CN102299596A - 多动力马达及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多动力马达，包括一转轴以及共轴串联安装在所述转轴上的多组马达结构，其中每组马达结构包括一组转子和定子以及机壳，所述转子与所述转轴固定，所述定子固定于机壳的内壁；每两组马达结构之间由安装于所述转轴上的一中盖隔开，所述转轴的前、后两端分别通过轴承由锁紧于前、后两端的相应机壳上的前、后端盖所支撑。本发明还涉及所述多动力马达的装配方法。本发明的多动力马达采用多组马达结构共轴串联安装的设计，通过外部控制电路接通其中一组或多组马达结构的电源，该多动力马达可提供不同的机械功率输出。因而该多动力马达的负载率和工作效率高且节省能源。

Description

多动力马达及其装配方法

技术领域

本发明涉及电动马达，更具体地说，涉及一种多动力马达及其装配方法。

背景技术

电动马达是把电能转换成机械能的动力设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其它各种工业中，马达被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制马达作为自动化系统的元件。一般来说，现有的电动马达主要由安装在机壳内的一组定子和转子以及转轴构成，转子固定于转轴上，定子固定于机壳上。接通电流后，转子在电磁力矩作用下开始旋转，进而通过转轴向外输出机械功率。然而，现有的这种电动马达的额定功率是单一的、固定的。对于某些以电动马达驱动的设备，要求起动时转矩很大，起动后正常运行时转矩减小，为满足起动转矩的要求，这些设备必须配备额定功率远大于正常运行时的功率的马达，造成负载率很低，马达效率、功率因数也很低，因而造成电能浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种多动力马达及其装配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种多动力马达，包括一转轴以及共轴串联安装在所述转轴上的多组马达结构，其中每组马达结构包括一组转子和定子以及机壳，所述转子与所述转轴固定，所述定子固定于机壳的内壁；每两组马达结构之间由安装于所述转轴上的一中盖隔开，所述转轴的前、后两端分别通过轴承由锁紧于前、后两端的相应机壳上的前、后端盖所支撑。

根据本发明的实施例中，所述每组马达结构还包括对应于每一组转子和定子设置的一换向器和一对电刷。所述一对电刷安装于对应机壳的周壁上沿径向对称设置的一对电刷安装孔内。

根据本发明的实施例中，所述中盖包括盖体和从盖体的轴向前后两侧延伸出的直径稍小的前端和后端，所述中盖的前端和后端插入对应的前后两个机壳内，且所述中盖的盖体外沿与对应的前后两个机壳相抵并锁紧。

根据本发明的实施例中，所述端盖包括外端和直径稍小的内端，所述端盖的内端插入相应机壳内，所述端盖的外端与所述相应机壳的外端面相抵并锁紧。

根据本发明的实施例中，所述多组马达结构包括第一组马达结构和第二组马达结构。

本发明还提出一种如上所述的多动力马达的装配方法，包括如下步骤：

将中盖套装于转轴上；

在所述中盖的两侧分别安装一组马达结构，其中每组马达结构包括一组转子和定子以及机壳；

将前、后端盖分别通过轴承装于所述转轴的前、后两端并锁紧于前、后两端的相应机壳上。

根据本发明的实施例中，所述安装一组马达结构的步骤进一步包括：

在所述转轴上固定一转子；

在所述转子上套装一定子；

将机壳套入中盖的直径稍小的一端，使中盖的盖体外沿与机壳相抵并锁紧。

根据本发明的实施例中，所述安装一组马达结构的步骤还包括：

在所述转轴上安装一对应于所述转子的换向器；

在所述机壳的周壁上沿径向对称设置的一对电刷安装孔内安装一对电刷。

根据本发明的实施例中，所述将前、后端盖分别锁紧于前、后两端的相应机壳上的步骤进一步包括：

将所述端盖的直径稍小的内端插入相应机壳内，将所述端盖的外端与所述相应机壳的外端面相抵并锁紧。

本发明的多动力马达采用多组马达结构共轴串联安装的设计，多组马达结构工作产生的转矩可在转轴上得到综合。通过外部控制电路接通其中一组或多组马达结构的电源，该多动力马达可提供不同的机械功率输出，以满足不同的需求，从而提高马达的负载率和工作效率，节省能源。而且，本发明多动力马达的多组马达结构可选择性的交替使用，能够保证在一组马达结构故障时由其它马达结构继续提供动力，确保了设备持续运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是根据本发明实施例的多动力马达的整体结构示意图；

图2是图1所示的多动力马达的立体结构爆炸图；

图3是根据本发明实施例的多动力马达的装配关系示意图；

图4是图2中的机壳的立体结构示意图；

图5是图2中的前端盖的剖视图；

图6是图2中的中盖的剖视图；

图7是图2中的电刷的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所涉及的电动马达，由同轴安装的多组转子和相应的多组定子构成，通过外部控制电路来接通其中一组或多组定、转子的电源使其工作，便可为该电动马达提供不同的输出功率，以满足使用该马达的设备的不同动力需求。

图1和图2所示分别是根据本发明一个实施例的多动力马达的整体结构示意图和爆炸图。如图所示，该电动马达100可视为由两台普通的马达(即马达结构10和马达结构20)共轴串联组装而成，包括后端盖11、第一机壳12、第一定子13、第一转子14、第一换向器15、第一对电刷16a和16b、中盖30、第二对电刷26a和26b、第二换向器25、第二转子24、第二定子23、第二机壳22、前端盖21、和转轴40。

其中，第一转子14和第二转子24同轴固定安装在转轴40上。两个转子14和24可以采用现有技术中的各种方式来实现与转轴40的固接，例如，通过键槽配合，又例如，通过转轴与转子轴孔之间全接触的紧配合。对应的第一定子13和第二定子23亦同轴固定安装于第一机壳12和第二机壳22的内壁。两个定子13和23可以采用现有技术中的各种方式来实现与相应机壳的固定。例如如图所示实施例中，大致方形的转子13、23通过其四个弧形角部卡于机壳内壁而固定。第一定子13和第一转子14之间，以及第二定子23和第二转子24之间，可以采用0对0设计，即使定子内孔冲压直径等于转子冲压外径，然后对定子内孔和转子外圆周进行研磨，使得定子与转子二者之间的气隙减少到最低尺寸。这样的0对0设计可以增加马达的扭力，提高功率因数。第一转子14和第二转子24上设有转子绕组，第一定子13和第二定子23上设有定子绕组，各转子和定子的绕组数量和接线方式属于现有技术，故在此不做详述。第一换向器15和第二换向器25也同轴安装于转轴40上，与电刷对配合工作以用于对第一转子14和第二转子24上的电流进行换向。第一换向器15和第二换向器25可以采用现有技术中的各种形式的换向器。

该多动力马达100中，第一机壳12与中盖30、后端盖11配合将第一组马达结构10的定子、转子、换向器和电刷对容置起来，第二机壳22与中盖30、前端盖21配合将第二组马达结构20的转子、定子、换向器和电刷对容置起来。

图4所示是根据本发明实施例的马达所采用的机壳(例如第二机壳22)的结构示意图。该第二机壳22大致成圆筒形，具有外端面222和内端面223，其外端面222上开设有多个均布的螺纹孔224以用于固定前端盖21。该螺纹孔224可以贯通至第二机壳22的内端面223。第二机壳22的周壁上沿径向对称开设有两个电刷安装孔221，该两个电刷安装孔221在第二机壳22的轴向上正好对着容置在第二机壳22内的第二换向器25。第二对电刷26a和26b分别安装在这两个电刷安装孔221内，以确保与第二换向器25电接触。同样，第一机壳12具有与图4所示的第二机壳22相同的结构，第一对电刷16a和16b分别安装在第一机壳12周壁上的电刷安装孔内。再参见图7，每一个电刷(例如电刷16a、16b、26a、和26b)包括电刷支架161和安装在该电刷支架161末端的碳极162，电刷支架161插入机壳上的电刷安装孔内使碳极162与换向器接触，并通过螺钉穿过其上设置的螺纹孔163锁紧在机壳的周壁上。

图5所示是根据本发明实施例的马达所采用的端盖(例如前端盖21)的结构示意图。如图5所示，前端盖21呈圆形，包括直径较大的外端212和直径较小的内端213，从而在内外端之间形成台阶。装配时，前端盖21的内端213插入第二机壳22内，前端盖21的外端212与第二机壳22的外端面222相抵。前端盖21的外端212上沿周向开设有与第二机壳22上的螺纹孔相对应的多个螺纹孔214，以便通过螺钉将前端盖21锁紧固定在第二机壳22上并确保二者的同轴度。此外，前端盖21的中部还设有轴承座211，用于通过轴承支承转轴40的前端(即输出端)。同样，后端盖11具有与前端盖21相同的结构，通过螺钉固定安装在第一机壳12的外端，并设有轴承座以通过轴承支承转轴40的后端。

第一机壳12和第二机壳22的内端分别与中盖30的两侧接合。中盖30的结构在图6中示出，其可以视为是前端盖21与后端盖11的合二为一。如图6所示，中盖30呈圆形，包括盖体31和从盖体31的轴向前后两侧延伸出的直径稍小的前端32和后端33，盖体31沿其周向外沿开设有均布的多个螺纹孔34。装配时，中盖30的后端33插入第一机壳12的内端使第一机壳12的内端面与中盖30的盖体31的后侧面相抵，中盖30的前端32插入第二机壳22的内端使第二机壳22的内端面与中盖30的盖体31的前侧面相抵，然后可以通过螺钉将中盖30与第一机壳12、第二机壳22锁紧固定。再如图6所示，中盖30的中心开设轴孔35，以便安装转轴40。

通过以上所介绍的两组马达结构10和20共轴串联安装的设计，两组马达结构10和20工作产生的转矩可在转轴40上得到综合，该电动马达100可提供更高的机械功率输出。通过外部控制电路同时接通两组马达结构10和20的电源，两组定、转子同时工作，在惯性的帮助下可提供比单独的一组定、转子的输出功率的两倍更大的机械功率输出。仅接通其中一组马达结构(例如马达结构10)的电源时，其内的一组定、转子工作，而另一组马达结构(例如马达结构20)不工作，该电动马达100的总输出功率减小。因此，根据本发明的这种电动马达100通过使其一组或两组马达结构工作，能够根据实际使用的需求提供不同的功率输出，提高该电动马达的负载率和工作效率，节省能源。因而这种电动马达尤其适合用于起动转矩远大于正常运行转矩的那些设备。此外，根据本发明的这种电动马达100还很适合用于需要持续运行的设备，其中的一组马达结构用作另一种马达结构的备用，可以在一组马达结构发生故障时由另一组马达结构提供动力来确保设备持续运行。而且，两组马达结构的交替使用也能延长该电动马达100的使用寿命。

以下将结合图3来介绍图1所示的电动马达100的装配过程。如图3所示，在组装电动马达100时，首先，将中盖30装于转轴40的中部。然后，在中盖30两侧分别安装第一组马达结构10和第二组马达结构20。例如，在中盖30后侧的转轴40上依次安装第一换向器15和第一转子14，并将第一定子13套装在第一转子14上；在中盖30前侧的转轴40上依次安装第二换向器25和第二转子24，并将第二定子23套装在第二转子24上。然后，将第一机壳12和第二机壳22分别套入中盖30的两侧并与中盖30锁紧，此时，第一定子13卡固于第一机壳12的内壁，第二定子23卡固于第二机壳22的内壁。然后，将两对电刷(图3中未示出，参见图1)分别锁紧安装在第一机壳12和第二机壳22上开设的电刷安装孔内，使其分别与第一换向器15和第二换向器25电接触。接着，将转轴40的后端通过轴承装入后端盖11的轴承座111内，将转轴的前端42(例如输出端)通过轴承装入前端盖21的轴承座211内，然后将后端盖11、前端盖21分别与第一机壳12、第二机壳22的外端锁紧，从而将第一组马达结构10和第二组马达结构20分别容置在前后端盖、机壳与中盖形成的两个容置空间内，形成一个整体。

以上结合图1-7介绍了根据本发明一个实施例的电动马达100的结构和装配，该电动马达100包括了共轴串联安装的两组马达结构。然而，在根据本发明的其它实施例中，本发明的多动力马达可以设置共轴串联安装的多组马达结构(例如三组马达结构)，即在同一根转轴上间隔安装多组转子和定子，并通过如上所描述的中盖将每两组转子和定子相互隔开。这样的多动力马达的具体结构和装配方法是本领域的技术人员根据对本发明以上实施例的描述能够获知的，因而在此不再做过多详述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多动力马达，其特征在于，包括一转轴以及共轴串联安装在所述转轴上的多组马达结构，其中每组马达结构包括一组转子和定子以及机壳，所述转子与所述转轴固定，所述定子固定于机壳的内壁；每两组马达结构之间由安装于所述转轴上的一中盖隔开，所述转轴的前、后两端分别通过轴承由锁紧于前、后两端的相应机壳上的前、后端盖所支撑。

2.根据权利要求1所述的多动力马达，其特征在于，所述每组马达结构还包括对应于每一组转子和定子设置的一换向器和一对电刷。

3.根据权利要求2所述的多动力马达，其特征在于，所述一对电刷安装于对应机壳的周壁上沿径向对称设置的一对电刷安装孔内。

4.根据权利要求1所述的多动力马达，其特征在于，所述中盖包括盖体和从盖体的轴向前后两侧延伸出的直径稍小的前端和后端，所述中盖的前端和后端插入对应的前后两个机壳内，且所述中盖的盖体外沿与对应的前后两个机壳相抵并锁紧。

5.根据权利要求1所述的多动力马达，其特征在于，所述端盖包括外端和直径稍小的内端，所述端盖的内端插入相应机壳内，所述端盖的外端与所述相应机壳的外端面相抵并锁紧。

6.根据权利要求1所述的多动力马达，其特征在于，所述多组马达结构包括第一组马达结构和第二组马达结构。

7.一种如权利要求1所述的多动力马达的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

将中盖套装于转轴上；

在所述中盖的两侧分别安装一组马达结构，其中每组马达结构包括一组转子和定子以及机壳；

将前、后端盖分别通过轴承装于所述转轴的前、后两端并锁紧于前、后两端的相应机壳上。

8.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述安装一组马达结构的步骤进一步包括：

在所述转轴上固定一转子；

在所述转子上套装一定子；

将机壳套入中盖的直径稍小的一端，使中盖的盖体外沿与机壳相抵并锁紧。

9.根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于，所述安装一组马达结构的步骤还包括：

在所述转轴上安装一对应于所述转子的换向器；

在所述机壳的周壁上沿径向对称设置的一对电刷安装孔内安装一对电刷。

10.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述将前、后端盖分别锁紧于前、后两端的相应机壳上的步骤进一步包括：

将所述端盖的直径稍小的内端插入相应机壳内，将所述端盖的外端与所述相应机壳的外端面相抵并锁紧。

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