專利名稱：鼠籠轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力拖動(dòng)，發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域的一種新型電機(jī)，特別是涉及到一種動(dòng)力類調(diào)速電機(jī)。
在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用得最為普遍的是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，可以采用直流方案，也可以采用交流方案，在交流調(diào)速系統(tǒng)中的交流電機(jī)不需要換向器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維護(hù)方便，特別是鼠籠電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)單可靠，無(wú)火花，特別適合于環(huán)境惡劣和要求無(wú)火花使用的場(chǎng)合。但交流調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)是在于要有價(jià)格昂貴的變流裝置。目前其價(jià)格一般為電機(jī)本身的20倍以上，并且設(shè)計(jì)的額定值大大低于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，電機(jī)性能也要有所下降。直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)正好與交流調(diào)速系統(tǒng)相反，其缺點(diǎn)是在電機(jī)方面，換向問(wèn)題是直流電動(dòng)機(jī)的主要弱點(diǎn)，其單機(jī)容量、過(guò)載能力、最高電壓和轉(zhuǎn)速等重要指標(biāo)都受到換向和由它引起的機(jī)械強(qiáng)度等問(wèn)題的限制。且換向器的制造復(fù)雜、精密、耗費(fèi)工時(shí)很大，維修麻煩。這些缺點(diǎn)使得各種類型的交流調(diào)速系統(tǒng)得到了普遍重視。然而由于直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單，且具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在較廣的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的主要形式，在軋鋼機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)、造紙機(jī)、紡織機(jī)械，金屬切削機(jī)床等領(lǐng)域的自動(dòng)控制中得到廣泛的應(yīng)用。
本實(shí)用新型是針對(duì)上述直流電機(jī)本身存在的缺點(diǎn)，改革直流電機(jī)的換向器制造復(fù)雜、精密、價(jià)格昂貴的問(wèn)題，提供一種直流電機(jī)新方案，使其宜于鑄造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本大大降低。
本實(shí)用新型所述的方案是一種鼠籠轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子部份包括機(jī)座、磁極、電刷裝置及前后端蓋、軸承，轉(zhuǎn)子部分包括軸、電樞、前后軸承，其特征是電樞是由鼠籠轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子的鐵芯中插有數(shù)對(duì)平行于鐵芯軸線并對(duì)稱排列成鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬籠條，金屬籠條和鐵芯絕緣，每對(duì)金屬籠條至少有一頭伸出鐵芯端面，金屬籠條伸出鐵芯端面的突出部分構(gòu)成換向器和電刷相接觸。
以下結(jié)合
其工作原理。
圖1是普通直流電機(jī)模型示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的模型示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的鼠籠轉(zhuǎn)子的剖面圖。
如圖1所示，是最簡(jiǎn)單的直流電機(jī)模型示意圖，電機(jī)在空間是有固定的一對(duì)磁極(N、S極)電樞繞組只是一個(gè)線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個(gè)換向片上，換向片壓著弧形的電刷A和B。
圖2是本實(shí)用新型的模型示意圖。從圖中可以看出，實(shí)際上是把圖1中單線圈撕成多股線圈而成，由同樣的多個(gè)線圈合并而成。它的成弧形的電刷A、B的位置還是與N極、S極對(duì)應(yīng)，且電刷的弧度和磁極的弧角相等，因此，凡是進(jìn)入磁極下的線圈這時(shí)正好和A刷、B刷接觸，進(jìn)入磁極的線圈就可以合并看成一個(gè)線圈。由此可見(jiàn)，這種新型電機(jī)的原理與單線圈的直流電機(jī)模型是完全一樣的。從圖3的剖面圖可以清楚看到4是埋在轉(zhuǎn)子鐵芯中的金屬籠條，1是金屬籠條4伸出轉(zhuǎn)子鐵芯端面的伸出部分，實(shí)際上這些伸出部分就代替或組成了直流電機(jī)的換向器并通過(guò)電刷和外電源相連接，金屬籠條4的另一頭由端環(huán)短接在一起，這些金屬籠條4平行于轉(zhuǎn)子鐵芯的軸線并且對(duì)稱分布排列，組成了一般鼠籠式感應(yīng)電機(jī)幾乎一樣結(jié)構(gòu)的鼠籠轉(zhuǎn)子。所不同的是，這種鼠籠的每對(duì)籠條的一端是伸出鐵芯端面，伸出鐵芯端面的突出部分就構(gòu)成換向器。2是雙層式鼠籠的外層籠條。(轉(zhuǎn)子可以是單鼠籠的，也可以是雙鼠籠的)，3是轉(zhuǎn)子鐵芯，金屬籠條2和4與轉(zhuǎn)子鐵芯3之間是絕緣的。由于本發(fā)明原理上繼承了直流電機(jī)，但從工藝上看，繼承了鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其制造工藝與鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似，換向器，以及籠條等可以一次鑄出，工藝簡(jiǎn)單，制造方便，成本比普通直流電機(jī)電樞大大降低，在定子部分，則完全繼承了直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝，比交流電機(jī)簡(jiǎn)單，因此，本發(fā)明是直流電機(jī)與交流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的產(chǎn)物，使得直流電機(jī)在工藝上做到了直流電機(jī)交流化，而在功能上卻仍具有直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而普通直流電機(jī)由于使用串聯(lián)型繞組，聯(lián)接復(fù)雜，無(wú)法鼠籠化。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述圖3作為實(shí)施例，轉(zhuǎn)子是雙層籠條組成的雙層鼠籠結(jié)構(gòu)，銅籠條2、4和鐵芯3之間噴涂耐高溫的二氧化硅涂層，電刷用炭刷制成，金屬籠條是銅條，園弧狀的炭刷和構(gòu)成換向器的伸出鐵芯3端面的銅籠條的突出部分的端面相接觸。這是一種一端短路的鼠籠轉(zhuǎn)子，它只有一次回路，通常用于一對(duì)磁極的情況(也可以用于4極或更多極)所以電壓不可能很高。
作為另一種實(shí)施例，可以做成斷路的鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這時(shí)磁極對(duì)數(shù)大于等于2，這種斷路鼠籠轉(zhuǎn)子中的籠條兩端均伸出轉(zhuǎn)子鐵芯的端面，一端是換向器，一端是端接器。以4極為例，電流從一個(gè)磁極下的電刷進(jìn)入換向器，然后經(jīng)磁極下的元件邊流至另一端的端接器，再經(jīng)電刷引出，電流經(jīng)絲辨流至同端鄰近磁極的電刷進(jìn)入端接器，經(jīng)過(guò)該磁極下的元件邊后重新流回?fù)Q向器，再?gòu)碾娝⒁?，然后在另一?duì)磁極下重復(fù)以上過(guò)程，直至從最后一個(gè)電刷引出。這種斷路轉(zhuǎn)子的電機(jī)電流路徑長(zhǎng)，電壓比短路轉(zhuǎn)子高，但電刷數(shù)量多一倍，故磨擦損失和電刷接觸耗都將加倍。這是這種電機(jī)的最大缺點(diǎn)，故一般應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成短路結(jié)構(gòu)，除非電壓滿足不了額定要求。
作為第三種實(shí)施例，弧形的炭刷的弧角與磁極的弧度相等，為了保證炭刷與金屬籠條伸出轉(zhuǎn)子磁芯端面突出部分接觸良好，通常將炭刷分解成若干塊，但在電氣上它們是整體的，且每個(gè)電刷上都有恒壓彈簧壓緊，以保證良好的電接觸。
本實(shí)用新型由于采用鼠籠轉(zhuǎn)子，電樞用銅只是原來(lái)的四分之一左右，并且具有鼠籠轉(zhuǎn)子特有的可靠性高，壽命長(zhǎng)、安全性的優(yōu)點(diǎn)，且具有轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕的特點(diǎn)，可以在許多場(chǎng)合廣泛應(yīng)用，特別適合于起動(dòng)機(jī)、叉車電機(jī)等蓄電池電機(jī)。
權(quán)利要求1.一種鼠籠轉(zhuǎn)子直流電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有機(jī)座、磁極、電刷裝置及前后端蓋、軸承，轉(zhuǎn)子包括軸、電樞、前后軸承，其特征是電樞是由鼠籠轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子的鐵芯中插有數(shù)對(duì)平行于鐵芯軸線并對(duì)稱排列成鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬籠條，金屬籠條和轉(zhuǎn)子鐵芯絕緣，每對(duì)金屬籠條的兩端中至少有一端伸出轉(zhuǎn)子鐵芯的端面，金屬籠條伸出轉(zhuǎn)子鐵芯端面的突出部分構(gòu)成換向器和電刷相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征是組成鼠籠的金屬籠條是銅條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其特征是環(huán)形電刷的弧度和每組磁極弧度基本相等。
專利摘要一種鼠籠轉(zhuǎn)子直流電機(jī)，電極采用鼠籠型轉(zhuǎn)子，每對(duì)鼠籠條的一端或二端伸出轉(zhuǎn)子鐵芯的外端面，突出表面的籠條構(gòu)成換向器，通過(guò)電刷和外電源相連接。這種電機(jī)便于一次鑄成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，安全可靠，能節(jié)約用銅量，成本大大降低，可以廣泛用于發(fā)電、調(diào)速系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02K23/26GK2088759SQ91213768
公開(kāi)日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1991年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月23日
發(fā)明者虞國(guó)良 申請(qǐng)人:虞國(guó)良