專利名稱：有刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種有刷電機(jī)，尤其涉及一種有刷直流電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的有刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子通常包括換向器和與換向器電連接的繞組，定子通常包括與轉(zhuǎn)子繞組相對的永久磁鐵和與換向器滑動(dòng)接觸的電刷，繞組通過換向器和電刷連接至電源。然而，此種有刷直流電機(jī)，繞組設(shè)在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子繞組高速旋轉(zhuǎn)，機(jī)械特性較差；而且，繞組通常采用銅線，不適合使用強(qiáng)度較差的導(dǎo)線如鋁線。本發(fā)明g在提供ー種新型的繞組靜止，無磁鐵凸極鐵心、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的有刷直流電 機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種有刷直流電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述定子包括導(dǎo)磁凸極鐵心及若干相纏繞于定子凸極上的繞組，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁凸極鉄心，所述轉(zhuǎn)子還包括ー換向裝置，所述換向裝置包括第一導(dǎo)電部及與第一導(dǎo)電部電連接的若干第ー換向部，所述定子還包括第一電刷及若干第二電刷，所述第一電刷用于連接至直流電源并與換向裝置的導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸，所述若干第二電刷分別與所述若干相繞組相連，所述第ニ電刷輪流與相應(yīng)的第一換向部滑動(dòng)接觸以向各相繞組輪流提供單極性電流激勵(lì)。優(yōu)選地，每相繞組的一端連接至一相應(yīng)的第二電刷，另一端連接至電源的ー極，所述第一電刷連接至電源的另ー扱。優(yōu)選地，所述換向部的個(gè)數(shù)等于轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，所述第二電刷個(gè)數(shù)等于繞組相數(shù)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子還包括另ー換向裝置，所述另ー換向裝置包括若干第二換向部用干與所述第二電刷滑動(dòng)接觸，所述兩換向裝置相互絕緣，所述電源選擇性地與兩換向裝置其中之ー導(dǎo)通，從而使得轉(zhuǎn)子可選擇性地沿兩相反方向中的一方向旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述另ー換向裝置還包括與第二換向部電連接的第二導(dǎo)電部，所述定子包括兩個(gè)第一電刷，分別與兩換向裝置的導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸，所述兩第一電刷與電源之間設(shè)選擇開關(guān)，用于選擇性地導(dǎo)通兩換向裝置其中之一與電源。優(yōu)選地，所述換向部與第二電刷所對應(yīng)的角度之和大于等于換向角。優(yōu)選地，所述換向裝置的導(dǎo)電部為連續(xù)環(huán)形，所述相鄰第二電刷之間的夾角滿足ー下關(guān)系，Q = 0+N*a，其中，Q代表所述相鄰第二電刷之間的夾角代表換向角，等于360度除以定子凸極數(shù)減去360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)；N為整數(shù)。優(yōu)選地，所述定子包括6個(gè)繞組分別繞在6個(gè)定子凸極上，所述轉(zhuǎn)子包括4個(gè)凸極，所述換向角為30度。優(yōu)選地，所述定子包括8個(gè)繞組分別繞在8個(gè)定子凸極上，所述轉(zhuǎn)子包括6個(gè)凸極，所述換向角為15度。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子凸極沿軸向突出，所述定子繞組通電后形成軸向磁場。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子凸極沿徑向向外突出，所述定子繞組通電后形成徑向磁場。本發(fā)明所舉實(shí)施例具有以下有益效果繞組設(shè)在定子上，轉(zhuǎn)子無磁鐵成本低、結(jié)構(gòu)牢固；而且，設(shè)在定子上的繞組可以采用低強(qiáng)度導(dǎo)線如鋁線，從而降低成本；繞組采用單極性激勵(lì)方式，電刷數(shù)量少，換向器結(jié)構(gòu)簡単。為了能更進(jìn)一歩了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


附圖中 圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的有刷直流電機(jī)的立體不意圖；圖2是圖I的有刷直流電機(jī)去除外殼后的主要部件示意圖；圖3為圖2的另一角度示意圖；圖4是圖2的橫截面示意圖；圖5所示為圖I的有刷直流電機(jī)的換向裝置的立體示意圖；圖6所不為本發(fā)明另一實(shí)施例的有刷直流電機(jī)的橫截面不意圖；圖7所示為圖6的有刷直流電機(jī)的換向裝置的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。請參閱圖I至圖5，本發(fā)明ー實(shí)施例的有刷直流電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。所述定子包括環(huán)形的由導(dǎo)磁材料制成的鐵心12、纏繞于鐵心12的向內(nèi)延伸的定子凸極14上的若干繞組16，在本實(shí)施例中，所述繞組16為集中式繞組(即每個(gè)繞組16只繞在ー個(gè)凸極14上)，所述定子設(shè)有6個(gè)凸極14，相鄰?fù)箻O14之間形成繞線槽，每個(gè)凸極14上纏繞ー繞組，從而形成6個(gè)繞組16。優(yōu)選地，所述繞組16由鋁線繞成，當(dāng)然，也可以采用銅線等其他導(dǎo)線。所述定子還包括一外殼18，固定套置于鉄心12外表面，外殼18的兩端設(shè)端蓋19。所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸52、相對轉(zhuǎn)軸52固定的轉(zhuǎn)子鐵心，所述轉(zhuǎn)子鉄心形成若干向外延伸的轉(zhuǎn)子凸極54，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地收容于定子內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子凸極54與定子繞組16相對。在本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子形成4個(gè)沿徑向向外突出的凸極54，所述轉(zhuǎn)子凸極54由導(dǎo)磁材料制成，優(yōu)選地，由鐵磁材料制成。所述轉(zhuǎn)子還包括一固定至轉(zhuǎn)軸52的換向機(jī)構(gòu)60。請參閱圖5，所述換向機(jī)構(gòu)60包括環(huán)形的第一導(dǎo)電部62和從第一導(dǎo)電部62 —體延伸的若干第一換向部64、及環(huán)形的第ニ導(dǎo)電部72和從第二導(dǎo)電部72 —體延伸的若干第二換向部74，所述第一導(dǎo)電部62和第一換向部64形成第一換向裝置，第二導(dǎo)電部72和第二換向部74形成第二換向裝置，所述兩換向裝置設(shè)置于一絕緣柱體的外圓柱面上，兩換向裝置相互絕緣，第一換向部64與第二換向部74可相對設(shè)置且沿周向交替排列，換向部64、74的外表面位于同一圓柱面上,相鄰換向部64、74之間的空隙內(nèi)可填充耐磨片80，所述耐磨片80的外表面位于換向部64、74所共同形成的圓柱面上。所述第一、ニ換向部64、74的個(gè)數(shù)分別等于轉(zhuǎn)子凸極54的個(gè)數(shù)。所述定子還包括若干第一電刷21 22及若干第二電刷31 33，所述電刷可安裝在一環(huán)形電刷架(圖未不)上。在本實(shí)施例中，所述第一電刷包括兩個(gè)電刷21 22,電刷21 22的一端分別與換向機(jī)構(gòu)60的導(dǎo)電部62、72滑動(dòng)接觸，另一端通過導(dǎo)線24、25連接至選擇開關(guān)(圖未示)，所述選擇開關(guān)連接至直流電源(圖未示)的ー極，用于選擇性地電連接所述兩電刷21 22其中之一至電源。第二電刷的個(gè)數(shù)等于繞組相數(shù)，在本實(shí)施例中，所述第二電刷包括3個(gè)電刷31 33，分別與3相繞組16的一端相連，用于向繞組16供電，每相繞組的另一端連接在一起并連接至電源的另ー扱。所述相鄰第二電刷31 33之間的夾角(機(jī)械角)滿足以下關(guān)系，^ = 0+N*a，其中，Q代表所述相鄰第二電刷之間的夾角；P代表換向角，等于360度除以定子凸極數(shù)減去360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)ホ為整數(shù)，在本實(shí)施例中，N等于1，換向角等于30度，相鄰第二電刷31 33之間的夾角等于120度。第二電刷31 33與第一換向部64的位置排列，總是使得轉(zhuǎn)子沿某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第二電刷31 33沿某種方向(如按31-32-33的方向)交替與一相應(yīng)的第一換向部64滑動(dòng)接觸；第ニ電刷31 33與第二換向部74的位置排列，總是使得轉(zhuǎn)子沿另ー相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第二電刷31 33沿另一相反方向(如按33-32-31的方向)交替與一相應(yīng)的第二換向部74滑動(dòng)接觸。當(dāng)選擇開關(guān)導(dǎo)通其中ー個(gè)第一電刷21與電源后，電流通過所述第一電刷21、第一換向裝置和第二電刷31 33輪流流向每相繞組16，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子凸極54在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下沿一方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，所述第二電刷31 33輪流與相應(yīng)的第一換向裝置的第一換向部64滑動(dòng)接觸，從而輪流向各相繞組16提供單極性電流激勵(lì)?？梢岳斫獾兀?dāng)另ー第一電刷22連接電源后，電流通過所述另一第一電刷22、第二換向裝置和第二電刷31 33流向繞組16從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子凸極54在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下沿另ー相反方向旋轉(zhuǎn)?？梢岳斫獾兀?dāng)電機(jī)用于只需要單向驅(qū)動(dòng)場合時(shí)，轉(zhuǎn)子只需要單方向旋轉(zhuǎn)，這樣，換向機(jī)構(gòu)只需要一套換向裝置即可。在前述實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子凸極54沿徑向向外突出，所述定子繞組16通電后形成 徑向磁場。當(dāng)然，所述轉(zhuǎn)子凸極54也可以沿軸向突出，所述定子繞組16通電后形成軸向磁場。為了避免出現(xiàn)啟動(dòng)死角，第二電刷與換向部所對應(yīng)的角度之和應(yīng)大于等于換向角，如定子設(shè)6個(gè)繞線槽、轉(zhuǎn)子設(shè)4個(gè)凸極吋，換向角為30度，第二電刷與換向部所對應(yīng)的角度之和應(yīng)大于等于30度，第二電刷與換向部所對應(yīng)的角度可各為15度；如定子設(shè)6個(gè)繞線槽、轉(zhuǎn)子設(shè)8個(gè)凸極時(shí)，換向角為15度，第二電刷與換向部所對應(yīng)的角度可分別為7度和8度；如定子設(shè)8個(gè)繞線槽、轉(zhuǎn)子設(shè)10個(gè)凸極時(shí)，換向角為9度，第二電刷與換向部所對應(yīng)的角度可分別為4度和5度。在前述實(shí)施例中，所述換向機(jī)構(gòu)為圓柱形，導(dǎo)電部62、72形成圓柱面，第一和第二換向部64、74分別從兩導(dǎo)電部62、72的相對軸向端沿軸向相對延伸，第一換向部64與第二換向部74沿軸向重疊、沿圓周方向相互交錯(cuò)排列，所述第二電刷31 33圍繞在所述換向部64、74的外國?？梢岳斫獾兀景l(fā)明還可采用盤形端面換向方式，如換向機(jī)構(gòu)做成圓盤形，導(dǎo)電部62,72形成大小圓盤，小圓盤套在大圓盤內(nèi)，第一和第二換向部64、74分別從兩導(dǎo)電部62、72的相對邊緣沿徑向相對延伸，第一換向部64與第二換向部74沿徑向重疊、沿圓周方向相互交錯(cuò)排列?？梢岳斫獾?，本發(fā)明的有刷直流電機(jī)的定子凸極數(shù)(槽數(shù))和轉(zhuǎn)子極數(shù)還可以有多種組合方式，如定子設(shè)6個(gè)凸極、轉(zhuǎn)子形成8個(gè)凸極；或定子設(shè)8個(gè)凸扱，轉(zhuǎn)子設(shè)6個(gè)或10個(gè)凸極，定子凸極數(shù)等于定子繞組相數(shù)乘以定子極數(shù)(即每相繞組導(dǎo)通時(shí)形成的定子極數(shù))，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)等于定子凸極數(shù)加2或減2。 圖6所示的電機(jī)為定子設(shè)8個(gè)凸極、轉(zhuǎn)子設(shè)6個(gè)凸扱；圖7所示為圖6所示的電機(jī)的換向裝置的立體示意圖。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有刷直流電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述定子包括由導(dǎo)磁材料制成的帶若干凸極的定子鐵心及若干相纏繞于定子凸極上的繞組，所述轉(zhuǎn)子包括由導(dǎo)磁材料制成的帶若干凸極的轉(zhuǎn)子鐵心，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子還包括ー換向裝置，所述換向裝置包括第一導(dǎo)電部及與第一導(dǎo)電部電連接的若干第一換向部，所述定子還包括第一電刷及若干第二電刷，所述第一電刷用于連接至直流電源并與換向裝置的導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸，所述若干第二電刷分別與所述若干相繞組相連，所述第二電刷輪流與相應(yīng)的第一換向部滑動(dòng)接觸以向各相繞組輪流提供單極性電流激勵(lì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，每相繞組的一端連接至ー相應(yīng)的第二電刷，另一端連接至電源的ー極，所述第一電刷連接至電源的另ー扱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述第一換向部的個(gè)數(shù)等于轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，所述第二電刷個(gè)數(shù)等于定子繞組相數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子還包括另ー換向裝置，所述另ー換向裝置包括若干第二換向部用干與所述第二電刷滑動(dòng)接觸，所述兩換向裝置相互絕緣，所述電源選擇性地與兩換向裝置其中之ー導(dǎo)通，從而使得轉(zhuǎn)子可選擇性地沿兩相反方向中的一方向旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述另ー換向裝置還包括與第ニ換向部電連接的第二導(dǎo)電部，所述定子包括兩個(gè)第一電刷，分別與兩換向裝置的導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸，所述兩第一電刷與電源之間設(shè)選擇開關(guān)，用于選擇性地導(dǎo)通兩換向裝置其中之一與電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述換向部與第二電刷所對應(yīng)的角度之和大于等于換向角。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述換向裝置的導(dǎo)電部為連續(xù)環(huán)形，所述相鄰第二電刷之間的夾角滿足以下關(guān)系，Q = 0+N*a，其中，Q代表所述相鄰第二電刷之間的夾角；P代表換向角，等于360度除以定子凸極數(shù)減去360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉(zhuǎn)子凸極數(shù)；N為整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，定子凸極數(shù)等于繞組相數(shù)乘以定子極數(shù)，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)等于定子凸極數(shù)加2或減2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述定子包括6個(gè)繞組分別繞在6個(gè)定子凸極上，所述轉(zhuǎn)子包括4個(gè)凸極，所述換向角為30度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述定子包括8個(gè)繞組分別繞在8個(gè)定子凸極上，所述轉(zhuǎn)子包括6個(gè)凸扱，所述換向角為15度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有刷直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子凸極沿軸向突出，所述定子繞組通電后形成軸向磁場；或所述轉(zhuǎn)子凸極沿徑向向外突出，所述定子繞組通電后形成徑向磁場。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有刷直流電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括若干相繞組和定子導(dǎo)磁凸極鐵心，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁凸極鐵心，轉(zhuǎn)子還包括兩相互絕緣的換向裝置，每一換向裝置包括一導(dǎo)電部和若干換向部，定子還包括兩第一電刷及若干第二電刷，第一電刷通過選擇開關(guān)連接至電源的一極并分別與兩導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸，第二電刷分別與繞組相連，每相繞組的另一端連接至電源的另一極，選擇開關(guān)選擇性地導(dǎo)通兩第一電刷其中之一至電源的一極，可使電機(jī)向兩相反方向中的一方向旋轉(zhuǎn)，第二電刷與換向部滑動(dòng)接觸以輪流向各相繞組提供單極性電流激勵(lì)。本發(fā)明的有刷直流電機(jī)，繞組設(shè)在定子上，轉(zhuǎn)子無磁鐵從而結(jié)構(gòu)牢固；繞組采用單極性激勵(lì)方式，電刷數(shù)量少，換向器結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號H02K23/02GK102761223SQ20111010945
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉力生, 張洪建, 戚永清, 李越 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司