專利名稱：一種直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流電機(jī)，屬電機(jī)的制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有在電動(dòng)汽車、輕工產(chǎn)品、家用電器上應(yīng)用廣泛的中小功率直流電機(jī)，或并激或串激或復(fù)激的碳刷換向電機(jī)，其定子均為由一對(duì)定子鐵芯繞勵(lì)磁線圈構(gòu)成，如此造成轉(zhuǎn)子線圈在磁場(chǎng)內(nèi)不同轉(zhuǎn)角位置所產(chǎn)生的扭矩是不一樣的，是交變的。以單匝矩形平面線圈為例，當(dāng)線圈平面處于與磁場(chǎng)垂直位置時(shí)，線圈將不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，線圈是依靠慣性轉(zhuǎn)過。上述情況，必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的不平滑，當(dāng)加負(fù)載后，必將產(chǎn)生電機(jī)的運(yùn)行振動(dòng)，如此增加了有害附加動(dòng)載荷，多作無用功，因而導(dǎo)致電機(jī)效率的下降。這也是目前采用直流電機(jī)作動(dòng)力裝置的電動(dòng)汽車其效率低、耗電大、續(xù)程短的問題所在。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理，能有效提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，節(jié)電效果明顯的直流電機(jī)。
本實(shí)用新型為一種直流電機(jī)，包括由定子鐵芯和繞組構(gòu)成的定子，由轉(zhuǎn)子鐵芯和帶電流換向片的線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，置于電流換向片上的一對(duì)換向碳刷，其特征在于定子鐵芯的兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)永磁鐵，永磁鐵的永磁磁場(chǎng)方向與定子鐵芯的勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相垂直；電流換向片上還設(shè)有一對(duì)過碳刷， 一個(gè)換向碳刷與相鄰的過碳刷相連接，另一個(gè)換向碳刷與相鄰的另一個(gè)過碳刷相連接。
所述換向碳刷的直線與相鄰過碳刷的直線相交的夾角可為沿順時(shí)針方向的91° 95° 。
本實(shí)用新型根據(jù)直流電機(jī)磁場(chǎng)原理特性，采用勵(lì)磁、永磁復(fù)合定 子，同時(shí)增設(shè)與換向碳刷偏轉(zhuǎn)一定角度的過碳刷，使直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)更趨合理科學(xué)，使電流換向角的變化與勵(lì)磁、永磁復(fù)合定子磁場(chǎng) 相匹配適應(yīng)，從而有效的增強(qiáng)和改變了磁場(chǎng)磁密分布狀況，克服了低 扭距區(qū)，改變了電機(jī)輸出特性，有效的減小了附加阻力載荷，節(jié)電效 果明顯。本實(shí)用新型可與電動(dòng)汽車、輕工產(chǎn)品、家用電器等配套使用， 能有效提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率和使用壽命，可提高轉(zhuǎn)速1/3，節(jié)能10%-40%。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用示意圖3是本實(shí)用新型所述的定子磁場(chǎng)原理圖4是本實(shí)用新型所述的轉(zhuǎn)子線圈平面展開示意圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原理圖6是本實(shí)用新型所述復(fù)合定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要包括由定子鐵芯7和繞組8構(gòu)成的定子6，由轉(zhuǎn) 子鐵芯10和帶電流換向片12的線圈11構(gòu)成的轉(zhuǎn)子9，定子鐵芯7 的兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)永磁鐵15，永磁鐵15的永磁磁場(chǎng)方向與定子鐵芯 7的勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相垂直；電流換向片12上設(shè)有一對(duì)換向碳刷13、 13，和一對(duì)過碳刷14、 14'， 一個(gè)換向碳刷13與相鄰的過碳刷14相 連接，另一個(gè)換向碳刷13'與相鄰的另一個(gè)過碳刷14'相連接；換 向碳刷13、 13'的直線與相鄰過碳刷14、 14'的直線相交的夾角為沿
順時(shí)針方向的91° 95° 。
以下以在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用為例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
如附圖2所示，直流電源1經(jīng)開關(guān)2接控制器3的輸入端，控制 器3的輸出端連接有刷并激式直流電機(jī)或有刷串激式直流電機(jī)5的輸 入端，本實(shí)施例中的直流電機(jī)5采用ZYCD-12改裝，控制器3采用 100V/200A調(diào)速控制器，直流電源1由七塊12伏電瓶串聯(lián)組成，每 塊電瓶容量為120AH，附圖2中的標(biāo)記4為控制器檢測(cè)信號(hào)及控制 指令輸入、輸出端。
在定子鐵芯7的兩側(cè)用膠粘劑固裝一對(duì)永磁鐵15，構(gòu)成勵(lì)磁、 永磁復(fù)合定子，勵(lì)磁、永磁復(fù)合定子磁場(chǎng)內(nèi)的磁密分布及線圈在其內(nèi) 所受力情況發(fā)生了質(zhì)的變化，可通過附圖3的定子磁場(chǎng)原理圖予以說 明。若設(shè)附圖3中有一處于磁場(chǎng)內(nèi)的矩形單匝線圈，在只有原勵(lì)磁定 子時(shí)，當(dāng)線圈處在aa，位置時(shí)所產(chǎn)生扭矩最大，旋轉(zhuǎn)至bb'位置時(shí) 磁密減弱，扭矩減小，當(dāng)處于cc'位置時(shí)扭矩為零，此處應(yīng)為電流換 向點(diǎn)；當(dāng)增設(shè)永磁鐵15后，且永磁磁場(chǎng)與勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相垂直，此 時(shí)，當(dāng)線圈處在aa，位置時(shí)受勵(lì)磁磁場(chǎng)作用力為主，產(chǎn)生扭矩最大， 當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)至bb'位置時(shí)將開始受到勵(lì)磁、永磁磁場(chǎng)的復(fù)合作用，可 使扭矩基本保持不變，當(dāng)處于cc'位置時(shí)，將以受永磁場(chǎng)作用力為主， 可繼續(xù)產(chǎn)生順時(shí)針扭矩，在此處絕不應(yīng)電流換向，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至dd'位置 時(shí)，又受到勵(lì)磁、永磁復(fù)合磁場(chǎng)作用，線圈二邊將受到方向相反的力， 線圈將處于力平衡狀態(tài)，扭矩為零，此處應(yīng)為電流換向點(diǎn)，因靠慣性 轉(zhuǎn)過此點(diǎn)就進(jìn)入勵(lì)磁磁場(chǎng)，電流不換向?qū)a(chǎn)生反方向旋轉(zhuǎn)的力，也就 是說，當(dāng)增設(shè)了永磁磁場(chǎng)后，必須同時(shí)改變碳刷位置，改變電流換向 角，使電流換向點(diǎn)順時(shí)針順延a角，否則，若只單純?cè)鲈O(shè)永磁場(chǎng)，只會(huì)增加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，絕無有益效果。
依據(jù)上述分析，在原換向碳刷13、 13'的二側(cè)新增設(shè)一對(duì)過碳刷 14、 14'，且使一個(gè)換向碳刷13與相鄰的過碳刷14相連接，另一個(gè) 換向碳刷13'與相鄰的另一個(gè)過碳刷14'相連接，過碳刷14、 14' 的直線并非垂直于換向碳刷13、13'的直線，而是順時(shí)針偏轉(zhuǎn)了90°+a角，本實(shí)施例的偏轉(zhuǎn)角a為3°。.增設(shè)偏轉(zhuǎn)角的過碳刷14、 14'， 其目的就在于與增加永磁磁場(chǎng)后、電流換向點(diǎn)的后移相匹配適應(yīng)。如附圖4所示，線圈11在轉(zhuǎn)子鐵芯10上隔槽繞制，每匝首末相接處引 出一抽頭，接轉(zhuǎn)子9上的電流換向片12，電流換向片12之間彼此絕緣，構(gòu)成轉(zhuǎn)子電流換向整流器銅頭，換向碳刷13、13，和過碳刷14、14，與電流換向片12相接觸導(dǎo)電。采用實(shí)際的電機(jī)轉(zhuǎn)子、碳刷解釋上 述改進(jìn)原理比較繁瑣，可以按附圖5、 6所示的單匝矩形平面線圈予以說明，道理相同。附圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的勵(lì)磁定子與單匝轉(zhuǎn)子工作 原理圖，附圖6為本實(shí)用新型所述勵(lì)磁、永磁復(fù)合定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原理圖，附圖5中只有勵(lì)磁定子，單匝線圈16首末二端分別焊接 有半圓形滑環(huán)17，一對(duì)換向碳刷13處于磁場(chǎng)方向，當(dāng)線圈平面運(yùn)轉(zhuǎn) 到與磁場(chǎng)相垂直即水平位置時(shí)，過零點(diǎn)需電流換向，此時(shí)，上滑環(huán)的f端運(yùn)轉(zhuǎn)到與下碳刷相接觸，下滑環(huán)的g端正脫離了下碳刷的接觸； 而當(dāng)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)落后了a角，也就是電流換向點(diǎn)應(yīng)落后了a角，此時(shí) 需增設(shè)一對(duì)過碳刷14并后移a角，附圖6即是上述解決措施的實(shí)施。
采用本實(shí)用新型所述直流電機(jī)的電動(dòng)轎車，與采用現(xiàn)有普通直流 電機(jī)相比，在車況、路況、負(fù)荷、電瓶容量不變的情況下，時(shí)速可由 原來平均30KM、最高40KM，提高到現(xiàn)平均70KM、最高IOOKM， 續(xù)行里程由原60KM提高到現(xiàn)120KM。
權(quán)利要求1、一種直流電機(jī)，包括由定子鐵芯(7)和繞組(8)構(gòu)成的定子(6)，由轉(zhuǎn)子鐵芯(10)和帶電流換向片(12)的線圈(11)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子(9)，置于電流換向片(12)上的一對(duì)換向碳刷(13、13’)，其特征在于定子鐵芯(7)的兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)永磁鐵(15)，永磁鐵(15)的永磁磁場(chǎng)方向與定子鐵芯(7)的勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相垂直；電流換向片(12)上還設(shè)有一對(duì)過碳刷(14、14’)，一個(gè)換向碳刷(13)與相鄰的過碳刷(14)相連接，另一個(gè)換向碳刷(13’)與相鄰的另一個(gè)過碳刷(14’)相連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種直流電機(jī)，其特征在于所述換向碳 刷(13)、 (13，)的直線與相鄰過碳刷(14)、 (14，)的直線相交的夾 角為沿順時(shí)針方向的91。 95° 。
專利摘要一種直流電機(jī)，屬電機(jī)的制造技術(shù)領(lǐng)域，主要包括由定子鐵芯(7)和繞組(8)構(gòu)成的定子(6)，由轉(zhuǎn)子鐵芯(10)和帶電流換向片(12)的線圈(11)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子(9)，定子鐵芯(7)的兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)永磁鐵(15)，電流換向片(12)上設(shè)有一對(duì)換向碳刷(13、13’)和一對(duì)過碳刷(14、14’)，一個(gè)換向碳刷(13)與相鄰的過碳刷(14)相連接，另一個(gè)換向碳刷(13’)與相鄰的另一個(gè)過碳刷(14’)相連接。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理科學(xué)，使電流換向角的變化與勵(lì)磁、永磁復(fù)合定子磁場(chǎng)相匹配適應(yīng)，從而有效的增強(qiáng)和改變了磁場(chǎng)磁密分布狀況，克服了低扭距區(qū)，改變了電機(jī)輸出特性，有效的減小了附加阻力載荷，節(jié)電效果明顯。
文檔編號(hào)H02K13/00GK201181895SQ200820085859
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者唐明輝, 宣漢強(qiáng), 張歧良, 王建強(qiáng), 王煉強(qiáng), 高新福 申請(qǐng)人:浙江強(qiáng)裕經(jīng)貿(mào)有限公司