CN1238950C - 直流轮辐电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流轮辐电动机，主要解决现有技术中存在的制造工艺复杂、起动力矩较小、能耗大的问题。本发明所述的直流轮辐电动机，包含有机壳、外转子、内定子、换向器，在磁场几何中心相对应的位置上装有电刷，所述的外转子上装有N对永磁铁，在所述的内定子上装有绕组，所述的换向器与内定子固定连接，所述的电刷通过连接结构与外转子连接并随外转子旋转。由于本发明所述的直流轮辐电动机，在结构上是在内定子的外端绕组，其工艺简单，制造成本低，生产效率高，并且气隙磁通作用半径增大，输出功率增大，效率增高，在同等速度下一次充电行驶距离明显增加，减少了能耗。

Description

直流轮辐电动机

技术领域：

本发明设计直流轮辐电动机，特别涉及直流轮辐电动机的转子与定子的结构。

技术背景：

直流轮辐电动机是直接装在车辆轴系上驱动车辆的车轮转动的直流电动机，这种直流轮辐电动机在驱动车轮旋转时，不需要皮带、链、齿轮、轴等传动不见，组成的驱动结构简单，可靠性高，传动噪声小，传动效率高，无污染，并与其装置配合，能具有良好的控制和制动性能，被广泛的应用在各类轻型车辆上。现有的直流轮辐电动机有两种，一种是电子换向式直流轮辐电动机，以电子线路换向，并在内定子上外嵌绕组，能方便地进行绕组操作，从而具有较好的工艺性，但这种直流轮辐电动机，以电子线路换向，增加了一个环节，其可靠性下降，而且起动矩小，机械性较软；另一种是电刷整流子换向直流轮辐电动机，其结构原理与常规外转子直流电动机相同，起动力矩大，机械特性较硬，结构可靠，但其外转子铁心内嵌绕组，要求绕组在旋转过程中能达到动态平衡，工艺要求高。工艺复杂，而且铁心绕组在外转子上，加大了转子的质量，转动惯量大，在调速、制动的过程中的能耗较大。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种直流轮辐电动机，在保证机械特性较硬，可靠性高的同时，使制造工艺简单，起动力矩更大，并能减少能耗。本发明所述的直流轮辐电动机，包含有机壳、外转子、内定子、幻想起，在磁场几何中心相对应的位置上装有电刷，所述的外转子上装有N对永磁铁，在所述的内定子上装有绕组，所述换向器与内定子固定连接，所述的电刷通过连接结构与外转子连接并随外转子旋转。

由于本发明所述的直流轮辐电动机，在结构上是在内定子外端绕组，工艺简单，制造成本低，生产效率高，并且气隙磁通作用半径增大，输出功率增大，效率增高，在同等速度下一次充电行驶距离明显增加，减少了能耗。

在相同几何尺寸、相同转速和额定电流下，由于绕组从外转子转移至内定子。气隙半径增加，引起电机输出功率变化的分析如下：

电流I通过长度为L的导线在磁场B作用下产生的电磁力F

         F＝BIL                     ——(1)

其中B——磁通密度

    F——磁场力

    I——电流

    L——导线长度

对电机转子上的绕组，L可用总导体数N来表示，同时这些导体磁力作用面可归结为气隙半径R上对电机轴心形成的的转矩M

         M＝FR＝BIL*R               ——(2)

在前述相同几何尺寸、相同额定转速和额定电流条件下，B、I、L三项相同，仅是气隙半径不同，其转矩比为：

         M1/M2＝R1/R2               ——(3)

根据通行直流轮辐电动机的尺寸，本发明所述的直流轮辐电动机的气隙半径R1约为71mm，其转矩为M1，而现有的直流轮辐电动机的气隙半径R2约为48.5mm至54mm，其转矩为M2，按照第(3)式，本发明所述的直流轮辐电动机的转矩M1约为现有直流轮辐电动机转矩M2的1.3倍至1.46倍左右，直观地讲，在磁场强度相通、电流相同从而产生的电磁力相同的情况下，由于绕组移至内定子上，外转子的中心外移，力矩半径外移，在电磁力相同的情况下产生的转矩增大；另外，经试验表明，现有技术电机的一次充电行程为47公里，本发明所述的电机一次充电行程为81公里。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明结构的示意图；

图2是本发明所述的换向器的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明所述电刷架的结构示意图；

图5是图4的A-A面剖视图；

图6是本发明所述的换向器与电刷架连接结构示意图。

具体实施方式：

本发明所述的直流轮辐电动机，如图1，包含有机壳1、外转子2、内定子3、换向器4，在于磁场几何中心相对应的位置上装有电刷5，根据磁场的不同情况，电刷5可垂直磁场几何中心线布置，也可与磁场几何中心线成对称角布置，所述的外转子2上装有N对永磁铁，在所述的内定子3上装有绕组6，所述的换向器4与内定子3固定连接，所述的电刷5通过连接结构与外转子2连接并随外转子2旋转。

外转子2与机壳1固定连接，由外转子2驱动机壳1旋转，并由机壳1与车辆的车轮轮辐连接，驱动车轮旋转。当然，在制造过程中，外转子2与机壳1可铸成一种连体。

在所述的换向器4的换向片7的内侧和外侧分别装有内导电环8和外导电环9，如图2、3，内导电环8、外导电环9和换向片7之间相互绝缘，所述的电刷5根据换向节距分开布置，至少有一个电刷5导通换向片7与内导电环8，至少有另一个电刷5导通换向片7与外导电环9，电刷5通过连接结构与外转子2连接，并随外转子2一起转动，从而实现换向，当然外转子2与机壳1固定连接时，外转子2驱动机壳1与外转子2一起旋转，这时电刷5可通过连接结构与机壳1连接，并和机壳1、外转子2一起旋转。

所述的电刷5与外转子2的连接结构是电刷架10，如图4、5、6，电刷架10含有底座11和与底座11连接的拨盘12，底座11上的对称位置上开有整数对电刷槽13，其中一个电刷槽13的位置横跨在换向器4的内导电环8和换向片7之间，另一个电刷槽13的位置横跨在换向器4的外导电环9和换向片7之间，在电刷槽13内装有电刷5，电刷5分别导通换向器4的内导电环8的换向片7、外导电环9的换向片7；所述的拨盘12与底座11的凸起15卡接，在拨盘14上开有槽16，在外转子2上，或当外转子2与机壳1固定连接时在机壳1上有与槽16的位置对应的拨杆17，拨杆17伸入槽16内，从而实现电刷5随外转子2旋转；所述的拨盘16与底座11的凸起15卡接，在出厂前可通过调整拨盘的角度，使电刷的换向位置最佳，从而获得需要的电机输出转矩。

所述的电刷5与外转子2的连接结构，还可以是悬挂式的，在悬架上安装电刷，外转子或机壳通过卡式结构卡住悬架，并带动悬架旋转。

本发明不限于上述实施例。

Claims (1)

1.一种直流轮辐电动机，包括机壳(1)、外转子(2)、内定子(3)和换向器(4)，永磁铁装在外转子(2)上，绕组在内定子(3)上，换向器(4)与内定子(3)连接，换向器(4)的换向片(7)的内侧和外侧分别装有内导电环(8)和外导电环(9)，一对以上的电刷(5)通过连接机构与外转子(2)或机壳(1)连接，并随外转子(2)或机壳(1)旋转，电刷(5)在与磁场几何中心相对应的位置上，

其特征在于：所述的电刷(5)与外转子(2)的连接机构是电刷架(10)，电刷架(10)含有底座(11)和与底座(11)连接的拨盘(12)，底座(11)上的对称位置上开有整数对电刷槽(13)，其中一个电刷槽(13)的位置横跨在换向器(4)的内导电环(8)和换向片(7)之间，另一个电刷槽(13)的位置横跨在换向器(4)的外导电环(9)和换向片(7)之间，在电刷槽(13)内装有电刷(5)，电刷(5)分别导通换向器(4)的内导电环(8)的换向片(7)、外导电环(9)的换向片(7)；所述的拨盘(14)与底座(11)的凸起(15)卡接，在拨盘(14)上开有槽(16)，在外转子(2)上，或当外转子(2)与机壳(1)固定连接时在机壳(1)上有与槽(16)的位置对应的拨杆(17)，拨杆(17)伸入槽(16)内。

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