CN2528155Y - 一种高效节能直流电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种高效节能直流电动机，是由机壳1、电枢铁芯2、励磁永磁体3、电枢绕组4、电机输入炭刷装置5、左端盖6、主轴8、电机输入换向器9、右端盖10、发电绕组14、发电输出炭刷装置13和发电输出换向器12构成，兼有做工、发电双重功能，具有多向多极输入、多向多极输出、多极励磁等特点，既能充分利用电机中由高性能稀土材料制成的强磁场强度的永磁体的剩余磁能，将其转化为电能进行二次利用；又能降低电机输入电压，节约电能，稳定电网质量，其与同类电机相比较，节约电能可达75％以上，是各种直流电机理想的换代产品。

Description

一种高效节能直流电动机

一、技术领域：本实用新型涉及一种直流电动机，特别是一种高效节能直流电动机。

二、背景技术：普通直流电动机的工作原理是将电能转化为电磁能，继而转化为机械能而带动其它机械作功，在这个过程中，绝大多数电能作为无功消耗而用于建立电磁场，因而其作功效率较低；此外，对于功率较小的电机，大多采用永磁体作为励磁定子，而对于功率较大的电机，则大多采用电磁体作为励磁定子；同时，电能的输入大多是采用一对碳刷与换向器配合，故其需要输入的电压较高，既会消耗较多的电能，起动时又会引起电网(即电源)波动，进而影响其它电器的正常使用。中国专利(申请号为97212240)公开了一种由永磁定子、转子、电刷、机械换向器等装置组成的“大功率永磁直流电动机”，该机定子有两个，对称呈弧形，转子绕组为细线径多匝数线圈叠绕而成，其工作方式为高压低电流，电压70V-10KV，线径0.05mm-4.0mm，具有节能：电瓶工作时间长，制造成本低、延长电瓶寿命、减少污染等优点，虽可广泛应用于电动机车、汽车、摩托车、自行车、三轮车及厂矿电动设备，但由于所需电压较高，因而，其电瓶体积庞大。又如中国专利(申请号为97223506)公开的一种“双环磁极并联绕组稀土永磁直流电机”，在这种电动机中，具体涉及一种空心杯电枢永磁直流电机，它是由电枢、外环磁极、内环磁极、定子外壳、转轴、电刷、换向器等组成，其特征是在定子外壳的两内壁上设有外环磁极和内环磁极，电枢绕组与转轴，换向器连接，置于外环磁极和内环磁极之间，电枢绕组为多极多组并联环绕结构，这种电动机的节能效果虽好，但其结构复杂，制造成本较高。

三、发明内容：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用强磁场的永磁体作为励磁定子，且能将电机做工时的剩余磁能转化为电能进行二次利用的节能直流电动机。

本实用新型所采取的技术方案是：由机壳1、电枢铁芯2、励磁装置3、电枢绕组4、电机输入碳刷装置5、电机输入换向器9、左端盖6、主轴8、右端盖10、发电绕组14、发电输出碳刷装置13和发电输出换向器12构成，励磁装置3为永磁体。

电枢绕组4与发电绕组14并列安装，其线圈匝数比为。

励磁装置3包括至少两对以上的磁极，形成多向多极。

电机输入碳刷装置5和电机输入换向器9与发电输出碳刷装置13和发电输出换向器12至少为两对以上，形成多向多极。

电枢铁芯2的绕线槽的数量为12～40。

电枢铁芯2的绕线槽的最佳数量为28。

本实用新型的高效节能直流电动机，由于采用了由高性能稀土材料制成的强磁场强度的永磁体作为励磁定子，因而，节省了励磁电能；同时，在电枢绕组中，与电枢绕组并列地增加了一个发电绕组，充分利用了电机做工时的剩余磁能，将其转化为电能进行二次利用，并通过多向多极的发电输出碳刷装置输出，大大节约了电能；而且，还采用了多极励磁装置，强化了励磁磁场的分布均匀度，既降低了电能消耗，又改善了电机运行的平稳性；此外，还采用了多向多极的电机输入碳刷装置，降低了电机的输入电压，节约了电能，减少了电机在起动时对电网的冲击程度，改善了电网的供电质量。

四、附图说明：

附图1是本实用新型的主剖视图；

附图2是本实用新型的沿A——A轴线的剖视图；

五、具体实施方式：

以下结合附图，详细说明本实用新型的一个实施例。

本实施例包括机壳1、电枢铁芯2、励磁永磁体3、电枢绕组4、电机输入碳刷装置5、左端盖6、主轴8、电机输入换向器9、右端盖10、发电绕组14、发电输出碳刷装置13和发电输出换向器12。

机壳1为一圆筒体，其底部有一叉开的机脚，上部装有吊环，筒体的两端口有用于安装左端盖6和右端盖10的止口，筒体的圆孔内有用于安装励磁永磁体3的圆形凹槽。

电枢铁芯2是由硅钢片层叠而成，其中心有穿装主轴8的圆孔，外圆周上开有28条绕线槽。

励磁永磁体3为圆弧面状，有两对四块，每相邻的两块其磁极极性相反。

电枢绕组4与发电绕组14并列安装在电枢铁芯2的绕线槽里，其线圈匝数比为。

电机输入碳刷装置5和发电输出碳刷装置13为两对，分别装在机壳1的两端圆周上。

左端盖6和右端盖10相同，为圆盘状，中心有阶梯孔，分别装左、右轴承7和11。

主轴8为阶梯轴，其右端多一段电机的输出端。

电机输入换向器9和发电输出换向器12分别装在主轴8的两边，其表面与绝缘条相间的铜条分别与电枢绕组4和发电绕组14的引出线相连接，并且，其表面分别与电机输入碳刷装置5和发电输出碳刷装置13的碳刷相接触。

使用时，电流由电机输入碳刷装置5中的四个碳刷传至电机输入换向器9，并由引线接至电枢绕组4，驱动电枢转动作功；由于每一对(即对称的两个)碳刷是相连接的，每对碳刷输入的电流流经的绕组数为原来的一半，因而，运行电机所需要的电压即可降低一半，这样一来，不但可节省电能，还可减轻电机在起动时对电网的冲击，而且还可改善电机的起动性能。同时，由于采用由高性能稀土材料制成的强磁场强度的永磁体作为励磁定子，节省了励磁电能。

又由于在电枢铁芯2上，与电枢绕组4并列地绕有发电绕组14，因而在电机运转中，发电绕组14将会充分地利用电机中的剩余磁能，产生电势，并由发电输出换向器12和发电输出碳刷装置13输出电能，作为二次利用；这种电能通过单向控制装置(例如二极管)后，既可向电网输送，也可向电机输入碳刷装置5中输送，使电能得到充分的利用。由于电机输入碳刷装置5也是多向多极的，一方面与电机励磁磁场相吻合，另一方面能够输出平稳的电压，同时还可提高发电效率。

此外，由于采用了两对励磁永磁体作为励磁磁极，且每相邻的两个磁极极性相反，形成了四组磁回路，大大强化了励磁磁场的强度和分布的均匀度，因而，既可减少电能损耗，又可改善电机的运行性能。

从本实施例样机的测试结果来看，本实用新型的高效节能直流电动机与同类电机相比较，节约电能可达75％以上，其中：节约励磁电能约50％，发电返回电能约25％。

Claims (6)

1、一种高效节能直流电动机，是由机壳(1)、电枢铁芯(2)、励磁装置(3)、电枢绕组(4)、电机输入碳刷装置(5)、电机输入换向器(9)、左端盖(6)、主轴(8)、右端盖(10)构成，其特征在于：

a、在电枢绕组(4)中还并列装有发电绕组(14)，在电枢铁芯(2)的右边相应地装有发电输出碳刷装置(13)和发电输出换向器(12)；

b、励磁装置(3)为永磁体。

2、根据权利要求1所述的高效节能直流电动机，其特征在于：电枢绕组(4)与发电绕组(14)的线圈匝数比为。

3、根据权利要求1或2所述的高效节能直流电动机，其特征在于：励磁装置(3)包括至少两对以上的磁极，形成多向多极。

4、根据权利要求3所述的高效节能直流电动机，其特征在于：电机输入碳刷装置(5)和电机输入换向器(9)与发电输出碳刷装置(13)和发电输出换向器(12)至少为两对以上，形成多向多极。

5、根据权利要求4所述的高效节能直流电动机，其特征在于：电枢铁芯(2)的绕线槽的数量为12～40。

6、根据权利要求5所述的高效节能直流电动机，其特征在于：电枢铁芯(2)的绕线槽的数量为28。