CN115864748A - 一种发电散热式直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电散热式直流无刷电机，包括相互固接的外壳和支撑架，外壳内开设有机腔，外壳内设有定子、转子、散热机构、清洁机构以及网罩，定子和网罩固接于机腔内壁，转子转动连接于定子上，定子上固接有风叶件。本发明通过风力散热和冷媒双重散热，具有良好的散热效果，提高电机寿命，还能够提高转子的转动稳定性，还能解决现有技术中，碳刷磨损较快和需要频繁更换的技术问题，达到增长电机使用寿命和节约保养维修成本的效果。

Description

一种发电散热式直流无刷电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种发电散热式直流无刷电机。

背景技术

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，因其良好的调速性能而在各领域中得到广泛应用。直流电动机工作原理是，当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流，根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用，电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流，同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样，整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。直流电动机由定子和转子组成，定子包括基座、主磁极、换向极、电刷装置等；转子包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等。

传统的直流电动机存在以下缺陷：工作时会产生大量热量，为保护电机正常工作，需要提高电机的散热性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种发电散热式直流无刷电机，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

一种发电散热式直流无刷电机，包括相互固接的外壳和支撑架，外壳内开设有机腔，外壳内设有定子、转子、散热机构、清洁机构以及网罩，定子和网罩固接于机腔内壁，转子转动连接于定子上，定子上固接有风叶件。

有益地，所述机腔通过第一穿孔以及第二穿孔和外壳顶壁连通，所述散热机构第一杆体、轻质件、滑动磁力板、第一永磁体、第二杆体、第三杆体、第四杆体、活塞、第一弹性件、第二永磁体、导热管以及第一储液箱；

轻质件连接于第一杆体上，轻质件顶壁呈流线状，轻质件底壁呈平面状，滑动磁力板滑动连接于第一杆体一端，第一永磁体固接于机腔底壁，第二杆体固接于第一杆体另一端，第二杆体滑动连接于第二穿孔内壁，第二杆体上端穿过第二穿孔延伸至外壳上方，第二杆体上端通过第三杆体和第四杆体上端连接，第四杆体通过第一弹性件和外壳顶壁连接，第二永磁体固接于机腔顶壁，导热管固接于机腔内壁，活塞滑动连接于导热管内壁，导热管内壁镶嵌有第三永磁体和第四永磁体，第四杆体滑动连接于第一穿孔内壁，第四杆体下端穿过第一穿孔，第四杆体下端和活塞固接，活塞上开设有泄压孔，活塞顶壁滑动连接有磁力挡片，第一储液箱滑动连接于外壳底壁，导热管下端延伸至第一储液箱内。

有益地，所述导热管外壁和所述定子外壁相抵。

有益地，所述导热管是铜管材质制成。

有益地，所述轻质件底壁通过连接条和所述第一杆体顶壁连接。

有益地，所述滑动磁力板上固接有第一限位块和第二限位块。

有益地，所述机腔底壁开设有连通外壳底壁的第三穿孔，所述清洁机构包括传动片、行程转换杆、第二弹性件、缓冲杆、清洁筒以及第二储液箱，传动片固接于所述第二杆体上，传动片上开设有传动通道，行程转换杆转动连接于所述机腔前壁，行程转换杆前壁固接有传动条，传动条滑动连接于传动通道内壁，行程转换杆一端通过第二弹性件和缓冲杆连接，清洁筒转动连接于缓冲杆上，清洁筒和所述网罩相抵，第二储液箱固接于外壳底壁。

有益地，所述行程转换杆通过转轴转动连接于所述机腔前壁。

有益地，所述转子上固接有换向器，换向器包括绝缘环、两个以上导电部以及两个以上绝缘部，导电部包括第一导电块和第二导电块，第一导电块和第二导电块固接，绝缘部包括第一绝缘块和第二绝缘块，第一绝缘块和第二绝缘块固接，两个相邻的第一导电块通过第一绝缘块连接，两个相邻的第二导电块通过第二绝缘块连接，绝缘环和所有第一导电块以及第一绝缘块固接，绝缘环和转子固接；

换向器上设有两个碳刷替代机构，碳刷替代机构包括连接铁棒以及两个夹持铁块，两个夹持铁块通过连接铁棒连接，其中一个夹持铁块和定子固接，夹持铁块上开设有传动槽和储油腔，储油腔顶壁通过线体连接有球体，储油腔通过出油通道和传动槽连通，传动槽内设有两个以上缓冲部，缓冲部包括铁质弹簧、铁条以及铁质滚轮，铁质滚轮转动连接于铁条上，铁条通过铁质弹簧和传动槽内壁连接，铁质滚轮延伸至传动槽外部，铁质滚轮和第二导电块相抵，连接铁棒和直流电连接。

有益地，所述储油腔上设有可打开和关闭的盖体。

本发明具有以下有益效果为：

通过转子上风叶件的风力，利用压强差的原理带动轻质件上下往复移动，从而使活塞吸取和挤出冷媒，利用冷媒进行热传递，进一步提高所述电机的散热效果，还能通过行程转换杆，竖直方向上短行程的传动片能够使清洁筒在竖直方向上变为长行程，使清洁筒能大面积地对网罩进行除尘清洁的同时，还能使网罩进入第二储液箱内进行清洗，水会沾到网罩上，水汽化会带走热量，清洁的同时再次提高散热效果，本发明设计巧妙，联动性强，除转子的动力外，不需要另外设置其他动力驱动机构即可完成散热和清洁，节约资源。

能够提高转子的转动稳定性，还能解决现有技术中，碳刷磨损较快和需要频繁更换的技术问题，达到增长电机使用寿命和节约保养维修成本的效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一种发电散热式直流无刷电机的结构示意图；

图2是本发明图1中第一杆体和轻质件的放大图；

图3是本发明图1中换向器和碳刷替代机构的右视图；

图4是本发明图3的俯视结构图；

图5是本发明图3的中夹持铁块的放大图。

附图标记：外壳1，机腔2，支撑架3，第一穿孔4，第二穿孔5，定子6，转子7，风叶件8，第一杆体9，轻质件10，连接条101，滑动磁力板11，第一限位块12，第二限位块13，第一永磁体14，第二杆体15，第三杆体16，第四杆体17，活塞18，泄压孔19，磁力挡片20，第一弹性件21，第二永磁体22，导热管23，第三永磁体24，第四永磁体25，第一储液箱26，传动片27，传动通道28，行程转换杆29，转轴30，传动条31，缓冲杆32，第二弹性件321，清洁筒33，网罩34，第三穿孔35，第二储液箱36，第一导电块37，第二导电块38，第一绝缘块39，第二绝缘块40，绝缘环41，夹持铁块42，动槽43，储油腔44，铁质弹簧45，铁条46，铁质滚轮47，出油通道48，线体49，球体50，盖体51，连接铁棒52。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图5所示，一种发电散热式直流无刷电机，包括相互固接的外壳1和支撑架3，外壳1内开设有机腔2，外壳1内设有定子6、转子7、散热机构、清洁机构以及网罩34，定子6和网罩34固接于机腔2内壁，转子7转动连接于定子6上，定子6上固接有风叶件8。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述机腔2通过第一穿孔4以及第二穿孔5和外壳1顶壁连通，所述散热机构第一杆体9、轻质件10、滑动磁力板11、第一永磁体14、第二杆体15、第三杆体16、第四杆体17、活塞18、第一弹性件21、第二永磁体22、导热管23以及第一储液箱26；

轻质件10连接于第一杆体9上，轻质件10顶壁呈流线状，轻质件10底壁呈平面状，滑动磁力板11滑动连接于第一杆体9一端，第一永磁体14固接于机腔2底壁，第二杆体15固接于第一杆体9另一端，第二杆体15滑动连接于第二穿孔5内壁，第二杆体15上端穿过第二穿孔5延伸至外壳1上方，第二杆体15上端通过第三杆体16和第四杆体17上端连接，第四杆体17通过第一弹性件21和外壳1顶壁连接，第二永磁体22固接于机腔2顶壁，导热管23固接于机腔2内壁，活塞18滑动连接于导热管23内壁，导热管23内壁镶嵌有第三永磁体24和第四永磁体25，第四杆体17滑动连接于第一穿孔4内壁，第四杆体17下端穿过第一穿孔4，第四杆体17下端和活塞18固接，活塞18上开设有泄压孔19，活塞18顶壁滑动连接有磁力挡片20，第一储液箱26滑动连接于外壳1底壁，导热管23下端延伸至第一储液箱26内。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述导热管23外壁和所述定子6外壁相抵。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述导热管23是铜管材质制成。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述轻质件10底壁通过连接条101和所述第一杆体9顶壁连接。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述滑动磁力板11上固接有第一限位块12和第二限位块13。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述机腔2底壁开设有连通外壳1底壁的第三穿孔35，所述清洁机构包括传动片27、行程转换杆29、第二弹性件321、缓冲杆32、清洁筒33以及第二储液箱36，传动片27固接于所述第二杆体15上，传动片27上开设有传动通道28，行程转换杆29转动连接于所述机腔2前壁，行程转换杆29前壁固接有传动条31，传动条31滑动连接于传动通道28内壁，行程转换杆29一端通过第二弹性件321和缓冲杆32连接，清洁筒33转动连接于缓冲杆32上，清洁筒33和所述网罩34相抵，第二储液箱36固接于外壳1底壁。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述行程转换杆29通过转轴30转动连接于所述机腔2前壁。

实施过程：所述电机工作时，转子7开始转动，转子7带动风叶件8转动，风叶件8产生风，把热量从机腔2排至机腔2外部，且风吹过轻质件10时，由于轻质件10顶壁呈流线状，轻质件10底壁呈平面状，风经过轻质件10顶壁的流速大于经过轻质件10底壁的流速，流速大压强小，因此轻质件10底壁的压力大于轻质件10顶壁的压力，从而时轻质件10被压力往上带动，轻质件10上移时，带动第二杆体15、第三杆体16、第四杆体17以及活塞18上移，活塞18上的磁力挡片20堵塞着活塞18，导热管23下端插入第一储液箱26的冷媒液面以下，因此活塞18上移时会把第一储液箱26内的冷媒吸入导热管23内，定子6的热量通过导热管23传递至冷媒中，机腔2内的导热管23也通过导热管23传递至冷媒中，第二杆体15上移至传动片27和机腔2顶壁相抵时，第二杆体15停止上移，第二永磁体22对滑动磁力板11进行吸引，使滑动磁力板11上移，滑动磁力板11上移后挡住轻质件10不被风吹，第三杆体16在第一弹性件21的回缩弹力作用下往下移动，从而使活塞18下移把导热管23内的冷媒挤回至第一储液箱26内，从而把热量传递出机腔2外，第二杆体15下移复位，第一永磁体14对滑动磁力板11往下吸引，使滑动磁力板11下移，轻质件10重新被风吹动，重复上述动作，进而使第一储液箱26内的冷媒不断和机腔2内的热量进行热交换，提高所述电机的散热功能。

传动片27上下往复移动时，带动传动条31上下往复移动，从而行程转换杆29围绕着转轴30往复转动，清洁筒33在网罩34上滚动，对网罩34进行清洁，清洁筒33下移时会穿过第三穿孔35移动至第二储液箱36内，第二储液箱36内的水会清洁筒33进行清洁。

轻质件10可以是泡沫块。

本实施例通过转子7上风叶件8的风力，利用压强差的原理带动轻质件10上下往复移动，从而使活塞18吸取和挤出冷媒，利用冷媒进行热传递，进一步提高所述电机的散热效果，还能通过行程转换杆29，竖直方向上短行程的传动片27能够使清洁筒33在竖直方向上变为长行程，使清洁筒33能大面积地对网罩34进行除尘清洁的同时，还能使网罩34进入第二储液箱36内进行清洗，水会沾到网罩34上，水汽化会带走热量，清洁的同时再次提高散热效果，本发明设计巧妙，联动性强，除转子7的动力外，不需要另外设置其他动力驱动机构即可完成散热和清洁，节约资源。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述转子7上固接有换向器，换向器包括绝缘环41、两个以上导电部以及两个以上绝缘部，导电部包括第一导电块37和第二导电块38，第一导电块37和第二导电块38固接，绝缘部包括第一绝缘块39和第二绝缘块40，第一绝缘块39和第二绝缘块40固接，两个相邻的第一导电块37通过第一绝缘块39连接，两个相邻的第二导电块38通过第二绝缘块40连接，绝缘环41和所有第一导电块37以及第一绝缘块39固接，绝缘环41和转子7固接；

换向器上设有两个碳刷替代机构，碳刷替代机构包括连接铁棒52以及两个夹持铁块42，两个夹持铁块42通过连接铁棒52连接，其中一个夹持铁块42和定子6固接，夹持铁块42上开设有传动槽43和储油腔44，储油腔44顶壁通过线体49连接有球体50，储油腔44通过出油通道48和传动槽43连通，传动槽43内设有两个以上缓冲部，缓冲部包括铁质弹簧45、铁条46以及铁质滚轮47，铁质滚轮47转动连接于铁条46上，铁条46通过铁质弹簧45和传动槽43内壁连接，铁质滚轮47延伸至传动槽43外部，铁质滚轮47和第二导电块38相抵，连接铁棒52和直流电连接。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述储油腔44上设有可打开和关闭的盖体51。

实施过程：根据现有技术可知，定子6内壁设有两个以上永磁铁，换向器上设有电枢，电枢通电产生磁力，定子6内壁永磁铁产生的磁场使电枢和换向器转动，换向器上设有碳刷可以使电枢通入不同方向的电流，从而电枢产生极性变化的磁力。碳刷使用时会快速磨损，需要进场更换碳刷，比较麻烦和浪费成本。

本发明中使用碳刷替代机构取代工作时会磨损严重的碳刷，碳刷替代机构与创新的换向器进行配合，实现电枢中电流的不断变化。

具体工作原理是，在一个碳刷替代机构中，其中一个夹持铁块42上的所有铁质滚轮47和第二导电块38一侧壁相抵，另一个夹持铁块42上的所有铁质滚轮47和该第二导电块38另一侧壁相抵，从而使碳刷替代机构对换向器进行夹持，使转子7转动的稳定性提高，夹持铁块42、铁质弹簧45、铁条46、铁质滚轮47以及连接铁棒52均可导电，因此能够使直流电通过连接铁棒52传递至第一导电块37、第二导电块38和电枢上，使电枢转动并产生变化的磁力，铁质滚轮47的转动式设计摩擦力较小，比现有技术的碳刷摩擦力大大减少，电机工作时产生的震动，使原本堵住出油通道48的球体50会往复跳动，从而使储油腔44内的润滑油逐滴加至铁质滚轮47上，进一步减少铁质滚轮47和第二导电块38的摩擦力，还有降温效果，电机不运作时，球体50会堵住出油通道48，防止润滑油漏出。

本实施例能够提高转子7的转动稳定性，还能解决现有技术中，碳刷磨损较快和需要频繁更换的技术问题，达到增长电机使用寿命和节约保养维修成本的效果。

本发明没有详细描述结构的部件、模块、机构以及装置等均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，包括相互固接的外壳（1）和支撑架（3），外壳（1）内开设有机腔（2），外壳（1）内设有定子（6）、转子（7）、散热机构、清洁机构以及网罩（34），定子（6）和网罩（34）固接于机腔（2）内壁，转子（7）转动连接于定子（6）上，定子（6）上固接有风叶件（8）。

2.根据权利要求1所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述机腔（2）通过第一穿孔（4）以及第二穿孔（5）和外壳（1）顶壁连通，所述散热机构第一杆体（9）、轻质件（10）、滑动磁力板（11）、第一永磁体（14）、第二杆体（15）、第三杆体（16）、第四杆体（17）、活塞（18）、第一弹性件（21）、第二永磁体（22）、导热管（23）以及第一储液箱（26）；

轻质件（10）连接于第一杆体（9）上，轻质件（10）顶壁呈流线状，轻质件（10）底壁呈平面状，滑动磁力板（11）滑动连接于第一杆体（9）一端，第一永磁体（14）固接于机腔（2）底壁，第二杆体（15）固接于第一杆体（9）另一端，第二杆体（15）滑动连接于第二穿孔（5）内壁，第二杆体（15）上端穿过第二穿孔（5）延伸至外壳（1）上方，第二杆体（15）上端通过第三杆体（16）和第四杆体（17）上端连接，第四杆体（17）通过第一弹性件（21）和外壳（1）顶壁连接，第二永磁体（22）固接于机腔（2）顶壁，导热管（23）固接于机腔（2）内壁，活塞（18）滑动连接于导热管（23）内壁，导热管（23）内壁镶嵌有第三永磁体（24）和第四永磁体（25），第四杆体（17）滑动连接于第一穿孔（4）内壁，第四杆体（17）下端穿过第一穿孔（4），第四杆体（17）下端和活塞（18）固接，活塞（18）上开设有泄压孔（19），活塞（18）顶壁滑动连接有磁力挡片（20），第一储液箱（26）滑动连接于外壳（1）底壁，导热管（23）下端延伸至第一储液箱（26）内。

3.根据权利要求2所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述导热管（23）外壁和所述定子（6）外壁相抵。

4.根据权利要求2所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述导热管（23）是铜管材质制成。

5.根据权利要求2所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述轻质件（10）底壁通过连接条（101）和所述第一杆体（9）顶壁连接。

6.根据权利要求2所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述滑动磁力板（11）上固接有第一限位块（12）和第二限位块（13）。

7.根据权利要求2-6任一所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述机腔（2）底壁开设有连通外壳（1）底壁的第三穿孔（35），所述清洁机构包括传动片（27）、行程转换杆（29）、第二弹性件（321）、缓冲杆（32）、清洁筒（33）以及第二储液箱（36），传动片（27）固接于所述第二杆体（15）上，传动片（27）上开设有传动通道（28），行程转换杆（29）转动连接于所述机腔（2）前壁，行程转换杆（29）前壁固接有传动条（31），传动条（31）滑动连接于传动通道（28）内壁，行程转换杆（29）一端通过第二弹性件（321）和缓冲杆（32）连接，清洁筒（33）转动连接于缓冲杆（32）上，清洁筒（33）和所述网罩（34）相抵，第二储液箱（36）固接于外壳（1）底壁。

8.根据权利要求7所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述行程转换杆（29）通过转轴（30）转动连接于所述机腔（2）前壁。

9.根据权利要求1所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述转子（7）上固接有换向器，换向器包括绝缘环（41）、两个以上导电部以及两个以上绝缘部，导电部包括第一导电块（37）和第二导电块（38），第一导电块（37）和第二导电块（38）固接，绝缘部包括第一绝缘块（39）和第二绝缘块（40），第一绝缘块（39）和第二绝缘块（40）固接，两个相邻的第一导电块（37）通过第一绝缘块（39）连接，两个相邻的第二导电块（38）通过第二绝缘块（40）连接，绝缘环（41）和所有第一导电块（37）以及第一绝缘块（39）固接，绝缘环（41）和转子（7）固接；

换向器上设有两个碳刷替代机构，碳刷替代机构包括连接铁棒（52）以及两个夹持铁块（42），两个夹持铁块（42）通过连接铁棒（52）连接，其中一个夹持铁块（42）和定子（6）固接，夹持铁块（42）上开设有传动槽（43）和储油腔（44），储油腔（44）顶壁通过线体（49）连接有球体（50），储油腔（44）通过出油通道（48）和传动槽（43）连通，传动槽（43）内设有两个以上缓冲部，缓冲部包括铁质弹簧（45）、铁条（46）以及铁质滚轮（47），铁质滚轮（47）转动连接于铁条（46）上，铁条（46）通过铁质弹簧（45）和传动槽（43）内壁连接，铁质滚轮（47）延伸至传动槽（43）外部，铁质滚轮（47）和第二导电块（38）相抵，连接铁棒（52）和直流电连接。

10.根据权利要求9所述的一种发电散热式直流无刷电机，其特征是，所述储油腔（44）上设有可打开和关闭的盖体（51）。

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