專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一百多年以來(lái)，常規(guī)的直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)上都是由機(jī)殼，軸承，轉(zhuǎn)子，定子，換向器，碳刷，電樞元件以及眾多的勵(lì)磁繞組組成。做功的磁力線(xiàn)垂直于電機(jī)轉(zhuǎn)軸。這種結(jié)構(gòu)造成了以下常見(jiàn)的不可克服的缺陷1、這種結(jié)構(gòu)使得直流電機(jī)必須要有換向裝置，換向的問(wèn)題是直流電機(jī)的“老大難”問(wèn)題。
2、這種結(jié)構(gòu)使得直流電機(jī)制造復(fù)雜，造價(jià)昂貴，體積龐大，磁路長(zhǎng)，鐵銅耗大。散熱不好，效率不高，故障率高，維護(hù)困難。
3、這種結(jié)構(gòu)限制了直流電機(jī)的應(yīng)用，只能在有限的場(chǎng)合使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有直流電機(jī)的這種缺陷，本發(fā)明提供一種新型的不用換向器的直流電機(jī)。
本發(fā)明所采用的設(shè)計(jì)是根據(jù)經(jīng)典的電磁理論，安培右手螺旋管定律和左手定律而設(shè)計(jì)的。眾所周知，螺線(xiàn)管在通電時(shí)，在螺線(xiàn)管的內(nèi)部和外部都要產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)是由磁力線(xiàn)組成的。螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁力線(xiàn)，是由S極出發(fā)，走“直線(xiàn)”直接指向N極，而螺線(xiàn)管外部的磁力線(xiàn)則是由N極出發(fā)，走“彎線(xiàn)”繞道回到S極，從而使得磁力線(xiàn)閉合，形成一個(gè)完整的磁場(chǎng)。螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的方向由安培右手螺線(xiàn)管定律來(lái)確定。安培右手螺線(xiàn)管定律是這樣論述的用右手握住通電的螺線(xiàn)管，讓四指彎曲并指向螺線(xiàn)管中的電流方向，那么拇指所指的那一端，就是螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的N極。
本發(fā)明是將螺線(xiàn)管內(nèi)部和外部的磁力線(xiàn)(0)都用硅鋼片鐵心來(lái)代替，以減小磁勢(shì)的壓降。將內(nèi)部螺線(xiàn)管按幾何分成三等份。其中，將兩邊的等份做成磁極，勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)繞制在上面。中間部分做成轉(zhuǎn)子鐵心(4)。如圖1所示。這樣就形成了直流電機(jī)定子的勵(lì)磁磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子鐵芯(4)是由條型硅鋼片在鐵心沖卷機(jī)上由微機(jī)控制完成的。它的形狀是一個(gè)低而粗的立體圓環(huán)。轉(zhuǎn)子立體圓環(huán)的圓表面不設(shè)有切割磁力線(xiàn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)。切割磁力線(xiàn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)分別均勻地垂直于轉(zhuǎn)軸并嵌在圓環(huán)的體內(nèi)，成放射線(xiàn)狀態(tài)，層數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況而制造。。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)的兩端接在內(nèi)薄圓筒(6)和外薄圓筒(7)上，兩薄圓筒(6)、(7)在這里是電樞電源的正負(fù)極接線(xiàn)端，如圖2所示。這種把轉(zhuǎn)子鐵心(4)部分放在螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)。如圖3所示。如果將轉(zhuǎn)子鐵心(4)部分放在螺線(xiàn)管外部磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)則被稱(chēng)作外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)，如圖4所示。這樣就形成了直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)電樞。
這種直流電機(jī)是由前定子鐵芯(1)、后定子鐵芯(2)、定子勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)、轉(zhuǎn)子鐵芯(4)、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)、轉(zhuǎn)子內(nèi)接線(xiàn)環(huán)(6)、轉(zhuǎn)子外接線(xiàn)環(huán)(7)、圓環(huán)磁極(8)、前端蓋(9)、后端蓋(10)、軸承(11)和電機(jī)主軸(12)組成的。
這種直流電機(jī)磁路，磁力線(xiàn)是從前定子鐵芯(1)出發(fā)，經(jīng)過(guò)空氣間隙，進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯(4)，再經(jīng)過(guò)空氣間隙，進(jìn)入后定子鐵芯(2)，即回到前定子鐵芯(1)。定子勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)朝一個(gè)方向分別纏繞在前定子鐵芯(1)和后定子鐵芯(2)的圓環(huán)磁極(8)上，電機(jī)的磁場(chǎng)由此而產(chǎn)生，磁場(chǎng)的方向平行于電機(jī)的轉(zhuǎn)軸。兩定子包容著一個(gè)低而粗的立體圓柱型的轉(zhuǎn)子鐵心(4)。
這種直流電機(jī)的運(yùn)行原理。定子勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)用漆包線(xiàn)將前定子鐵芯(1)上的圓環(huán)磁極(8)繞制成S極向前，后定子鐵芯(2)上的圓環(huán)磁極(8)也繞制成S極向前。通電后，定子勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)在前定子鐵芯(1)的圓環(huán)磁極(8)上形成N極，在后定子鐵芯(2)的圓環(huán)磁極(8)上形成S極。連接轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)的外圓筒(7)，接入直流電源的“正”極，而連接轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)的內(nèi)圓筒(6)，接入直流電源的“負(fù)”極，直流電流從轉(zhuǎn)子的外圓筒(7)，通過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)，從四面八方流向內(nèi)圓筒(6)，回到直流電源的“負(fù)”極。根據(jù)左手定理，磁力線(xiàn)垂直穿過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)，電流方向從外圓筒(7)指向內(nèi)圓筒(6)，從而形成一個(gè)垂直于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)，垂直于N極S極磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)力F，轉(zhuǎn)子因此而轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2所示。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)，磁場(chǎng)平行于電機(jī)轉(zhuǎn)軸，兩定子包容一個(gè)低而粗的立體圓環(huán)型的轉(zhuǎn)子。整個(gè)電機(jī)只有N極、S極一對(duì)大磁極，磁路短，漏磁少，不用換向器。這樣就從結(jié)構(gòu)上解決了一直困擾直流電機(jī)的換向問(wèn)題。
2、這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)，勵(lì)磁簡(jiǎn)單，磁極是一個(gè)圓環(huán)，整個(gè)電機(jī)僅用兩個(gè)或者一個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈，制造加工容易，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的體積精悍小巧，故障少，耗材少，能耗低，維護(hù)更加方便，使用壽命更長(zhǎng)。
3、這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)，能更好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的要求，更靈活地滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的需要。


圖1、直流電機(jī)的勵(lì)磁原理2、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理3、內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)剖面4、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)剖面5、內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子立體6、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子立體圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的直流電機(jī)，在制造上與普通電機(jī)不同。其關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)子和定子都是由條型硅鋼片在鐵心沖卷機(jī)上由微機(jī)控制自動(dòng)完成。在這之前先給轉(zhuǎn)子開(kāi)一套模具，將模具裝在鐵心沖卷機(jī)上即可。轉(zhuǎn)子和定子做成以后，再將前定子鐵心(1)和后定子鐵心(2)合起來(lái)。定子線(xiàn)圈(3)按一個(gè)方向繞制，分別裝在前定子鐵芯(1)和后定子鐵芯(2)的圓環(huán)磁極(8)上。前端蓋(9)，后端蓋(10)和機(jī)座都是由生鐵或者合金鋁鑄造。成型后，上機(jī)床加工即可。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)換向的直流電機(jī)，由前定子鐵芯、后定子鐵芯、定子勵(lì)磁線(xiàn)圈、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、轉(zhuǎn)子內(nèi)接線(xiàn)環(huán)、轉(zhuǎn)子外接線(xiàn)環(huán)、圓環(huán)磁極、前端蓋、后端蓋、軸承和電機(jī)主軸等組成。其特征是旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)平行于電機(jī)轉(zhuǎn)軸，電機(jī)只有一對(duì)磁極N極和S極，不使用換向器。定子由兩部分組成，前后對(duì)稱(chēng)，磁極是圓環(huán)型狀的。內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，它被前后兩定子鐵芯包容在定子的空腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)軸連為一體，從定子中間穿過(guò)，通過(guò)軸承固定在機(jī)蓋、機(jī)座上。這是內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電機(jī)。而外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，它被前后兩定子鐵芯夾在中間，轉(zhuǎn)子通過(guò)前后端蓋、軸承同轉(zhuǎn)軸連為一體，轉(zhuǎn)子在定子外邊。這是外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)換向直流電機(jī)，其特征是電機(jī)定子線(xiàn)圈最多兩個(gè)，按一個(gè)方向繞制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)換向直流電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)條可做成多層，最少做一層。
全文摘要
一種無(wú)換向直流電機(jī)。涉及電機(jī)領(lǐng)域。這種直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、線(xiàn)圈、軸承、轉(zhuǎn)軸、機(jī)端蓋等組成。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平行于電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，電機(jī)最多用兩個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈，它只有一對(duì)磁極N極和S極，不用換向器。內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是兩定子包容一個(gè)低而粗的立體圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子。外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是兩定子夾著一個(gè)低而粗的立體圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子。這種電機(jī)消耗材料少，容易制造，通風(fēng)散熱好，運(yùn)行效率高，故障率低，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。可以大范圍地滿(mǎn)足應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的要求。
文檔編號(hào)H02K57/00GK101083426SQ200710137469
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者石玉山 申請(qǐng)人:石玉山