無軸承電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體而言，涉及無軸承電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。
[0003]傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用兩個(gè)機(jī)械軸承來支承，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中存在機(jī)械摩擦，機(jī)械摩擦不僅增加了轉(zhuǎn)子的摩擦阻力，使軸承磨損、降低軸承的使用壽命，由于在高速運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)中，機(jī)械軸承收到的沖擊力更大，機(jī)械軸承的磨損更快，使軸承和電機(jī)的使用壽命大大縮短。另外，由于機(jī)械軸承的裝配要求較高，若機(jī)械軸承在高速狀態(tài)下磨損會影響加工的精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種無軸承電機(jī)，使上述問題得到改善。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種無軸承電機(jī)，包括:
[0007]機(jī)筒，所述機(jī)筒為管狀，所述機(jī)筒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個(gè)相互之間首尾相連的扇環(huán)形的磁鋼，所述磁鋼組成環(huán)狀且與所述機(jī)筒的內(nèi)壁貼合，所述磁鋼的兩端設(shè)置有磁環(huán)；
[0008]用于將所述機(jī)筒的兩端封閉的前蓋和后蓋，所述前蓋和所述后蓋分別設(shè)置在所述機(jī)筒的兩端，所述前蓋和所述后蓋均為筒狀且設(shè)置有凹槽，所述前蓋和所述后蓋的外壁均與所述機(jī)筒的內(nèi)壁貼合，所述前蓋和所述后蓋的相互靠近的一端的側(cè)壁均設(shè)置有傾斜面，所述磁環(huán)與所述傾斜面貼合，所述磁環(huán)的內(nèi)側(cè)傾斜；
[0009]轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸貫穿所述前蓋和所述后蓋并伸出所述機(jī)筒，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的靠近所述前蓋的一端設(shè)置有限位環(huán)，所述限位環(huán)位于所述前蓋的凹槽內(nèi)，所述限位環(huán)的直徑大于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑且小于所述凹槽的內(nèi)徑；
[0010]相互連接的第一鐵芯和兩個(gè)第二鐵芯，所述第一鐵芯為圓柱狀，所述第二鐵芯為圓臺狀，所述第一鐵芯和所述第二鐵芯均套設(shè)在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，兩個(gè)所述第二鐵芯分別設(shè)置在所述第一鐵芯的兩端，兩個(gè)所述第二鐵芯的側(cè)面分別靠近所述前蓋的傾斜面和所述后蓋的傾斜面，其中一個(gè)所述第二鐵芯的遠(yuǎn)離所述第一鐵芯的一端抵住所述限位環(huán)，所述第一鐵芯和所述磁鋼之間、所述第二鐵芯的側(cè)面與所述磁環(huán)之間均設(shè)置有氣隙，所述第一鐵芯與所述磁鋼對應(yīng)，所述第二鐵芯與所述磁環(huán)對應(yīng)，所述第一鐵芯和所述第二鐵芯均設(shè)置有用于纏繞轉(zhuǎn)子繞線的繞線槽；
[0011]相互配合的換向器和碳刷架，所述換向器套設(shè)在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的遠(yuǎn)離所述限位環(huán)的一端，所述換向器包括觸片，所述碳刷架包括膠木環(huán)和嵌設(shè)在所述膠木環(huán)內(nèi)的碳刷，所述觸片和所述碳刷配合，所述膠木環(huán)貫穿所述后蓋；
[0012]膠木蓋，所述膠木蓋固定設(shè)置在所述機(jī)筒的遠(yuǎn)離所述前蓋的一端，所述膠木蓋上設(shè)置有通孔。
[0013]機(jī)筒為管狀，用于將其余部件覆蓋；扇環(huán)形的磁鋼貼合固定在機(jī)筒的內(nèi)壁，提供穩(wěn)定的磁場，多個(gè)磁鋼首尾相接，相鄰的兩個(gè)磁鋼的內(nèi)表面磁極相反，磁環(huán)的內(nèi)表面和外表面均傾斜形成圓臺狀，磁鋼和磁環(huán)分別與第一鐵芯和第二鐵芯發(fā)生作用使其懸浮，從而使得轉(zhuǎn)動(dòng)軸懸浮。前蓋和后蓋共同作用，將機(jī)筒封閉，使磁鋼和第一鐵芯、第二鐵芯等處于一個(gè)相對密封的空間內(nèi)，避免其損壞或污染；另外，由于前蓋和后蓋的端部傾斜，可以放置圓臺狀的磁環(huán)，磁鋼與第一鐵芯之間、磁環(huán)與表面傾斜的第二鐵芯之間一一對應(yīng)且均存在一定的間隙，磁鋼對第一鐵性形成與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線垂直的磁性推力使轉(zhuǎn)動(dòng)軸懸浮，磁環(huán)對第二鐵芯形成與磁環(huán)的內(nèi)表面垂直的磁性推力限制轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置，第一鐵芯和第二鐵芯受到的疊加力使轉(zhuǎn)動(dòng)軸只能懸浮在同一個(gè)位置并可以繞自身軸心線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸難以沿其軸心線方向發(fā)生水平移動(dòng)。第一鐵芯和第二鐵芯受到磁場作用，自身重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁力可以忽略不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸收到的力相互之間處于平衡狀態(tài)，使轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線維持在適當(dāng)?shù)姆秶⒆詣?dòng)對中，使氣隙維持在穩(wěn)定的范圍；繞線槽用于纏繞轉(zhuǎn)子繞線，并通過外部電流使第一鐵芯和第二鐵芯產(chǎn)生磁場，與磁環(huán)形成的磁場共同作用使轉(zhuǎn)動(dòng)軸懸浮并可以繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要使用軸承，提高電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)速，延長電機(jī)的使用壽命，保證無軸承電機(jī)可以穩(wěn)定工作；磁鋼與第一鐵芯之間的作用力及磁環(huán)與第二鐵芯之間的作用力全部通過磁鋼形成的磁場與第一鐵芯的繞線槽內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞線形成的磁場之間相互作用以及磁環(huán)形成的磁場與第二鐵芯的繞線槽內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞線形成的磁場之間相互作用實(shí)現(xiàn)，并非相互之間直接發(fā)生作用。換向器，俗稱整流子，換向器與碳刷架上的觸片共同作用使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。膠木蓋將機(jī)筒的原理前蓋的一端封閉，后蓋也處于前蓋與膠木蓋形成的封閉空間內(nèi)，使碳刷架處于一個(gè)相對密閉的空間內(nèi)，保護(hù)碳刷架不被外力破壞，延長電機(jī)的使用壽命；膠木蓋可以絕緣，通孔可以通過導(dǎo)線等用于使碳刷架可以與其他結(jié)構(gòu)連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述第一鐵芯和所述第二鐵芯均包括固定部和多個(gè)伸出部，所述第一鐵芯的固定部為圓柱狀，所述第二鐵芯的固定部為圓臺狀，所述固定部套設(shè)在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的外側(cè)，所述伸出部設(shè)置在所述固定部的外側(cè)，所述第二鐵芯的伸出部的遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端傾斜，所述伸出部的橫截面為“T”字形，相鄰的兩個(gè)所述伸出部之間形成所述繞線槽。
[0015]第一鐵芯和第二鐵芯的伸出部使得繞線槽的尺寸增大，保證繞線槽內(nèi)可以纏繞較多的轉(zhuǎn)子繞線，保證無軸承電機(jī)的功率。
[0016]進(jìn)一步地，所述磁鋼為六個(gè)，相鄰的兩個(gè)所述磁鋼的內(nèi)壁磁極相反，所述第一鐵芯的伸出部和所述第二鐵芯的伸出部均為十二個(gè)。
[0017]無軸承電機(jī)的磁鋼為六個(gè)，即電機(jī)的級數(shù)采用六級，可以減少無軸承電機(jī)的端部用銅，減小端部的尺寸，既可以減少無軸承電機(jī)的電磁漏磁，提高電機(jī)的效率，又可以防止端部的轉(zhuǎn)子繞線等因?yàn)楦咚龠\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力將線包甩出，無軸承電機(jī)的性能更加穩(wěn)定，使用壽命更長。
[0018]進(jìn)一步地，所述換向器為盤式換向器，所述換向器的遠(yuǎn)離所述碳刷架的一側(cè)的外徑逐漸減小，所述換向器的導(dǎo)體材料為銀銅合金。
[0019]盤式換向器采用機(jī)械換向，具有體積小、接觸面積大等優(yōu)點(diǎn)；由于換向器的轉(zhuǎn)速要求較高，換向器的導(dǎo)體材料需要具有導(dǎo)熱塊、接觸電阻低、表面耐磨等特性，因此，換向器的導(dǎo)體材料采用銀銅合金；并且盤式換向器使得繞線機(jī)在對繞線槽內(nèi)進(jìn)行繞制轉(zhuǎn)子繞線時(shí)更加方便可靠，換向器與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的焊接更加簡便牢固。
[0020]進(jìn)一步地，所述第一鐵芯的長度與外徑之比為1.5-2.5。
[0021 ] 第一鐵芯的長徑比較大，使得轉(zhuǎn)子形成細(xì)長形的結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較高，無軸承電機(jī)的輸出功率更大。
[0022]進(jìn)一步地，所述第一鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.lmm-0.3mm，所述第二鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.5mm-1.5mm。
[0023]在磁鋼的尺寸精度達(dá)到要求的范圍的情況下，小氣隙成為可能，第一鐵芯與磁鋼之間的氣隙較小使得轉(zhuǎn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)剛性得到保證，可以用于高精度的機(jī)床主軸；氣隙較小時(shí)對加工工藝的要求較高，在軸向精度上無過高要求時(shí)，可以適當(dāng)增大第二鐵芯和磁鋼之間的氣隙，以便于減少無軸承電機(jī)的制造成本。
[0024]進(jìn)一步地，所述磁鋼為釹鐵硼高磁鋼，所述磁環(huán)為釹鐵硼強(qiáng)磁環(huán)。
[0025]釹鐵硼高磁鋼和釹鐵硼強(qiáng)磁環(huán)采用釹鐵硼材料制成，具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜和較好的抗退磁性。
[0026]進(jìn)一步地，所述第一鐵芯和所述第二鐵芯均由表面有絕緣層的硅鋼片疊壓制成，所述硅鋼片采用D240牌號。
[0027]硅鋼片的導(dǎo)磁性能良好，增加兩磁極之間的磁通密度；硅鋼片的表面有絕緣層，疊加后形成的第一鐵芯和第一鐵芯防止電禍流損耗電能，提尚電機(jī)的效率。娃鋼片選用尚牌號，減少鐵損、增大磁密，同時(shí)在發(fā)熱量減少的條件下，電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)熱較少，可以適當(dāng)減少電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，適應(yīng)無軸承電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]進(jìn)一步地，所述機(jī)筒為鐵筒，所述第二鐵芯通過硅鐵冷壓成型。
[0029]機(jī)筒采用純鐵制作，減少機(jī)筒的碳含量可以提高導(dǎo)磁率，使得磁鋼的磁性得到充分的發(fā)揮，當(dāng)然，也要適當(dāng)控制機(jī)筒制作的價(jià)格，機(jī)筒的厚度與第一鐵芯的固定部的厚度大致相等即可。第二鐵芯采用硅鐵冷壓成型，電阻率較高，降低渦流，提高無軸承電機(jī)的功率，另外可以增加硅鋼片的壓緊度，提高轉(zhuǎn)子的整體性能。
[0030]進(jìn)一步地，所述磁鋼的內(nèi)壁和所述第一鐵芯的外壁的直徑公差均小于或等于
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[0031]由于需要將第一鐵芯與磁鋼之間的氣隙及第二鐵芯與磁環(huán)之間的氣隙控制在較小的范圍，因此需要將轉(zhuǎn)子外部的直徑公差控制在比較精密的范圍，使氣隙較為精確，磁鋼和磁環(huán)的推力達(dá)到預(yù)想的狀態(tài)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:無軸承電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在磁鋼與第一鐵芯、磁環(huán)與第