專利名稱：中低速節(jié)能直流電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)特異的節(jié)能直流電動機(jī)，特別是一種中低轉(zhuǎn)速、大扭矩力的直流電動機(jī)，是一種可在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等幾乎所有只需要中低轉(zhuǎn)速直流電動機(jī)的領(lǐng)域中使用的機(jī)電設(shè)備。
普通的直流電動機(jī)的工作原理都是基于電磁力原理，通過定子磁極產(chǎn)生的磁場作用在通電的電樞繞組上的力驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。這種電動機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要使用大量的電樞繞組，本身較為笨重，如不采用永磁體做定子，則定子和轉(zhuǎn)子繞組都需要通電以產(chǎn)生電磁力。另外電樞在旋轉(zhuǎn)過程中要產(chǎn)生反電勢，電樞鐵芯在磁場中旋轉(zhuǎn)時還要產(chǎn)生鐵耗及其它損耗，因此對轉(zhuǎn)速要求不高的場合下使用這種普通結(jié)構(gòu)電動機(jī)浪費(fèi)了很多能源。
本實(shí)用新型的目的是提供一種通過定子磁極對轉(zhuǎn)子凸極的電磁吸引力帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而且定、轉(zhuǎn)子極數(shù)比為86(或86的整數(shù)倍)的大扭矩力、中低轉(zhuǎn)速的節(jié)能直流電動機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是根據(jù)磁體對鐵磁性材料具有吸引力的原理，將定子的線圈繞組通以直流電產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子由鐵磁性材料制成，帶有與定子磁極對應(yīng)的凸極，轉(zhuǎn)子凸極受到定子磁極的電磁引力驅(qū)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。該直流電動機(jī)中，定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子凸極數(shù)采用了86(86的整數(shù)倍)的比例，使得總有轉(zhuǎn)子凸極進(jìn)入定子磁極下，扭矩力總大于1，并能避免出現(xiàn)牽拉死點(diǎn)。定子磁極分為四組，每個磁極各繞一組參數(shù)和排列結(jié)構(gòu)完全一致的線圈。各組線圈的首尾相連形成回路，各組的相鄰側(cè)對應(yīng)位置連接于一點(diǎn)接直流電源負(fù)極，另一側(cè)依次接入配電器滑環(huán)電路。配電器滑環(huán)與定子連為一體，所設(shè)置的滑環(huán)數(shù)＝定子磁極組數(shù)(4組)×轉(zhuǎn)子凸極數(shù)。滑環(huán)間的間隔與滑環(huán)寬度基本相等，滑環(huán)間由空環(huán)隔開。每個滑環(huán)對應(yīng)的圓心角為360°／(2×滑環(huán)數(shù))，滑環(huán)的組數(shù)與轉(zhuǎn)子凸極數(shù)相等，每組中各有一個滑環(huán)對應(yīng)不同的定子磁極組。碳刷彈性地接觸配電器滑環(huán)，并接直流電源正極。碳刷與轉(zhuǎn)子連成一體一同旋轉(zhuǎn)，其安裝角度可調(diào)。碳刷的寬度是滑環(huán)寬度的2倍，這樣至少有一個滑環(huán)可以與碳刷相接觸，為定子繞組提供電流產(chǎn)生磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的節(jié)能直流電動機(jī)。


圖1是該直流電動機(jī)的原理圖，圖2是電磁扭矩力與碳刷旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系曲線，圖3是定子磁極與轉(zhuǎn)子凸極比為64的電動機(jī)處于最小扭矩力時的位置圖，圖4是8磁極電動機(jī)配電器滑環(huán)的配置圖，圖5是該直流電動機(jī)的剖面圖。
如圖1所示，一種定子磁極1與轉(zhuǎn)子凸極2的比數(shù)為86的直流電動機(jī)，圖1中的電動機(jī)可以作為本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，定子磁極1與轉(zhuǎn)子凸極2的比數(shù)也可以是86的整數(shù)倍。轉(zhuǎn)子凸極2的寬度與定子磁極1的寬度基本相同，定子磁極共分四組，即AA′、BB′、CC′、DD′。每個磁極1上各繞一組參數(shù)和排列結(jié)構(gòu)一致的線圈3，每組線圈3組成一閉合回路。四組線圈3相鄰側(cè)對應(yīng)位置接于一點(diǎn)與直流電源負(fù)極相連，四組線圈3的另一側(cè)分別與該組磁極對應(yīng)的配電器滑環(huán)4連接，滑環(huán)4的組數(shù)與轉(zhuǎn)子凸極2的極數(shù)相等，每組中各有四個滑環(huán)，分別為4.1、4.2、4.3、4.4依次排列，對應(yīng)四組定子磁極AA′、BB′、CC′、DD′，六組滑環(huán)4依次排列在定子磁極1下形成一圓周?；h(huán)4間的間隔與滑環(huán)4的寬度相同，相隔的角度為7.5°，滑環(huán)4對應(yīng)的圓心角也是7.5°，各組滑環(huán)中對應(yīng)同一組定子磁極1的滑環(huán)之間由導(dǎo)線相連?；h(huán)4與定子連為一體，碳刷5與滑環(huán)4彈性地接觸并連接直流電源的正極，碳刷5的寬度為滑環(huán)4的兩倍，對應(yīng)的圓心角為15°，碳刷5與轉(zhuǎn)子連接并可與其一起旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度可以調(diào)整，其角度調(diào)整到當(dāng)定子磁極1的AA′和轉(zhuǎn)子的一對凸極完全相對時，碳刷提前2－3°停止向AA′的線圈3供電的位置最佳。
下面根據(jù)圖2的扭力曲線說明該電動機(jī)的工作過程。當(dāng)碳刷5從滑環(huán)4.1運(yùn)轉(zhuǎn)時開始與滑環(huán)4.2接觸，這時電源通過滑環(huán)4.1和4.2同時向定子AA′、DD′的線圈3供電，AA′和DD′產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子凸極2使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖1的位置，轉(zhuǎn)子的一對凸極ad正對定子磁極1的AA′時，碳刷5轉(zhuǎn)過7.5°剛剛脫離滑環(huán)4.1，電源停止向AA′磁極的線圈3供電，AA′磁極不再產(chǎn)生磁場從而停止對凸極ad的牽拉作用，避免出現(xiàn)定子磁極1的AA′與轉(zhuǎn)子凸極2的ad之間出現(xiàn)牽拉死點(diǎn)。此時直流電源的正極通過碳刷5所接觸的滑環(huán)4向定子磁極1的DD′極的線圈3供電，使DD′極產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子凸極2的Cf極，轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)，扭矩力處于最低點(diǎn)(如圖2中的低谷點(diǎn)，由于2－3°的提前角，此時的扭矩力大于1)，只有一組線圈3產(chǎn)生電磁場牽拉轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其余三組磁極1的線圈3處于閑置狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)過7.5°時，碳刷5同時與滑環(huán)4.2和4.3接觸，直流電源同時向定子磁極1的DD′和CC′的線圈3供電產(chǎn)生磁場，此時DD′磁極牽拉轉(zhuǎn)子凸極2的Cf凸極，CC′磁極牽拉轉(zhuǎn)子的be凸極，AA′和BB′磁極處于閑置狀態(tài)，不會對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻礙作用，轉(zhuǎn)子凸極2再轉(zhuǎn)過7.5°后達(dá)到該電動機(jī)設(shè)計(jì)的最大扭矩力點(diǎn)，此時定子為兩組磁極工作。而其它的電動機(jī)，例如定子磁極與轉(zhuǎn)子凸極比為64的電動機(jī)處于圖3所示的位置時AA′極處于死點(diǎn)，CC′極剛開始牽拉轉(zhuǎn)子凸極，此時電機(jī)的扭矩力幾乎為零。故本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的磁極與轉(zhuǎn)子凸極比為86的電機(jī)比一般直流電機(jī)的扭矩力高許多。
按照上述的結(jié)構(gòu)原理，本實(shí)用新型的電動機(jī)可連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)負(fù)載突然增加時迫使轉(zhuǎn)子減速，由于連接在轉(zhuǎn)子上的碳刷5也同樣減慢速度，增加了每個定子工作磁極線圈3的通電時間，相當(dāng)于降低了磁感磁阻，隨即電流加大，隨著定子線圈電流的增加，磁場隨之增加，加強(qiáng)了牽拉轉(zhuǎn)子凸極的電磁力。克服負(fù)載阻力后轉(zhuǎn)速趨于平穩(wěn)。如遇到負(fù)載減輕，則轉(zhuǎn)速加快，減少了磁極線圈3的通電時間，相當(dāng)于增加定子磁抗，降低了定子線圈3的電流，磁場強(qiáng)度減小，定子磁極1對轉(zhuǎn)子凸極2的牽拉力減弱，速度降低直至趨于平衡。
如圖4所示，磁極與轉(zhuǎn)子凸極比數(shù)為86的電動機(jī)的24個滑環(huán)4均勻地分布在圓周上。滑環(huán)4由螺釘6緊固，滑環(huán)4之間由空環(huán)7隔開，空環(huán)7起支撐碳刷5的作用，空環(huán)7與滑環(huán)4之間有斷開槽8，兩者之間相隔約1，5°。
該直流電動機(jī)的剖面圖如圖5所示。螺釘9將機(jī)殼10與定子磁極1緊固在一起，軸11穿過轉(zhuǎn)子凸極2的軸線。線圈3繞在定子磁極1上，滑環(huán)4由螺釘6緊固，碳刷5由彈簧12加力與滑環(huán)4接觸。定子磁極1與機(jī)殼10采用相同半徑的圓弧鑲嵌式連接。
本實(shí)用新型的直流電動機(jī)與現(xiàn)有的中低速直流電動機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，不采用轉(zhuǎn)子電樞繞組，節(jié)省材料，扭矩力大，不會產(chǎn)生牽拉死點(diǎn)，與同等扭矩的直流電動機(jī)相比節(jié)電達(dá)30％左右，節(jié)能效果顯著。另外，它還具有無起動沖擊電流的特點(diǎn)，起動電流即為工作電流，便于調(diào)速，制造簡單的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種直流電動機(jī)，包括定子磁極(1)和轉(zhuǎn)子凸極(2)，其特征在于定子磁極(1)與轉(zhuǎn)子凸極(2)的數(shù)量比為8∶6或8∶6的整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機(jī)，其特征在于定子磁極(1)的寬度與轉(zhuǎn)子凸極(2)的寬度基本相等，定子磁極(1)上繞有線圈(3)，配電器滑環(huán)(4)均勻地排列在定子磁極(1)的圓周下并與定子磁極(1)連成一體，碳刷(5)由彈簧(12)加力彈性地接觸配電器滑環(huán)(4)并與轉(zhuǎn)子凸極(2)連接成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的直流電動機(jī)，其特征在于各組定子磁極(1)的線圈(3)首尾相連形成回路，其相鄰側(cè)對應(yīng)位置連接于一點(diǎn)接直流電源負(fù)極，另一側(cè)依次接入配電器滑環(huán)(4)，碳刷(5)接直流電源的正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的直流電動機(jī)，其特征在于安裝的滑環(huán)(4)的數(shù)量＝定子磁極的組數(shù)(4組)×轉(zhuǎn)子凸極的數(shù)量 將滑環(huán)(4)分成與轉(zhuǎn)子凸極數(shù)量相等的組，各組滑環(huán)(4)中依次排列有對應(yīng)各定子磁極組的滑環(huán)(4.1、4.2、4.3、4.4)，各組滑環(huán)(4)按順序均勻排列在圓周上，各組滑環(huán)(4)中對應(yīng)相同定子磁極組的滑環(huán)之間用導(dǎo)線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電動機(jī)，其特征在于滑環(huán)(4)之間由空環(huán)(7)隔開，滑環(huán)(4)與空環(huán)(7)之間有斷開槽(8)，滑環(huán)(4)之間的間隔與滑環(huán)(4)的寬度大致相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電動機(jī)，其特征在于定子磁極(1)與機(jī)殼(10)采用相同半徑的圓弧鑲嵌式連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)特異的中低轉(zhuǎn)速，大扭矩力的節(jié)能直流電動機(jī)，該電動機(jī)由定子磁極的電磁力吸引轉(zhuǎn)子凸極驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其中定子磁極與轉(zhuǎn)子凸極的數(shù)量比為8∶6或8∶6的整數(shù)倍，定子磁極上繞有線圈，線圈連成回路，相鄰側(cè)對應(yīng)位置連于一點(diǎn)接電源負(fù)極，另一側(cè)接入滑環(huán)，滑環(huán)均勻地排列在定子磁極下的圓周上與定子連成一體，炭刷與滑環(huán)彈性地接觸，接電源正極，并與轉(zhuǎn)子連成一體。該電機(jī)節(jié)能效果顯著，便于調(diào)速，制造簡單。
文檔編號H02K25/00GK2192096SQ94205679
公開日1995年3月15日 申請日期1994年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者張耀華 申請人:張耀華, 任士蘭, 韓成良