專利名稱：一種直流電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種將電能轉換成機械能的裝置，具體到一種直流電動機。
背景技術：
直流電機是電機的主要類型之一，廣泛應用于燃料電池車、電動摩托車、 起重機等需要快速、頻繁地啟動的領域。 一臺直流電機即可作為發(fā)電機使用， 也可作為電動機使用，用作直流發(fā)電機可以得到直流電源，而作為直流電動機， 由于其具有良好的調速性能，在許多調速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。
傳統(tǒng)的直流電機轉子轉軸上的電樞繞組通電后在電磁力作用下，使得電樞 繞組和電樞鐵芯在定子磁場中轉動，轉動過程中轉子切割磁力線會產生反電動 勢和交變電流，反電動勢電流會阻礙轉子轉軸轉動，而交變電流在電樞鐵芯中 會產生渦流損耗，另外，交變磁場反復磁化電樞鐵芯會產生磁滯損耗，也會降 低電動機的工作效率。若通過使用疊片鐵心來減小渦流產生的熱損耗，則會使 電機成本提高。
中國專利200320129546.4《直流電動機》中所公開的直流電動機，在電動 機轉子軸向分隔的多個電樞鐵芯，減少了電樞鐵芯體積，使電樞鐵芯渦流損耗 和磁滯損耗減少，但是其構造復雜，制造成本相對高。而對于傳統(tǒng)的有刷直流 電機，其電刷易磨損，難維護；對于傳統(tǒng)的無刷直流電機，則需要有復雜的換 向電路才能工作，制造使用成本高。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種不含換向裝置的、故障率低維 護方便并能大幅度提高電機效率的直流電動機。
為解決上述技術問題，實現(xiàn)本實用新型的技術方案是
設計一種直流電動機，其由靜止的定子和轉動的轉子構成，所述定子包括 機座和設于機座內部的3個層層嵌套的圓管狀極性永磁體，其中口徑最大的外 層永磁體套置在口徑次之并用導磁體相接觸形成整體的兩個口徑相同的中間層 上、下永磁體外，口徑最小的內層永磁體套設在中間層上、下永磁體之內，中間層上、下永磁體之上對應包裹有兩電樞殼，繞組附著于兩電樞殼上， 連接中間層上、下永磁體的導磁體也固定在電樞殼上，兩電樞殼與同一根動力 輸出軸相連，所述繞組、電樞殼、導磁體以及動力輸出軸組成電動機轉子。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下顯著效果
本直流電動機采用三層圓管狀磁體層層嵌套的方式在其間隙中產生徑向輻 射狀磁場，磁場中通有恒定電流的漆包線受安培力作用推動殼狀電樞轉動，通 過動力輸出軸向外輸出動力。本直流電動機不含易磨損、結構復雜的換向裝置， 故障率低，維護方便?？蓮母旧隙沤^渦流的產生，在很大程度上降低直流電 機高速運轉時的熱損耗，大幅度提高電機效率。且在運行時繞組中各段導線總 是垂直于磁感線，在啟動和低轉速狀態(tài)下可以大扭矩輸出動力。

圖1是本實用新型省略機座和繞組的立體結構圖； 圖2是本實用新型兩電樞殼連接處的局部剖視示意圖； 圖3是本實用新型的電樞繞線圖解；
圖4是本實用新型的各極性永磁體零件的充磁方式簡圖5是本實用新型的下半段橫截面及其通電后的受力簡圖。
圖示標記
1:外層永磁體，2:內層永磁體，3、 4:中間層上、下永磁體，5、 6:中 間層上、下永磁體之上對應包裹的兩電樞殼，7:導磁體，8:動力輸出軸，9: 齒數(shù)為N,的內齒輪，10:大齒輪齒數(shù)為N3、小齒輪齒數(shù)為N4的共軸齒輪，11: 齒數(shù)為Ns的外齒輪，12:齒數(shù)為N2的外齒輪，13:滾輪，14:漆包線。
圖4中N代表N極，S代表S極；圖5中白色箭頭指示磁感線方向，黑色箭 頭指示受力方向，F(xiàn)代表大小為一個單位的安培力，"0"指示電流方向向紙外， "X"指示電流方向向紙內。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型作進一步詳述。
參見圖1 4，本申請保護的直流電機采用永磁體勵磁，使用4個平行于中 軸線方向充磁的圓管狀永磁體，其中2個圓管狀的永磁體的高相等，厚度相等， 內、外徑不相等，外徑大者設置在最外層為外層永磁體l，外徑小者設置在最內 層為內層永磁體2;另外采用2個高、內外徑均相等的圓管狀永磁體為中間層上、
4下永磁體3、 4，用若干塊磁導率極大的導磁體，如坡莫合金、硅鋼，連接中間 層上永磁體3和中間層下永磁體4。中間層上、下永磁體3、 4外徑比外層永磁 體l的內徑略小，內層永磁體2的外徑比中間層上、下永磁體3、 4內徑略小， 外層永磁體、中間層上、下永磁體以及內層永磁體三者的高相等。口徑最大的 外層永磁體1套置在口徑次之并用導磁體7連接的兩個口徑相同的中間層上、 下永磁體3、 4夕卜，口徑最小的內層永磁體2套設在中間層上、下永磁體3、 4 之內。
三層永磁體層層嵌套形成電動機勵磁永磁體，永磁體一底面的極性從外層 到內層依次為N， S， N;另一底面的極性從外層到內層依次為S， N， S。由此， 在外層永磁體內壁和中間層上、下永磁體外壁間以及中間層上、下永磁體內壁 和內層永磁體外壁間形成了徑向輻射狀磁場。
用兩個磁導率接近空氣的材料，如鉑、銅等，制成的兩個電樞殼將中間層 上、下永磁體3、 4分別包住，中間層上、下永磁體之上對應包裹的兩電樞殼5、 6采用磁導率接近空氣的材料制成，這樣可以最大限度范圍內減少電樞殼對徑向 輻射狀磁場磁路的影響。詳見圖2，兩電樞殼包裹的中間層上永磁體3和中間層 下永磁體4通過設置在其間的多塊導磁體7形成整體，多塊導磁體7分別與中 間層上、下永磁體外包裹的電樞殼固定連接在一起，導磁體與電樞殼之間可以 采用粘結方式，也可以采用焊接的方式。每塊導磁體上安裝有轉動輪71，可以 使得導磁體在中間層上永磁體和中間層下永磁體之間的間隙中滑動。
在電樞殼體上借助于還軸承安裝有多個滾輪13，安裝在電樞殼上的滾輪與 中間層上、下永磁體接觸，兩條漆包線14分別沿縱向在兩個電樞殼上繞成線圈 繞組。當電樞殼受力轉動時，其通過滾輪13可以在外層永磁體和內層永磁體之 間順利轉動，而與電樞殼連接在一起的多個導磁體也會跟隨其在一起轉動。
為了保持電樞殼沿著同一方向轉動而不反轉，本結構的電動機上還設置有 齒輪組。其中，在中間層上永磁體3的S極頂端和中間層下永磁體4的N極頂 端分別固定一個齒數(shù)為Ni的內齒輪9，也就是在中間層上、下永磁體相接處的另 外兩端分別固定一個齒數(shù)為^的內齒輪，齒數(shù)為A的內齒輪的外圓與中間層上、 下永磁體內徑相同；內層永磁體的上、下兩底面上分別固定一個外圓比內層永 磁體2外徑小且齒數(shù)為K的外齒輪12，兩電樞殼連接處的另外兩端分別固定一個共軸齒輪10和一個齒數(shù)為Ns的外齒輪ll，共軸齒輪10的大齒輪的齒數(shù)為N3， 小齒輪的齒數(shù)為N4其中齒數(shù)為K的內齒輪9與齒數(shù)為N3的大齒輪嚙合，齒數(shù) 為隊的小齒輪與齒數(shù)為Ns的外齒輪11嚙合，齒數(shù)為Ns的外齒輪11與齒數(shù)為N2 的外齒輪12嚙合，且保證各個齒輪齒數(shù)比為N3:N4二Ni:N2，而對于齒數(shù)為Ns的外 齒輪11的齒數(shù)無特殊要求。各個齒輪齒數(shù)比為IV.N^N"N2，滿足這個條件，齒 輪組會起到使內層永磁體、中間層永磁體和外層永磁體總是保持相對靜止的作 用。為了減小對磁場磁路的影響，各個齒輪均采用磁導率小的材料制造。本直 流電動機上設計齒輪組的作用在于，防止使轉子轉動的安培力的反作用力使電 樞殼反轉，保證外層永磁體、內層永磁體以及中間層上、下永磁體保持相對靜 止，以防止一部分電能轉換成中間層上、下永磁體的動能無法向外輸出而浪費 掉。
3個層層嵌套的圓管狀極性永磁體固定在機座上，套置在中間層上、下永磁 體上的電樞殼與動力輸出軸連接。線圈繞組通電后，繞組、電樞殼、連接中間 層上、下永磁體的導磁體以及動力輸出軸組成的系統(tǒng)作為轉子，外層永磁體l、 內層永磁體2和中間層上、下永磁體組成的系統(tǒng)作為定子。兩條漆包線通電的 方向視繞線方向而定，需確保通電后受安培力方向一致。電流通過每段繞在電 樞殼上的漆包線，方向總垂直于徑向輻射狀磁場，每段漆包線均受沿電樞殼弧 面切線方向的安培力，電樞殼受力簡圖參見圖5，電樞殼外的線圈繞組通電后， 電樞殼受力旋轉，電樞殼旋轉通過動力輸出軸向外輸出動力。
權利要求1、一種直流電動機，由靜止的定子和轉動的轉子構成，其特征在于所述定子包括機座和設于機座內部的3個層層嵌套的圓管狀極性永磁體，其中口徑最大的外層永磁體(1)套置在口徑次之并用導磁體(7)相接觸形成整體的兩個口徑相同的中間層上、下永磁體(3)(4)外，口徑最小的內層永磁體(2)套設在中間層上、下永磁體(3)(4)之內，中間層上、下永磁體(3)(4)之上對應包裹有兩電樞殼，繞組附著于兩電樞殼上，連接中間層上、下永磁體的導磁體也固定在電樞殼上，兩電樞殼與同一根動力輸出軸(8)相連，所述繞組、電樞殼、導磁體以及動力輸出軸組成電動機轉子。
2、 根據(jù)權利要求l所述的直流電動機，其特征在于所述的導磁體 (7)設置在中間層上、下永磁體(3) (4)之間的間隙中，導磁體僅與中間層上、下永磁體(3) (4)之上對應包裹的兩電樞殼(5) (6)相連接， 所述導磁體上還是設置有轉動輪(71)。
3、 根據(jù)權利要求2所述的直流電動機，其特征在于所述中間層上、 下永磁體相接處的另外兩端分別固定一個外圓與中間層上、下永磁體內徑 相同且齒數(shù)為N,的內齒輪(9)，內層永磁體的上下兩底面上分別固定一個 外圓比永磁體B外徑小且齒數(shù)為&的外齒輪(12)，兩電樞殼連接處的另 外兩端分別固定一個齒數(shù)為N3的大齒輪及齒數(shù)為N4的小齒輪的共軸齒輪(10)和一個齒數(shù)為Ns的外齒輪(11)，其中齒數(shù)為Ni的內齒輪與齒數(shù)為 N3的大齒輪嚙合，齒數(shù)為N4的小齒輪與齒數(shù)為Ns的外齒輪嚙合，齒數(shù)為Ns 的外齒輪與齒數(shù)為N2的外齒輪嚙合，且N3:N^N"N2。
4、 根據(jù)權利要求3所述的直流電動機，其特征在于所述電樞殼體 上借助于軸承安裝有滾輪，便于電樞殼通過滾輪在外層永磁體和內層永磁 體之間轉動。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電動機，其由靜止的定子和轉動的轉子構成，所述定子包括機座和設于機座內部的3個層層嵌套的圓管狀極性永磁體，其中口徑最大的外層永磁體套置在口徑次之并用導磁體連接的兩個口徑相同的中間層上、下永磁體外，口徑最小的內層永磁體套設在中間層上、下永磁體之內，中間層上、下永磁體之上對應包裹有兩電樞殼，繞組附著于兩電樞殼上，連接中間層上、下永磁體的導磁體也固定在電樞殼上，兩電樞殼與同一根動力輸出軸相連，所述繞組、電樞殼、導磁體以及動力輸出軸組成電動機轉子。本直流電動機不含易磨損、結構復雜的換向裝置，故障率低，維護方便，可從根本上杜絕渦流的產生，在很大程度上降低直流電機高速運轉時的熱損耗，大幅度提高電機效率。
文檔編號H02K57/00GK201252469SQ20082018951
公開日2009年6月3日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者賴奕璋 申請人:賴奕璋