)与定子轭(1)、定子铁芯(2)的爪(21)之间有一绝缘层(18)，圆筒形的定子铁芯(2)内表面上沿轴向均匀布有槽(19)，在定子铁芯(2)的槽(19)内、爪(21)间以及套架(17)外表面的齿(20)间装有电枢绕组(6)，这些电枢绕组(6)串联为一相后，其输出端经定子轭(1)引到机外，或这些电枢绕组(6)分组串联再并联为多个后其多个出线端经定子轭(1)引到机外，转子的磁极(7)是凸磁极，该凸磁极是由均布在转轴(10)外表面上外凸的极体(14)和按同一方向绕在极体(14)上的串联激磁线圈(8)构成，激磁线圈(8)的两端通过电枢装置(9)与机外的激磁电源连接，或者该凸磁极是凸形永磁极(22)，该永磁极(22)均布在转轴(10)外表面上，其极性沿极体相同。
2、按照权利要求1所说的直流电机，其特征是在定子轭（1）的两个端部各连接有一导线（25）。
3、一种直流电机，包括转子和转子外套装的定子两大部分，转子与定子之间留有气隙（5），转子包括转轴（10）、固定在转轴（10）上的电刷装置（9）、在转轴（10）外表面上设置的磁极（7），定子包括圆筒形的定子轭（1）和固定在该定子轭（1）两端上的端盖（13），其特征是定子还包括固定在圆筒形定子轭（1）内表面上的定子铁芯（2），定子铁芯（2）为空心的圆柱体，在其内表面上沿轴向均布有内槽（3）、在其外表面上沿轴向均布有外槽（4），在每一外槽（4）内放置有高导电率的金属板（15），在每一内槽（3）和外槽（4）之间沿轴向有一气孔（16），在每一内槽（3）和外槽（4）内，装有绕在定子铁芯（2）上的电枢绕组（6），转子的磁极（7）是凸磁极，该凸磁极是由均布在转轴（10）外表面上外凸的极体（14）和按同一方向绕在极体（14）上的串联激磁线圈（8）构成，激磁线圈（8）的两端通过电刷装置（9）与机外的激磁电源连接。
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| CN 91107926 CN1062436A (zh) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 直流电机 |
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| CN 91107926 CN1062436A (zh) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 直流电机 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100454729C (zh) * | 2005-04-11 | 2009-01-21 | 东南大学 | 两向混合励磁无刷电机 |
| WO2009036666A1 (fr) * | 2007-09-17 | 2009-03-26 | Liwen Chen | Générateur |
| CN107276260A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-10-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种无换向装置直流电机及绕组的排列方式 |
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1991
- 1991-11-18 CN CN 91107926 patent/CN1062436A/zh active Pending
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