專利名稱：一種直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電機，屬電機的制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有在電動汽車、輕工產(chǎn)品、家用電器上應(yīng)用廣泛的中小功率直 流電機，或并激或串激或復(fù)激的碳刷換向電機，其定子均為由一對定 子鐵芯繞勵磁線圈構(gòu)成，如此造成轉(zhuǎn)子線圈在磁場內(nèi)不同轉(zhuǎn)角位置所 產(chǎn)生的扭矩是不一樣的，是交變的。以單匝矩形平面線圈為例，當(dāng)線 圈平面處于與磁場垂直位置時，線圈將不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的力矩，線圈是依 靠慣性轉(zhuǎn)過。上述情況，必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的不平滑，當(dāng)加負載后，必將 產(chǎn)生電機的運行振動，如此增加了有害附加動載荷，多作無用功，因 而導(dǎo)致電機效率的下降。這也是目前采用直流電機作動力裝置的電動 汽車其效率低、耗電大、續(xù)程短的問題所在。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計合理，能有效提高運轉(zhuǎn)效率，節(jié) 電效果明顯的直流電機。本發(fā)明為一種直流電機，包括由定子鐵芯和繞組構(gòu)成的定子，由 轉(zhuǎn)子鐵芯和帶電流換向片的線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，置于電流換向片上的一 對換向碳刷，其特征在于定子鐵芯的兩側(cè)還設(shè)有一對永磁鐵，永磁鐵的永磁磁場方向與定子鐵芯的勵磁磁場方向相垂直；電流換向片上還 設(shè)有一對過碳刷， 一個換向碳刷與相鄰的過碳刷相連接，另一個換向 碳刷與相鄰的另 一個過碳刷相連接。所述換向碳刷的直線與相鄰過碳刷的直線相交的夾角可為沿順時針方向的91。 95° 。本發(fā)明根據(jù)直流電機磁場原理特性，采用勵磁、永磁復(fù)合定子， 同時增設(shè)與換向碳刷偏轉(zhuǎn)一定角度的過碳刷，使直流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 更趨合理科學(xué)，使電流換向角的變化與勵磁、永磁復(fù)合定子磁場相匹 配適應(yīng)，從而有效的增強和改變了磁場磁密分布狀況，克服了低扭距 區(qū)，改變了電機輸出特性，有效的減小了附加阻力載荷，節(jié)電效果明 顯。本發(fā)明可與電動汽車、輕工產(chǎn)品、家用電器等配套使用，能有效 提高運轉(zhuǎn)效率和使用壽命，可提高轉(zhuǎn)速1/3，節(jié)能10%-40%。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明在電動汽車上的應(yīng)用示意圖；圖3是本發(fā)明所述的定子磁場原理圖；圖4是本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)子線圈平面展開示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原理圖；圖6是本發(fā)明所述復(fù)合定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明主要包括由定子鐵芯7和繞組8構(gòu)成的定子6，由轉(zhuǎn)子鐵 芯10和帶電流換向片12的線圈11構(gòu)成的轉(zhuǎn)子9，定子鐵芯7的兩 側(cè)還設(shè)有一對永磁鐵15，永磁鐵15的永磁磁場方向與定子鐵芯7的 勵磁磁場方向相垂直；電流換向片12上設(shè)有一對換向碳刷13、 13' 和一對過碳刷14、 14'， 一個換向碳刷13與相鄰的過碳刷14相連接， 另一個換向碳刷13'與相鄰的另一個過碳刷14'相連接；換向碳刷 13、 13'的直線與相鄰過碳刷14、 14'的直線相交的夾角為沿順時針方向的91° 95° 。以下以在電動汽車上的應(yīng)用為例對本發(fā)明作進一步描述如附圖2所示，直流電源1經(jīng)開關(guān)2接控制器3的輸入端，控制 器3的輸出端連接有刷并激式直流電機或有刷串激式直流電機5的輸 入端，本實施例中的直流電機5采用ZYCD-12改裝，控制器3采用 100V/200A調(diào)速控制器，直流電源1由七塊12伏電瓶串聯(lián)組成，每 塊電瓶容量為120AH，附圖2中的標(biāo)記4為控制器檢測信號及控制 指令輸入、輸出端。在定子鐵芯7的兩側(cè)用膠粘劑固裝一對永磁鐵15，構(gòu)成勵磁、 永磁復(fù)合定子，勵磁、永磁復(fù)合定子磁場內(nèi)的磁密分布及線圈在其內(nèi) 所受力情況發(fā)生了質(zhì)的變化，可通過附圖3的定子磁場原理圖予以說 明。若設(shè)附圖3中有一處于磁場內(nèi)的矩形單匝線圈，在只有原勵磁定 子時，當(dāng)線圈處在aa'位置時所產(chǎn)生扭矩最大，旋轉(zhuǎn)至bb'位置時 磁密減弱，扭矩減小，當(dāng)處于cc'位置時扭矩為零，此處應(yīng)為電流換 向點；當(dāng)增設(shè)永磁鐵15后，且永磁磁場與勵磁磁場方向相垂直，此 時，當(dāng)線圈處在aa'位置時受勵磁磁場作用力為主，產(chǎn)生扭矩最大， 當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)至bb'位置時將開始受到勵磁、永磁磁場的復(fù)合作用，可 使扭矩基本保持不變，當(dāng)處于cc'位置時，將以受永磁場作用力為主， 可繼續(xù)產(chǎn)生順時針扭矩，在此處絕不應(yīng)電流換向，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至dd，位置 時，又受到勵磁、永磁復(fù)合磁場作用，線圈二邊將受到方向相反的力， 線圈將處于力平衡狀態(tài)，扭矩為零，此處應(yīng)為電流換向點，因靠慣性 轉(zhuǎn)過此點就進入勵磁磁場，電流不換向?qū)a(chǎn)生反方向旋轉(zhuǎn)的力，也就 是說，當(dāng)增設(shè)了永磁磁場后，必須同時改變碳刷位置，改變電流換向 角，使電流換向點順時針順延a角，否則，若只單純增設(shè)永磁場，只會增加轉(zhuǎn)動阻力，絕無有益效果。依據(jù)上述分析，在原換向碳刷13、 13'的二側(cè)新增設(shè)一對過碳刷 14、 14，，且使一個換向碳刷13與相鄰的過碳刷14相連接，另一個 換向碳刷13'與相鄰的另一個過碳刷14'相連接，過碳刷14、 14' 的直線并非垂直于換向碳刷13、 13'的直線，而是順時針偏轉(zhuǎn)了 90° +a角，本實施例的偏轉(zhuǎn)角a為3。。.增設(shè)偏轉(zhuǎn)角的過碳刷14、 14'， 其目的就在于與增加永磁磁場后、電流換向點的后移相匹配適應(yīng)。如 附圖4所示，線圈11在轉(zhuǎn)子鐵芯10上隔槽繞制，每匝首末相接處引 出一抽頭，接轉(zhuǎn)子9上的電流換向片12，電流換向片12之間彼此絕 緣，構(gòu)成轉(zhuǎn)子電流換向整流器銅頭，換向碳刷13、 13'和過碳刷14、 14，與電流換向片12相接觸導(dǎo)電。采用實際的電機轉(zhuǎn)子、碳刷解釋上 述改進原理比較繁瑣，可以按附圖5、 6所示的單匝矩形平面線圈予 以說明，道理相同。附圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的勵磁定子與單匝轉(zhuǎn)子工作 原理圖，附圖6為本發(fā)明所述勵磁、永磁復(fù)合定子與單匝轉(zhuǎn)子工作原 理圖，附圖5中只有勵磁定子，單匝線圈16首末二端分別焊接有半 圓形滑環(huán)17， 一對換向碳刷13處于磁場方向，當(dāng)線圈平面運轉(zhuǎn)到與 磁場相垂直即水平位置時，過零點需電流換向，此時，上滑環(huán)的f端 運轉(zhuǎn)到與下碳刷相接觸，下滑環(huán)的g端正脫離了下碳刷的接觸；而當(dāng) 順時針偏轉(zhuǎn)落后了a角，也就是電流換向點應(yīng)落后了a角，此時需增 設(shè)一對過碳刷14并后移a角，附圖6即是上述解決措施的實施。采用本發(fā)明所述直流電機的電動轎車，與采用現(xiàn)有普通直流電機 相比，在車況、路況、負荷、電瓶容量不變的情況下，時速可由原來 平均30KM、最高40KM，提高到現(xiàn)平均70KM、最高IOOKM，續(xù)行 里程由原60KM提高到現(xiàn)120KM。
權(quán)利要求
1、一種直流電機，包括由定子鐵芯(7)和繞組(8)構(gòu)成的定子(6)，由轉(zhuǎn)子鐵芯(10)和帶電流換向片(12)的線圈(11)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子(9)，置于電流換向片(12)上的一對換向碳刷(13、13’)，其特征在于定子鐵芯(7)的兩側(cè)還設(shè)有一對永磁鐵(15)，永磁鐵(15)的永磁磁場方向與定子鐵芯(7)的勵磁磁場方向相垂直；電流換向片(12)上還設(shè)有一對過碳刷(14、14’)，一個換向碳刷(13)與相鄰的過碳刷(14)相連接，另一個換向碳刷(13’)與相鄰的另一個過碳刷(14’)相連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種直流電機，其特征在于所述換向碳 刷(13)、 (13，)的直線與相鄰過碳刷(14)、 (14，)的直線相交的夾 角為沿順時針方向的91。 95° 。
全文摘要
一種直流電機，屬電機的制造技術(shù)領(lǐng)域，主要包括由定子鐵芯(7)和繞組(8)構(gòu)成的定子(6)，由轉(zhuǎn)子鐵芯(10)和帶電流換向片(12)的線圈(11)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子(9)，定子鐵芯(7)的兩側(cè)還設(shè)有一對永磁鐵(15)，電流換向片(12)上設(shè)有一對換向碳刷(13、13’)和一對過碳刷(14、14’)，一個換向碳刷(13)與相鄰的過碳刷(14)相連接，另一個換向碳刷(13’)與相鄰的另一個過碳刷(14’)相連接。結(jié)構(gòu)設(shè)計合理科學(xué)，使電流換向角的變化與勵磁、永磁復(fù)合定子磁場相匹配適應(yīng)，從而有效的增強和改變了磁場磁密分布狀況，克服了低扭距區(qū)，改變了電機輸出特性，有效的減小了附加阻力載荷，節(jié)電效果明顯。
文檔編號H02K23/04GK101267149SQ20081006071
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者唐明輝, 宣漢強, 張歧良, 王建強, 王煉強, 高新福 申請人:浙江強裕經(jīng)貿(mào)有限公司