CN2119046U - 多段式无换向电机 - Google Patents

Abstract

一种多段式无换向电机的动力电机，是由绕组 (1)、磁极(2)组成，绕组含有电枢铁芯(10)和电枢绕 组(11)。电枢铁芯(10)是用硅钢片冲压叠压形成整 体，形似轮状、轮辐间嵌放电枢绕组(11)；磁极(2)分 为永磁磁极或电励磁极，永磁磁极由环形磁钢(6)、固 定轭板(18)叠合，电励磁极是由励磁铁芯(19)、励磁 线圈(20)、极靴(23)，固定轭板(18)构成，将数段磁 极、绕组分居于轴间，外有防护罩(6)。

Description

本实用新型属于旋转电机领域，它涉及一种无换向的动力电机，尤其是一种交、直流通用，多段式、无换向动力电机。

电机是实现能量转换的一种装置。目前，已广泛的应用在机械、冶金、石油、煤炭、交通运输、化学工业、医疗和日常生活等各行各业中。随着社会经济的发展，电机在国民经济建设中显示愈来愈重要的作用。

在公知的电机中，电机主要由定子（磁极）和转子（绕组）组成。转子在定子内部，定子是用来产生磁场和作电机的机械支撑，转子用来感应电势而实现能量转换。除此，还含有换向器、电刷装置、换向极、端盖、风扇等器件。无换向直流电机是用可控硅代替电刷和换向器。在中国专利89218126.5中公开了一种“两端结构的电机”，转子和定子分居电机两端，磁轭、铁芯、铁轭分别由带状材料盘绕成园盘状，绕组为缘定子铁芯周沿套上的大线圈。以现有技术为例，普通存在下列不足之处：①结构复杂，工艺要求高，②转子在定子内部，产生的热量不宜散发。

本实用新型的发明目的在于克服上述现有技术不足之处，而提供的一种数段绕组（定子）、数段磁极（转子）分居轴间，同性两极相对，当电流通过绕组（定子），磁极（转子）载流导体在磁场中受到力的作用，产生电磁转矩，电磁转矩克服工作机与电动机的摩擦转矩和惯性转矩，从静止状态转动起来，并加速到稳定运行状态的多段式无换向电机。

本实用新型可以采取以下措施来达到：多段式无换向电机是由绕组（定子）和磁极（转子）组成，绕组含有电枢铁芯和电枢绕组，电枢铁芯是用0.35毫米或0.5毫米涂有绝缘漆的硅钢片（锡钢片）冲压叠压形成整体，或者用软磁材料一次冲压而成。叠压后的电枢铁芯形似轮状。轮辐为绕组的磁桥，同样，电枢绕组也是用硅钢片（锡钢片）叠压，并用导线绕制，嵌放在轮辐间的扇面空间中，用螺钉与磁桥帽紧固。轮毂为内环轭。磁极可以分为永磁磁极或电励磁磁极。其中永磁磁极是由环形磁钢、内环轭和固定轭板组成，磁极沿轴向开有固定孔，并与转轴同心。而电励磁极是由极靴、励磁铁芯、励磁线圈、固定轭板组成。励磁铁芯是用0.35毫米或0.5毫米涂有绝缘漆的硅钢片（锡钢片）叠压，并绕制导线，形成励磁电枢，用螺栓将极靴、励磁电枢和固定轭板连结，同绕组一起装配在转轴上。

本实用新型还可以采用以下措施来达到，电机转轴的表面沿轴向开有导线槽，绕组线圈导线接头可延此槽引向滑环。绕组和磁极之间的空气隙小于1毫米。其次，本实用新型还可以采用2－3段磁极和绕组分别装配到转动轴上，其励磁线圈采用并联或串联。

本实用新型是利用电磁感应定律和电磁力定律达到转换能量的目的。本电机由绕制着线圈间隔着磁桥的轮状铁芯，构成绕组段，两端侧面置于由同性磁极，如图5所示，绕组A面导线是实线，B面为虚线。感应电流的产生，决定于磁力线的方向。由于A、B两侧为同极性磁极，所以，磁力线的方向相反，感应电流方向相反。由连接导线可以看出：在同一导线的线圈中，在发电状态时，感应电流的方向是一致的，感应电势为串联关系，在发电状态时就相当于串联一起的蓄电池组。在电动状态时，A、B两面的电流方向相反，磁力线方向相反，电磁力表现为同一方向（顺时针或逆时针方向）

当线圈接通交流时，励磁电流和绕组电流是串接关系，同时改变方向，具体表现为绕组电流反向的同时，绕组侧的极性也改变，电磁力仍然保持顺时针或逆时针转向，因此，本实用新型适用制作无刷、无电子元件的直流电机，也可制作为交、直流通用的带滑环装置的电机、即为无换向、多段式电机。

本实用新型具有以下优点：

1、磁极和绕组可根据设计需求、增大绕组、磁极的力臂，从而使磁极与绕组产生较大的力矩，适用电磁转矩较大的动力电机。

2、直流型磁场稳定、机械性能好，电磁噪音极小。

3、散热方式好，绕组和磁极之间有气隙面，轴向设有通风孔道，整个电机呈开放式和半开放式。

4、可实现交、直流通用。

5、重量轻、制造简易，维修方便，可批量生产。

下面，结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详述。

图1、2段、无换向电机示意图

1－绕组    2－磁极    3－轴承    4－轴    5－磁轭罩

6－防尘罩    7－引线滑环    8－碳刷    9－固定螺钉

图2、单段、电机绕组示意图

10－电枢铁芯    11－电枢绕组    12－内环轭

13－磁桥帽    14－固定槽    15－磁桥

图3、单段、磁极（永磁体）示意图

16－环形磁钢    17－固定孔    18－固定轭板

图4、单段、电机磁极（电励磁磁极）示意图

19－励磁铁芯    20－励磁线圈    21－导线槽

22－导线引入线    23－极靴    24－螺栓

25－主极    26－接线盒

图5、多段、无换向电机工作原理示意图

图6、多段、无换向电机运行示意图

图7、多段、无换向电机（发电机）示意图

图8、多段、无换向电机（电动机）示意图

实施例1如图1所示，单段，无换向电机是由绕组定子（1）和磁极转子（2）组成。绕组（1）、磁极（2）半径均为150毫米，绕组（1）分为电枢铁芯（10）和电枢绕组（11）两部分。电枢铁芯（10）是用0.35毫米厚，4片并涂绝缘硅钢片冲压叠压形成整体，其厚度为15毫米。叠压后的电枢铁芯（10）为轮状、轮幅为绕组（1）的磁桥（15），轮幅间的扇面数为4、同样，电枢绕组（10）也是用0.35毫米厚涂绝缘漆的硅钢片叠压，用导线开槽绕制、嵌放在轮辐间的空间中，并用螺钉（9）与磁桥帽（13）紧固。电枢绕组（11）与电枢铁芯之间的绕线空隙大于1毫米。轮毂中放置与绕组（1）同心的内环轭（12）。电机的磁极（2）是由极靴（23）、主极（25），固定扼板（18）组成。主极（25）含励磁铁芯（19）、励磁线圈（20），励磁铁芯（19）是用0.35毫米厚，并涂有绝缘漆的硅钢片叠压、并绕制导线，外侧垫绝缘材料＞1mm、形成励磁电枢。励磁铁芯（19）的数目为8块。用螺栓（24）将极靴（23）、主极（25）和固定轭板（18）连接、将磁极（2）和绕组（1）及磁轭罩（5）装配在转轴（4）上，用螺钉（9）紧固绕组（1）。绕组（1）和磁轭罩（5）的轴向配有轴承（3），转轴（4）一端装有碳刷（8）、外有防尘罩（6）保护，碳刷（8）的接线柱与绕组（1）的导线相连接，碳刷（8）的另一接线柱的引线与绕组（1）的另一端接头与外线路连接，形成闭合回路。根据电磁力定律，当电流流过励磁线圈（19），产生磁场，载流导体在磁场中受到力的作用，当磁极（2）产生足够大的电磁转矩来克服工作机与自身的摩擦转矩和惯性转矩，导致磁极（2）从静止状态转动起来，并加速到稳定运行状态。

实施例2、利用电机的可逆性，将磁极（2）、（2′）绕组（1）、外罩（6）装配于转轴（4）上，绕组半径＝150毫米，用螺钉（9）将绕组（1）紧固。电枢铁芯（10），电枢绕组（11）是用0.5毫米厚的涂漆的锡钢片叠压而成。磁极（2）采用永磁体，即环形磁钢（16）、固定轭板（18）的叠合，轴向开有固定孔（17）。（见图7）。防尘罩（6）用来保护电机，防止灰尘、石块，棉布、纱头等物进入。绕组（1）的两根导线接头引向防尘罩（6）外并与外线路相接。根据电磁感应定律，转轴（4）在外力作用下，即原动机拖动电机的转矩克服磁极（2）转矩时，磁极（2）以恒定的转速旋转，形成旋转磁场，用右手定则判定，可确定导体电势方向。因此，在闭合回路中产生电流。

实施例3如图8所示：将磁极（2）、（2′），绕组（1）、外罩（6）装配于转轴（4）上，并且用螺钉（8）紧固绕组（1）。绕组（1）的两根导线接头沿轴向导线槽（21）引向碳刷（8）接线柱，并延长与接线盒（26），外线路相连，形成闭合回路。当电流通过绕组（1），磁极（2）绕组（1）磁极（2′）产生闭合磁路，用左手定则判定可确定磁极（2）运动方向。

Claims (5)

1、一种多段式无换向电机，尤其是一种交、直流通用，多段式无换向动力电机，含有绕组(1)、磁极(2)、轴承(3)、轴(4)、防尘罩(6)、引线滑环(7)、固定螺钉(9)、其特征在于绕组(1)的电枢铁芯(10)是用磁性材料冲压形成整体，呈轮状，轮辐为绕组(1)的磁桥(15)，电枢绕组(11)也是用磁性材料叠压而成，并用导线绕制，嵌放在轮辐间的扇面空间中，并用螺钉(9)将磁桥帽(13)与电枢绕组(11)紧固；轮毂为内环轭(12)；磁极(2)分为永磁磁极和电励磁极，永磁磁极由环形磁钢(6)、固定轭板(18)的叠合，粘结固定或开孔固定，轴向开有固定孔(17)，电励磁极是由环形极靴(23)、主极(25)和固定轭板(18)组成，主极(25)含励磁铁芯(19)和励磁线圈(20)，励磁铁芯(19)用磁性材料叠压并用导线绕制，用螺栓(24)将极靴(23)、主极(25)和固定扼板(18)紧固；转轴(4)的表面沿轴向开有导线槽(21)，绕组(1)引入线(22)沿导线槽(21)引向轴端与引线滑环(7)连接。

2、按照权利要求1所述的多段式无换向电机，其特征在于电枢铁芯（10）、电枢绕组（11），励磁铁芯（19）采用的磁性材料为硅钢片（锡钢片）或纯铁冲制，硅（锡）钢片厚度为0.5毫米或0.35毫米，并涂有绝缘漆，轮辐间的扇面数为2～8。

3、按照权利要求1所述的多段式无换向电机，其特征在于主极（25）的数目为1个或多个，并均匀的分布在极靴（23）和固定轭板（18）间，以构成均匀的环形磁场，表面开有同心的固定孔（17）。

4、按照权利要求1所述的多段式无换向电机，其特征在于绕组（1）和磁极（2）之间的空气隙小于1毫米。

5、按照权利要求1、2、3、所述的多段式无换向电机，其特征在于绕组（1）和磁极（2）可采用2－3段，绕组（1）和磁极（2）串接，磁极（2）之间可并可串。

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