無軸承電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無軸承電機,屬于電動機領(lǐng)域,包括機筒、磁鋼、磁環(huán)、前蓋、后蓋、轉(zhuǎn)動軸、第一鐵芯、第二鐵芯、換向器、碳刷架和膠木蓋,第一鐵芯和第二鐵芯均設(shè)置有繞線槽,第一鐵芯與磁鋼配合、第二鐵芯與磁環(huán)配合且均設(shè)置有氣隙,轉(zhuǎn)動軸在磁力的作用下懸浮并可以繞軸心線轉(zhuǎn)動,取消了轉(zhuǎn)動軸兩端的軸承,無軸承電機沒有機械摩擦或磨損、無需潤滑,可以使電機的轉(zhuǎn)速得到提高,提高電機效率、延長電機的使用壽命,避免由于軸承磨損導(dǎo)致的加工精度降低,保證電機的工作可靠。
【專利說明】無軸承電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動機領(lǐng)域,具體而言,涉及無軸承電機。
【背景技術(shù)】
[0002]電機是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(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)動轉(zhuǎn)矩,作為用電器或各種機械的動力源。
[0003]傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子是用兩個機械軸承來支承,因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中存在機械摩擦,機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,由于在高速運轉(zhuǎn)電機中,機械軸承收到的沖擊力更大,機械軸承的磨損更快,使軸承和電機的使用壽命大大縮短。另外,由于機械軸承的裝配要求較高,若機械軸承在高速狀態(tài)下磨損會影響加工的精度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種無軸承電機,使上述問題得到改善。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種無軸承電機,包括:
[0007]機筒,所述機筒為管狀,所述機筒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個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)動軸,所述轉(zhuǎn)動軸貫穿所述前蓋和所述后蓋并伸出所述機筒,所述轉(zhuǎn)動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)動軸上,兩個所述第二鐵芯分別設(shè)置在所述第一鐵芯的兩端,兩個所述第二鐵芯的側(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筒的內(nèi)壁,提供穩(wěn)定的磁場,多個磁鋼首尾相接,相鄰的兩個磁鋼的內(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)動軸懸浮。前蓋和后蓋共同作用,將機筒封閉,使磁鋼和第一鐵芯、第二鐵芯等處于一個相對密封的空間內(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)動軸的軸心線垂直的磁性推力使轉(zhuǎn)動軸懸浮,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)動軸的位置,第一鐵芯和第二鐵芯受到的疊加力使轉(zhuǎn)動軸只能懸浮在同一個位置并可以繞自身軸心線進行轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動軸難以沿其軸心線方向發(fā)生水平移動。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,轉(zhuǎn)動軸收到的力相互之間處于平衡狀態(tài),使轉(zhuǎn)動軸的軸心線維持在適當(dāng)?shù)姆秶⒆詣訉χ?,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)動軸懸浮并可以繞軸心線轉(zhuǎn)動,不需要使用軸承,提高電機的效率和轉(zhuǎn)速,延長電機的使用壽命,保證無軸承電機可以穩(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的轉(zhuǎn)動軸可以持續(xù)轉(zhuǎn)動。膠木蓋將機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),使碳刷架處于一個相對密閉的空間內(nèi),保護碳刷架不被外力破壞,延長電機的使用壽命;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)動軸的一端傾斜,所述伸出部的橫截面為“I”字形,相鄰的兩個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,保證無軸承電機的功率。
[0016]進一步地,所述磁鋼為六個,相鄰的兩個所述磁鋼的內(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。
[0017]無軸承電機的磁鋼為六個,即電機的級數(shù)采用六級,可以減少無軸承電機的端部用銅,減小端部的尺寸,既可以減少無軸承電機的電磁漏磁,提高電機的效率,又可以防止端部的轉(zhuǎn)子繞線等因為高速運動產(chǎn)生的離心力將線包甩出,無軸承電機的性能更加穩(wěn)定,使用壽命更長。
[0018]進一步地,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]盤式換向器采用機械換向,具有體積小、接觸面積大等優(yōu)點;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在對繞線槽內(nèi)進行繞制轉(zhuǎn)子繞線時更加方便可靠,換向器與轉(zhuǎn)動軸之間的焊接更加簡便牢固。
[0020]進一步地,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,無軸承電機的輸出功率更大。
[0022]進一步地,所述第一鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.1111111-0.3臟,所述第二鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.5111111-1.5111111。
[0023]在磁鋼的尺寸精度達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)動軸的運動剛性得到保證,可以用于高精度的機床主軸;氣隙較小時對加工工藝的要求較高,在軸向精度上無過高要求時,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的制造成本。
[0024]進一步地,所述磁鋼為釹鐵硼高磁鋼,所述磁環(huán)為釹鐵硼強磁環(huán)。
[0025]釹鐵硼高磁鋼和釹鐵硼強磁環(huán)采用釹鐵硼材料制成,具有體積小、重量輕、價格便宜和較好的抗退磁性。
[0026]進一步地,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0240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,提尚電機的效率。娃鋼片選用尚牌號,減少鐵損、增大磁密,同時在發(fā)熱量減少的條件下,電機高速運轉(zhuǎn)時發(fā)熱較少,可以適當(dāng)減少電機的冷卻結(jié)構(gòu),適應(yīng)無軸承電機的高速轉(zhuǎn)動。
[0028]進一步地,所述機筒為鐵筒,所述第二鐵芯通過硅鐵冷壓成型。
[0029]機筒采用純鐵制作,減少機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)控制機筒制作的價格,機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
0.02臟。
[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)的推力達到預(yù)想的狀態(tài)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:無軸承電機的轉(zhuǎn)動軸在磁鋼與第一鐵芯、磁環(huán)與第二鐵芯之間的磁力作用下懸浮固定并可以繞自身的軸心線進行轉(zhuǎn)動,取消了轉(zhuǎn)動軸兩端的軸承,無機械摩擦或磨損、無需潤滑,可以使電機的轉(zhuǎn)速得到提高,提高電機效率、延長電機的使用壽命,避免由于軸承磨損導(dǎo)致的加工精度降低,保證電機的工作可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的無軸承電機軸測圖;
[0034]圖2為圖1的零件爆炸圖;
[0035]圖3為圖1的主視圖;
[0036]圖4為為圖3的A-A剖視圖;
[0037]圖5為圖3的B-B剖視圖;
[0038]圖6為圖2的換向器軸測圖;
[0039]圖7為本發(fā)明實施例提供的無軸承電機的繞線槽的轉(zhuǎn)子繞線示意圖。
[0040]機筒101 ;磁鋼102 ;磁環(huán)103 ;前蓋104 ;后蓋105 ;轉(zhuǎn)動軸106 ;第一鐵芯107 ;第二鐵芯108 ;換向器109 ;碳刷架110 ;膠木蓋111 ;繞線槽112 ;固定部113 ;伸出部114 ;膠木環(huán)115 ;碳刷116 ;限位環(huán)117。
【具體實施方式】
[0041]傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子是用兩個機械軸承來支承,因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中存在機械摩擦,機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,由于在高速運轉(zhuǎn)電機中,機械軸承收到的沖擊力更大,機械軸承的磨損更快,使軸承和電機的使用壽命大大縮短。另外,由于機械軸承的裝配要求較高,若機械軸承在高速狀態(tài)下磨損會影響加工的精度。
[0042]為了使上述問題得到改善,本發(fā)明提供了一種無軸承電機,電機的轉(zhuǎn)動軸在磁場的作用下懸浮并可以發(fā)生轉(zhuǎn)動,不需要機械軸承,減少機械摩擦后磨損,可以使電機的轉(zhuǎn)速得到提高,提高電機的效率、延長電機的使用壽命,并且可以保持機床的加工精度。該無軸承電機的結(jié)構(gòu)可以用作機床主軸電機、航模電機、減速電機等。
[0043]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0044]圖1為本發(fā)明實施例提供的無軸承電機軸測圖;圖2為圖1的零件爆炸圖;圖3為圖1的主視圖;圖4為為圖3的A-A剖視圖;圖5為圖3的B-B剖視圖;圖6為圖2的換向器軸測圖;圖7為本發(fā)明實施例提供的無軸承電機的繞線槽的轉(zhuǎn)子繞線示意圖。如圖1-圖7所示,本發(fā)明提供了一種無軸承電機,包括機筒101、磁鋼102、磁環(huán)103、前蓋104、后蓋105、轉(zhuǎn)動軸106、第一鐵芯107、第二鐵芯108、換向器109、碳刷架110和膠木蓋111。
[0045]如圖1-圖3所示,機筒101為管狀,機筒101可以為鐵筒,機筒101采用純鐵制作,減少機筒101的碳含量可以提高導(dǎo)磁率,使得磁鋼102的磁性得到充分的發(fā)揮,當(dāng)然,也要適當(dāng)控制機筒101制作的價格,機筒101的厚度取適當(dāng)?shù)姆秶纯?。用于將其余部件覆蓋。機筒101的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個相互之間首尾相連的扇環(huán)形的磁鋼102,磁鋼102為釹鐵硼高磁鋼,優(yōu)選地,磁鋼102為六個,無軸承電機的磁鋼102為六個,即電機的級數(shù)采用六級,可以減少無軸承電機的端部用銅,減小端部的尺寸,既可以減少無軸承電機的電磁漏磁,提高電機的效率,又可以防止端部的轉(zhuǎn)子繞線等因為高速運動產(chǎn)生的離心力將線包甩出,無軸承電機的性能更加穩(wěn)定,使用壽命更長。相鄰的兩個磁鋼102的內(nèi)壁磁極相反,磁鋼102組成環(huán)狀且與機筒101的內(nèi)壁貼合,磁鋼102的兩端設(shè)置有磁環(huán)103,磁環(huán)103為釹鐵硼強磁環(huán);釹鐵硼高磁鋼和釹鐵硼強磁環(huán)采用釹鐵硼材料制成,具有體積小、重量輕、價格便宜和較好的抗退磁性。扇環(huán)形的磁鋼102貼合固定在機筒101的內(nèi)壁,提供穩(wěn)定的磁場,多個磁鋼102首尾相接,相鄰的兩個磁鋼102的內(nèi)表面磁極相反,磁環(huán)103的內(nèi)表面和外表面均傾斜形成圓臺狀,磁鋼102和磁環(huán)103分別與第一鐵芯107和第二鐵芯108發(fā)生作用使其懸浮,從而使得轉(zhuǎn)動軸106懸浮。
[0046]前蓋104和后蓋105共同作用,用于將機筒101的兩端封閉,前蓋104和后蓋105分別設(shè)置在機筒101的兩端,使磁鋼102和第一鐵芯107、第二鐵芯108等處于一個相對密封的空間內(nèi),避免其損壞或污染;前蓋104和后蓋105均為筒狀且設(shè)置有凹槽,前蓋104和后蓋105的外壁均與機筒101的內(nèi)壁貼合,前蓋104和后蓋105的相互靠近的一端的側(cè)壁均設(shè)置有傾斜面,磁環(huán)103與傾斜面貼合,磁環(huán)103的內(nèi)側(cè)傾斜;由于前蓋104和后蓋105的端部傾斜,可以放置圓臺狀的磁環(huán)103。
[0047]轉(zhuǎn)動軸106貫穿前蓋104和后蓋105并伸出機筒101,轉(zhuǎn)動軸106的靠近前蓋104的一端設(shè)置有限位環(huán)117,限位環(huán)117位于前蓋104的凹槽內(nèi),限位環(huán)117的直徑大于轉(zhuǎn)動軸106的直徑且小于凹槽的內(nèi)徑;磁鋼102與第一鐵芯107之間、磁環(huán)103與表面傾斜的第二鐵芯108之間——對應(yīng)且均存在一定的間隙,磁鋼102對第一鐵性形成與轉(zhuǎn)動軸106的軸心線垂直的磁性推力使轉(zhuǎn)動軸106懸浮,磁環(huán)103對第二鐵芯108形成與磁環(huán)103的內(nèi)表面垂直的磁性推力限制轉(zhuǎn)動軸106的位置,第一鐵芯107和第二鐵芯108受到的疊加力使轉(zhuǎn)動軸106只能懸浮在同一個位置并可以繞自身軸心線進行轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動軸106難以沿其軸心線方向發(fā)生水平移動。
[0048]第一鐵芯107和第二鐵芯108相互連接的,第二鐵芯108為兩個,第一鐵芯107為圓柱狀,第二鐵芯108為圓臺狀,第一鐵芯107和第二鐵芯108均套設(shè)在轉(zhuǎn)動軸106上,兩個第二鐵芯108分別設(shè)置在第一鐵芯107的兩端,兩個第二鐵芯108的側(cè)面分別靠近前蓋104的傾斜面和后蓋105的傾斜面,其中一個第二鐵芯108的遠(yuǎn)離第一鐵芯107的一端抵住限位環(huán)117,第一鐵芯107和磁鋼102之間、第二鐵芯108的側(cè)面與磁環(huán)103之間均設(shè)置有氣隙,第一鐵芯107與磁鋼102之間的氣隙的寬度為0.1^-0.3臟,優(yōu)選為0.2臟,第二鐵芯108與磁鋼102之間的氣隙的寬度為0.5^-1.5臟,優(yōu)選為1.0臟;在磁鋼102的尺寸精度達到要求的范圍的情況下,小氣隙成為可能,第一鐵芯107與磁鋼102之間的氣隙較小使得轉(zhuǎn)動軸106的運動剛性得到保證,可以用于高精度的機床主軸;氣隙較小時對加工工藝的要求較高,在軸向精度上無過高要求時,可以適當(dāng)增大第二鐵芯108和磁鋼102之間的氣隙,以便于減少無軸承電機的制造成本。第一鐵芯107和第二鐵芯108受到磁場作用,自身重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁力可以忽略不計,轉(zhuǎn)動軸106收到的力相互之間處于平衡狀態(tài),使轉(zhuǎn)動軸106的軸心線維持在適當(dāng)?shù)姆秶⒆詣訉χ校箽庀毒S持在穩(wěn)定的范圍。
[0049]如圖7所示,繞線槽112的轉(zhuǎn)子繞線通過機繞完成,繞線的方式是采用四組繞圈,一槽兩組,每組轉(zhuǎn)子繞線均采用直徑為0.51?。。。。?!的漆包線各60圈,兩組的端部分別和換向器109的觸片的1、2、5、6片連接,各組繞線分別首尾相連組成繞組,輸入電流后產(chǎn)生相應(yīng)的磁場。在對繞線槽112內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞線提供電流時,控制其產(chǎn)生的磁場,使該磁場與磁鋼102及磁環(huán)103之間僅產(chǎn)生排斥的力量,吸引的部分?jǐn)嚯姡绱俗?,電機只利用了一半的力量,所以電機的扭矩會減少,但是,由于無軸承電機用于高速運轉(zhuǎn),即使扭矩減少功率仍然會較大,并且,由于只利用了一半的力量,但發(fā)熱量也僅有原來的一半,因此可以增大輸入的電壓進行提速,無軸承電機的整體性能不會減少。
[0050]優(yōu)選地,第一鐵芯107和第二鐵芯108均由表面有絕緣層的硅鋼片疊壓制成,硅鋼片采用0240牌號,第二鐵芯108通過硅鐵冷壓成型,第二鐵芯108采用硅鐵冷壓成型,電阻率較高,降低渦流,提高無軸承電機的功率,另外可以增加硅鋼片的壓緊度,提高轉(zhuǎn)子的整體性能。硅鋼片的導(dǎo)磁性能良好,增加兩磁極之間的磁通密度;娃鋼片的表面有絕緣層,疊加后形成的第一鐵芯107和第一鐵芯108防止電禍流損耗電能,提尚電機的效率。娃鋼片選用高牌號,減少鐵損、增大磁密,同時在發(fā)熱量減少的條件下,電機高速運轉(zhuǎn)時發(fā)熱較少,可以適當(dāng)減少電機的冷卻結(jié)構(gòu),適應(yīng)無軸承電機的高速轉(zhuǎn)動。
[0051]第一鐵芯107與磁鋼102對應(yīng),第二鐵芯108與磁環(huán)103對應(yīng),第一鐵芯107和第二鐵芯108均設(shè)置有用于纏繞轉(zhuǎn)子繞線的繞線槽112 ;繞線槽112用于纏繞轉(zhuǎn)子繞線,并通過外部電流使第一鐵芯107和第二鐵芯108產(chǎn)生磁場,與磁環(huán)103形成的磁場共同作用使轉(zhuǎn)動軸106懸浮并可以繞軸心線轉(zhuǎn)動,不需要使用軸承,提高電機的效率和轉(zhuǎn)速,延長電機的使用壽命,保證無軸承電機可以穩(wěn)定工作;磁鋼102與第一鐵芯107之間的作用力及磁環(huán)103與第二鐵芯108之間的作用力全部通過磁鋼102形成的磁場與第一鐵芯107的繞線槽112內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞線形成的磁場之間相互作用以及磁環(huán)103形成的磁場與第二鐵芯108的繞線槽112內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞線形成的磁場之間相互作用實現(xiàn),并非相互之間直接發(fā)生作用。
[0052]作為該實施例的優(yōu)選方案,如圖5所示,第一鐵芯107和第二鐵芯108均包括固定部113和多個伸出部114,優(yōu)選地,第一鐵芯107的伸出部114和第二鐵芯108的伸出部114均為十二個;第一鐵芯107的固定部113為圓柱狀,第一鐵芯107的長度與外徑之比為
1.5-2.5,優(yōu)選為2.0,第一鐵芯107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,無軸承電機的輸出功率更大。第二鐵芯108的固定部113為圓臺狀,固定部113套設(shè)在轉(zhuǎn)動軸106的外側(cè),伸出部114設(shè)置在固定部113的外側(cè),第二鐵芯108的伸出部114的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動軸106的一端傾斜,伸出部114的橫截面為“T”字形,相鄰的兩個伸出部114之間形成繞線槽112。第一鐵芯107和第二鐵芯108的伸出部114使得繞線槽112的尺寸增大,保證繞線槽112內(nèi)可以纏繞較多的轉(zhuǎn)子繞線,保證無軸承電機的功率。
[0053]相互配合的換向器109和碳刷架110,換向器109套設(shè)在轉(zhuǎn)動軸106的遠(yuǎn)離限位環(huán)117的一端,換向器109俗稱整流子,換向器109包括觸片;優(yōu)選地,換向器109為盤式換向器,換向器109的遠(yuǎn)離碳刷架110的一側(cè)的外徑逐漸減小,換向器109的導(dǎo)體材料為銀銅合金,盤式換向器采用機械換向,具有體積小、接觸面積大等優(yōu)點;由于換向器109的轉(zhuǎn)速要求較高,換向器109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109的導(dǎo)體材料采用銀銅合金;并且盤式換向器使得繞線機在對繞線槽112內(nèi)進行繞制轉(zhuǎn)子繞線時更加方便可靠,換向器109與轉(zhuǎn)動軸106之間的焊接更加簡便牢固。碳刷架110包括膠木環(huán)115和嵌設(shè)在膠木環(huán)115內(nèi)的碳刷116,觸片和碳刷116配合,膠木環(huán)115貫穿后蓋105 ;換向器109與碳刷架110上的觸片共同作用使電機的轉(zhuǎn)動軸106可以持續(xù)轉(zhuǎn)動。
[0054]膠木蓋111,膠木蓋111固定設(shè)置在機筒101的遠(yuǎn)離前蓋104的一端,膠木蓋111上設(shè)置有通孔。膠木蓋111將機筒101的原理前蓋104的一端封閉,后蓋105也處于前蓋104與膠木蓋111形成的封閉空間內(nèi),使碳刷架110處于一個相對密閉的空間內(nèi),保護碳刷架110不被外力破壞,延長電機的使用壽命;膠木蓋111可以絕緣,通孔可以通過導(dǎo)線等用于使碳刷架110可以與其他結(jié)構(gòu)連接。
[0055]無軸承電機的轉(zhuǎn)動軸106在磁鋼102與第一鐵芯107、磁環(huán)103與第二鐵芯108之間的磁力作用下懸浮固定并可以繞自身的軸心線進行轉(zhuǎn)動,取消了轉(zhuǎn)動軸106兩端的軸承,無機械摩擦或磨損、無需潤滑,可以使電機的轉(zhuǎn)速得到提高,提高電機效率、延長電機的使用壽命,避免由于軸承磨損導(dǎo)致的加工精度降低,保證電機的工作可靠。
[0056]作為該實施例的優(yōu)選方案,磁鋼102的內(nèi)壁和第一鐵芯107的外壁的直徑公差均小于或等于0.02臟。由于需要將第一鐵芯107與磁鋼102之間的氣隙及第二鐵芯108與磁環(huán)103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102和磁環(huán)103的推力達到預(yù)想的狀態(tài)。
[0057]機筒101內(nèi)的六個磁鋼102的精度需要控制在一定的范圍,磁鋼102的各處厚度需要一直,并且弧面也需要達到一定的標(biāo)準(zhǔn),最主要的是表面的膠水厚度,制作的方法如下:車制一根尼龍棒當(dāng)作內(nèi)膜,仙膠使用稀釋劑稀釋,上膠后襯入尼龍棒并使其轉(zhuǎn)動,等到磁鋼102背面的膠水分布均勻后對其進行加壓固定。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無軸承電機,其特征在于,包括: 機筒,所述機筒為管狀,所述機筒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個相互之間首尾相連的扇環(huán)形的磁鋼,所述磁鋼組成環(huán)狀且與所述機筒的內(nèi)壁貼合,所述磁鋼的兩端設(shè)置有磁環(huán); 用于將所述機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; 轉(zhuǎn)動軸,所述轉(zhuǎn)動軸貫穿所述前蓋和所述后蓋并伸出所述機筒,所述轉(zhuǎn)動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)動軸的直徑且小于所述凹槽的內(nèi)徑; 相互連接的第一鐵芯和兩個第二鐵芯,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)動軸上,兩個所述第二鐵芯分別設(shè)置在所述第一鐵芯的兩端,兩個所述第二鐵芯的側(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; 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; 膠木蓋,所述膠木蓋固定設(shè)置在所述機筒的遠(yuǎn)離所述前蓋的一端,所述膠木蓋上設(shè)置有通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承電機,其特征在于,所述第一鐵芯和所述第二鐵芯均包括固定部和多個伸出部,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)動軸的一端傾斜,所述伸出部的橫截面為“T”字形,相鄰的兩個所述伸出部之間形成所述繞線槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無軸承電機,其特征在于,所述磁鋼為六個,相鄰的兩個所述磁鋼的內(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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承電機,其特征在于,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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承電機,其特征在于,所述第一鐵芯的長度與外徑之比為 1.5-2.5ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的無軸承電機,其特征在于,所述第一鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.1mm-0.3_,所述第二鐵芯與所述磁鋼之間的氣隙的寬度為0.5mm-1.5mm0
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的無軸承電機,其特征在于,所述磁鋼為釹鐵硼高磁鋼,所述磁環(huán)為釹鐵硼強磁環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的無軸承電機,其特征在于,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。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的無軸承電機,其特征在于,所述機筒為鐵筒,所述第二鐵芯通過硅鐵冷壓成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的無軸承電機,其特征在于,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0.02mm。
【文檔編號】H02K7/09GK104505981SQ201510013953
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月8日
【發(fā)明者】林耿, 丁一聲 申請人:江西東江機電有限公司