CN107681842B - 一种有刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有刷直流电机，包括：安装有第一法兰和第二法兰的中空壳体；一安装在所述第一法兰和第二法兰上且轴向贯穿所述壳体的电机轴；紧固在所述电机轴上的绕组单元和集电器，所述绕组单元与所述集电器电连接；固定设置在所述壳体的内壁上且与所述绕组单元相对的磁铁单元，其包括第一磁铁和第二磁铁；活动套设在所述集电器上且与所述第二法兰固连的碳刷单元；其中，所述第一磁铁和所述第二磁铁分段式的安装在所述壳体的内圈上，所述碳刷单元与所述壳体的内壁之间还设置有绝缘环。本发明能够有效的隔绝电火花，提高了电机使用的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及直流电机技术领域，尤其涉及有刷直流电机。
背景技术
有刷直流电机是一种直流电机，有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和碳刷，而现有的有刷直流电机的碳刷与壳体之间不设有相应的绝缘结构，其存在的缺点有：电机工作时，碳刷始终与集电器进行摩擦，且在换向的瞬间还会产生电火花灼蚀，存在一定的安全隐患。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种有刷直流电机，其通过在碳刷单元与壳体内壁之间设置绝缘环，能够有效的隔绝电火花，提高了电机使用的稳定性和安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有刷直流电机，包括：前、后端部上分别安装有第一法兰和第二法兰的中空壳体；一通过轴承安装在所述第一法兰和第二法兰上且轴向贯穿所述壳体的电机轴；紧固在所述电机轴上的绕组单元和集电器，所述绕组单元和所述集电器随所述电机轴的旋转而转动，所述绕组单元与所述集电器电连接；固定设置在所述壳体的内壁上且与所述绕组单元相对的磁铁单元，其包括磁性相反的第一磁铁和第二磁铁；与所述集电器电连接的碳刷单元；其中，所述磁铁单元还包括一对用于连接所述第一磁铁和所述第二磁铁的弹性件，所述第一磁铁和所述第二磁铁通过所述弹性件分段式的安装在所述壳体的内圈上，所述碳刷单元与所述壳体的内壁之间还设置有绝缘环。
优选的，所述第一法兰和所述第二法兰通过一对螺栓紧固在所述壳体上。
优选的，所述第一磁铁和所述第二磁铁对称设置在所述绕组单元的两侧。
优选的，所述第一磁铁和所述第二磁铁为圆弧结构，所述弹性件为用于使得所述第一磁铁和所述第二磁铁向所述壳体的内壁方向靠拢的弹性薄壁折弯结构。
优选的，所述碳刷单元包括一套设在所述集电器上且紧固在所述第二法兰内侧壁上的碳刷盘、对称安装在所述碳刷盘上的一对碳刷、安装在所述碳刷盘上用于使得所述碳刷抵靠在所述集电器上的碳刷扭簧、安装在所述碳刷盘上的电容，其中，所述碳刷盘与所述壳体的内壁之间安装有所述绝缘环，所述碳刷盘包括一成型有一中心孔的基板、对称设置在所述中心孔的边沿上用于安装所述碳刷的安置槽、固定设置在所述基板上且位于所述安置槽一侧用于安装所述碳刷扭簧的柱体、固定设置在所述基板上用于卡设所述碳刷扭簧端部的卡块、一位于所述基板与所述第二法兰之间且与所述基板固连的顶环、成型在所述基板上用于与所述第二法兰固连的安装孔，所述基板上还设置有多个电连接端子，所述电连接端子分别与所述碳刷和外部导线连接。
优选的，所述绕组单元包括一线圈架和绕设在所述线圈架上的线圈，其中，所述线圈架包括一由硅钢片堆叠而成的圆柱状的主架体和一对设置在所述主架体两端的端盖，所述主架体的外圆周壁上成型有多个沿轴向分布的用于容置线圈的槽体，所述槽体内设置有绝缘纸，所述端盖上成型有与所述槽体相对应的缺口。
优选的，所述线圈绕设成圆环状，所述第一磁铁和所述第二磁铁的内圈直径值相等，其中，所述线圈的外径、所述主架体的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁内圈直径之间的比值为1:3.2~3.4:3.3~3.5。
优选的，所述线圈的外径、所述主架体的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁内圈直径之间的比值为1:3.36:3.42。
优选的，所述电机轴上还套设有一与所述顶环相配合的密封件，所述密封件的一端抵设在所述集电器上、另一端与安装在所述第二法兰上的轴承相抵靠。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提供的有刷直流电机，其通过在碳刷单元与壳体内壁之间设置绝缘环，能够有效的隔绝电火花，提高了电机使用的稳定性和安全性；另外，第一磁铁和第二磁铁以分段式的安装方式设置在所述壳体的内圈上，具有结构简单、安装方便、节省材料的优点。
附图说明
图1是本发明所述有刷直流电机的结构示意图；
图2是本发明所述有刷直流电机的分解结构示意图；
图3是本发明所述有刷直流电机的集电器和密封件之间的位置关系示意图；
图4是本发明所述有刷直流电机的磁铁单元的结构示意图；
图5是本发明所述有刷直流电机的碳刷单元的结构示意图；
图6是本发明所述有刷直流电机的碳刷盘的结构示意图；
图7是本发明所述有刷直流电机的绕组单元的结构示意图；
图8是本发明所述有刷直流电机的绕组单元的线圈架的结构示意图；
图9是本发明所述有刷直流电机的密封件的结构示意图；
图10是本发明所述有刷直流电机的密封件与顶环之间的位置示意图。
图中：10、壳体；11、第一法兰；12、第二法兰；13、电机轴；14、螺栓；20、磁铁单元；21、第一磁铁；22、弹性件；23、第二磁铁；30、碳刷单元；31、碳刷盘；311、基板；312、中心孔；313、顶环；314、连接柱；315、安置槽；316、柱体；317、卡块；318、安装孔；32、碳刷；33、碳刷扭簧；34、电容；40、集电器；50、绕组单元；51、线圈架；511、主架体；512、端盖；52、线圈；53、绝缘纸；54、槽体；60、绝缘环；70、密封件；71、颈部；72、凸缘部；80、导线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1至图3所示，本发明提供了一种有刷直流电机，包括：前、后端部上分别安装有第一法兰11和第二法兰12的中空壳体10，所述第一法兰11和所述第二法兰12通过一对螺栓14紧固在所述壳体10上，所述螺栓14轴向贯穿所述壳体10；一通过轴承安装在所述第一法兰11和第二法兰12上且轴向贯穿所述壳体10的电机轴13；紧固在所述电机轴13上的绕组单元50和集电器40，所述绕组单元50和所述集电器40随所述电机轴13的旋转而转动，所述绕组单元50与所述集电器40电连接；固定设置在所述壳体10的内壁上且与所述绕组单元50相对的磁铁单元20，其包括磁性相反的第一磁铁21和第二磁铁23；与所述集电器40电连接的碳刷单元30；如图4所示，所述磁铁单元20还包括一对用于连接所述第一磁铁21和所述第二磁铁23的弹性件22，所述第一磁铁21和所述第二磁铁23通过所述弹性件22分段式的安装在所述壳体10的内圈上，所述第一磁铁21和所述第二磁铁23对称设置在所述绕组单元50的两侧；如图2所示，所述碳刷单元30与所述壳体10的内壁之间还设置有绝缘环60，所述绝缘环60能够有效的隔绝所述碳刷单元30与所述集电器40摩擦产生的电火花，提高了电机使用的稳定性和安全性；另外，所述第一磁铁21和所述第二磁铁23以分段式的安装方式设置在所述壳体10的内圈上，具有结构简单、安装方便、节省材料的优点。
如图4所示，所述第一磁铁21和所述第二磁铁23为圆弧结构，所述弹性件22为用于使得所述第一磁铁21和所述第二磁铁23向所述壳体10的内壁方向靠拢的弹性薄壁折弯结构，具体的，所述弹性件22可呈“弓”字型或是“几”字型或是“M”字型等等。
如图5和图6所示，所述碳刷单元30包括一套设在所述集电器40上且紧固在所述第二法兰12内侧壁上的碳刷盘31、对称安装在所述碳刷盘31上的一对碳刷32、安装在所述碳刷盘31上用于使得所述碳刷32抵靠在所述集电器40上的碳刷扭簧33、安装在所述碳刷盘31上的电容34，其中，所述碳刷盘31与所述壳体10的内壁之间安装有所述绝缘环60，所述碳刷盘31包括一成型有一中心孔312的基板311、对称设置在所述中心孔312的边沿上用于安装所述碳刷32的安置槽315、固定设置在所述基板311上且位于所述安置槽315一侧用于安装所述碳刷扭簧33的柱体316、固定设置在所述基板311上用于卡设所述碳刷扭簧33端部的卡块317、一位于所述基板311与所述第二法兰12之间且与所述基板311固连的顶环313、成型在所述基板311上用于与所述第二法兰12固连的安装孔318，所述基板311上还设置有多个电连接端子，所述电连接端子分别与所述碳刷32和外部导线80连接。所述顶环313通过连接柱314与所述基板311固定连接，所述安置槽315的顶部与所述顶环313固连，所述连接柱314呈细长状；所述顶环313和所述连接柱314能够形成一用于容置所述集电器40的空间，以使得所述碳刷32与所述集电器40接触更为稳定可靠。所述电容34用于容纳所述碳刷32与所述集电器40摩擦产生的电火花，安全性和可靠性高。
如图7和图8所示，所述绕组单元50包括一线圈架51和绕设在所述线圈架51上的线圈52，其中，所述线圈架51包括一由硅钢片堆叠而成的圆柱状的主架体511和一对设置在所述主架体511两端的端盖512，所述主架体511的外圆周壁上成型有多个沿轴向分布的用于容置线圈的槽体54，所述槽体54内设置有绝缘纸53，所述端盖512上成型有与所述槽体54相对应的缺口。本发明中，所述线圈52绕设成圆环状，所述第一磁铁21和所述第二磁铁23的内圈直径值相等，其中，所述线圈52的外径、所述主架体511的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁21内圈直径之间的比值为1:3.2~3.4:3.3~3.5，具体的，所述线圈52的外径、所述主架体511的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁21内圈直径之间的比值优选为1:3.36:3.42，所述比值直接影响所述第一磁铁21和所述第二磁铁23与所述线圈架51之间的间隙大小，所述间隙值对电机运行性能有很大的影响，电机的磁阻主要决定于上述间隙，所述间隙越大，磁阻越大，那么电机的效率就会降低，所以要求所述间隙越小越好，但是所述间隙也不能过小，所述间隙过小会造成所述线圈架51与所述第一磁铁21和所述第二磁铁23摩擦，造成“扫膛”，严重还会损坏电机，当取上述比值时，电机的效率高且还能避免“扫膛”现象的发生；另外，所述比值还直接影响槽满率，当取上述比值时，既能满足槽满率的要求还能确保所述线圈52上的线丝不从所述槽体54中滑出。
如图9和图10所示，所述电机轴13上还套设有一与所述顶环313相配合的密封件70，所述密封件70的一端抵设在所述集电器40上、另一端与安装在所述第二法兰12上的轴承相抵靠。所述密封件70包括一呈套筒结构的颈部71和一固定设置在所述颈部71一端且沿所述电机轴13的径向延伸的凸缘部72，所述凸缘部72与所述顶环313相抵靠，所述密封件70的设置能够避免灰尘、外界杂质进入所述集电器40内，有效延长了所述集电器40的使用寿命。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种有刷直流电机，其特征在于，包括：
前、后端部上分别安装有第一法兰（11）和第二法兰（12）的中空壳体（10）；
一通过轴承安装在所述第一法兰（11）和第二法兰（12）上且轴向贯穿所述壳体（10）的电机轴（13）；
紧固在所述电机轴（13）上的绕组单元（50）和集电器（40），所述绕组单元（50）和所述集电器（40）随所述电机轴（13）的旋转而转动，所述绕组单元（50）与所述集电器（40）电连接；
固定设置在所述壳体（10）的内壁上且与所述绕组单元（50）相对的磁铁单元（20），其包括磁性相反的第一磁铁（21）和第二磁铁（23）；
与所述集电器（40）电连接的碳刷单元（30）；
其中，所述磁铁单元（20）还包括一对用于连接所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）的弹性件（22），所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）通过所述弹性件（22）分段式的安装在所述壳体（10）的内圈上，所述碳刷单元（30）与所述壳体（10）的内壁之间还设置有绝缘环（60）；
所述第一法兰（11）和所述第二法兰（12）通过一对螺栓（14）紧固在所述壳体（10）上；
所述碳刷单元（30）包括一套设在所述集电器（40）上且紧固在所述第二法兰（12）内侧壁上的碳刷盘（31）、对称安装在所述碳刷盘（31）上的一对碳刷（32）、安装在所述碳刷盘（31）上用于使得所述碳刷（32）抵靠在所述集电器（40）上的碳刷扭簧（33）、安装在所述碳刷盘（31）上的电容（34），其中，所述碳刷盘（31）与所述壳体（10）的内壁之间安装有所述绝缘环（60），所述碳刷盘（31）包括一成型有一中心孔（312）的基板（311）、对称设置在所述中心孔（312）的边沿上用于安装所述碳刷（32）的安置槽（315）、固定设置在所述基板（311）上且位于所述安置槽（315）一侧用于安装所述碳刷扭簧（33）的柱体（316）、固定设置在所述基板（311）上用于卡设所述碳刷扭簧（33）端部的卡块（317）、一位于所述基板（311）与所述第二法兰（12）之间且与所述基板（311）固连的顶环（313）、成型在所述基板（311）上用于与所述第二法兰（12）固连的安装孔（318），所述基板（311）上还设置有多个电连接端子，所述电连接端子分别与所述碳刷（32）和外部导线（80）连接。
2.如权利要求1所述的有刷直流电机，其特征在于，所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）对称设置在所述绕组单元（50）的两侧。
3.如权利要求1所述的有刷直流电机，其特征在于，所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）为圆弧结构，所述弹性件（22）为用于使得所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）向所述壳体（10）的内壁方向靠拢的弹性薄壁折弯结构。
4.如权利要求1所述的有刷直流电机，其特征在于，所述绕组单元（50）包括一线圈架（51）和绕设在所述线圈架（51）上的线圈（52），其中，所述线圈架（51）包括一由硅钢片堆叠而成的圆柱状的主架体（511）和一对设置在所述主架体（511）两端的端盖（512），所述主架体（511）的外圆周壁上成型有多个沿轴向分布的用于容置线圈的槽体（54），所述槽体（54）内设置有绝缘纸（53），所述端盖（512）上成型有与所述槽体（54）相对应的缺口。
5.如权利要求4所述的有刷直流电机，其特征在于，所述线圈（52）绕设成圆环状，所述第一磁铁（21）和所述第二磁铁（23）的内圈直径值相等，其中，所述线圈（52）的外径、所述主架体（511）的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁（21）内圈直径之间的比值为1:3.2~3.4:3.3~3.5。
6.如权利要求5所述的有刷直流电机，其特征在于，所述线圈（52）的外径、所述主架体（511）的外圆周壁的直径以及所述第一磁铁（21）内圈直径之间的比值为1:3.36:3.42。
7.如权利要求1所述的有刷直流电机，其特征在于，所述电机轴（13） 上还套设有一与所述顶环（313）相配合的密封件（70），所述密封件（70）的一端抵设在所述集电器（40）上、另一端与安装在所述第二法兰（12）上的轴承相抵靠。
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