專利名稱：直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無換向器的直流電機技術(shù)領(lǐng)域。
由章名濤主編、科學出版社1973年5月出版的《電機學》上冊中第283頁至第284頁闡述了一種無換向器的直流電機-單極直流電機，該電機是由圓筒形定子磁軛、在定子磁軛上突出的環(huán)形磁極、固定在定子上的激磁繞組以及轉(zhuǎn)子和電刷構(gòu)成，這種電機存在體積較大，比較笨重，電刷磨損較快和電壓不高(一般只有幾伏或十幾伏)等缺點，使單極機在工業(yè)上的用途受到了限制。
為了提高單極機的直流電壓，人們發(fā)明了帶換向器的直流電機，在由李發(fā)海等編著、科學出版社1984年出版的《電機學》上冊中第219頁至第237頁闡述了這種電機的用途、基本工作原理和結(jié)構(gòu)，該機由定子部分、轉(zhuǎn)子部分和其他部分構(gòu)成，定子部分包括機座、磁軛、主極和換向極等，轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風扇、轉(zhuǎn)軸和軸承，其他部分包括電刷裝置和軸承支撐等，由于換向器的結(jié)構(gòu)復雜，因此這種電機造價昂貴、容易損壞、容量較小，有些電機使用半導體換向元件代替機械換向裝置，但仍存在著損耗加大、容易損壞、容量小和使用范圍小的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種無換向器的直流電機，這種電機不但容量大、輸出電壓高、功耗小、成本低，而且運行可靠。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的第一個技術(shù)方案是，直流電機包括轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子外套裝的定子兩個部分，轉(zhuǎn)子與定子之間留有氣隙，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定在轉(zhuǎn)軸上的電刷裝置、在轉(zhuǎn)軸外表面上設(shè)置的磁極，定子包括兩端有爪的圓筒形定子鐵芯、套在定子鐵芯上帶齒的圓筒形套架、套在套架上的圓筒形定子軛和固定在定子軛兩端的端蓋，每一端蓋與定子軛、定子鐵芯的爪之間有一絕緣層，圓筒形的定子鐵芯內(nèi)表面上沿軸向均勻布有槽，在定子鐵芯的槽內(nèi)、爪間以及套架外表面的齒間裝有電樞繞組，這些電樞繞組串聯(lián)為一相后其出線端經(jīng)定子軛引到機外，或這些電樞繞組分組串聯(lián)再并聯(lián)為多相后，其多個出線端經(jīng)定子軛引到機外，轉(zhuǎn)子的磁極是凸磁級，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸外表面上外凸的極體和按同一方向繞在極體上的串聯(lián)激磁線圈構(gòu)成，激磁線圈的兩端通過電刷裝置與機外的激磁電源連接，或者該凸磁極是凸形永磁級，該永磁極均布在轉(zhuǎn)軸外表面上，其極性沿極體相同。
當激磁線圈通過電刷裝置通入直流電流時，凸磁極產(chǎn)生磁場，由于激磁線圈各繞組是按同一方向繞制并串聯(lián)在一起，所以凸磁極所產(chǎn)生的磁場的極性沿極體圓周相同，磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙、定子鐵芯、定子鐵芯兩端的爪、端蓋、轉(zhuǎn)軸、回到凸磁極，當原動機拖動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，定子鐵芯槽內(nèi)的電樞繞組切割磁場，產(chǎn)生感應電動勢E，E＝BLV，式中B為磁感應強度、L為切割磁場的電樞繞組的長度、V為電樞繞組相對于轉(zhuǎn)動磁場的運動速度，由于上述的B、L、V是恒定的，因而電樞繞組所產(chǎn)生的感應電動勢E也是恒定的，而且數(shù)值很高，該直流電機是直流發(fā)電機，當機外直流電源向電樞繞組通入直流電流時，定子鐵芯內(nèi)表面上槽內(nèi)的電樞繞組處于上述的磁場中，并且受到安培力的作用，該作用力對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力矩，使電動機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，該直流電機是直流電動機，由于磁路中的渦流和磁滯損耗很小，因此，磁路中的定子鐵芯、端蓋可以用鑄鐵制作，轉(zhuǎn)軸、極體可用鑄鋼制作，而不用硅鋼片，于是本發(fā)明不但降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了鐵損，由于電樞繞組中的電流是直流電流，該電流不產(chǎn)生擠流效應，所以，也減少了銅損，因此，該直流電機增大了容量，減少了功耗，另外，本發(fā)明沒有換向器，所以運行可靠。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的第二個技術(shù)方案是，直流電機包括轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子外套裝的定子兩大部分，轉(zhuǎn)子與定子之間留有氣隙，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定在轉(zhuǎn)軸上的電刷裝置和轉(zhuǎn)軸外表面上設(shè)置的磁極，定子包括圓筒形的定子軛和固定在該定子軛兩端上的端蓋，其特征是定子還包括固定在圓筒形的定子軛內(nèi)表面上的定子鐵芯，定子鐵芯為空心的圓柱體，在其內(nèi)表面上沿軸向均布有內(nèi)槽，在其外表面上沿軸向均布有外槽，在每一外槽內(nèi)裝有高電導率的金屬板，在每一內(nèi)槽和外槽之間沿軸向有一氣孔，在每一內(nèi)槽和外槽內(nèi)裝有繞在定子鐵芯上的電樞繞組，轉(zhuǎn)子的磁極是凸磁極，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸外表面上外凸的極體和按同一方向繞在極體上的串聯(lián)激磁線圈構(gòu)成，激磁線圈的兩端通過電刷裝置與機外的激磁電源連接。
當激磁線圈通過電刷裝置加入直流電流時，凸磁極產(chǎn)生磁場，由于激磁線圈各繞組是按同一方向繞制并串聯(lián)在一起，所以凸磁極所產(chǎn)生的磁場的極性沿極體圓周相同，磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙、定子鐵芯、定子軛、端蓋、轉(zhuǎn)軸，又回到凸磁極，當原動機拖動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，定子鐵芯內(nèi)槽中的電樞繞組切割磁場，產(chǎn)生感應電動勢E，E＝BLV，式中B為磁感應強度、L為切割磁場的電樞繞組的長度、V為電樞繞組相對于轉(zhuǎn)動磁場的運動速度，由于上述的B、L、V是恒定的，因而電樞繞組所產(chǎn)生的感應電動勢E也是恒定的，而且數(shù)值很高，該直流電機是直流發(fā)電機;當機外直流電源向電樞繞組通入直流電流時，定子鐵芯內(nèi)表面上槽內(nèi)的電樞繞組處于上述磁場中，并且受到安培力的作用，該作用力對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力矩，使電動機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，該直流電機是直流電動機，由于磁路中的渦流和磁滯損耗很小，因此，磁路中的定子鐵芯和端蓋可以用鑄鐵制作，轉(zhuǎn)軸和極體可用鑄鋼制作，而不用硅鋼片，于是本發(fā)明不但降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了鐵損，由于電樞繞組中的電流是直流電流，該電流不產(chǎn)生擠流效應，所以，也減少了銅損，因此，該直流電機增大了容量，減少了功耗，另外，本發(fā)明沒有換向器，所以運行可靠。
附圖示出了本發(fā)明的實施例，其中

圖1是本發(fā)明第一個技術(shù)方案第一個實施例的主視圖;
圖2是圖1的A-A向視圖;
圖3是本發(fā)明第一個技術(shù)方案第二個實施例的主視圖;
圖4是圖3的B-B向視圖;
圖5是本發(fā)明第二個技術(shù)方案實施例的主視圖;
圖6是圖5的C-C向視圖。
例1直流電機中的定子包括圓筒形定子軛(1)、固定在定子軛(1)內(nèi)表面上的套架(17)、固定在套架(17)內(nèi)表面上的定子鐵芯(2)和固定在定子軛(1)兩端上的端蓋(13)，套架(17)為外表面帶齒(20)的空心圓柱體，定子鐵芯(2)為兩端有爪(21)的空心圓柱體，套架(17)外表面上有18個齒(20)，定子鐵心(2)兩端各有18個爪(21)，端蓋(13)和定子鐵芯(2)的爪(21)之間有絕緣膠木(18)，定子軛(1)和套架(17)用鑄鋁制作，定子鐵芯(2)和端蓋(13)用鑄鋼和鑄鐵制作，在定子鐵芯(2)內(nèi)表面上沿軸向開有均布的18條槽(19)，在定子鐵芯(2)的槽(19)內(nèi)、兩端的爪(21)間和套架(17)的齒(20)間裝有電樞繞組(6)，電樞繞組(6)和定子鐵芯(2)、套架(17)接觸的地方用絕緣紙絕緣，電樞繞組(17)的纏繞方式是將漆包銅線放在一條槽(19)內(nèi)，然后繞過定子鐵芯(2)端部的爪(21)間，繞到套架(17)外表面上的兩齒(20)之間，再經(jīng)定子鐵芯(2)另一端的兩爪(21)之間回到槽(19)，繞滿一個槽后再依次繞鄰槽，直到將18條槽(19)繞完后得出線端，出線端穿過定子軛(1)引到機外，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(10)、固定在轉(zhuǎn)軸(10)上的電刷裝置(9)和在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上設(shè)置的磁極(7)，磁極(7)是凸磁極，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上外凸的四塊極體(14)和繞在四塊極體(14)上的激磁線圈(8)構(gòu)成，激磁線圈(8)選用漆包銅線按同一方向(順時針或反時針)串聯(lián)地繞制，兩端通過電刷裝置(9)引出機外與激磁電源相接，轉(zhuǎn)軸(10)的兩細端裝入用鑄鐵制作的軸承座(11)內(nèi)，四塊極體(14)和轉(zhuǎn)軸(10)用整塊鑄鋼制作，在轉(zhuǎn)子的磁極(7)與定子的定子鐵芯(2)、電樞繞組(6)之間留有氣隙(5)，在定子軛(1)的下部兩邊有底座(12)，底座(12)和定子軛(1)為同一鑄鋁件。
例2直流電機中的定子包括圓筒形定子軛(1)、固定在定子軛(1)內(nèi)表面上的套架(17)，固定在套架(17)內(nèi)表面上的定子鐵芯(2)和固定在定子軛(1)兩端上的端蓋(13)，套架(17)為外表面帶齒(20)的空心圓柱體，定子鐵芯(2)為兩端有爪(21)的空心圓柱體，套架(17)外表面上有16個齒(20)，定子鐵芯(2)兩端各有16個爪(21)，端蓋(13)和定子鐵芯(2)兩端的爪(21)銜接，端蓋(13)和定子軛(1)、定子鐵芯(2)的爪(21)間有絕緣膠木(18)，定子軛(1)和套架(17)用鑄鋁制作，定子鐵芯(2)和端蓋(13)用鑄鋼或鑄鐵制作，在定子鐵芯(2)內(nèi)表面上沿軸向開有均布的16條槽(19)，在定子鐵芯(2)的槽(19)內(nèi)、兩端的爪(21)間和套架(17)的齒(20)間，裝有電樞繞組(6)，電樞繞組(6)和定子鐵芯(2)、套架(17)用絕緣紙絕緣，電樞繞組(6)的纏繞方式是將漆包銅線放在一條槽(19)內(nèi)，然后經(jīng)過定子鐵芯(2)端部的兩爪(21)之間，繞到套架(17)的外表面上兩齒(20)之間，再經(jīng)定子鐵芯(2)另一端部的兩爪(21)間回到槽(19)內(nèi)，繞滿槽(19)后再繞鄰槽，直到將8條槽(19)繞完后得到第一個出線端，依照此法，用漆包銅線將剩下的8條槽(19)中的4個槽(19)繞完得一端線，再將剩余的4個槽(19)繞完又得一端線，將這兩個端線并聯(lián)在一起得一出線端，兩個出線端穿過定子軛(1)引到機外，在定子軛(1)的兩個端部，各連接有一導線(25)該導線(25)與機外的負載連接，該負載中有低電壓、大電流的直流電流通過，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(10)，在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上設(shè)置的永磁極(22)，永磁極(22)呈凸形，共6塊，均布在轉(zhuǎn)軸(10)上，其極性沿極體圓周相同，轉(zhuǎn)軸(10)的兩端部裝入固定在端蓋(13)上的軸承(23)上，風扇(24)固定在轉(zhuǎn)軸(10)上，永磁極用稀土鈷合金制作，轉(zhuǎn)軸(10)用整塊鑄鋼制作，在轉(zhuǎn)子的永磁極(22)與定子的定子鐵芯(2)、電樞繞組(6)之間留有氣隙(5)，在定子軛(1)的下部兩邊有底座(12)，底座(12)與定子軛(1)為同一鑄鋁件。
例3直流電機中的定子包括圓筒形的定子軛(1)，固定在定子軛(1)兩端上的端蓋(13)和固定在定子軛(1)內(nèi)表面上的定子鐵芯(2)，定子鐵芯(2)為空心的圓柱體，定子軛(1)、定子鐵芯(2)和端蓋(13)選用鑄鋼和鑄鐵制作，在定子鐵芯(2)內(nèi)表面上沿軸向開有均布的內(nèi)槽(3)，在定子鐵芯(2)外表面上沿軸向開有均布的與內(nèi)槽(3)相對應的外槽(4)，內(nèi)槽(3)和外槽(4)各為18條，在內(nèi)槽(3)和外槽(4)之間有矩形氣孔(16)共18個，在內(nèi)槽(3)和外槽(4)內(nèi)裝有電樞繞組(6)，電樞繞組(6)與外槽(4)之間有一層高電導率的金屬板(15)，(15)用銅制作，電樞繞組(6)與內(nèi)槽(3)和外槽(4)中的銅板(15)接觸的地方用絕緣紙絕緣，電樞繞組(6)的纏繞方式是用漆包銅線先在一條內(nèi)槽(3)和相對應的外槽(4)內(nèi)纏繞，纏滿槽后再依次繞鄰槽，直到將18條內(nèi)槽(3)和18條外槽(4)都纏完后得出線端，出線端穿過定子軛(1)或端蓋(13)引到機外，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(10)。固定在轉(zhuǎn)軸(10)上的電刷裝置(9)，在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上設(shè)置的磁極(7)，磁極(7)是凸磁極，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上外凸的四塊極體(14)和繞在四塊極體(14)上的激磁線圈(18)構(gòu)成，激磁線圈(18)選用漆包銅線按同一方向(順時針或反時針)串聯(lián)地繞制，兩端通過電刷裝置(9)引出接機外的激磁電源，轉(zhuǎn)軸(10)的兩細端裝入用鑄鐵制作的軸承座(11)內(nèi)，四塊極體(14)和轉(zhuǎn)軸(10)用整塊鑄鋼制作，在轉(zhuǎn)子的磁極(7)與定子的定子鐵芯(2)、電樞繞組(6)之間留有氣隙(5)，定子軛(1)固定在底座(12)上，底座(12)和定子軛(1)用絕緣膠木相互絕緣，底座(12)選用鑄鐵制作。
權(quán)利要求
1.一種直流電機，包括轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子外套裝的定子兩大部分，轉(zhuǎn)子與定子之間留有氣隙(5)，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(10)、固定在轉(zhuǎn)軸(10)上的電刷裝置(9)、在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上設(shè)置的磁極(7)，其特征是定子包括兩端有爪(21)的圓筒形定子鐵芯(2)，套在定子鐵芯(2)上帶齒(20)的圓筒形套架(17)、套在套架(17)上的圓筒形定子軛(1)和固定在定子軛(1)兩端的端蓋(13)，每一端蓋(13)與定子軛(1)、定子鐵芯(2)的爪(21)之間有一絕緣層(18)，圓筒形的定子鐵芯(2)內(nèi)表面上沿軸向均勻布有槽(19)，在定子鐵芯(2)的槽(19)內(nèi)、爪(21)間以及套架(17)外表面的齒(20)間裝有電樞繞組(6)，這些電樞繞組(6)串聯(lián)為一相后，其輸出端經(jīng)定子軛(1)引到機外，或這些電樞繞組(6)分組串聯(lián)再并聯(lián)為多個后其多個出線端經(jīng)定子軛(1)引到機外，轉(zhuǎn)子的磁極(7)是凸磁極，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上外凸的極體(14)和按同一方向繞在極體(14)上的串聯(lián)激磁線圈(8)構(gòu)成，激磁線圈(8)的兩端通過電樞裝置(9)與機外的激磁電源連接，或者該凸磁極是凸形永磁極(22)，該永磁極(22)均布在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上，其極性沿極體相同。
2.按照權(quán)利要求1所說的直流電機，其特征是在定子軛(1)的兩個端部各連接有一導線(25)。
3.一種直流電機，包括轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子外套裝的定子兩大部分，轉(zhuǎn)子與定子之間留有氣隙(5)，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(10)、固定在轉(zhuǎn)軸(10)上的電刷裝置(9)、在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上設(shè)置的磁極(7)，定子包括圓筒形的定子軛(1)和固定在該定子軛(1)兩端上的端蓋(13)，其特征是定子還包括固定在圓筒形定子軛(1)內(nèi)表面上的定子鐵芯(2)，定子鐵芯(2)為空心的圓柱體，在其內(nèi)表面上沿軸向均布有內(nèi)槽(3)、在其外表面上沿軸向均布有外槽(4)，在每一外槽(4)內(nèi)放置有高導電率的金屬板(15)，在每一內(nèi)槽(3)和外槽(4)之間沿軸向有一氣孔(16)，在每一內(nèi)槽(3)和外槽(4)內(nèi)，裝有繞在定子鐵芯(2)上的電樞繞組(6)，轉(zhuǎn)子的磁極(7)是凸磁極，該凸磁極是由均布在轉(zhuǎn)軸(10)外表面上外凸的極體(14)和按同一方向繞在極體(14)上的串聯(lián)激磁線圈(8)構(gòu)成，激磁線圈(8)的兩端通過電刷裝置(9)與機外的激磁電源連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于無換向器的直流電機技術(shù)領(lǐng)域。它包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、凸磁極、電刷裝置，定子包括定子軛、端蓋、電樞繞組、兩端有爪且內(nèi)表面有槽的圓筒形定子鐵芯、帶齒的圓筒形套架，或呈空心圓柱體狀帶有內(nèi)槽和外槽的定子鐵芯、由于本發(fā)明的定子軛可以用鑄鐵或鑄鋁制作，定子鐵芯可以用鑄鐵制作，轉(zhuǎn)軸、凸磁極的極體可以用鑄鋼制作，并且不用換向器，因而容量大、成本低。
文檔編號H02K31/00GK1062436SQ9110792
公開日1992年7月1日 申請日期1991年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月18日
發(fā)明者董文山 申請人:董文山