專利名稱：換流式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直流電動機，特別是一種換流式直流電動機。
背景技術(shù)：
直流電動機一般包括定子、與定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子、電刷、換向器等部件， 在定子上設(shè)置有用于產(chǎn)生恒定外磁場的永磁體或者是用于勵磁的線圈，在轉(zhuǎn)子 上纏繞有繞組。當(dāng)在繞組中通入直流電的時候，通電的繞組在恒定磁場中受到 力偶矩的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動，換向器用于改變繞組中的電流方向從而使得繞組受 到的力偶矩始終保持一致，但是，在繞組中不斷進行電流的換向，會產(chǎn)生電樞反 應(yīng)，形成復(fù)什的電磁轉(zhuǎn)換過程的暫態(tài)效應(yīng)，消耗部分能量，降低了直流電動機的 效率。究其原因，就是直流電動機繞組電流換向，是強迫改變繞組中電流所建立 電磁矢量狀態(tài)，它包括從直流電源吸取抵消換向前狀態(tài)所建立磁勢能量，及建立 新狀態(tài)磁勢能量，又使直流電動機的換向中產(chǎn)生多次諧波，增加交軸和直軸磁勢 的相互影響，換向反電勢產(chǎn)生難以消除的換向火花，降低直流電動機的可靠性和 使用壽命。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述直流電動機的缺點，提供一種高效的換 流式直流電動機。為了達到這個目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種換流式直流電動機， 它包括定子、與所述的定子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個沿 圓周方向依次搏列的永磁塊，所述的定子上繞設(shè)有多個繞組，所述的直流電動 機還包括用于控制各繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開的換流器，所述的換流 器電連接于繞組與直流電源之間。所述的換流暴包括轉(zhuǎn)盤本體、沿轉(zhuǎn)盤本體的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的 轉(zhuǎn)盤本體上的多個完全相同的導(dǎo)電片，所述的轉(zhuǎn)盤本體與所述的轉(zhuǎn)子同軸固定 連接，所述的導(dǎo)電片與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個導(dǎo)電片之間具有間 隙，所述的換淹器還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述 的定子上的多個導(dǎo)電頭，所述的各導(dǎo)電頭與對應(yīng)的繞組分別相電連接，所述的 導(dǎo)電頭具有兩個工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭處于連接狀態(tài)時， 所述的導(dǎo)電頭與所述的導(dǎo)電片相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭上的繞組與直流電源 相連通；導(dǎo)電頭處于斷開狀態(tài)時，所述的導(dǎo)電頭完全位于間隙內(nèi)，電連接于該
導(dǎo)電頭上的繞組與直流電源保持斷開狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭與導(dǎo)電片相配合使得 當(dāng)直流電動機運行時，在任一時刻，多個導(dǎo)電頭中有一個處于連接狀態(tài)，其余 的導(dǎo)電頭處于斷開狀態(tài)。所述的繞組包括第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組、第二繞 組和第三繞組依次并列沿著定子的外圓周表面設(shè)置，所述的第一繞組由三個并 列設(shè)置并的第一繞組單元組成，其中任意兩個相鄰的第一繞組單元之間電連通 并極性相反，所述的第二繞組由三個并列設(shè)置的第二繞組單元組成，其中任意 兩個相鄰的第二繞組單元之間電連通并極性相反，所述的第三繞組由三個并列 設(shè)置的第三繞組單元組成，其中任意兩個相鄰的第三繞組單元之間電連通并極 性相反，所述的第一繞組單元、第二繞組單元和第三繞組單元的寬度均相同， 所述的永磁塊排列在轉(zhuǎn)子上使得在轉(zhuǎn)子和定子之間的空間內(nèi)，與第一繞組、第 二繞組和第三錄組相對應(yīng)的范圍內(nèi)，有十個磁極性交錯排列的磁場區(qū)域。采用了上述設(shè)計的電動機具有如下優(yōu)點由于采用了換流器，僅僅有線圉繞 組中的電流的通斷，而不改變線圉繞組中的電流的方向，使得直流電源通過換 流器的作用經(jīng)由線國繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場與外磁場相互作用驅(qū)動直流 電動機運轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲能的能量，也就降低了 能耗，提髙了電機效率。


附圖1為本實用新型的示意圖；附圖2為定子上的線圉以及對應(yīng)的磁場的展開圖；附圖3為^定子圓周范圍內(nèi)的線圉繞組對應(yīng)的磁場的示意圖；3附圖4為換流器的主視圖； 附圖5為換流器的左視圖；其中1、定子；2、轉(zhuǎn)子；3、永磁塊；4、換流器；6、繞組；41、轉(zhuǎn)盤本 體；42、間隙；43、導(dǎo)電片；44、導(dǎo)電頭；61、第一繞組；62、第二繞組；63、 第三繞組；611、第一繞組單元；621、第二繞組單元；631、第三繞組單元。
具體實施方式
如附圖l所示意， 一種直流電動機，它包括定子l、與所述的定子l可轉(zhuǎn)動 地設(shè)置的轉(zhuǎn)子2，所述的轉(zhuǎn)子2上設(shè)置有多個沿圓周方向依次排列的永磁塊3, 所述的定子1上繞設(shè)有多個繞組4,所述的直流電動機還包括用于控制各繞組6
分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開的換流器4，所述的換流器4電連接于繞組6與直 流電源之間。附圖4給出了換流器4的主視圖，所述的換流器4包括轉(zhuǎn)盤本體41、沿轉(zhuǎn)盤 本體41的國周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤本體41上的多個完全相同的導(dǎo) 電片43，所述的轉(zhuǎn)盤本體41與所述的轉(zhuǎn)子2同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片43 與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個導(dǎo)電片43之間具有間隙42,所述的換流 器4還包括沿釅周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子1上的 多個導(dǎo)電頭44,所述的各導(dǎo)電頭44與對應(yīng)的繞組4分別相電連接，所述的導(dǎo)電 頭44具有兩個工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭44處于連接狀態(tài)時， 所述的導(dǎo)電頭44與所述的導(dǎo)電片43相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭44上的繞組6 與直流電源相連通；導(dǎo)電頭44處于斷開狀態(tài)時，所述的導(dǎo)電頭44完全位于間 隙42內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭44上的繞組4與直流電源保持斷開狀態(tài)，所述的 導(dǎo)電頭44與導(dǎo)電片43相配合使得當(dāng)直流電動機運行時，在任一時刻，多個導(dǎo) 電頭44中的兩個處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭44處于斷開狀態(tài)。附圖2給出了定子1上繞組6的展開示意圖，其中的N指的是N極性磁場區(qū) 域，S指的是S極性磁場區(qū)域，所述的繞組6包括第一繞組61、第二繞組62和 第三繞組63,所述的第一繞組61、第二繞組62和第三繞組63依次并列設(shè)置在 所述的定子1的外畫周表面上，所述的第一繞組61由三個并列設(shè)置并的第一繞 組單元611組成，其中任意兩個相鄰的第一繞組單元611之間電連通并極性相 反，所述的極性相反指的是當(dāng)?shù)谝焕@組單元611通電時，相鄰的兩個繞組單元 611的磁極性相反，所述的第二繞組62由三個并列設(shè)置的第二繞組單元621組 成，其中任意兩個相鄰的第二繞組單元621之間電連通并極性相反，所述的第 三繞組63由三個并列設(shè)置的第三繞組631單元組成，其中任意兩個相鄰的第三 繞組單元631之間電連通并極性相反，所述的第一繞組單元611、第二繞組單元 621和第三繞組單元631的寬度均相同。所述的永磁塊3沿著轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周表面上，所述的永磁塊3使得在轉(zhuǎn)子2 和定子l之間的空間內(nèi)、并與第一繞組61、第二繞組62和第三繞組63相對應(yīng) 的范圍內(nèi)，有十個磁極性交錯排列的磁場區(qū)域。在附圖2中可以看出，將排列 在定子1上的繞組6和排列在轉(zhuǎn)子2上的永磁塊3沿著水平方向展開后，第一 繞組61、第二繞組62和第三繞組63的寬度之和與十個磁極性交錯排列的磁場
區(qū)域的寬度之和相同。附圖3給出了，定子圓周范圍內(nèi)的繞組和磁場區(qū)域示意圖，可以看出，任意一個繞組，比如第一繞組61,它的寬度為3^個磁場區(qū)域的寬度，三個繞組加在一起的寬度即為十個磁場區(qū)域的寬度。當(dāng)使用時，轉(zhuǎn)子2帶動轉(zhuǎn)盤本體41旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片43也跟隨轉(zhuǎn)盤本體41同 步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片43和導(dǎo)電頭44之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)電頭44完全位于導(dǎo)電 片43之間的間隙42內(nèi)時，這種情況下與導(dǎo)電頭44相連接的繞組6與直流電源 相斷開；而當(dāng)導(dǎo)電頭44與任一導(dǎo)電片43相接觸時，與導(dǎo)電頭44相連接的繞組 6與直流電源相導(dǎo)通，通過調(diào)整導(dǎo)電片43的寬度和間隙42的寬度以及導(dǎo)電頭 44的寬度，可以使得當(dāng)導(dǎo)電片43和導(dǎo)電頭44發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，在任一時刻， 三個繞組依次與直流電源保持導(dǎo)通狀態(tài)。換言之，換流器4的作用即是使得每 個繞組6中的電流處于交替通斷的狀態(tài)，而通過繞組6的電流的方向則始終不 變，這樣就可以遒免當(dāng)繞組6中電流換向時所產(chǎn)生復(fù)雜的電磁變化暫態(tài)過程， 處于導(dǎo)通狀態(tài)的繞組6中通有電流，產(chǎn)生磁場并與外磁場相互作用，從而帶動 電動機的轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動。在上述的過程中，隨著換流器4的運轉(zhuǎn)，第一繞組61、第二繞組62和第三 繞組63也依次與直流電源相導(dǎo)通，由于每個繞組均由三個繞組單元組成，繞組 單元的寬度又相同，而三個繞組又對應(yīng)有十個磁極性交錯排列的磁場區(qū)域，所 以每個繞組，比如第一繞組61的總體寬度為3^個磁場區(qū)域的寬度；附圖4給出 了第一繞組61和對應(yīng)的磁場區(qū)域的示意圖，當(dāng)?shù)谝焕@組61通電時，由于三個第一繞組單元611對應(yīng)有3^個磁場區(qū)域，所以第一繞組61的中心應(yīng)該與3i個3 3磁場區(qū)域的中心對齊，在這里所謂的對齊指的是第一繞組61的中心、3*個磁場區(qū)域的中心、定子1的圓心在一條直線上；由于換流器4的作用，第一繞組61 通電完畢后應(yīng)該是第二繞組62通電，而當(dāng)?shù)诙@組62通電時，第二繞組62的中心應(yīng)該也與3i個磁場區(qū)域的中心對齊，而此時轉(zhuǎn)子2需要沿著其轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn) 3過丄個磁場區(qū)域的寬度以使得第二繞組62的中心和3^個磁場區(qū)域的中心對齊；3 3同理，當(dāng)接下來第三繞組63通電時，轉(zhuǎn)子2仍然需要沿其運動方向轉(zhuǎn)過^個磁 場區(qū)域的寬度；第三繞組63通電完畢后，第一繞組61通電，轉(zhuǎn)子2仍然沿著 其運動方向轉(zhuǎn)過i個磁場區(qū)域的寬度；因此，當(dāng)換流器4運轉(zhuǎn)一個周期后，三個
繞組均通電一次，轉(zhuǎn)子共轉(zhuǎn)過1個磁場區(qū)域的寬度，以此類推，換流器4與磁 極固定跟蹤運動，繼而重復(fù)上述繞組的導(dǎo)通過程，形成轉(zhuǎn)子2的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項 技術(shù)的人士能壤了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護 范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型 的保護范圍內(nèi).
權(quán)利要求1.一種換流式直流電動機，它包括定子(1)、與所述的定子(1)可轉(zhuǎn)動地設(shè)置的轉(zhuǎn)子(2)，所述的轉(zhuǎn)子(2)上設(shè)置有多個沿圓周方向依次排列的永磁塊(3)，所述的定子(1)上繞設(shè)有多個繞組(6)，其特征在于所述的直流電動機還包括用于控制各繞組(6)分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開的換流器(4)，所述的換流器(4)電連接于繞組(6)與直流電源之間。
2. 如權(quán)利要求l所述的換流式直流電動機，其特征在于所述的換流器(4) 包括轉(zhuǎn)盤本體(41)、沿轉(zhuǎn)盤本體(41)的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤 本體(41)上的多個完全相同的導(dǎo)電片(43),所述的轉(zhuǎn)盤本體(41)與所述 的轉(zhuǎn)子(2)同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片(43)與直流電源相電連接，所述的 相鄰的兩個導(dǎo)電片(43)之間具有間隙(42),所述的換流器(4)還包括沿圓 周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子(1)上的多個導(dǎo)電頭(44),所述的各導(dǎo)電頭(44)與對應(yīng)的繞組(6)分別相電連接，所述的導(dǎo)電 頭(44)具有兩個工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭(44)處于連接 狀態(tài)時，所述的導(dǎo)電頭(44)與所述的導(dǎo)電片(43)相接觸，電連接于該導(dǎo)電 頭(44)上的錄組(6)與直流電源相連通；導(dǎo)電頭(44)處于斷開狀態(tài)時，所 述的導(dǎo)電頭(44)完全位于間隙(42)內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭(44)上的繞組(6)與直流電源保持斷開狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭(44)與導(dǎo)電片(43)相配合使 得當(dāng)直流電動機運行時，在任一時刻，多個導(dǎo)電頭(44)中有一個處于連接狀 態(tài)，其余的導(dǎo)電頭(44)處于斷開狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求1所述的換流式直流電動機，其特征在于所述的繞組(6)包 括第一繞組(61)、第二繞組(62)和第三繞組(63)，所述的第一繞組(61)、 第二繞組(62)和第三繞組(63)依次并列設(shè)置在定子(1)的外圓周表面上， 所述的第一繞組(61)由三個并列設(shè)置并的第一繞組單元(611)組成，其中任 意兩個相鄰的第一繞組單元(611)之間電連通并極性相反，所述的第二繞組(62) 由三個并列設(shè)置的第二繞組單元(621)組成，其中任意兩個相鄰的第二繞組單 元(621)之間電連通并極性相反，所述的第三繞組(63)由三個并列設(shè)置的第 三繞組(631)單元組成，其中任意兩個相鄰的第三繞組單元(631)之間電連 通并極性相反，所述的第一繞組單元(611)、第二繞組單元(621)和第三繞組 單元(631)的寬度均相同，所述的永磁塊(3)排列在轉(zhuǎn)子(2)上，所述的永 磁塊(3)使得在轉(zhuǎn)子(2)和定子(1)之間的空間內(nèi)、并與第一繞組(61)、第二繞組(62)和第三繞組(63)相對應(yīng)的范圍內(nèi)，有十個磁極性交錯排列的磁場區(qū)域。
專利摘要一種換流式直流電動機，它包括定子、與所述的定子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個沿圓周方向依次排列的永磁塊，所述的定子上繞設(shè)有多個繞組，所述的直流電動機還包括用于控制各繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開的換流器，所述的換流器電連接于繞組與直流電源之間，由于采用了換流器，僅僅有線圈繞組中的電流的通斷，而不改變線圈繞組中的電流的方向，使得直流電源通過換流器的作用經(jīng)由線圈繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場與外磁場相互作用驅(qū)動直流電動機運轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲能的能量，也就降低了能耗，提高了電機效率。
文檔編號H02K23/04GK201051703SQ200720035860
公開日2008年4月23日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者樂秀峰 申請人:蘇州太通電氣有限公司