CN108183591B - 直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机领域，公开了一种直流电机，其中，所述直流电机包括转子总成(10)、定子总成(20)和用于封装所述转子总成(10)和定子总成(20)的支架总成(30)，所述转子总成(10)包括转子主体和安装于所述转子主体的电刷(13)，所述定子总成(20)包括定子铁芯(21)和绕组(22)，所述绕组(22)相对于所述定子铁芯(21)绝缘地固定，所述直流电机还包括与所述绕组(22)电连接的换向器(23)，所述换向器(23)固定于所述定子总成(20)或所述支架总成(30)。本发明的直流电机，绕组设置在定子总成中，从而通过定子总成产生旋转磁场。

Description

直流电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体地，涉及一种直流电机。

背景技术

现有的直流电机的结构通常为如图1至图3所示的情况，即，直流电机包括转子总成10、定子总成20和支架总成30，其中：转子总成10包括转轴11、转子铁芯12、转子绕组15和换向器23，转子铁芯12和转子绕组15绝缘地安装于转轴11，转子绕组15和换向器23电连接；支架总成30包括上部支架31’和下部支架32’，下部支架32’上设置有用于与换向器23接触的电刷13。使用时，通过转子总成10的转子绕组15产生旋转磁场。其中，转子总成10做高速旋转，这会导致很多问题，诸如换向器23容易在高速转动时脱离安装而产生“飞片”问题，以及转子绕组15容易在高速转动下松动或位移并导致转子总成10不平衡量大、振动大等问题。此外，在这种结构中，换向器23需车削为具有适当的曲面，但车削后的椭圆度及换向片之间的跳动大，从而导致直流电机火花大并容易与电刷13摩擦产生噪音。另外，如图2和3所示，在这种传统的结构中，电刷13与换向器23通过圆弧面接触，电刷13与换向器23需要运行很长时间才能完全磨合。另外，换向器23的运转方向是单一的，若是双转向，则会产生电刷13跳动的噪音，如通过减小电刷13与刷套之间的间隙来改善该问题则会衍生出电刷13与刷套卡死的问题。并且，静止的电刷13不利于热量的散发，容易导致电刷13或电刷架损坏。此外，在例如家电上使用的这种传统的直流电机一般是两极(即定子磁极为一对)，最多是四极，若要把这种直流电机做成多极，则需把整机尺寸做得很大，难以满足家电产品小型化的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流电机，以提供一种不同的直流电机工作模式。

为了实现上述目的，本发明提供一种直流电机，其中，所述直流电机包括转子总成、定子总成和用于封装所述转子总成和定子总成的支架总成，所述转子总成包括转子主体和安装于所述转子主体的电刷，所述定子总成包括定子铁芯和绕组，所述绕组相对于所述定子铁芯绝缘地固定，所述直流电机还包括与所述绕组电连接的换向器，所述换向器固定于所述定子总成或所述支架总成。

优选地，所述转子主体包括转轴和转子铁芯，所述转子总成包括电刷架，所述电刷通过所述电刷架安装在所述转轴上。

优选地，所述电刷架为直型结构，所述转轴穿过所述电刷架设置。

优选地，所述直流电机包括第一电刷和第二电刷，所述第一电刷和第二电刷设置为与所述转轴的轴线的距离不同，所述支架总成包括分别从所述直流电机的两端进行封装的第一支架和第二支架，所述第一电刷的一端和第二电刷的一端与所述换向器相对设置，所述第一电刷的另一端和第二电刷的另一端与所述第一支架相对设置，所述第一支架设置有与所述第一电刷的另一端电连接的第一导电环和与所述第二电刷的另一端电连接的第二导电环。

优选地，所述第一导电环和第二导电环以能够沿所述转轴的轴向调节位置的方式安装于所述第一支架。

优选地，所述第一支架包括支架主体和导电环安装架，所述第一导电环和第二导电环通过所述导电环安装架安装于所述支架主体，所述导电环安装架通过螺固件连接于所述支架主体，所述螺固件的外侧套设有弹簧。

优选地，所述定子总成包括安装于所述定子铁芯内侧的环状的安装部，所述安装部设置有沿所述安装部的径向设置的绕线部，所述绕组设置在所述绕线部上。

优选地，所述换向器设置为与所述电刷平面接触。

优选地，所述直流电机包括多个所述换向器，每个所述换向器设置为横截面为扇环形的块状，多个所述换向器沿周向设置在所述安装部上并拼合为环状结构，所述换向器通过扇环形的端面与所述电刷接触。

优选地，所述直流电机包括至少两组所述绕组，每组所述绕组形成一个电极。通过上述技术方案，绕组设置在定子总成中，从而通过定子总成产生旋转磁场。并且，通过将换向器设置在定子总成中，避免了现有技术中换向器做高速转动而导致的“飞片”。另外，由于转子总成上不设绕组，避免了现有技术中转子绕组容易在高速转动下松动或位移并导致转子总成不平衡量大、振动大等问题，并允许本发明的直流电机设置多个电极。同时，电刷设置在转子总成上有利于通过旋转改善散热。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术的直流电机的结构图，左侧为直流电机的主剖视图，右侧为局部侧剖视图；

图2是图1中转子总成的示意图；

图3是图1中支架总成的示意图，左侧为上部支架的俯视图；右侧为下部支架的俯视图；

图4是本发明的直流电机的一种实施方式的立体图；

图5是图4的主视图；

图6和图7是图4的不同方向观察的爆炸图；

图8是图5的爆炸图；

图9是图4中转子总成的立体图；

图10是图9的主视图；

图11是图4中定子总成的立体图；

图12是图11的俯视图；

图13是图4中第一支架的立体图；

图14是图13的第一支架的俯视图；

图15是图13的第一支架的侧视图。

附图标记说明

10-转子总成，11-转轴，12-转子铁芯，13-电刷，13a-第一电刷，13b-第二电刷，14-电刷架，15-转子绕组，16-磁瓦，20-定子总成，21-定子铁芯，22-绕组，23-换向器，24-安装部，24a-绕线部30-支架总成，31-第一支架，31a-支架主体，31’-上部支架，32’-下部支架，32-第二支架，33-第一导电环，34-第二导电环，35-导电环安装架，36-螺固件，37-弹簧，38-装配结构，39-凸台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

本发明提供一种直流电机，其中，所述直流电机包括转子总成10、定子总成20和用于封装所述转子总成10和定子总成20的支架总成30，所述转子总成10包括转子主体和安装于所述转子主体的电刷13，所述定子总成20包括定子铁芯21和绕组22，所述绕组22相对于所述定子铁芯21绝缘地固定，所述直流电机还包括与所述绕组22电连接的换向器23，所述换向器23固定于所述定子总成20或所述支架总成30。

本发明中，绕组22设置在定子总成20中，从而通过定子总成20产生旋转磁场。这与传统的转子总成10产生旋转磁场是完全不同的，并且能够解决传统的转子总成10产生旋转磁场所带来的很多技术问题。

具体地，通过将换向器23设置在定子总成20或支架总成30中，避免了现有技术中换向器23做高速转动而导致的“飞片”。另外，由于转子总成10上不设绕组，避免了现有技术中转子绕组容易在高速转动下松动或位移并导致转子总成不平衡量大、振动大等问题。此外，由于绕组22设置在定子总成20上，不会因增加转子总成10的尺寸和重量，因而允许本发明的直流电机设置四个或四个以上的电极，并能够减小整机尺寸，有利于直流电机小型化、扁平化。同时，电刷13设置在转子主体上，能够随转子总成10一起同步旋转，有利于通过旋转改善散热及降噪。

本发明中，根据转子主体的形式，电刷13可以通过适当的方式安装于转子主体。优选地，如图9和图10所示，所述转子主体包括转轴11和转子铁芯12，所述转子总成10包括电刷架14，所述电刷13通过所述电刷架14安装在所述转轴11上。其中，电刷架14可以采用各种适当的形式并相应安装到转轴11。例如，在图9和图10所示的实施方式中，所述电刷架14为直型结构，所述转轴11穿过所述电刷架14设置。

另外，转子铁芯12上可以设置有磁瓦16，以具有磁性，例如所述磁瓦16可以为永磁铁。其中，如图9所示，磁瓦16可以为两个或多个并首尾相接地设置在转子铁芯12的端面上，或是一个圆周的整体设置在转子铁芯12的端面上。

另外，为形成电流回路，所述直流电机包括第一电刷13a和第二电刷13b以分别对应正极和负极，为便于通过第一电刷13a和第二电刷13b提供电流，所述第一电刷13a和第二电刷13b设置为与所述转轴11的轴线的距离不同，所述支架总成30包括分别从所述直流电机的两端进行封装的第一支架31和第二支架32，所述第一电刷13a的一端和第二电刷13b的一端与所述换向器23相对设置，所述第一电刷13a的另一端和第二电刷13b的另一端与所述第一支架31相对设置，所述第一支架31设置有与所述第一电刷13a的另一端电连接的第一导电环33和与所述第二电刷13b的另一端电连接的第二导电环34。由此，在第一电刷13a和第二电刷13b随转子总成10旋转时，可以通过第一导电环33和第二导电环34分别与第一电刷13a和第二电刷13b始终导通并形成回路。

其中，优选地，所述第一导电环33和第二导电环34以能够沿所述转轴11的轴向调节位置的方式安装于所述第一支架31。由此，当电刷13发生磨损时，可以通过调节第一导电环33和第二导电环34的轴向位置，来始终保持与第一电刷13a和第二电刷13b的接触。

为此，本领域技术人员可以采用各种适当的结构来实现第一导电环33和第二导电环34的轴向位置调节。在本发明的优选实施方式中，如图13至图15所示，所述第一支架31包括支架主体31a和导电环安装架35，所述第一导电环33和第二导电环34通过所述导电环安装架35安装于所述支架主体31a，所述导电环安装架35通过螺固件36连接于所述支架主体31a，所述螺固件36的外侧套设有弹簧37。在电刷13磨损时，可以通过调节螺固件36的旋入程度调节支架主体31a的轴向位置，并可以通过弹簧34压紧支架主体31a，从而能够补偿电刷13的磨损，确保第一导电环33和第二导电环34始终与相应的电刷13接触。

另外，第一支架31和第二支架32可以通过各种适当的方式彼此连接并设置相应的定位安装结构，以封装转子总成10和定子总成20。如图4至图8所示，第一支架31和第二支架32可以设置为大致对应的具有凹槽的结构，并通过设置在外周上的对应的装配结构38彼此固定，定子总成20可以通过凹槽定位。第一支架31通过第一导电环33和第二导电环34与相应的电刷13接触，第二支架32的中部可以设置有用于定位定子总成20的凸台39以及贯穿凸台39的允许转轴11穿过的通孔，以便转轴11的穿出端能够连接到所需的装置。

另外，本发明中，定子总成20可以设置为适当的形式，以便设置绕组22。优选地，如图11和图12所示，所述定子总成20包括安装于所述定子铁芯21内侧的环状的安装部24，所述安装部24设置有沿所述安装部24的径向设置的绕线部24a，所述绕组22设置在所述绕线部24a上。其中，绕线部24a可以径向向内突出地一体形成在安装部24上。

另外，由于换向器23设置在定子总成20或支架总成30中，无需转动，因而无需设置现有技术中的曲面，避免了车削加工的误差和由此导致的摩擦噪音。

另外，这也允许改变换向器23的形状以及换向器23与电刷13的接触方式。优选地，所述换向器23设置为与所述电刷13平面接触。由此，可以避免现有技术中换向器23与电刷13通过圆弧面接触和由此导致的长时间磨合。

通过将换向器23设置为具有平面的接触面(即换向器23的端面)，一方面便于加工这种换向器23，另一方面能够在加工过程中很好地控制该接触面的平面度和粗糙度，使换向器23与电刷13保持稳定的良好接触，避免了现有的换向器的曲面加工和参数控制所遇到的问题(例如椭圆度不良、粗糙度大)。

为实现换向器23和电刷13的平面接触，可以相应设置换向器23的结构和布置方式。具体地，以将换向器23设置在定子总成20上为例，如图11和图12所示，所述直流电机包括多个所述换向器23，每个所述换向器23设置为横截面为扇环形的块状，多个所述换向器23沿周向设置在所述安装部24上并拼合为环状结构，所述换向器23通过扇环形的端面与所述电刷13接触。其中，换向器23可以安装在安装部24的内侧，并通过拼合形成中心通孔，以允许转轴11穿过。当然，也可以根据需要，通过类似的布置将换向器23设置在支架总成30上，例如设置在第一支架31上，以便与电刷13接触，相应地，可以将第一导电环33和第二导电环34设置在定子总成20上。

其中，根据需要，可以设置换向器23的块状厚度。例如，为尽量减小直流电机的高度尺寸，使直流电机更加扁平化，换向器23的厚度可以减小并形成薄片形式。另外，如上所述，由于绕组22设置在定子总成20上，允许设置四个或四个以上电极。因此，优选地，所述直流电机包括至少两组所述绕组22，每组所述绕组22形成一个电极。当设置四组或更多组绕组22时，本发明的直流电机即可包括四个或更多个电极。

此外，通过将绕组22设置在定子总成20上，无需如现有技术那样随转子转动而增加负载，也无需为此增大整机尺寸。相反，本发明的直流电机能够将材料的利用率最大化，并减小整机尺寸，有利于制成更小、更扁平化的直流电机。

下面结合附图，说明本发明的直流电机的操作。

在本发明的直流电机作为电动机使用时，转轴11连接所驱动的装置的输入轴。通过第一导电环33和第二导电环34对第一电刷13a和第二电刷13b供电并通过换向器23与电刷13的接触形成回路，以对绕组22供电，绕组22能够形成旋转磁场，使得转子总成10能够以转轴11的轴线为中心旋转，并在旋转过程中通过旋转的电刷13与静止的换向器23接触导通对不同绕组22的供电。

反之，当本发明的直流电机用作发电机时，转轴11连接驱动装置的输出轴，并在驱动装置的带动下转动，从而切割磁力线并通过绕组22产生感应电动势，通过转动的电刷13和静止的换向器23接触导通并通过第一导电环33和第二导电环34输出电流。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种直流电机，其特征在于，所述直流电机包括转子总成(10)、定子总成(20)和用于封装所述转子总成(10)和定子总成(20)的支架总成(30)，所述转子总成(10)包括转子主体和安装于所述转子主体的电刷(13)，所述定子总成(20)包括定子铁芯(21)和绕组(22)，所述绕组(22)相对于所述定子铁芯(21)绝缘地固定，所述直流电机还包括与所述绕组(22)电连接的换向器(23)，所述换向器(23)固定于所述定子总成(20)或所述支架总成(30)；所述转子主体包括转轴(11)，

所述直流电机包括第一电刷(13a)和第二电刷(13b)，所述支架总成(30)包括分别从所述直流电机的两端进行封装的第一支架(31)和第二支架(32)，所述第一支架(31)设置有与所述第一电刷(13a)的另一端电连接的第一导电环(33)和与所述第二电刷(13b)的另一端电连接的第二导电环(34)，所述第一导电环(33)和第二导电环(34)以能够沿所述转轴(11)的轴向调节位置的方式安装于所述第一支架(31)；

所述第一支架(31)包括支架主体(31a)和导电环安装架(35)，所述第一导电环(33)和第二导电环(34)通过所述导电环安装架(35)安装于所述支架主体(31a)，所述导电环安装架(35)通过螺固件(36)连接于所述支架主体(31a)，所述螺固件(36)的外侧套设有弹簧(37)。

2.根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于，所述转子主体包括转子铁芯(12)，所述转子总成(10)包括电刷架(14)，所述电刷(13)通过所述电刷架(14)安装在所述转轴(11)上。

3.根据权利要求2所述的直流电机，其特征在于，所述电刷架(14)为直型结构，所述转轴(11)穿过所述电刷架(14)设置。

4.根据权利要求3所述的直流电机，其特征在于，所述第一电刷(13a)和第二电刷(13b)设置为与所述转轴(11)的轴线的距离不同，所述第一电刷(13a)的一端和第二电刷(13b)的一端与所述换向器(23)相对设置，所述第一电刷(13a)的另一端和第二电刷(13b)的另一端与所述第一支架(31)相对设置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的直流电机，其特征在于，所述定子总成(20)包括安装于所述定子铁芯(21)内侧的环状的安装部(24)，所述安装部(24)设置有沿所述安装部(24)的径向设置的绕线部(24a)，所述绕组(22)设置在所述绕线部(24a)上。

6.根据权利要求5所述的直流电机，其特征在于，所述换向器(23)设置为与所述电刷(13)平面接触。

7.根据权利要求6所述的直流电机，其特征在于，所述直流电机包括多个所述换向器(23)，每个所述换向器(23)设置为横截面为扇环形的块状，多个所述换向器(23)沿周向设置在所述安装部(24)上并拼合为环状结构，所述换向器(23)通过扇环形的端面与所述电刷(13)接触。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的直流电机，其特征在于，所述直流电机包括至少两组所述绕组(22)，每组所述绕组(22)形成一个电极。