專利名稱：直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的永磁直流電動(dòng)機(jī)，一般包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、定子、換向器。在轉(zhuǎn)子或定子中的一個(gè)上設(shè)置有多個(gè)永磁塊(一般為硬磁材料制成，如釹鐵硼材料等)，在另一個(gè)上設(shè)置有線圈繞組，永磁塊經(jīng)導(dǎo)磁軛和繞組鐵心構(gòu)成磁通回路。線圈繞組中電流方向常以結(jié)構(gòu)設(shè)置自動(dòng)保證跟蹤磁場(chǎng)極性，用換向器來(lái)改變通電線圈繞組中的電流方向，從而使通電導(dǎo)線獲得定向連續(xù)的電磁轉(zhuǎn)矩。但線圈繞組是儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(線圈繞組具有電感值，在通電后具有電磁能)，要改變通電線圈繞組中的電流方向，必然先要抵消已經(jīng)建立的線圈繞組中儲(chǔ)存的能量，繼而建立新的電感磁勢(shì)。電磁儲(chǔ)能的強(qiáng)制抵消和新電感磁勢(shì)的建立，導(dǎo)至電路中產(chǎn)生復(fù)雜的電磁變化暫態(tài)過(guò)程。它不僅消耗部分能量，降低直流電動(dòng)機(jī)效率，還產(chǎn)生換向火花，形成電蝕，降低了直流電機(jī)的可靠性和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是尋求改變直流電動(dòng)機(jī)繞組換向方法，免除繞組在電流換向中抵消電磁儲(chǔ)能的過(guò)程，從而提高直流電動(dòng)機(jī)效率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子、與所述的定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向等間距排列的永磁塊，所述的定子上繞設(shè)有多個(gè)線圈繞組，所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各線圈繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器，所述的換流器電連接于線圈繞組與直流電源之間。
所述的換流器包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體與所述的轉(zhuǎn)子同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片之間具有間隙，所述的換流器還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子上的多個(gè)導(dǎo)電頭，所述的各導(dǎo)電頭與對(duì)應(yīng)的線圈繞組分別相電連接，所述的導(dǎo)電頭具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭處于連接狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭與所述的導(dǎo)電片相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭上的線圈繞組與直流電源相連通；導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭完全位于間隙內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭上的線圈繞組與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭與導(dǎo)電片相配合使得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭中的兩個(gè)處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)。
所述的換流器包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體與所述的轉(zhuǎn)子同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片之間具有間隙，所述的換流器還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子上的多個(gè)導(dǎo)電頭，所述的各導(dǎo)電頭與對(duì)應(yīng)的線圈繞組分別相電連接，所述的導(dǎo)電頭具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭處于連接狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭與所述的導(dǎo)電片相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭上的線圈繞組與直流電源相連通；導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭完全位于間隙內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭上的線圈繞組與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭與導(dǎo)電片相配合使得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭中的一個(gè)處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)。
采用了上述設(shè)計(jì)的直流電動(dòng)機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)由于采用了換流器，僅僅有線圈繞組中的電流的通斷，而不改變線圈繞組中的電流的方向，使得直流電源通過(guò)換流器的作用經(jīng)由線圈繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)相互作用驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲(chǔ)能的能量，也就降低了能耗，提高了電機(jī)效率。


附圖1為本發(fā)明的示意圖；附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中換流器的主視圖；附圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中換流器的左視圖；附圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中換流器的主視圖；附圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中線圈繞組兩端的電壓—時(shí)間示意圖其中1、定子；2、轉(zhuǎn)子；3、永磁塊；4、線圈繞組；5、換流器；6、轉(zhuǎn)盤(pán)本體；7、導(dǎo)電片；8、導(dǎo)電頭，9、間隙。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如附圖1所示意，一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子1、與所述的定子1可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子2，所述的轉(zhuǎn)子2上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向等間距排列的永磁塊3，所述的定子1上繞設(shè)有三個(gè)線圈繞組4，所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各線圈繞組4分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器5，所述的換流器5電連接于線圈繞組4與直流電源之間。
附圖2給出了換流器5的主視圖，所述的換流器5包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體6，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體6與所述的轉(zhuǎn)子2同軸設(shè)置并與轉(zhuǎn)子2相對(duì)固定連接；在所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體6上沿圓周方向均勻地設(shè)置有二十個(gè)完全相同的導(dǎo)電片7，導(dǎo)電片7和直流電源保持電連接，任意兩個(gè)導(dǎo)電片7之間具有間隙9，所述的換流器5還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子1上的三個(gè)導(dǎo)電頭8，所述的各導(dǎo)電頭8與對(duì)應(yīng)的線圈繞組4分別相電連接。
在使用時(shí)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)本體6旋轉(zhuǎn)，二十個(gè)完全相同的導(dǎo)電片7也跟隨轉(zhuǎn)盤(pán)本體6同步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片7和導(dǎo)電頭8之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)電頭8完全位于導(dǎo)電片7之間的間隙9內(nèi)時(shí)，這種情況下與導(dǎo)電頭8相連接的線圈繞組4與直流電源相斷開(kāi)；而當(dāng)導(dǎo)電頭8與任一導(dǎo)電片7相接觸時(shí)，與導(dǎo)電頭8相連接的線圈繞組4與直流電源相導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電片7的寬度和間隙9的寬度以及導(dǎo)電頭8的寬度，可以使得當(dāng)導(dǎo)電片7和導(dǎo)電頭8發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任一時(shí)刻，三個(gè)線圈繞組4中的兩個(gè)與直流電源保持導(dǎo)通狀態(tài)，另一個(gè)為斷開(kāi)狀態(tài)。換言之，換流器5的作用即是使得每個(gè)線圈繞組4中的電流處于交替通斷的狀態(tài)，而通過(guò)線圈繞組4的電流的方向則始終不變，這樣就可以避免當(dāng)線圈繞組4中電流換向時(shí)所產(chǎn)生復(fù)雜的電磁變化暫態(tài)過(guò)程，處于導(dǎo)通狀態(tài)的線圈繞組4中通有電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)并與外磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了進(jìn)一步說(shuō)明各線圈繞組4中的電流通斷情況，附圖5給出了在本實(shí)施例中線圈繞組兩端的電壓—時(shí)間波形圖，在附圖5中，A、B、C分別代表三個(gè)線圈繞組，t1為2π/3，t2為4π/3，t3為2π，t4為8π/3，t5為10π/3，t6為4π，可以看出，電流在任意一個(gè)線圈繞組4中處于交替通斷的狀態(tài)，而且由于導(dǎo)電頭8在定子1上按120度電角度分布，從而使得線圈繞組之間的電流相位差為2π/3，從圖中可以看出，線圈繞組B中的電壓超前線圈繞組A中的電壓2π/3，而線圈繞組C中的電壓超前線圈繞組B中的電壓2π/3。對(duì)于每一個(gè)線圈繞組而言，由于換流器5的作用，使得它在三分之二的時(shí)間范圍內(nèi)與直流電源保持連通，三分之一的時(shí)間范圍內(nèi)與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)，但是通過(guò)線圈繞組的電流方向始終不變。對(duì)于整個(gè)電機(jī)而言，由于它具有三個(gè)線圈繞組A、B、C，在任意一個(gè)時(shí)刻，三個(gè)線圈繞組中的兩個(gè)與直流電源保持連通，從圖中可以看出，在0-2π/3時(shí)間范圍內(nèi)，線圈繞組A和B與直流電源保持連通，線圈繞組C與直流電源之間為斷開(kāi)，在2π/3-4π/3的時(shí)間范圍內(nèi)，線圈繞組B和C與直流電源保持連通，線圈繞組A與直流電源之間為斷開(kāi)，在4π/3-2π的時(shí)間范圍內(nèi)，線圈繞組C和A與直流電源保持連通，線圈繞組B與直流電源之間為斷開(kāi)，這樣，直流電通過(guò)換流器5的作用經(jīng)由三個(gè)線圈繞組A、B、C產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和永磁塊3產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，從而驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施例2如附圖1、4所示意，一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子1、與所述的定子1可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子2，所述的轉(zhuǎn)子2上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向等間距排列的永磁塊3，所述的定子1上繞設(shè)有三個(gè)線圈繞組4，所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各線圈繞組4分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器5，所述的換流器5電連接于線圈繞組4與直流電源之間。
所述的換流器5包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體6，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體6與所述的轉(zhuǎn)子2同軸設(shè)置并與轉(zhuǎn)子2相對(duì)固定連接；在所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體6上沿圓周方向均勻并等間距地地設(shè)置有二十個(gè)完全相同的導(dǎo)電片7，導(dǎo)電片7和直流電源保持電連接，任意兩個(gè)導(dǎo)電片7之間具有間隙9，所述的換流器5還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子1上的三個(gè)導(dǎo)電頭8，所述的各導(dǎo)電頭8與對(duì)應(yīng)的線圈繞組4分別相電連接。
在使用時(shí)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)本體6旋轉(zhuǎn)，二十個(gè)完全相同的導(dǎo)電片7也跟隨轉(zhuǎn)盤(pán)本體6同步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片7和導(dǎo)電頭8之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)電頭8完全位于導(dǎo)電片7之間的間隙9內(nèi)時(shí)，這種情況下與導(dǎo)電頭8相連接的線圈繞組4與直流電源相斷開(kāi)；而當(dāng)導(dǎo)電頭8與任一導(dǎo)電片7相接觸時(shí)，與導(dǎo)電頭8相連接的線圈繞組4與直流電源相導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電片7的寬度和間隙9的寬度以及導(dǎo)電頭8的寬度，可以使得當(dāng)導(dǎo)電片7和導(dǎo)電頭8發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任一時(shí)刻，三個(gè)線圈繞組4中的一個(gè)與直流電源保持導(dǎo)通狀態(tài)，另兩個(gè)為斷開(kāi)狀態(tài)。換流器5的作用即是使得每個(gè)線圈繞組4中的電流處于交替通斷的狀態(tài)，而通過(guò)線圈繞組4的電流的方向則始終不變，這樣就可以避免當(dāng)線圈繞組4中電流換向時(shí)所產(chǎn)生復(fù)雜的電磁變化暫態(tài)過(guò)程，處于導(dǎo)通狀態(tài)的線圈繞組4中通有電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)并與外磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子(1)、與所述的定子(1)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子(2)，所述的轉(zhuǎn)子(2)上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向等間距排列的永磁塊(3)，所述的定子(1)上繞設(shè)有多個(gè)線圈繞組(4)，其特征在于所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各線圈繞組(4)分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器(5)，所述的換流器(5)電連接于線圈繞組(4)與直流電源之間。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的換流器(5)包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片(7)，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)與所述的轉(zhuǎn)子(2)同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片(7)與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片(7)之間具有間隙(9)，所述的換流器(5)還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子(1)上的多個(gè)導(dǎo)電頭(8)，所述的各導(dǎo)電頭(8)與對(duì)應(yīng)的線圈繞組(4)分別相電連接，所述的導(dǎo)電頭(8)具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭(8)處于連接狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭(8)與所述的導(dǎo)電片(7)相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭(8)上的線圈繞組(4)與直流電源相連通；導(dǎo)電頭(8)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭(8)完全位于間隙(9)內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭(8)上的線圈繞組(4)與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭(8)與導(dǎo)電片(7)相配合使得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭(8)中的兩個(gè)處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭(8)處于斷開(kāi)狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的換流器(5)包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片(7)，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體(6)與所述的轉(zhuǎn)子(2)同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片(7)與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片(7)之間具有間隙(9)，所述的換流器(5)還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子(1)上的多個(gè)導(dǎo)電頭(8)，所述的各導(dǎo)電頭(8)與對(duì)應(yīng)的線圈繞組(4)分別相電連接，所述的導(dǎo)電頭(8)具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭(8)處于連接狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭(8)與所述的導(dǎo)電片(7)相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭(8)上的線圈繞組(4)與直流電源相連通；導(dǎo)電頭(8)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭(8)完全位于間隙(9)內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭(8)上的線圈繞組(4)與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭(8)與導(dǎo)電片(7)相配合使得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭(8)中的一個(gè)處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭(8)處于斷開(kāi)狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電片(7)為耐磨導(dǎo)電材料制成。
5.如權(quán)利要求3所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電片(7)為耐磨導(dǎo)電材料制成。
6.如權(quán)利要求2所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電片(7)有二十個(gè)。
7.如權(quán)利要求2所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電頭(8)有三個(gè)，所述的線圈繞組(4)有三個(gè)。
8.如權(quán)利要求3所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電片(7)有二十個(gè)。
9.如權(quán)利要求3所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)電頭(8)有三個(gè)，所述的線圈繞組(4)有三個(gè)。
全文摘要
一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子、與定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向等間距排列的永磁塊，定子上繞設(shè)有多個(gè)線圈繞組，直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各線圈繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器，換流器電連接于線圈繞組與直流電源之間，由于采用了換流器，僅僅有線圈繞組中的電流的通斷，而不改變線圈繞組中的電流的方向，使得直流電源通過(guò)換流器的作用經(jīng)由線圈繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)相互作用驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲(chǔ)能的能量，也就降低了能耗，提高了電機(jī)效率。
文檔編號(hào)H02K13/04GK101018001SQ200710020480
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
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