CN103078427B - 一种滑环电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滑环电机，包括电机壳、定子和转子，其特征在于：所述的转子具有，在转子支架同心连接圆筒，圆筒内外周面设有凸极，圆筒壁上缠有转子线圈，该线圈与滑环连接；定子，具有在导磁筒内设置有定子外套，在定子外套内设有线圈骨架，线圈骨架上配置有多组空心线圈，该线圈配置成隔着空隙即与上述转子的内周面相对，同时也与转子的外周面相对。本发明特点是：改变了传统电机的定转子结构，通过优化线圈轨迹上的磁场分布，极大的提高线圈与永磁场的相互作用，从而使电机效率得到很大提高，增大了电机转矩、减小了启动电流、降低了耗电量，定子线圈为空心线圈，降低了铁损、减轻了电机重量，同时也降低了电机温升。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，涉及一种电动机/发电机。
背景技术
现有的各种电动机，如交流感应电动机，具有结构简单、工作可靠，但有启动困难、启动电流大、耗电量大、发热量高、效率低、调速困难。现有的有刷和无刷直流电动机包括永磁直流电动机，虽有比前者工作效率高、调速容易，但有发热量高、成本高、故障率高、容易烧毁、维修困难、磁能利用率低、转子惯量大。
现有发电机也有共同缺点，那就是电机容易发热、效率低、磁能利用率低、使用成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种滑环电机，与现有电机相比，它能充分利用磁能做功，具有成本低、重量轻、效率高、温升低、耗电量小、转矩大、转子惯量小、工作可靠、可实现无极变速、可频繁改变正反转，与永磁电机相比耐高低温不失磁。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为；
一种滑环电机包括；控制盒、控制元件、端盖、轴承、电机壳、定位盘、定位盘轴承、电机轴、定子内套轴承、导磁套、滑环、定子、转子，在电机壳中间设有定位盘，定位盘中心设有定位盘轴承，电机壳两侧装有端盖，端盖中心设有轴承，电机轴中间通过定位盘轴承与定位盘连接，电机轴两端通过轴承与端盖连接，导磁套、定子内套轴承以及转子一端，分别与电机轴相连接，电机轴为空心一端装有滑环，转子线圈连接线通过电机轴空心与滑环连接，定子设在电机壳内，定子一端与端盖同心相连接；所述的转子具有，在导磁的圆筒内周面上设有偶数个等距离的内凸极，同时在每个内凸极径向所对应的圆筒外周面上设有外凸极，在圆筒壁上缠有转子线圈，该转子线圈在通过电流时使各凸极产生磁性，且在同一周面上相邻两凸极的磁极性相反，圆筒一端与转子支架同心连接；定子，具有在导磁筒内设置的定子外套，在定子外套内设有线圈骨架，该线圈骨架为同心不同圆的双层一端相连，两层之间设有能套入上述转子并均有空隙的双层圆筒，线圈骨架上配置有多组空心定子线圈，该定子线圈配置成隔着空隙即与上述转子的内周面相对，同时也与转子外周面相对，并且有转子内周面的定子线圈与径向所对应的转子外周面的定子线圈在同一极性的磁场上作用相同。线圈骨架内设有定子内套，定子内套一端与定子内套轴承连接，定子内套另一端与定子外套之间设有支撑圆盘。
以上本发明是用作发电机。
当本发明作为电动机时，将装有控制元件的圆盘形控制盒同心安装在端盖上，控制元件与定子里的霍尔元件件组成控制电路，来控制定子线圈与转子的相互作用，从而实现电动机运转。控制盒用导热性好材料制作，即给电子元件散热又起到保护作用，同时实现机电一体化。
采用本发明优点是；
改变了传统电机的定转子结构，通过优化线圈轨迹上的磁场分布，极大的提高线圈与磁场的相互作用，从而使电机效率得到很大提高，减小了启动电流、降低了耗电量。
由于定子线圈为空心线圈，降低了铁损、减轻了电机重量、去除了齿槽效应，同时也降低了电机温升。
转子为空心，减轻了转子重量、降低了转子惯量、提高了改变正反转的频率。
转子内外都有定子线圈，增大了定子线圈与转子的作用力；从而提高了电动机的转矩。
本发明用电子器件控制电动机运转，实现了无极变速。
附图说明
图1为本发明一种滑环电机半剖示意图；
图2a为本发明一种滑环电机定子线圈与线圈骨架装配示意图；
图2b为本发明一种滑环电机定子线圈骨架剖面示意图；
图3为本发明一种滑环电机单个定子线圈的一种缠绕形式示意图；
图4为本发明一种滑环电机定子外套剖面示意图；
图5为本发明一种滑环电机导磁筒剖面示意图；
图6为本发明一种滑环电机定子内套外形示意图；
图7为本发明一种滑环电机转子剖面示意图；
图8为本发明一种滑环电机转子一端面示意图；
图中有；1定位盘，2线圈骨架，3定子外套，4导磁筒，5电机壳，6端盖，7滑环，8轴承，9引线，10支撑圆盘，11定子线圈，12定子内套，13圆筒，14导磁套，15定子内套轴承，16转子支架，17定位盘轴承，18电机轴，19定子，20转子，21控制盒，22控制元件，23转子线圈，201外加强筋，202筒壁，203霍尔元件，204内加强筋，301外套槽，12a内套槽，13a内凸极，13b外凸极，13c螺纹孔，16a螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见附图1至附图8所示，一种滑环电机包括；控制盒21、控制元件22、端盖6、轴承8、电机壳5、定位盘1、定位盘轴承17、电机轴18、定子内套轴承15、导磁套4、滑环7、定子19、转子20；在电机壳5中间设有定位盘1，定位盘1中心设有定位盘轴承17，电机壳5两侧装有端盖6，端盖6中心设有轴承8，电机轴18中间通过定位盘轴承17与定位盘1连接，电机轴18两端通过轴承8与端盖6连接，导磁套14、定子内套轴承15以及转子20一端，分别与电机轴18相连接，电机轴18为空心一端装有滑环7，转子线圈23连接线通过电机轴18空心与滑环7连接(图中没画出)，定子19设在电机壳5内，定子19一端与端盖6同心相连接；所述的转子20包括，圆筒13、转子线圈23、转子支架16、螺栓16a，在导磁的圆筒13内周面上设有偶数个等距离的内凸极13a，同时在每个内凸极13a径向所对应的圆筒13外周面上设有外凸极13b，在圆筒13壁上缠有转子线圈23，该转子线圈23在通过电流时使各凸极产生磁性，且在同一周面上相邻两凸极的磁极性相反，圆筒13一端与转子支架16同心连接，用螺栓16a与螺纹孔13c配合将其紧固(参见图7)，其中转子支架16用非导磁材料制作。定子19包括；线圈骨架2、定子外套3、导磁筒4、定子线圈11、引线9、支撑圆盘10、定子内套12，其中导磁筒4起到磁屏蔽作用， 可用带有绝缘层的硅钢片叠成，或用外层绝缘的高导磁钢丝绕成，也可用高导磁的铁氧体磁瓦合成。线圈骨架2为同心不同圆的双层一端相连的两层之间设有能套入上述转子20并均有空隙的空腔双层圆筒，在筒壁202的内层圆筒内周面设有多条周向平行，且间距相等，短于圆筒长的内加强筋204，在内加强筋204径向对应的外层筒壁202外周面上，设有相同数目的外加强筋201，在线圈骨架2上安装有多组空心定子线圈11，该定子线圈11在线圈骨架2上配置成隔着空隙即与上述转子20的内周面相对，同时也与转子20的外周面相对。在线圈骨架2内插入与内加强筋204相对应的设有内套槽12a的定子内套12后，再安装内壁上与外加强筋201相对应设有外套槽301的定子外套3，定子内套12一端与定子内套轴承15连接，另一端与定子外套3之间安装有支撑圆盘10，同时在支撑圆盘10的出线孔(图中没标明)引出定子线圈11引线9，在定子外套3的外圆上设置导磁筒4，定子20内外用高强度树脂浇注成一体，一台发电机组装完成。
其中定子外套3、线圈骨架2、定子内套17，全部用高电阻率材料制作。定子内套轴承15可防止定子内套径向移动。
当本发明一种滑环电机作为电动机时；
将装有控制元件22的控制盒21与端盖6同心连接。在定子19一端设有霍尔元件203，用于检测转子位置并输出信号控制控制元件7，来控制每组定子线圈11与转子20磁场的相互作用，从而使电动机运转。
Claims (4)
1.一种滑环电机，该电机包括；控制盒、控制元件、端盖、轴承、电机壳、定位盘、定位盘轴承、电机轴、定子内套轴承、导磁套、滑环、定子、转子，在电机壳中间设有定位盘，定位盘中心设有定位盘轴承，电机壳两侧装有端盖，端盖中心设有轴承，电机轴中间通过定位盘轴承与定位盘连接，电机轴两端通过轴承与端盖连接，导磁套、定子内套轴承以及转子一端，分别与电机轴相连接，电机轴为空心一端装有滑环，转子线圈连接线通过电机轴空心与滑环连接，定子设在电机壳内，定子一端与端盖同心相连接；
其特征在于所述的转子具有，在导磁的圆筒内周面上设有偶数个等距离的内凸极，同时在每个内凸极径向所对应的圆筒外周面上设有外凸极，在圆筒壁上缠有转子线圈，该转子线圈在通过电流时使各凸极产生磁性，圆筒一端与转子支架同心连接；定子，具有在导磁筒内设置的定子外套，在定子外套内设有线圈骨架，该线圈骨架为同心不同圆的双层一端相连，两层之间设有能套入上述转子并均有空隙的双层圆筒，线圈骨架上配置有多组空心定子线圈，该定子线圈配置成隔着空隙即与上述转子的内周面相对，同时也与转子外周面相对，并且有转子内周面的定子线圈与径向所对应的转子外周面的定子线圈在同一极性的磁场上作用相同，线圈骨架内设有定子内套，定子内套一端与定子内套轴承连接，定子内套另一端与定子外套之间设有支撑圆盘。
2.根据权利要求1所述的一种滑环电机，其特征在于所述转子支架为非导磁材料。
3.根据权利要求1所述的一种滑环电机，其特征在于所述定子外套、定子内套和线圈骨架为高电阻率材料制作。
4.根据权利要求1所述的一种滑环电机，其特征在于所述定子外套、线圈骨架、定子线圈、定子内套和导磁筒用树脂浇注成一体。
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