專利名稱：一種新式高節(jié)能永磁直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新式高節(jié)能永磁直流電動機，屬于交通工具用的驅(qū)動裝置。
申請?zhí)枮?8218601.9和89201082.7的發(fā)明創(chuàng)造，公開了兩種外轉(zhuǎn)子式永磁無刷直流電動機，它兩的目的是提供一種壽命長，使用可靠，能源利用率高的直流電動機，其構(gòu)造是前一電動機是磁鋼安放在轉(zhuǎn)子兩端的永磁鐵氧體兩相電機，定子由骨架、硅鋼片及繞組組成，嵌線簡單，如繞線圈一樣直接繞在定子骨架上，無端部銅耗，利用率高；后一電動機是磁鋼安放在轉(zhuǎn)子園柱體內(nèi)壁上的稀土釹鐵硼三相電動機，定子由硅鋼片疊成，有端部銅耗，還是三相，故用銅量很大，但電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，聲音少。這兩種電動機都是采用光電位置傳感器等電子元件組成電子換相器來實現(xiàn)電機換相的。該兩發(fā)明創(chuàng)造不足之處是1、由于采取電子換相器，因電動機內(nèi)部溫度太高，電子元件容易損壞，若將電子換相器安裝在電動機外部，則引出線太長，降低了電動機效率，又不安全。
2、電子換相器中的大功率管要消耗功率，降低電動機效率。
3、電子換相器用的電子元件太多，出故障的可能性很大，可靠性低。
4、采取電子換相器，不能使電動機具有多種轉(zhuǎn)速，因為需要引出的線太多。無法從電機軸中心孔引出。
5、由于電子換相器所需的大功率管和位置傳感器的價格昂貴，總的成本高，不經(jīng)濟。
此外，前一發(fā)明創(chuàng)造還由于只有一個鐵氧體產(chǎn)生的軸向磁場，每極磁通量少，輸出功率不大；又由于采用軸向磁場，定子與磁鋼之間的氣隙不能取得太少，否則磁鋼就要擦定子，這是因為電動機軸承使左、右轉(zhuǎn)子體與電機軸垂直這一要求在裝配中得不到保證和實現(xiàn)，所以電動機實際氣隙一般在1mm以上，這樣，電動機在帶負載時所需的電流多，效率低。后一發(fā)明創(chuàng)造，由于定子裝有三相繞組，不僅用銅量多，重量重，而且嵌線困難，生產(chǎn)工藝性差，不宜實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種適于大批量生產(chǎn)，制造成本低廉，效率高，輸出功率和力矩大，并可多檔調(diào)速，使用安全和可靠性高的產(chǎn)品。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種新式高節(jié)能永磁電動機由定子、鋁制外環(huán)、左右轉(zhuǎn)子體、機械換相器組、定子繞組、電源引入線、電機軸和輻條圈組成，在左、右轉(zhuǎn)子體的端面上安放著軸向磁場磁鋼，在左、右轉(zhuǎn)子體的園柱體內(nèi)壁上或兩端套有園柱鋼環(huán)的鋁制外環(huán)內(nèi)壁上安放著徑向磁場磁鋼，軸向磁場的磁力線和徑向磁場的磁力線進入定子鐵芯硅鋼片后，進行算術(shù)相加，使每極磁通量大大加大。在電機內(nèi)安裝著由6個機械換相器組成的機械換相器組，機械換相器是由一個導(dǎo)電環(huán)、一個換相環(huán)和兩個(三相三個)并列的導(dǎo)電片組組成，當電動機接通電源時，電源的正極通過電源引入線加到導(dǎo)電環(huán)上，再經(jīng)過換相環(huán)、導(dǎo)電片組使定子的一相繞組通電。由于兩個導(dǎo)電片組是分別接在定子的兩相繞組上，當換相環(huán)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子的兩相繞組就輪流通電，從而實現(xiàn)了電動機的換相。電動機的定子只有一相繞組，將定子繞組的兩端同時接在兩個機械換相器的兩個導(dǎo)電片組上，一端接一個導(dǎo)電片組(如圖6所示)，當換環(huán)上的導(dǎo)電金屬片與右邊的導(dǎo)片組接觸時，電流就從繞組左端流入；當換相環(huán)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個極距時，換相環(huán)上的導(dǎo)電金屬片與左邊的導(dǎo)電片組接觸，電流就從繞組右端流入，這樣就實現(xiàn)了用一相繞組完成兩相繞組工作的目的。將一相定子繞組分成匝數(shù)比為1∶1∶2的三段，與機械換相器組串、并聯(lián)，可實現(xiàn)高、中、低三檔變速，高速檔先是將前兩段(1∶1)串聯(lián)，再與后一段并聯(lián)；中速檔是將后兩段(1∶2)串聯(lián)；低速檔是將這三段串聯(lián)。
本實用新型的目的還可以通過如下措施來達到在電機軸上設(shè)置一個限軸旋轉(zhuǎn)器(19)，以防止4個平叉夾緊螺母(13)萬一松動，電動機軸旋轉(zhuǎn)，把電源引入線絞斷。
在電機軸兩端各增加一個軸保護螺帽(12)，防止軸螺紋被碰壞，不便維修。
在定子兩端各裝一個波形彈性墊圈(10)，以防止電動機的軸向竄動，并用來調(diào)整左右轉(zhuǎn)子磁鋼與定子之間氣隙的對稱。
在電源引入線(18)的出線端增裝一個由密封膠和橡皮圈組成的密封零件(9)，用來防潮、防塵。
在左、右轉(zhuǎn)子體的圓柱體內(nèi)壁或兩端套有圓柱鋼環(huán)的鋁制外環(huán)內(nèi)壁上安裝徑向磁場磁鋼，而在左、右轉(zhuǎn)子體的端面上不放置磁鋼，這樣，氣隙可不受軸承的影響，只要保證定子外徑和左右轉(zhuǎn)子體圓柱內(nèi)徑的設(shè)計值，定子和磁鋼之間就不會發(fā)生摩擦，所以氣隙可以取到0.2-0.3mm，氣隙小，同一磁鋼下的氣隙磁密、磁通量和力矩系數(shù)大，帶動相同負載所需的電流少，效率高。
附圖的圖面說明如下

圖1為一種新式高節(jié)能永磁直流電動機剖視圖圖2為徑向磁場和軸向磁場磁路圖圖3為機械換相器結(jié)構(gòu)圖圖4為換相環(huán)構(gòu)造和機械換相器工作原理圖圖5為機械換相器簡化圖圖6為一相繞組完成兩相繞組工作的接線原理圖附圖的圖號說明1、為左轉(zhuǎn)子體；2、為軸向磁場磁鋼；3、為徑向磁場磁鋼；4、為定子繞組；5、為輻條圈；6、為右轉(zhuǎn)子體；7、為定子；8、為機械換相器；9、為密封零件；10、為波形彈性墊圈；12、為軸保護螺帽；13、為夾緊螺母；14、為螺釘；15、為鋁制外環(huán)；16、為硅鋼片；17、為電機軸；18、為電源引入線；19、為限軸旋轉(zhuǎn)器；20、為導(dǎo)電環(huán)；21、為機械換相器組；22、為支架；23、為軸向磁場磁力線；24、為徑向磁場磁力線；25、為換相環(huán)；26、為導(dǎo)電片組。
下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳述圖1是一種新式高節(jié)能永磁直流電動機剖視圖，在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的端面上，放置著軸向磁場磁鋼(2)，在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的圓柱體內(nèi)壁上或兩端套有圓柱鋼環(huán)的鋁制外環(huán)內(nèi)壁上，放置著徑向磁場磁鋼(3)，軸向磁場磁力線(23)和徑向磁場磁力線(24)進入定子鐵芯硅鋼片(16)后，進行算術(shù)相加(見附圖2)，使每極磁通量大大加大，輸出功率增加，效率明顯提高。在電動機內(nèi)安裝著由6個機械換相器(8)組成的機械換相器組(21)，機械換相器(8)是由一個導(dǎo)電環(huán)(20)、一個換相環(huán)(25)和兩個(三相三個)并列的導(dǎo)電片組(26)組成。導(dǎo)電環(huán)(20)是和定子骨架、電機軸(17)鑄成一體；換相環(huán)(25)是用螺釘固定在左轉(zhuǎn)子體(1)上；導(dǎo)電片組(26)由9片導(dǎo)電片組成一組，是用空芯鉚釘固定在支架(22)上，支架(22)是用螺釘固定在定子骨架上(見附圖3)。附圖4表示換相環(huán)(25 )的構(gòu)造和機械換相器(8)的工作原理圖。在換相環(huán)(25)圓柱外表面上，布有排數(shù)與電機相數(shù)相同(兩相兩排，三相三排)，間隔均等，寬度一樣，個數(shù)等于極對數(shù)、位置錯開(兩相錯開一個極距角，三相錯開二分之二極距角，極距角就是一個極距所對的機械角)的導(dǎo)電金屬片，且每個空隔的寬度大于每個金屬片的寬度，以保證在一相繞組通電時，其它各相均不通電。其換相過程是當電動機接通電源時，電源的正極通過電源引入線(18)加到導(dǎo)電環(huán)(20)上，再經(jīng)換相環(huán)(25)導(dǎo)電片組(26)使定子的一相繞組通電。由于兩個導(dǎo)電片組(26)是分別接在定子(7)的兩相繞組上，當換相環(huán)(25)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子(7)的兩相繞組就輪流通電，從而實現(xiàn)了電動機的換相。附圖4可簡化為附圖5。為使電動機的成本降到最低、效率達到最高，定子(7)上只有一相定子繞組(4)。具體方法是把定子繞組(4)的兩端同時接在兩個機械換相器(8)的兩個導(dǎo)電片組(26)上(一端接一個導(dǎo)電片組，如附圖6所示)。當換相環(huán)(25)上的導(dǎo)電金屬片與圖示右邊的導(dǎo)電片組接觸時，電流就從繞組左端流入這時，繞組產(chǎn)生的磁場極性是左端N級，右端S級(相當于圖5的A相繞組工作)；當換相環(huán)(25)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個極距時，換相環(huán)(25)上的導(dǎo)電金屬片與圖示左邊的導(dǎo)電片組接觸，電流就從繞組右端流入，這時，繞組產(chǎn)生的磁場極性是左端S極，右端N級(相當于圖5的B相繞組工作)；這就實現(xiàn)了用一相繞組完成兩相繞組工作的目的。為增加電動機的輸出力矩，功率及效率，本電動機設(shè)有高、中、低三種轉(zhuǎn)速。具體辦法是將定子繞組(4)分成匝數(shù)比為1∶1∶2的三段高轉(zhuǎn)速檔是先將前兩段(1∶1)串聯(lián)，再與后一段并聯(lián)(這時線徑加粗一倍，直流電阻減少一半，電機的輸出功率、效率進一步提高)；中轉(zhuǎn)速檔是將后兩段(1∶2)串聯(lián)；低轉(zhuǎn)速檔是將這三段串聯(lián)(這時定子繞組的匝數(shù)增加一倍，力矩系數(shù)增大一倍，在同一電流下輸出力矩增加一倍)。定子繞組(4)的串、并聯(lián)是靠6個機械換相器(8)組成的機械換相器組(21)和速度選擇開關(guān)實現(xiàn)的。
在本電機上還增加了一個與輻條連接的輻條圈(5)和輻條圈(5)與鋁制外環(huán)(6)連接接的4個螺釘(14)。目的是當電動機一旦出了故障，只需卸下這4個螺釘(14)，就可將整個電動機拿出進行修理。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、采用雙向磁場，使磁通量大大增大(對前一現(xiàn)有技術(shù)來說)，電動機的功率和效率大大提高；2、采用機械換相，降低了功率消耗，提高了電動機效率和可靠性；3、用一相繞組取代兩相(或三相)繞組，降低了生產(chǎn)成本，減少功率損耗(因硅鋼片用量減少)，提高了電動機效率；4、由于采用了機械換相器，故可將換相器置于電動機內(nèi)，從而解決了換相器與電機主體分離的矛盾，同時實現(xiàn)了三檔調(diào)速，使電動機輸出功率和力矩增大，效率進一步提高；5、可以只采用一個徑向磁場(如用高磁性能磁鋼)，這樣就可發(fā)揮前一現(xiàn)有技術(shù)嵌線簡單，銅的利用率高等優(yōu)點，又可克服氣隙大和不易保證的缺點，同時還避免了后一現(xiàn)有技術(shù)用銅量多，重量重和嵌線困難等缺點。
權(quán)利要求1.一種新式高節(jié)能永磁直流電動機，由定子(7)、鋁制外環(huán)(15)、左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)、機械換相器組(21)、定子繞組(4)、電源引入線(18)、電機軸(17)和輻條圈(55)組成，其特征在于在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的端面上放置軸向磁場磁鋼(2)，在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的園柱體內(nèi)壁上或兩端套有園柱鋼環(huán)的鋁制外環(huán)內(nèi)壁上，放置著徑向磁場磁鋼(3)，在電機內(nèi)裝著導(dǎo)電環(huán)(20)、換相環(huán)(25)和導(dǎo)電片組(26)組成機械換相器(8)，6個機械換相器(8)組成一個機械換相器組(21)，定子(7)上只有一相定子繞組(4)，定子繞組(4)分成匝數(shù)比為1∶1∶2的三段，按不同串、并聯(lián)方式與機械換相器組(21)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新式高節(jié)能永磁直流電動機其特征在于在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的園柱體內(nèi)壁上或兩端套有園柱鋼環(huán)的鋁制外環(huán)內(nèi)壁上放置著徑向磁場磁鋼(3)，而在左、右轉(zhuǎn)子體(1.6)的端面上不放置磁鋼，這仍是一個永磁直流電動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新式高節(jié)能永磁直流電動機，其特征在于在電機軸(17)上安裝有限軸旋轉(zhuǎn)器(19)，軸保護螺帽(12)和波形彈性墊圈(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新式高節(jié)能永磁直流電動機，其特征在于將電機軸(17)、5個導(dǎo)電環(huán)(20)，和定子骨架鑄成一體。
專利摘要本實用新型公開一種新式高節(jié)能永磁直流電動機,其特征在于在左、右轉(zhuǎn)子體上,安裝了徑向磁場磁鋼和軸向磁場磁鋼,在電機內(nèi)安裝了由導(dǎo)電環(huán)、換相環(huán)、導(dǎo)電片組組成的機械換相器及機械換相器組,定子上只有一相繞組,定子繞組分成匝數(shù)比為1∶1∶2的三段,按不同的串、并聯(lián)方式與機械換相器組相連,使電動機效率提高,輸出力矩增大,并實現(xiàn)了多檔變速。
文檔編號H02K23/26GK2295293SQ96235489
公開日1998年10月21日 申請日期1996年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月12日
發(fā)明者李德潛 申請人:李德潛