專利名稱：無換向變磁通直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流電機(jī)領(lǐng)域，它涉及一種無換向。變磁通可調(diào)速的直流電機(jī)。
現(xiàn)在直流電機(jī)大部分設(shè)有換向器，換向器加工制造工藝復(fù)雜，并且要消耗較多的金屬銅，因此直機(jī)電機(jī)價(jià)格高，約為同容量交流電機(jī)的三倍；此外，換向裝置的換向時(shí)容易產(chǎn)生火花的電刷與換向器間是滑動接觸，因此，運(yùn)行可靠性差，維護(hù)困難。由于存在著棘手的電流換向問題，使直流電機(jī)的工作電壓、電機(jī)容量受到很大限制，大電流高轉(zhuǎn)速的直流電機(jī)的制造目前公是個(gè)難題，就調(diào)速來說，直流電機(jī)現(xiàn)有三種調(diào)速方法，電樞串電阻調(diào)速，改變電樞端電壓調(diào)速，改變電機(jī)磁通調(diào)速，都存在要消耗一部分電能，調(diào)速后電機(jī)的機(jī)械特征不理想等缺點(diǎn)。雖然近些年，也出現(xiàn)過無換向器電機(jī)，由于存在一系列工藝問題，本身的結(jié)構(gòu)問題，仍使無換向器直流電機(jī)存在許多缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是為了解決直流電機(jī)的電流換向問題，改善直流電機(jī)的調(diào)速性能。從而降低直流電機(jī)的制造成本，提高電機(jī)效率，解除由于電流換向給直流電機(jī)帶來的一系列的制造和使用維修、維護(hù)等方面的麻煩，同時(shí)降低調(diào)速費(fèi)用，同時(shí)本實(shí)用新型又可作直線直流電機(jī)，擴(kuò)大了直流直機(jī)的使用范圍。
本實(shí)用新型的無換向變磁通的工作原理也是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律的基礎(chǔ)之上的，本實(shí)用新型電機(jī)設(shè)有外磁極和內(nèi)磁極，在內(nèi)外磁極間設(shè)有轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子兩端設(shè)有調(diào)節(jié)磁級。其內(nèi)外磁極均由磁極鐵芯和勵－磁繞組組成，調(diào)節(jié)磁級由磁鋼制成。改變電樞繞組的串接方式或改變調(diào)節(jié)磁極與轉(zhuǎn)子鐵芯的位置便可進(jìn)行調(diào)速或改變轉(zhuǎn)子運(yùn)動方向。電刷及內(nèi)磁極固定在內(nèi)磁機(jī)固定蓋上，該固定蓋及外磁極均固定在電機(jī)機(jī)座上，在電機(jī)軸上套有集電環(huán)和轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤，轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤起著聯(lián)接轉(zhuǎn)子和軸的作用并兼有風(fēng)扇的作用。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述如下

圖1為無換向原理圖；圖2和圖3為變磁通原理圖；圖4為總結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1是本實(shí)用新型的無換向工作原理圖，圖中的電樞繞組是矩形線圈，A為外磁極鐵芯，B為外磁極勵磁繞組，C為電樞繞組，D為轉(zhuǎn)子鐵芯，E為內(nèi)磁級鐵芯，F(xiàn)為內(nèi)磁極繞組，通電后定子磁極極性和電樞電流方向均如圖中所示，根據(jù)磁場對載流導(dǎo)體的作用原理可知，電樞繞組就要受電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電樞轉(zhuǎn)動，只要勵磁繞組中的電流方向不變，電樞繞組中的電流方向不變，轉(zhuǎn)子會向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動，若改變電樞繞組或勵磁繞組中的任何一個(gè)電流方向，轉(zhuǎn)子便會反轉(zhuǎn)，這便是本實(shí)用新型的無換向工作原理。圖2和圖3是本實(shí)用新型的變磁通原理圖，所謂變磁通就改變兩個(gè)同名極相對形成的磁場中進(jìn)入和出來矩形線圈磁通的不等程度，本實(shí)用新型的無換向器原理也是建立在兩個(gè)相對同名極形成的磁場中進(jìn)出矩形線圈的磁通不等的基礎(chǔ)上的。變磁通是通變轉(zhuǎn)子和磁極之間的磁阻來實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示，當(dāng)調(diào)節(jié)磁極G與轉(zhuǎn)子鐵芯D的距離較大時(shí)，磁極和轉(zhuǎn)子鐵芯形成了磁通路的磁阻較大，轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁力線分布如圖中所示。如圖3所示，當(dāng)調(diào)節(jié)磁極G與轉(zhuǎn)子的距離較小時(shí)，磁極和轉(zhuǎn)子鐵芯形成的磁通路的磁阻較小，改變轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的磁通，從而改變進(jìn)入矩形線圈磁通的不等程度，從而達(dá)到改變電機(jī)電樞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而調(diào)速，變磁通就是通過改變電機(jī)在同一電壓同一速度下電樞的電磁轉(zhuǎn)矩而進(jìn)行無極調(diào)速的。
本實(shí)用新型除了以上所講的變磁通調(diào)速外，還有一種調(diào)速方法，叫串極調(diào)速。本實(shí)用新型電樞繞組分二大部分，并且有四只電刷，所謂串極調(diào)速是指通過不同的串接方式，串接電樞繞組的電極來完成，這種調(diào)速方法不是無極調(diào)速，其調(diào)速效果同異步交流電機(jī)的變極調(diào)速相似，通串極可以獲得四種不同的速度。這是通過串聯(lián)、并聯(lián)或單接一部分來實(shí)現(xiàn)的。以上主要以電動機(jī)為例對本實(shí)用新型作了介紹，作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，無換向變磁通直流電機(jī)的技術(shù)特征不變，其良好的調(diào)速性變?yōu)榱己玫妮敵鲭妷嚎烧{(diào)性，輸出電壓平穩(wěn)可調(diào)使直流電機(jī)的發(fā)電經(jīng)濟(jì)性提高，供電質(zhì)量提高。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、調(diào)速簡便，調(diào)速費(fèi)用低，調(diào)速的機(jī)械特征硬，節(jié)能節(jié)電。
2、適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)交直流通用，可作直線直流電機(jī)，其具有加速快，速度高的優(yōu)點(diǎn)。
3、電機(jī)效率高，由于轉(zhuǎn)子沒有反復(fù)被磁化的現(xiàn)象，故電機(jī)的鐵損小，發(fā)熱少。
4、電機(jī)的體積與功率之比小，無換向裝置、制造簡便、維護(hù)方法，成本降低。
5、直流型磁場穩(wěn)定，機(jī)械性能好，電磁噪音小。作發(fā)電機(jī)運(yùn)動，輸出電能的質(zhì)量高。
6、結(jié)構(gòu)緊湊，散熱方式好。
下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。
圖1、無換向變磁通直流電機(jī)的無換向工作原理圖，圖2和圖3為變磁通工作原理圖A－－外磁極鐵芯 B－－外磁極勵磁繞組C－－電樞繞組 D－－轉(zhuǎn)子鐵芯E－－內(nèi)磁極鐵芯 F－－內(nèi)磁極繞組G－－調(diào)節(jié)磁級圖4、無換向變磁通直流電機(jī)示意圖
1－－電機(jī)座 2－－電機(jī)端蓋 3－－軸承壓蓋 4－－滾動軸承 5－－軸承透蓋 6－－手輪 7－－齒輪軸 8－－滑動軸承 9－－吊環(huán) 10－－外磁極鐵芯 11－－外磁級繞組 12－－轉(zhuǎn)子鐵芯 13－－電樞繞組 14－－內(nèi)磁級鐵芯 15－－內(nèi)磁極繞組 16－接線盒 17－－調(diào)節(jié)磁級 18－－內(nèi)磁級固定蓋 19－－電刷 20－－集電環(huán) 21－－轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤 22－－電機(jī)軸 23－－鍵 24－－填充料圖5、無換向變磁通直流電機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖。
圖6、無換向變磁通直流電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯示意圖。
圖7、無換務(wù)變磁通直流電機(jī)外磁極鐵芯示意圖。
圖8、無換向變磁通直流電機(jī)內(nèi)磁極鐵芯示意圖。
圖9、無換向變磁通直流電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤示意圖。
圖10、無換向變磁通直流電機(jī)直線電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
25－－機(jī)座 26－－上磁極 27－－電樞繞組 28－－電樞鐵芯 29－－螺帽 30－－絲杠 31－－手輪 32－－導(dǎo)電柱 33－－滑刷 34－－光杠 35－－滑套 36－－導(dǎo)軌 37－－滑刷架 38－－調(diào)節(jié)磁極 39－－填充料 40－－下磁極 41－－端蓋實(shí)施例1如圖4所示，無換向變磁通直流電機(jī)主要由24部分組成，1為電機(jī)機(jī)座，電機(jī)機(jī)機(jī)座是電機(jī)磁路的一部分，因此要求用導(dǎo)磁材料制成，電機(jī)機(jī)座用鑄鋼鑄造，其中外磁極鐵芯10和內(nèi)磁極固定蓋18均用螺絲固定在機(jī)座上，2是電機(jī)端蓋，3是軸承壓蓋，4是滾動軸承，5是軸承透蓋，電機(jī)端蓋2和軸承壓蓋3及軸承透蓋5均用鑄鐵制造，6是手輪，手輪也是用鑄鐵制造，7是齒輪軸，齒輪軸用碳鋼制造，8是滑動軸承，軸承用黃銅制造，手輪6及齒輪軸7和調(diào)節(jié)磁極17和內(nèi)磁極固定蓋18組成電機(jī)的。調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意如圖5所示。調(diào)節(jié)時(shí)轉(zhuǎn)動手輪6，手輪6通過齒輪軸從而帶動調(diào)節(jié)磁極旋轉(zhuǎn)，而調(diào)節(jié)磁極17和內(nèi)磁極固定蓋18之間以梯形螺紋連接，調(diào)節(jié)磁極18旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)磁極便會沿螺紋的軸向移動，這樣就會改變調(diào)節(jié)磁極與轉(zhuǎn)子鐵芯間的氣隙，氣隙改變必然會引起進(jìn)入和出處電樞繞組的磁通量的不等程度，從而改變電機(jī)的技術(shù)特征，從而起到調(diào)速和調(diào)壓。9為吊環(huán)，吊環(huán)固定在電機(jī)座上。10是外磁極鐵芯。11是外磁極繞組，外磁極繞組套在外磁極鐵芯上，外磁極鐵芯則是螺絲緊固或壓緊在機(jī)座上。12是轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖如6所示，轉(zhuǎn)子鐵芯的表面開有槽，這些槽是用來嵌放電樞繞組的，轉(zhuǎn)子鐵芯用合金鋼鍛造或用鑄鋼鑄造。轉(zhuǎn)子鐵芯分為兩大部分，二部分轉(zhuǎn)子鐵芯都套在轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤21上，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯的空隙槽中，填充非導(dǎo)磁材料填充料24，它的作用使磁場不通過電樞繞組的一邊。13是電樞繞組，電樞繞組為矩形線圈，電樞繞組嵌放在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。14為內(nèi)磁極鐵芯，內(nèi)磁級鐵芯示意圖如圖8所示，內(nèi)磁極鐵芯用無硅鋼片沖壓而成，其厚度在0.5－－1毫米之間，外磁極鐵芯示意圖如圖7所示，它的材料也是用無硅鋼片沖壓而成，厚度與內(nèi)磁極鐵芯相同。15是內(nèi)磁極繞組，內(nèi)磁極繞組也是套在內(nèi)磁極鐵芯上，內(nèi)磁極鐵芯用螺絲及定位銷固定在內(nèi)磁極固定蓋上，16為電機(jī)接線盒，17是調(diào)節(jié)磁極，調(diào)節(jié)磁極用磁鋼制造，調(diào)節(jié)磁極的外圈有齒形，內(nèi)圈有螺紋。18是內(nèi)磁極固定蓋，內(nèi)磁極固定蓋是電機(jī)磁路的一部分，內(nèi)磁極固定蓋用鑄鋼制造，內(nèi)磁極固定蓋上有螺紋與調(diào)節(jié)磁極相配合，內(nèi)磁極固定蓋上有止扣，其采用止扣定位固定在機(jī)座上，用螺栓連接。內(nèi)磁極固定蓋上裝配有電刷及刷架。19是電刷，電刷采用標(biāo)準(zhǔn)件，20是集電環(huán)，集電環(huán)用黃銅制造，21是轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤，轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤示意圖如圖9所示，轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤和電機(jī)軸之間用平鍵來傳遞扭矩，其與軸的配合采用過渡配合，轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤用鑄鋼或鑄鋼制造。轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤又兼風(fēng)扇的作用。22是電機(jī)軸，電機(jī)軸用調(diào)質(zhì)鋼制造。23是平鍵，平鍵用45鋼制造。24是轉(zhuǎn)子填空料的作用是不讓磁場通過，并且有固定電樞繞組的作用，填充料用非導(dǎo)磁材料如塑料。
實(shí)施例2，如圖10所示，將旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子及內(nèi)外磁極沿圓周方向展開，構(gòu)成直線直流電機(jī)，25是電機(jī)座，電機(jī)座用碳鐵焊結(jié)或用鑄鋼制造，26是上磁極，27是電樞繞組，28是電樞鐵芯，電樞鐵芯用無硅鋼片沖壓而成，無硅鋼片厚度為0.5毫米左右，涂絕緣漆疊壓套在導(dǎo)軌36上。29是螺母，螺母的作用是緊固手輪31，30是絲杠，絲杠30及手輪31，調(diào)節(jié)磁極38，光杠34組成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動手輪便可提升起調(diào)節(jié)磁極，便能調(diào)整調(diào)節(jié)磁極與電樞鐵芯的氣隙，從而可改變進(jìn)出矩形線圈37的磁通不等程度，從而起到調(diào)速的作用。32是導(dǎo)電柱，導(dǎo)電柱用黃銅制造，33是滑刷，滑刷與導(dǎo)電柱間以滑動接觸，它的作用是把外接電能引入電樞繞組，34是光杠，光杠用鑄鐵制造，它的作用是扶正調(diào)節(jié)磁級。35是滑套，滑套用青銅制造，它的作用是扶正導(dǎo)軌。36是導(dǎo)軌，導(dǎo)軌用碳鋼制造，37是滑刷架，滑刷安裝在滑刷架上，滑刷架固定在電樞鐵芯上。38是調(diào)節(jié)磁極，調(diào)節(jié)磁極用磁鋼制造，39是填充料，填充料可以不用，填充料的材料是塑料。40是下磁極，上磁極26及下磁極40均用螺絲固定在機(jī)座上，41是端蓋，端蓋用碳鋼制造，端蓋用螺絲固定在機(jī)座上。
權(quán)利要求1.一種無換向變磁通直流電機(jī)，其特征在于所述直流電機(jī)的定子部分設(shè)有內(nèi)磁極及外磁極，在內(nèi)外磁極之間設(shè)有轉(zhuǎn)子，其內(nèi)、外磁極由磁極鐵芯和勵磁繞組組成，轉(zhuǎn)子由二塊整體式鐵芯及電樞繞組組成，改變電樞繞組的串接方式便可進(jìn)行調(diào)速；在轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)有調(diào)節(jié)磁極，改變調(diào)節(jié)磁極與轉(zhuǎn)子間的位置或電流大小及方向便可進(jìn)行調(diào)速(或輸出電流調(diào)壓)；電刷及內(nèi)磁極固定在內(nèi)磁極固定蓋上，該固定蓋和外磁極均固定在電機(jī)機(jī)座上，電機(jī)軸裝在電機(jī)端蓋上的軸承上，電機(jī)端蓋固定在內(nèi)磁極固定蓋上，電機(jī)軸上套有集電環(huán)及轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤，轉(zhuǎn)子聯(lián)軸盤還兼有風(fēng)扇的作用。
2.按照權(quán)利要求1所述的無換向變磁通直流電機(jī)，其特征在于內(nèi)磁級、外磁極及調(diào)節(jié)磁極均采用永久磁鋼制成。
3.按照權(quán)利要求1、2所述的無換向變磁通直流電機(jī)，其特征在于，把轉(zhuǎn)子以及內(nèi)、外磁極沿圓周方向展開，電刷及集電環(huán)，變成導(dǎo)電導(dǎo)軌及滑刷，以構(gòu)成直線電機(jī)，變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動。
專利摘要一種無換向變磁通直流電機(jī)，是由內(nèi)磁極及外磁極、轉(zhuǎn)子、調(diào)節(jié)磁極等組成，轉(zhuǎn)子設(shè)在內(nèi)、外磁極之間，改變轉(zhuǎn)子電樞的串接方式以及改變調(diào)節(jié)磁極的位置或電流大小和方向均可進(jìn)行調(diào)速或調(diào)節(jié)輸出電流。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，提高了電機(jī)效率，降低了制造成本；并且還可做直線電機(jī)，它是一種適用廣泛的無電流換向裝置的，調(diào)節(jié)方便的新電機(jī)。
文檔編號H02K16/00GK2183044SQ94202408
公開日1994年11月16日 申請日期1994年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月24日
發(fā)明者解建輝 申請人:解建輝