CN202068297U - 直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电机，包括直流发电机和直流电动机。主要由机壳(1)、左右端盖(14、3)、磁极(7)及其激磁线圈(4)、左滑环(15)、右滑环(19)等组成，在电机轴(5)上固定有至少两个电枢，每个电枢均有绝缘材料制成的大圆盘(9)、薄铁板围成的圆铁盒(8)和电枢导线(13)，每个电枢上的电枢导线(13)连接成以圆铁盒左端盖(8a)为螺芯的环形螺线管，相邻电枢之间的电枢导线(13)为串连。由于磁力线与圆铁盒(8)的转动平面垂直，所以无论电机轴(5)转到什么位置，位于圆铁盒左端盖(8a)左表面上的电枢导线(13)始终切割磁力线，所以，切割磁力线的效率高、均衡。用于直流发电机，产生的是均衡的直流电势；用于直流电动机，则输出转矩均衡。

Description

直流电机

技术领域：本实用新型涉及一种直流电机，主要是直流发电机，但也包括直流电动机。

背景技术：现有的电机，无论是直流电机还是交流电机，其基本原理就是电磁感应。正如中学课本《科学》八年级下第120页上的图4-46所示，由于转轴与磁力线垂直，当线圈转到垂直位置，线圈中的导线均不切割磁力线，当线圈转到水平位置，线圈中的导线切割磁力线产生电势，所以线圈在转动中，导线切割磁力线产生电势的效率不高，而且这样产生的电势是脉动交流的。

实用新型内容：本实用新型的目的是提供一种直流电机，电机轴在转动中，电枢中导线不管电机轴转到什么位置，始终切割磁力线，所以导线切割磁力线的效率高，而且脉动小。

为此，本实用新型提出的技术解决方案是，一种直流电机，主要包括铁磁材料制成的圆筒形的横卧的机壳、圆盘状左端盖及右端盖，一对圆形磁极及其激磁线圈，左端盖中央有向左外凸的圆柱形的左端盖轴承座，右端盖中央有向右外凸的圆柱形的右端盖轴承座，左右端盖轴承座内均有同轴线的中心通孔，其内均装有轴承，电机轴就安装在左右轴承中，机壳上有至少一组机壳通风孔，左右端盖上也各有至少一组左右端盖通风孔。所述一对磁极及其激磁线圈由固定螺钉分别固定在左、右端盖上，左、右磁极均有中心通孔且与电机轴同轴线，该中心通孔的直径大于电机轴的直径。电机轴上固定有至少两个相同的电枢，每个电枢上均有大圆盘、圆铁盒、电枢导线。大圆盘由绝缘材料制成，有一个圆盘状底盘及自底盘上向左凸起的圆柱形的大圆盘凸台，底盘和大圆盘凸台上有一个贯通的直径与电机轴相同的中心通孔，大圆盘籍此中心通孔套在电机轴上，由贯穿大圆盘凸台与电机轴的圆锥销将大圆盘与电机轴连接成一体，大圆盘的外径与磁极的极掌部分的外径相同，大圆盘底盘上，在直径略大于圆铁盒外径的圆周上分布有一组孔数较多的大圆盘底盘外通孔。圆铁盒由薄铁板围成有中心通孔的圆环形空盒，即有等高的内外圆柱面，外圆柱面的直径小于大圆盘底盘的直径，内圆柱面直径大于大圆盘凸台的直径，左、右端面均是有与内圆柱面直径相同的中心通孔的圆环，内外圆柱面与右底面连成一体，由一组位于右端面上的圆铁盒固定螺钉以电机轴为轴心将圆铁盒固定在大圆盘底盘的左表面上，圆铁盒左端盖，即圆铁盒的左端面的外圆有一圈轴向卷边，由该卷边和圆铁盒外圆柱面端口上的内外螺纹将圆铁盒左端盖连接在圆铁盒上，圆铁盒的内外圆柱面上均有一组孔数相同的圆铁盒内圆柱面小通孔和圆铁盒外圆柱面小通孔，并且圆铁盒内外圆柱面小通孔两两位于同一条半径线上。电枢导线是这样串连的：电枢导线与左滑环的左端面焊接相连后依次穿过电机轴上左边第一个电枢的圆铁盒的一个圆铁盒外圆柱面小通孔、圆铁盒内腔、与上述圆铁盒外圆柱面小通孔同一条半径线上的圆铁盒内圆柱面小通孔，进入圆铁盒中心通孔，再贴着圆铁盒左端盖的左表面，又穿入上述圆铁盒外圆柱面小通孔后面方向相邻的一个圆铁盒外圆柱面小通孔重复上述穿插，这样的反复穿插构成了一个以第一个电枢的圆铁盒左端盖为螺芯的逆时针旋向的环形螺线管。该螺线管的末尾从圆铁盒左表面向右穿过电枢导线最初穿入的那个圆铁盒外圆柱面小通孔就近的一个大圆盘底盘外通孔，然后穿入电机轴上第二个电枢的圆铁盒的一个圆铁盒外圆柱面小通孔，重复第一个电枢的穿插，构成了旋向相同的以电机轴上第二个电枢的圆铁盒左端盖为螺芯的第二个环形螺线管。其余电枢重复上述同样的连接，电机轴上最右边的最后一个电枢的环形螺线管的末尾则与右滑环的左端面焊接相连。在电机轴上最左边的第一个电枢的大圆盘的底盘外圆柱面上套有一个铜制的左滑环，由一组沉头螺钉将左滑环固定在该大圆盘的底盘上，而电机轴上最右边的最后一个电枢的大圆盘的底盘外圆柱面上也套有一个与左滑环相同的铜制的右滑环，也由一组与左滑环上沉头螺钉相同的沉头螺钉将右滑环固定在该大圆盘的底盘上。

在机壳外与左滑环对应的位置有一个圆形平台，平台上有一个左电刷座通孔，一个绝缘材料制成的左电刷座有一个圆盘及自圆盘上凸起的直径较小的圆柱体，该圆柱体部分插入机壳上的左电刷座通孔而圆盘部分则位于机壳外的平台上，由位于圆盘部分的一组固定螺钉将左电刷座固定在机壳上，左电刷座内有一个阶梯形中心通孔，其中圆盘部分是一个小通孔，而圆柱体部分直径较大，所以左电刷座内有一个环形平台，其上置有左电刷弹簧，一个导电材料制成的圆柱形的左电刷安装在左电刷座圆柱体部分的中心通孔中动配合地可以轴向移动，左电刷的直径大于左滑环上沉头螺钉头部的直径，一根引入导线自机壳外穿入左电刷座圆盘部分的小通孔与左电刷的端面焊接相连，左电刷弹簧的弹力使左电刷的另一端面与左滑环的外圆柱面紧密电接触。在机壳外与右滑环对应的位置也有一个圆形平台，平台上有一个右电刷座通孔，分别与左电刷座及其内的左电刷、左电刷弹簧相同的右电刷座、右电刷、右电刷弹簧用同样的方式安装在右电刷座通孔内，一根引出导线自机壳外穿入右电刷座圆盘部分的小通孔与右电刷的端面焊接相连，右电刷弹簧的弹力使右电刷的另一端面与右滑环外圆柱面紧密电接触。

由上可见、电机轴在转动中，由于磁力线是水平方向，与圆铁盒的转动平面垂直，所以无论电机轴转动到什么位置，位于每个电枢的圆铁盒左端盖左表面的电枢导线始终切割磁力线，所以切割的效率高、均衡。用作直流发电机，产生的是均衡的直流电势；用作直流电动机，则输出转矩均衡。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明：

图1是本实用新型的剖视结构示意图；

图2是图1中左边第一个电枢的大圆盘9、圆铁盒8、左滑环15、电枢导线13的左视图；

图3是图2中缠绕有电枢导线13的圆铁盒8的剖视结构示意图。

具体实施方式：

实施例1如图1至图3所示。一个铁磁材料，如铸铁、铸钢的圆筒形的机壳1处于横卧位置，其两端连接有铸铁或铸钢制成的圆盘状左端盖14和右端盖3，图1中还有机座2。圆盘形的左端盖14中央有向左外凸的圆柱形的左端盖轴承座14b，同样形状的右端盖3中央有向右外凸的圆柱形的右端盖轴承座3b，左、右两个轴承座14b，3b内均有同轴线的中心通孔，其内均安装有滚动轴承6，一般是圆锥滚子轴承。电机轴5就安装在左、右端盖轴承座14b、3b内的滚动轴承6中，右端盖3外的电机轴5的右端有靠背轮5a，以便与配套的动力机或工作机械连接。机壳1上有两组圆周分布的机壳通风孔1a，左端盖14上有两组直径不同的同心圆分布的左端盖通风孔14a，右端盖3上有同样的两组同心圆分布的右端盖通风孔3a。这样，机壳1内可实现自然通风，有利于电枢的散热。

一对圆形的磁极7均由硅钢片叠制而成，各由一组固定螺钉分别固定在左端盖14内壁和右端盖3的内壁，并均与电机轴5同轴线，每个磁极7均有中心通孔，且其直径大于电机轴5的直径。每个磁极7上均套有激磁线圈4，激磁线圈4穿过机壳上的通风孔1a或左右端盖14、3上的左右端盖通风孔14a、3a与外电路连接，这种连接有常规的他激，串激、并激、复激法，根据用途不同选用。

电机轴5上固定有至少两个相同的电枢，实施例1如图1所示有3个相同的电枢，但实际上可以有更多的电枢。所谓电枢，就是电能和机械能转换的场所，本实用新型的电枢是指大圆盘9、圆铁盒8和电枢导线13。每个电枢上以及相邻电枢的电枢导线13依次连接成串连。大圆盘9由绝缘材料，如塑料、玻璃钢制成，大圆盘9有一个圆盘状底盘和自底盘上向左凸起的圆柱形的大圆盘凸台9a，大圆盘9有贯通的直径与电机轴5相同的中心通孔，套在电机轴5上由贯穿大圆盘凸台9a与电机轴5的圆锥销5c将大圆盘9与电机轴5连接成一体。大圆盘9的外径与磁极7的极掌部分的外径相同，在大圆盘9的底盘上在直径略大于圆铁盒外径的圆周上分布有一组孔数较多的大圆盘底盘外通孔9b。

在每个电枢的大圆盘9上都固定有一个圆铁盒8，是一个由薄铁皮或薄铁板围成的有中心通孔的横卧的圆环形空盒，即有等高的内外圆柱面，外圆柱面直径即外径小于大圆盘9的底盘外径，内圆柱面的直径则大于大圆盘凸台9a的外径，左右端面即圆铁盒左端盖8a和圆铁盒右底面均是有中心通孔的圆环，该中心通孔的直径与内圆柱面直径相同。圆铁盒8内外圆柱面与右底面连成一体，由一组位于圆铁盒右底面上的圆铁盒固定螺钉8f以电机轴5为轴心固定在大圆盘9底盘的左表面上，圆铁盒左端盖8a的外圆柱面有一圈轴向卷边，该卷边上有内螺纹，圆铁盒8的外圆柱面端口有与之相配的外螺纹，圆铁盒左端盖8a就旋在圆铁盒8的外圆柱面上成为可分离的连接。圆铁盒8的内外圆柱面上均有一组均布的孔数相同的圆铁盒内圆柱面小通孔8e和圆铁盒外圆柱面小通孔8d，并且圆铁盒内圆柱面小通孔8e与圆铁盒外圆柱面小通孔8d两两位于同一条半径线上。

电枢导线13为绝缘导线，即铜芯外包覆有绝缘套或绝缘漆。它是这样串连的：

一根与左滑环15左端面焊接相连的电枢导线13依次穿过电机轴5上左边第一个电枢的圆铁盒8的一个圆铁盒外圆柱面小通孔8d，圆铁盒内腔8c、与上述圆铁盒外圆柱面小通孔8d同一条半径上的圆铁盒内圆柱面小通孔8e，进入圆铁盒中心通孔8b，再贴着圆铁盒左端盖8a的左表面，又穿入上述圆铁盒外圆柱面小通孔8d相邻的后面方向的一个圆铁盒外圆柱面小通孔8d重复上述穿插，这样的反复穿插构成了一个以第一个电枢的圆铁盒8的圆铁盒左端盖8a为螺芯的逆时针旋向的环形螺线管。该螺线管末尾的电枢导线13从圆铁盒8左表面向右穿过最初穿入的那个圆铁盒外圆柱面小通孔8d就近的一个大圆盘底盘外通孔9b，然后穿入电机轴5上第二个电枢的圆铁盒8的一个圆铁盒外圆柱面小通孔8d，重复第一个电枢上的穿插，构成了电机轴5上第二个电枢的以圆铁盒左端盖8a为螺芯的旋向相同的第二个环形螺线管。其余电枢重复上述同样的连接，电机轴5上最右边的最后一个电枢的环状螺线管末尾的电枢导线13则与右滑环19的左端面焊接相连。

在电机轴5上最左边的第一个电枢的大圆盘9的底盘外圆柱面上套有一个铜制的左滑环15，由一组沉头螺钉将左滑环15固定在该大圆盘9的底盘外圆柱面上。而在电机轴5最右边的最后一个电枢的大圆盘9的大圆盘底盘外圆柱面上也套有一个与左滑环15相同的铜制的右滑环19，也由一组与左滑环15上的沉头螺钉相同的沉头螺钉将右滑环19固定在该大圆盘9的底盘外圆柱面上。

在机壳1外与左滑环15对应的位置有一个圆形平台，平台上有一个左电刷座通孔，一个由绝缘材料，如塑料、玻璃钢制造的左电刷座12有一个圆盘及自圆盘上凸起的直径较小的圆柱体，该圆柱体部分插入机壳1上的左电刷座通孔而圆盘部分则位于机壳1外的平台上，由位于圆盘部分的一组固定螺钉将左电刷座12固定在机壳1上，左电刷座12内有一个阶梯形的中心通孔，其中圆盘部分是个小通孔，而圆柱体部分直径较大，所以，左电刷座12内有一个环形平台，其上置有左电刷弹簧11，一个由导电材料，如碳质或金属，尤其是铜或铝制成的圆柱形的左电刷10安装在左电刷座12圆柱体部分的中心通孔中动配合地可以轴向移动，左电刷10的直径大于左滑环15上沉头螺钉头部的直径。一根引入导线13a也是绝缘导线，自机壳1外穿入左电刷座12圆盘部分的小通孔与左电刷10的端面焊接相连，左电刷弹簧11的弹力使左电刷10的另一端面与左滑环15的外圆柱面紧密电接触。机壳1外的引入导线13a则与外电路连接。

在机壳1外与右滑环19对应位置也有一个圆形平台，平台上有一个右电刷座通孔，分别与左电刷座12及其内的左电刷10、左电刷弹簧11相同的右电刷座17、右电刷18、右电刷弹簧16用同样的方式安装在右电刷座通孔内，一根引出导线13b也是绝缘导线，自机壳1外穿入右电刷座17圆盘部分的小通孔与右电刷18的端面焊接相连，右电刷弹簧16的弹力使右电刷18的另一端面与右滑环19的外圆柱面紧密电接触。机壳1外的引出导线13b则与外电路连接。

实施例2如图1所示，在最右边最后一个电枢右边的电机轴5上套有一个风扇5b，一般可用一个风扇圆锥销5d固定，也可用键连接，甚至止头螺钉连接等其它常规方法固定风扇5b也可。也可以安装在最左边第一个电枢左边电机轴5上，当然，也可以两边都装风扇、甚至两个电枢之间再装一个风扇。电机轴5上有了风扇5b，强化机壳1内外的空气流动，有助于各个电枢散热，除大圆盘9底盘上的一组大圆盘底盘外通孔9b外，在大圆盘9的底盘上，在直径大于大圆盘凸台9a的外径，而又小于圆铁饼中心孔8b的直径的圆周上均布有一组大圆盘底盘内通孔9c，这两种大圆盘底盘通孔有利于大圆盘9左右两边的通风。

本实用新型是这样工作的：左右一对磁极7在与外电路连通的激磁线圈4作用下产生水平方向的磁力线，并经铁磁物质制成的左、右端盖14、3和机壳1构成磁力线回路。

当本实用新型作为直流发电机工作时，由外部的动力机通过靠背轮5a转动电机轴5，在每个电枢的环形螺线管中，位于圆铁盒左端盖8a左表面的每一段电枢导线13始终切割磁力线而产生电势，电势方向为圆铁盒中心通孔8b指向圆周或相反；因为圆铁盒8a是由铁磁物质的薄铁皮或薄铁板围成的空盒，对磁力线有屏蔽作用，圆铁盒内腔8c内的磁通为零，所以这里的每一段电枢导线13均不切割磁力线；而环形螺线管中围绕圆铁盒8的内圆柱面和外圆柱面的每一小段电枢导线13与磁力线基本平行，可认为不切割磁力线。所以，每一个电枢产生的电势是环形螺线管中位于圆铁盒左端盖8a左表面上的每一段电枢导线13所感应的电势之和。而两个电枢之间，串连两个环形螺线管之间的电枢导线13，即穿过大圆盘底盘外通孔9b的每一段电枢导线13与电机轴5的轴线基本平行，可认为也不切割磁力线。由于各个电枢上的电枢导线13是串连，所以，本实用新型的总电势是每个电枢产生的电势之和。

当外电路同时向激磁线圈4和电枢输入直流电时，本实用新型将作为直流电动机工作，由电机轴5向外部输送机械能。

Claims (2)

1.一种直流电机，主要包括铁磁材料制成的圆筒形的横卧的机壳(1)、圆盘状左端盖(14)及右端盖(3)，一对圆形磁极(7)及其激磁线圈(4)，左端盖(14)中央有一个向左外凸的圆柱形的左端盖轴承座(14b)，右端盖(3)中央也有一个向右外凸的圆柱形的右端盖轴承座(3b)，左、右端盖轴承座(14b、3b)内有同轴线的中心通孔，其内均置有轴承(6)，电机轴(5)就安装在左、右轴承(6)中，机壳(1)上有至少一组机壳通风孔(1a)，左、右端盖(14、3)上也各有至少一组左端盖通风孔(14a)和右端盖通风孔(3a)，其特征是：

所述一对磁极(7)及其激磁线圈(4)由固定螺钉分别固定在左、右端盖(14、3)的内壁，左、右磁极(7)均有中心通孔，且与电机轴(5)同轴线，该中心通孔的直径大于电机轴(5)的直径；电机轴(5)上固定有至少两个相同的电枢，每个电枢均有大圆盘(9)，圆铁盒(8)和电枢导线(13)；

所述大圆盘(9)由绝缘材料制成，有一个圆盘状底盘和自底盘上向左凸起的圆柱形的大圆盘凸台(9a)，底盘和大圆盘凸台(9a)上有一个贯通的直径与电机轴(5)相同的中心通孔，大圆盘(9)籍此中心通孔套在电机轴(5)上，由贯穿大圆盘凸台(9a)和电机轴(5)的圆锥销(5c)将大圆盘(9)与电机轴(5)连接成一体，大圆盘(9)的外径与磁极(7)的极掌部分的外径相同，大圆盘(9)底盘上，在直径略大于圆铁盒(8)外径的圆周上分布有一组孔数较多的大圆盘底盘外通孔(9b)；

所述圆铁盒(8)由薄铁板围成有圆铁盒中心通孔(8b)的横卧的圆环形空盒，即有等高的内外圆柱面，外圆柱面的直径小于大圆盘(9)底盘的外径，内圆柱面的直径大于大圆盘凸台(9a)的外径，左右端面即圆铁盒左端盖(8a)和圆铁盒右底面均是有与内圆柱面直径相同的中心通孔的圆环，内外圆柱面与右底面连成一体，由一组位于圆铁盒右底面上的圆铁盒固定螺钉(8f)以电机轴(5)为轴心将圆铁盒(8)固定在大圆盘(9)底盘的左表面上，圆铁盒左端盖(8a)即圆铁盒左端面的外圆柱面有一圈轴向卷边，由该卷边和圆铁盒(8)外圆柱面端口上的内外螺纹将圆铁盒左端盖(8a)旋在圆铁盒(8)上，又圆铁盒(8)的内外圆柱面上均有一组均布的孔数相同的圆铁盒内圆柱面小通孔(8e)和圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)，并且圆铁盒内圆柱面小通孔(8e)和圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)两两位于同一条半径线上；

所述电枢导线(13)为绝缘导线，即铜芯外包覆有绝缘层，它是这样串连的：一根与左滑环(15)左端面焊接电连接的电枢导线(13)依次穿过电机轴(5)上左边第一个电枢的圆铁盒(8)的一个圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)，圆铁盒内腔(8c)，与上述圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)同一条半径上的圆铁盒内圆柱面小通孔(8e)，进入圆铁盒中心通孔(8b)，再贴着圆铁盒左端盖(8a)的左表面，又穿入上述圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)后面方向相邻的一个圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)重复上述穿插，这样的反复穿插构成了一个以第一个电枢的圆铁盒左端盖(8a)为螺芯的逆时针旋向的环形螺线管，该螺线管的末尾从圆铁盒(8)左表面向右穿过电枢导线(13)最初穿入的那个圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)就近的一个大圆盘底盘外通孔(9b)，然后穿入电机轴(5)上第二个电枢的圆铁盒(8)的一个圆铁盒外圆柱面小通孔(8d)重复第一个电枢上的穿插，构成了旋向相同的以第二个电枢的圆铁盒左端盖(8a)为螺芯的第二个环形螺线管；其余电枢重复上述同样的连接，电机轴(5)上最右边的最后一个电枢的环形螺线管的末尾则与右滑环(19)的左端面焊接电连接；

在电机轴(5)上最左边的第一个电枢的大圆盘(9)的底盘外圆柱面上套有一个铜制的左滑环(15)，由一组沉头螺钉将左滑环(15)固定在该大圆盘(9)的底盘外圆柱面上；而在电机轴(5)上最右边的最后一个电枢的大圆盘(9)的底盘外圆柱面上也套有一个与左滑环(15)相同的铜制的右滑环(19)，也由一组与左滑环(15)上的沉头螺钉相同的沉头螺钉将右滑环(19)固定在该大圆盘(9)的底盘外圆柱面上；

在机壳(1)外与左滑环(15)对应的位置有一个圆形平台，平台上有一个左电刷座通孔，一个由绝缘材料制成的左电刷座(12)有一个圆盘及自圆盘上凸起的直径较小的圆柱体，该圆柱体部分插入机壳(1)上的左电刷座通孔而圆盘部分则位于机壳(1)外的平台上，由位于圆盘部分的一组固定螺钉将左电刷座(12)固定在左机壳(1)上，左电刷座(12)内有一个阶梯形的中心通孔，其中圆盘部分是一个小通孔，而圆柱体部分直径较大，因此，左电刷座(12)内有一个环形平台，其上置有左电刷弹簧(11)，一个由导电材料制成的圆柱形的左电刷(10)安装在左电刷座(12)圆柱体部分的中心通孔中动配合地可以轴向移动，左电刷(10)的直径大于左滑环(15)上沉头螺钉头部的直径，一根引入导线(13a)也是绝缘导线，自机壳(1)外穿入左电刷座(12)圆盘部分的小通孔与左电刷(10)的端面焊接相连，左电刷弹簧(11)的弹力使左电刷(10)的另一端面与左滑环(15)的外圆柱面紧密电接触；

在机壳(1)外与右滑环(19)对应的位置也有一个圆形平台，平台上有一个右电刷座通孔，分别与左电刷座(12)及其内的左电刷(10)、左电刷弹簧(11)相同的右电刷座(17)、右电刷弹簧(16)、右电刷(18)以同样的方式安装在右电刷座通孔内，一根引出导线(13b)也是绝缘导线自机壳(1)外穿入右电刷座(17)圆盘部分的小通孔与右电刷(18)的端面焊接相连，右电刷弹簧(16)的弹力使右电刷(18)的另一端面与右滑环(19)的外圆柱面紧密电接触。

2.根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：在电机轴(5)上固定有风扇(5b)。

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