CN2524419Y - 无换向器直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无换向器直流电机，分为定子和转子两个基本部分。定子的一对相互间隔开的环形铁芯上都径向设置数量相同，位置对应的若干导磁臂，导磁臂的另一端固定在机座上，轴向对应的导磁臂之间由软磁体连通磁路。定子的电枢绕组对应于一对环形铁芯分为两部分，每一部分同向环绕在所在环形铁芯的内壁线槽内和该环形铁芯的外壁及其两侧壁上，绕组上设置若干个接线端。此种电机节省了换向器和电子换向系统，降低了成本，工作时电枢绕组的连续通电方式减小了直流电机的转矩脉动、电磁噪音及电磁干扰，这些特点有利于直流电机的更广泛应用和制造。

Description

无换向器直流电机

技术领域：

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及无换向器直流电机。

背景技术：

现有直流电机可分为电子换向式直流电机和机械换向式直流电机。无刷直流电机就属于电子换向式直流电机，其转子上放永久磁钢，定子上放多相电枢绕组，电枢绕组经由驱动器接到直流电源上。此种电机采用位置传感器实现电子换向代替电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，电流与转子磁极的主磁通相互作用而产生转矩。无刷直流电机具有工作可靠、体积小、重量轻、高效节能、起动转矩大、可无级调速、噪音低、精度高等优越性能，随着电子工业的发展，电子元器件不断降价，此类电机正在迅速发展。尽管如此，其不足之处仍待改进。首先是成本高，在工业发达国家其电子系统与电机本身的成本比约为1∶1，在国内高达3∶2，高成本使其经济性有所下降；其次是它的电子系统构造复杂，技术难度大，工作条件较严格，因此其额定电压和额定功率的提高受到限制，目前多在小功率电机领域得到发展。另外，此种电机的多相绕组依次通电会引起一定的转矩脉动及电磁噪音。

发明内容：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型目的在于提供一种无换向器直流电机，以提高直流电机功率、降低成本、减小转矩脉动及电磁噪音。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案在于采用了一种无换向器直流电机，该电机分为定子和转子两个基本部分。定子的一对相互间隔一定距离的环形铁心上都径向设置数量相同、位置对应的若干个导磁臂，导磁臂的另一端固定在机座上，轴向对应的导磁臂之间由两端面绝缘的软磁体连通磁路，定子电枢绕组对应于两个环形铁心分为两部分，电枢绕组上设置若干个接线端，电枢绕组的一部分同向环绕在一个的环形铁心的内壁线槽内和该环形铁心的外壁及其两则壁上，另一部分同向环绕在另一个环形铁心的内壁线槽内和该环形铁心的外壁及其两侧壁上。

所述的环形铁心通过非导磁材料加强对绕组的固定。

所述的两个环形铁心各由两块对称的半圆环铁心对扣而成。

所述的两个环形铁心各由一块整圆的圆环形铁心构成。

所述的电枢绕组换接相应的接线端使电枢绕组的串联长度改变，实现电机调速。

所述的直流电机通过调磁或调压实现调速。

所述的两部分电枢绕组串联工作时，两环形铁心的一个内壁绕组的电流方向与另一个内壁绕组的电流方向相反。

所述的电枢绕组需并联工作时，其并联的绕组长度相等，两环形铁心的一个内壁绕组的电流方向与另一个内壁绕组的电流方向相反。

所述的电机转子主要由转轴、转轴上的圆柱形铁心及其两端的圆盘形极掌、圆柱形铁心上的励磁绕组构成，圆柱形铁心和极掌都固定在转轴上，两个圆盘形极掌的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁，励磁绕组通过滑环与电刷和励磁电源相连。

所述的电机转子主要由转轴、转轴上的圆柱形永磁体及其两端的圆盘形极掌构成，两个圆盘形极掌的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁。

所述的转子主要由转轴、转轴上的圆柱形永磁体构成，永磁体两端的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁。

所述的直流电机通过联轴联机座联绕组构成更大额定功率的直流电机，同时保持转子半径不变，有利于提高电机动态性能。

由于本实用新型无需设置换向器和电子换向系统，因此直流电机的制造技术简单、成本较低、耐用可靠、额定功率和额定电压的设计范围可以较广，有利于直流电机的广泛应用和制造。工作时电枢绕组的连续通电减小了直流电机的转矩脉动、电磁噪音及电磁干扰，把定子的环形铁心设计成由半圆环扣合成整圆环的结构便于绕组的绕制，尤其有利于绕制小半径直流电机的绕组。本直流电机作为发电机应用时，能减少去磁电枢反应，不经滤波也可得到电压波动较小的直流电。

附图说明：

图1为本实用新型的一种实施方式的结构示意图。

图2为图1的A--A剖面图。

图3为图1的工作原理图。

具体实施方式：

实施例1如图1和图2所示。该实施例中定子的一对相互间隔开的环形铁心2上共延伸出十二个均匀分布且轴向对应的导磁臂3，导磁臂的另一端嵌在非导磁的铝制机座5上。环形铁心和导磁臂共同由垂直于转轴的互相绝缘的硅钢片叠成，并且用表面绝缘的紧固螺栓压紧。每个环形铁心都由两个相同结构的半圆环铁心对扣而成。轴向对应的导磁臂之间通过两端面绝缘的低铁损软磁体9连通磁路。每个环形铁心的内壁线槽、两侧壁和外壁上同向环绕有电枢绕组12，电枢绕组上设置若干个接线端，一个环绕铁心内壁线槽内的绕组电流方向与另一个环形铁心内壁线槽内的绕组电流方向相反，两环形铁心上的电枢绕组在两环形铁心之间串联。

本实施例中，电机的转子主要由转轴10，固定在转轴中部的圆柱形铁心6及其两端固定的两个圆盘形极掌1构成，圆盘形极掌由垂直于转轴的硅钢片叠成，两个圆盘形极掌的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁。圆柱形铁心由平行于转轴的硅钢片叠压而成，转子铁心上的励磁绕组11通过转轴一端固定的一对滑环7与电刷和直流励磁电源相连。圆盘形极掌外侧端面的由非磁性材料制作的风叶8固定在转轴上，转轴通过轴承装配在两端盖4上。

实施例1中，转子也可省去励磁绕组，用圆柱形永磁体替代转子的圆柱形铁心。

实施例1的工作原理如图3所示。当电枢绕组通过如图3所示方向的电流，并对励磁绕组通电产生如图3所示的磁通时，转子圆柱形铁心、转子左侧圆盘形极掌1，转子右侧圆盘形极掌2，左侧环形铁心3，右侧环形铁心4、左侧环形铁心上的导磁臂5、右侧环形铁心上的导磁臂6和轴向对应的导磁臂之间的低铁损软磁体构成磁回路。转子磁极的主磁通穿过环形铁心内壁经电机磁路闭合，环形铁心内壁线槽内的绕组电流与转子磁极主磁通相互作用而产生电磁力和电磁转矩。因为电机中一个环形铁心内壁绕组的电流方向与另一个环形铁心内壁绕组的电流方向相反，通过两环形铁心内壁的磁极主磁通方向也相反，所以两个环形铁心上的电枢绕组电流对转子磁极主磁通产生的电磁转矩方向相同，可由转轴输出机械功率。

该电机通过电枢调压或磁极调磁可以均匀调速，也可换接电枢绕组的若干个接线端以改变电枢绕组的串联长度，实现电机多档调速。当电枢电流方向不变时，改变励磁电流方向即可使转子反转；励磁电流方向不变时，改变电枢电流方向也可使转子反转。

Claims (8)

1、一种无换向器直流电机，分成定子和转子两个基本部分，其特征在于：定子的一对相互间隔一定距离的环形铁心上都径向设置数量相等、位置对应的若干个导磁臂，导磁臂的另一端固定在机座上，定子的电枢绕组对应于两个环形铁心分为两部分，绕组上设置若干个接线端，电枢绕组的一部分同向环绕在一个环形铁心的内壁线槽内和该环形铁心的外壁及其两侧壁上，另一部分同向环绕在另一个环形铁心的内壁线槽内和该环形铁心的外壁及其两侧壁上。

2、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的环形铁心通过非导磁材料加强对绕组的固定。

3、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的一对环形铁心各由两块对称的半圆环铁心相互对扣而成。

4、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的一对环形铁心各由一个整圆的圆环形铁心组成。

5、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的转子主要由转轴、转轴上的圆柱形铁心及其两端的圆盘形极掌、圆柱形铁心上的励磁绕组构成。两个圆盘形极掌的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁，励磁绕组通过滑环与电刷和励磁电源相连。

6、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的转子主要由转轴、转轴上的圆柱形永磁体及其两端的两个圆盘形极掌构成，两圆盘形极掌的外圆周分别对应于两个环形铁心内壁。

7、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的转子主要由转轴和转轴上的圆柱形永磁体构成，永磁体两端的外圆周分别对应于两个环形铁心的内壁。

8、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于：所述的直流电机通过联轴联机座联绕组构成更大额定功率的直流电机。

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