專利名稱：一種勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法。其特征是將勵(lì)磁電流設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)子上，負(fù)載電流設(shè)計(jì)在定子上，以變換勵(lì)磁轉(zhuǎn)子磁極南北而產(chǎn)生直流電。適用于直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，脈沖直流發(fā)電機(jī)和無(wú)電刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)。
已知傳統(tǒng)直流電機(jī)，它的勵(lì)磁是在定子上，產(chǎn)生功率負(fù)載電流是在轉(zhuǎn)子上，工作時(shí)，強(qiáng)大的負(fù)載電流必須經(jīng)由30～400多塊銅片構(gòu)成的整流換向器，直交流兩種電流變換后才能進(jìn)行工作，自耗電流大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修難，造價(jià)高;公開(kāi)的勵(lì)磁直流電機(jī)，難以達(dá)到大容量、高電壓及遠(yuǎn)距離輸送的要求，仍不能取代傳統(tǒng)的直流電機(jī)。本發(fā)明的勵(lì)磁電流設(shè)在轉(zhuǎn)子上，負(fù)載電流設(shè)在定子上，變換勵(lì)磁轉(zhuǎn)子磁極南北方法，經(jīng)檢索發(fā)明專利公報(bào)，未檢到相同的文獻(xiàn)。
本發(fā)明的目的，在于提供一種勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法。不但制造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可使本發(fā)明所述的直流電機(jī)能實(shí)現(xiàn)向大容量、高電壓、遠(yuǎn)距離輸送方向發(fā)展。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它是由勵(lì)磁轉(zhuǎn)子、載荷定子及勵(lì)磁轉(zhuǎn)子磁極南北換向方法三個(gè)技術(shù)方案組成，下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述從

圖1、圖2所示本發(fā)明的定子6，以定子螺線管線圈10外圓弧段中間位置與機(jī)殼5接觸，并且螺栓緊固;轉(zhuǎn)子7的勵(lì)磁線圈同一的各端與相應(yīng)的換向滑環(huán)1的換向弧段相接，另一端都集結(jié)在集電環(huán)11上，通過(guò)前、后端蓋4、12上的滾動(dòng)軸承14支承，裝在定子中的軸心8上，在滾動(dòng)軸承一端的軸心上并裝有冷卻風(fēng)扇13。
從圖1、圖3所示定子6是由硅鋼片疊壓成有內(nèi)外齒槽的環(huán)形圓筒，在內(nèi)外齒槽內(nèi)繞有一對(duì)(多對(duì))匝數(shù)相等、方向相反的螺線管線圈10，將定子分為一對(duì)(多對(duì))左右螺線管線圈弧區(qū)和南北磁極弧區(qū)，在南北極中心線00′死點(diǎn)時(shí)刻線成對(duì)稱分布。在定子的內(nèi)外圓周壁上開(kāi)有均勻的繞線齒槽，而在內(nèi)圓周南北極弧區(qū)內(nèi)沒(méi)有開(kāi)齒槽，內(nèi)壁是光滑的，繞定子的線圈時(shí)，螺線管線圈的兩頭要逐步繞成向圓心傾斜，以引導(dǎo)定子磁力線由北極向圓心至南極，使轉(zhuǎn)子磁極在經(jīng)過(guò)死點(diǎn)時(shí)刻線時(shí)不顯磁性。定子左右螺線管線圈可并聯(lián)也可串聯(lián)。
從圖1、圖4所示轉(zhuǎn)子7是由硅鋼片疊壓成，與勵(lì)磁線圈9、換向滑環(huán)1、軸心8構(gòu)成勵(lì)磁轉(zhuǎn)子裝置，轉(zhuǎn)子磁極線圈是由兩個(gè)、兩個(gè)以上多個(gè)分布均勻、方向相同、匝數(shù)相等同徑線繞成，每個(gè)磁極線圈同一的各端都與換向滑環(huán)的換向弧段相接，另一端按每一個(gè)換向滑環(huán)為一組集結(jié)在集電環(huán)11，由互相絕緣換向弧段組成的換向滑環(huán)固定在軸心8上，利用兩個(gè)(組)對(duì)稱的正負(fù)電刷2與換向滑環(huán)裝成接觸法也可以為不接觸法，這樣，規(guī)定轉(zhuǎn)子磁極至00′死點(diǎn)時(shí)刻線時(shí)，改變勵(lì)磁電流方向，使磁極南北換向，達(dá)到轉(zhuǎn)子磁極運(yùn)行在死點(diǎn)時(shí)刻線的前后，顯示不同的磁性與定子左右螺線管線圈互相作用(如為發(fā)電機(jī)時(shí)，是割切、感應(yīng)而產(chǎn)生電流)。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈有它勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)、串勵(lì)方式，勵(lì)磁轉(zhuǎn)子可以是凸極也可以是隱極。
本發(fā)明的實(shí)施例如圖1所示電流由調(diào)控箱輸入本發(fā)明所述的電機(jī)，先經(jīng)正負(fù)電刷2，到換向滑環(huán)1，進(jìn)入轉(zhuǎn)子7勵(lì)磁線圈9，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁極顯N、S極，表示磁極正在定子的左右螺線管弧區(qū)，顯示有磁性，沒(méi)有顯磁極的，正處在換向而不顯磁性(參見(jiàn)圖5①、②、③);換向滑環(huán)在轉(zhuǎn)子軸上分布排列組合有串聯(lián)和并聯(lián)(即接觸法和不接觸法，下同)兩種方法，串聯(lián)組合法(接觸法)適用在偶數(shù)轉(zhuǎn)子磁極上，每一組換向滑環(huán)是由兩個(gè)半圓弧段組成(參見(jiàn)圖6②、③)，然后按轉(zhuǎn)子磁極通過(guò)定子死點(diǎn)時(shí)刻線的先后位置，將多個(gè)換向滑環(huán)組合串聯(lián)(參見(jiàn)圖5、6②、③)，在Ⅰ-Ⅰ位置表示磁極正處在死點(diǎn)時(shí)刻線上，轉(zhuǎn)子磁極不顯磁性，正在換向，在Ⅱ-Ⅱ與Ⅲ-Ⅲ位置表示轉(zhuǎn)子磁極處在定子的左右螺線管線圈弧區(qū)內(nèi)，顯示有磁性(N、S)與定子產(chǎn)生作用;串聯(lián)組合法(接觸法)是利用正負(fù)電刷同時(shí)接觸換向滑環(huán)的兩個(gè)半圓形弧段，使這兩個(gè)弧段上的勵(lì)磁線圈因電流短路而失去磁性，后通過(guò)死點(diǎn)00′時(shí)刻線，磁極南北換向。并聯(lián)法(不接觸法)只適用少數(shù)奇數(shù)磁極轉(zhuǎn)子(參見(jiàn)圖5①)，由少數(shù)換向弧段組成的單獨(dú)換向滑環(huán)，利用正負(fù)電刷不接觸換向滑環(huán)的換向弧段，在這個(gè)弧段上的勵(lì)磁線圈得不到電流而失去磁性，后通過(guò)死點(diǎn)時(shí)刻線，磁極南北換向。這種不接觸換向法，要求寬的電刷，或用多塊電刷并合，使轉(zhuǎn)子磁極在不同位置產(chǎn)生不同的磁性，與定子螺線管線圈的磁極產(chǎn)生同性相斥、異性相吸的作用，或轉(zhuǎn)子磁極在外力帶動(dòng)下割切感應(yīng)定子螺線管線圈而產(chǎn)生直流電。以串聯(lián)組合法為例(參見(jiàn)圖5②)，有四個(gè)磁極，四個(gè)半圓形換向弧段組成兩個(gè)換向滑環(huán)，當(dāng)處在Ⅰ-Ⅰ位置的轉(zhuǎn)子磁極，換向弧段同時(shí)與兩個(gè)電刷接觸短路(參見(jiàn)圖6Ⅰ-Ⅰ位置)，不顯磁性，正處在換向;處在Ⅱ-Ⅱ位置的轉(zhuǎn)子磁極、換向弧段分別與電刷接觸，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子磁極，使該磁極左側(cè)顯S極、右側(cè)顯N極(參見(jiàn)圖6Ⅱ-Ⅱ位置)。本發(fā)明作直流電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，在定子6的左右螺線管線圈10受到由調(diào)控箱輸入的負(fù)載直流電后，定子上部磁極弧區(qū)顯N極，下部磁極弧區(qū)顯S極，與轉(zhuǎn)子7顯N、S極產(chǎn)生同性相斥、異性相吸的作用，同時(shí)也與定子內(nèi)側(cè)螺線管線圈產(chǎn)生作用，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn);當(dāng)本發(fā)明作直流發(fā)電機(jī)使用時(shí)，由外力帶動(dòng)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子7反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁力線在割切定子6內(nèi)側(cè)螺線管線圈10，同時(shí)通過(guò)定子鐵芯感應(yīng)整個(gè)螺線管線圈10而產(chǎn)生電流(電流方向參見(jiàn)圖3的箭頭表示)。
本發(fā)明的脈沖直流發(fā)電機(jī)實(shí)施例如圖7所示它與圖3二極轉(zhuǎn)子磁極的工作原理相同，由于這種轉(zhuǎn)子磁極每轉(zhuǎn)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)死點(diǎn)時(shí)刻線，只適于作脈沖直流發(fā)電機(jī)使用，其特點(diǎn)是將二極轉(zhuǎn)子、定子的磁極數(shù)量同擴(kuò)大數(shù)倍即成。圖7是擴(kuò)大二倍磁極的脈沖直流發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子和換向滑環(huán)結(jié)構(gòu)圖，從圖中所示環(huán)形圓筒定子上繞有二對(duì)左右螺線管線圈形成二對(duì)南北磁極;轉(zhuǎn)子也有二對(duì)南北磁極，四個(gè)換向弧段組成換向滑環(huán)，每個(gè)磁極同一的各端與換向滑環(huán)的換向弧段相接，另一端按星形集結(jié)接集電環(huán)，靠二對(duì)正負(fù)電刷供勵(lì)磁電流(參見(jiàn)圖8)，定子磁極的南北極和正負(fù)電刷需互相隔開(kāi)裝在磁極死點(diǎn)00′時(shí)刻線上，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極顯有磁性感應(yīng)定子左右螺線管線圈而產(chǎn)生最大脈沖電流;當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極因勵(lì)磁電流短路，磁極不顯磁性，定子螺線管線圈感應(yīng)電流為零，轉(zhuǎn)子就在外力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這樣，便使定子螺線管線圈產(chǎn)生由零→最大→零→最大的脈沖直流電，這種電流可以通過(guò)變壓器升壓，輸送到遠(yuǎn)地后再降壓供給使用。
本發(fā)明的無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)實(shí)施例如圖10所示本發(fā)明所說(shuō)的直流電機(jī)，在作發(fā)電機(jī)使用時(shí)，它的定子磁極繞線法可按圖3和圖7的定子磁極繞線法，也可以按現(xiàn)有直流電機(jī)的電子磁極繞法繞制，利用它勵(lì)方式(勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁)便可實(shí)現(xiàn)無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)。其主要技術(shù)特征在于勵(lì)磁機(jī)的定子磁極對(duì)數(shù)必須與發(fā)電機(jī)定子磁極對(duì)數(shù)(或左右螺線管線圈對(duì)數(shù))相同，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子每一對(duì)磁極必須有自己的勵(lì)磁線圈串聯(lián)組成閉合電路，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的換向時(shí)刻必須重合于一個(gè)死點(diǎn)00′時(shí)刻線，勵(lì)磁機(jī)定子可用永磁鐵，也可用電磁鐵，用電磁鐵的可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁。這樣，同一軸上的兩個(gè)轉(zhuǎn)子由外力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子線圈割切定子磁力線產(chǎn)生的電流直接輸送給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生磁力線再割切、感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子兩螺線管線圈而產(chǎn)生感應(yīng)電流(參見(jiàn)圖11E-E和圖12F-F的Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ對(duì)磁極位置);當(dāng)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的閉合電路共同轉(zhuǎn)到死點(diǎn)00′時(shí)刻線時(shí)，該組線圈設(shè)有勵(lì)磁電流，不顯磁性，則進(jìn)行換向(參見(jiàn)圖11E-E和圖12F-F的Ⅰ-Ⅰ對(duì)磁極位置)，從而實(shí)現(xiàn)為無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有直流電機(jī)在勵(lì)磁電路連接法有類似點(diǎn)，不同的是本發(fā)明的勵(lì)磁電流發(fā)生在轉(zhuǎn)子上，而負(fù)載電流發(fā)生在定子上，其基本電路也有它勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)、串勵(lì)方式，其中復(fù)勵(lì)是在并勵(lì)的基礎(chǔ)上，在定子齒槽內(nèi)加一些線圈與勵(lì)磁電路串聯(lián)，以達(dá)到改善電機(jī)性能，本發(fā)明所使用的調(diào)節(jié)控制方法與現(xiàn)有直流電機(jī)相同。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效益1.勵(lì)磁電流設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)子上、負(fù)載電流設(shè)計(jì)在定子上，使電機(jī)(除串勵(lì)電機(jī)外)的額定功率電流不再經(jīng)直交流變換而直接承擔(dān)負(fù)載，用換向滑環(huán)代替由30～40030～400多塊銅片構(gòu)成的整流換向器，自耗、需換向電流小，工作定時(shí)可靠，節(jié)約大量銅材，使直流電機(jī)制造工藝簡(jiǎn)單，容易維修，造價(jià)低;
2.脈沖直流輸送電，在高壓輸送比現(xiàn)有三相交流電輸送，沿途損失少，互相并網(wǎng)容易，節(jié)約高壓電線，電流可以升壓遠(yuǎn)距離輸送，可沿途設(shè)點(diǎn)降壓供使用。
本發(fā)明的附圖如下圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1.換向滑環(huán)，2.正負(fù)電刷，3.電刷盒，4.前端蓋，5機(jī)殼，6.定子，7.轉(zhuǎn)子，8.軸心，9.轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，10.定子螺線管線圈，11.集電環(huán)，12.后端蓋，13.冷卻風(fēng)扇，14.滾動(dòng)軸承;
圖2是圖1的A-A剖面圖，圖中5.機(jī)殼，6.定子，7.轉(zhuǎn)子，8.軸心，9.轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，10.定子螺線管線圈;
圖3是圖1和圖2的定子結(jié)構(gòu)示意圖，圖中6.定子，10.定子螺線管線圈;
圖4是圖1和圖2的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，圖中7.轉(zhuǎn)子，9.轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈;
圖5①、②、③是本發(fā)明的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極換向位置示意圖;
圖6①、②、③是圖5①、②、③的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈的連接和換向滑環(huán)的換向弧段與電刷接觸位置示意圖;
圖7是本發(fā)明的脈沖直流發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8是圖7的換向滑環(huán)的換向弧段與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈連接及與電刷接觸位置示意圖;
圖9是圖7的轉(zhuǎn)子磁極與定子螺線管線圈感應(yīng)電流為零的位置示意圖;
圖10是本發(fā)明的無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;
圖11是圖10的E-E剖面圖;
圖12是圖10的F-F剖面圖。
權(quán)利要求
1.一種勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法，包括換向滑環(huán)(1)、正負(fù)電刷(2)，電刷盒(3)，前、后端蓋(4)、(12)，機(jī)殼(5)，定子(6)，轉(zhuǎn)子(7)，軸心(8)，集電環(huán)(11)，冷卻風(fēng)扇(13)，滾動(dòng)軸承(14)構(gòu)成，其特征在于①.定子(6)是一個(gè)由硅鋼片疊壓成有內(nèi)外齒槽的環(huán)形圓筒，在內(nèi)外齒槽內(nèi)繞有一對(duì)(多對(duì))匝數(shù)相等，方向相反的螺線管線圈(10)，將定子分為一對(duì)(多對(duì))左右螺線管線圈弧區(qū)和南北磁極弧區(qū)，在南北極死點(diǎn)00′時(shí)刻線成對(duì)稱分布；②.轉(zhuǎn)子(7)是由硅鋼片疊壓成，與勵(lì)磁線圈(9)、換向滑環(huán)(1)、軸心(8)組成勵(lì)磁轉(zhuǎn)子裝置，轉(zhuǎn)子磁極是由兩個(gè)、兩個(gè)以上的多個(gè)分布均勻、方向相同、匝數(shù)相等同徑線繞成，每個(gè)磁極線圈同一的各端都與相應(yīng)換向滑環(huán)的換向弧段相接，另一端按每一個(gè)換向滑環(huán)為一組集結(jié)在集電環(huán)(1)上，由互相絕緣換向弧段組成的換向滑環(huán)固定在軸心(8)上，利用兩個(gè)(組)對(duì)稱的正負(fù)電刷(2)與換向滑環(huán)以接觸法和不接觸法兩種方式相接。
2.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法，其特征在于環(huán)形圓筒定子(6)內(nèi)外圓周壁上開(kāi)有均勻的齒槽，在內(nèi)圓周南北磁極弧區(qū)內(nèi)沒(méi)有開(kāi)齒槽，其內(nèi)弧壁光滑，定子螺線管線圈(10)的兩頭逐步繞成向圓心傾斜，在南北極中心00′上形成一條對(duì)稱分布死點(diǎn)時(shí)刻線。
3.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法，是正負(fù)電刷(2)與換向滑環(huán)(1)的接觸法與不接觸法兩種相接方式，其特征在于接觸法(串聯(lián)組合法)用于偶數(shù)轉(zhuǎn)子磁極，是兩個(gè)換向弧段組成一個(gè)換向滑環(huán)(1)，按轉(zhuǎn)子磁極通過(guò)死點(diǎn)時(shí)刻線運(yùn)行順序排列，利用正負(fù)電刷(2)同時(shí)接觸換向滑環(huán)的換向弧段成短路而失去磁極，使轉(zhuǎn)子通過(guò)死點(diǎn)時(shí)刻線能完成磁極南北換向，不接觸法(并聯(lián)組合法)用于少數(shù)奇數(shù)轉(zhuǎn)子磁極，是由少數(shù)奇數(shù)換向弧段組成換向滑環(huán)(1)，利用正負(fù)電刷(2)不接觸換向滑環(huán)(1)的某些換向弧段，使勵(lì)磁線圈無(wú)電流而失去磁性，使轉(zhuǎn)子通過(guò)死點(diǎn)時(shí)刻線能完成磁極南北換向。
4.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法，是多對(duì)的左右螺線管線圈弧區(qū)和南北磁極弧區(qū)用于脈沖直流發(fā)電機(jī)，其特征在于定子(6)磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)、換向弧段數(shù)、電刷數(shù)都相等，定子上的南北磁極，正負(fù)電刷都要互相隔開(kāi)裝在磁極死點(diǎn)00′時(shí)刻線上，成對(duì)數(shù)的換向弧段組成換向滑環(huán)(1)，每個(gè)磁極同一的各端與換向滑環(huán)的換向弧段相接，另一端按星形集結(jié)在集電環(huán)(11)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法，是利用它勵(lì)式(勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁)作一種無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)，其特征在于勵(lì)磁機(jī)的定子磁極必須與發(fā)電機(jī)的定子磁極對(duì)數(shù)，也與定子左右螺線管線圈的對(duì)數(shù)相同，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子每一對(duì)磁極必須有自己的勵(lì)磁線圈串聯(lián)組成閉合電路，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的換向時(shí)刻必須設(shè)重合于00′死點(diǎn)時(shí)刻線。
全文摘要
本發(fā)明提供的是勵(lì)磁直流電機(jī)制造方法。它的特征是將勵(lì)磁電流設(shè)在轉(zhuǎn)子上，負(fù)載電流設(shè)在定子上，變換磁極南北，割切、感應(yīng)載荷定子螺線管線圈而產(chǎn)生直流電。由于本發(fā)明的勵(lì)磁電流在轉(zhuǎn)子上，負(fù)載電流在定子上，用簡(jiǎn)單的換向滑環(huán)代替由30～400多塊銅片構(gòu)成的整流換向器，減少電機(jī)的額定功率電流的直交流變換直接負(fù)載損耗，節(jié)約銅材，造價(jià)低，維修容易，實(shí)現(xiàn)了大容量、高電壓、遠(yuǎn)距離輸送，可以制造勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，脈沖直流發(fā)電機(jī)，無(wú)刷、無(wú)換向直流發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K23/00GK1110841SQ9510184
公開(kāi)日1995年10月25日 申請(qǐng)日期1995年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月20日
發(fā)明者伍榕生 申請(qǐng)人:伍榕生