專(zhuān)利名稱(chēng)：換流式直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流電動(dòng)機(jī)，特別是一種換流式直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
直流電動(dòng)機(jī)一般包括定子、與定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子、電刷、換向器等部件， 在定子上設(shè)置有用于產(chǎn)生恒定外磁場(chǎng)的永磁體或者是用于勵(lì)磁的線(xiàn)圈，在轉(zhuǎn)子 上纏繞有繞組。當(dāng)在繞組中通入直流電的時(shí)候，通電的繞組在恒定磁場(chǎng)中受到 力偶矩的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，換向器用于改變繞組中的電流方向從而使得繞組受 到的力偶矩始終保持一致，但是，在繞組中不斷進(jìn)行電流的換向，會(huì)產(chǎn)生電樞反 應(yīng)，形成復(fù)什的電磁轉(zhuǎn)換過(guò)程的暫態(tài)效應(yīng)，消耗部分能量，降低了直流電動(dòng)機(jī)的 效率。究其原因，就是直流電動(dòng)機(jī)繞組電流換向，是強(qiáng)迫改變繞組中電流所建立 電磁矢量狀態(tài)，它包括從直流電源吸取抵消換向前狀態(tài)所建立磁勢(shì)能量，及建立 新?tīng)顟B(tài)磁勢(shì)能量，又使直流電動(dòng)機(jī)的換向中產(chǎn)生多次諧波，增加交軸和直軸磁勢(shì) 的相互影響，換向反電勢(shì)產(chǎn)生難以消除的換向火花，降低直流電動(dòng)機(jī)的可靠性和 使用壽命。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，提供一種高效的換 流式直流電動(dòng)機(jī)。為了達(dá)到這個(gè)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種換流式直流電動(dòng)機(jī)， 它包括定子、與所述的定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)沿 圓周方向依次搏列的永磁塊，所述的定子上繞設(shè)有多個(gè)繞組，所述的直流電動(dòng) 機(jī)還包括用于控制各繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器，所述的換流 器電連接于繞組與直流電源之間。所述的換流暴包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的 轉(zhuǎn)盤(pán)本體上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體與所述的轉(zhuǎn)子同軸固定 連接，所述的導(dǎo)電片與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片之間具有間 隙，所述的換淹器還包括沿圓周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述 的定子上的多個(gè)導(dǎo)電頭，所述的各導(dǎo)電頭與對(duì)應(yīng)的繞組分別相電連接，所述的 導(dǎo)電頭具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭處于連接狀態(tài)時(shí)， 所述的導(dǎo)電頭與所述的導(dǎo)電片相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭上的繞組與直流電源 相連通；導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭完全位于間隙內(nèi)，電連接于該
導(dǎo)電頭上的繞組與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭與導(dǎo)電片相配合使得 當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭中有一個(gè)處于連接狀態(tài)，其余 的導(dǎo)電頭處于斷開(kāi)狀態(tài)。所述的繞組包括第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組、第二繞 組和第三繞組依次并列沿著定子的外圓周表面設(shè)置，所述的第一繞組由三個(gè)并 列設(shè)置并的第一繞組單元組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第一繞組單元之間電連通 并極性相反，所述的第二繞組由三個(gè)并列設(shè)置的第二繞組單元組成，其中任意 兩個(gè)相鄰的第二繞組單元之間電連通并極性相反，所述的第三繞組由三個(gè)并列 設(shè)置的第三繞組單元組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第三繞組單元之間電連通并極 性相反，所述的第一繞組單元、第二繞組單元和第三繞組單元的寬度均相同， 所述的永磁塊排列在轉(zhuǎn)子上使得在轉(zhuǎn)子和定子之間的空間內(nèi)，與第一繞組、第 二繞組和第三錄組相對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)，有十個(gè)磁極性交錯(cuò)排列的磁場(chǎng)區(qū)域。采用了上述設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)由于采用了換流器，僅僅有線(xiàn)圉繞 組中的電流的通斷，而不改變線(xiàn)圉繞組中的電流的方向，使得直流電源通過(guò)換 流器的作用經(jīng)由線(xiàn)國(guó)繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)相互作用驅(qū)動(dòng)直流 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲(chǔ)能的能量，也就降低了 能耗，提髙了電機(jī)效率。
附圖1為本實(shí)用新型的示意圖；附圖2為定子上的線(xiàn)圉以及對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)的展開(kāi)圖；附圖3為^定子圓周范圍內(nèi)的線(xiàn)圉繞組對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)的示意圖；3附圖4為換流器的主視圖； 附圖5為換流器的左視圖；其中1、定子；2、轉(zhuǎn)子；3、永磁塊；4、換流器；6、繞組；41、轉(zhuǎn)盤(pán)本 體；42、間隙；43、導(dǎo)電片；44、導(dǎo)電頭；61、第一繞組；62、第二繞組；63、 第三繞組；611、第一繞組單元；621、第二繞組單元；631、第三繞組單元。
具體實(shí)施方式
如附圖l所示意， 一種直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子l、與所述的定子l可轉(zhuǎn)動(dòng) 地設(shè)置的轉(zhuǎn)子2，所述的轉(zhuǎn)子2上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向依次排列的永磁塊3, 所述的定子1上繞設(shè)有多個(gè)繞組4,所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各繞組6
分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器4，所述的換流器4電連接于繞組6與直 流電源之間。附圖4給出了換流器4的主視圖，所述的換流器4包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體41、沿轉(zhuǎn)盤(pán) 本體41的國(guó)周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體41上的多個(gè)完全相同的導(dǎo) 電片43，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體41與所述的轉(zhuǎn)子2同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片43 與直流電源相電連接，所述的相鄰兩個(gè)導(dǎo)電片43之間具有間隙42,所述的換流 器4還包括沿釅周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子1上的 多個(gè)導(dǎo)電頭44,所述的各導(dǎo)電頭44與對(duì)應(yīng)的繞組4分別相電連接，所述的導(dǎo)電 頭44具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭44處于連接狀態(tài)時(shí)， 所述的導(dǎo)電頭44與所述的導(dǎo)電片43相接觸，電連接于該導(dǎo)電頭44上的繞組6 與直流電源相連通；導(dǎo)電頭44處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭44完全位于間 隙42內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭44上的繞組4與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的 導(dǎo)電頭44與導(dǎo)電片43相配合使得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo) 電頭44中的兩個(gè)處于連接狀態(tài)，其余的導(dǎo)電頭44處于斷開(kāi)狀態(tài)。附圖2給出了定子1上繞組6的展開(kāi)示意圖，其中的N指的是N極性磁場(chǎng)區(qū) 域，S指的是S極性磁場(chǎng)區(qū)域，所述的繞組6包括第一繞組61、第二繞組62和 第三繞組63,所述的第一繞組61、第二繞組62和第三繞組63依次并列設(shè)置在 所述的定子1的外畫(huà)周表面上，所述的第一繞組61由三個(gè)并列設(shè)置并的第一繞 組單元611組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第一繞組單元611之間電連通并極性相 反，所述的極性相反指的是當(dāng)?shù)谝焕@組單元611通電時(shí)，相鄰的兩個(gè)繞組單元 611的磁極性相反，所述的第二繞組62由三個(gè)并列設(shè)置的第二繞組單元621組 成，其中任意兩個(gè)相鄰的第二繞組單元621之間電連通并極性相反，所述的第 三繞組63由三個(gè)并列設(shè)置的第三繞組631單元組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第三 繞組單元631之間電連通并極性相反，所述的第一繞組單元611、第二繞組單元 621和第三繞組單元631的寬度均相同。所述的永磁塊3沿著轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周表面上，所述的永磁塊3使得在轉(zhuǎn)子2 和定子l之間的空間內(nèi)、并與第一繞組61、第二繞組62和第三繞組63相對(duì)應(yīng) 的范圍內(nèi)，有十個(gè)磁極性交錯(cuò)排列的磁場(chǎng)區(qū)域。在附圖2中可以看出，將排列 在定子1上的繞組6和排列在轉(zhuǎn)子2上的永磁塊3沿著水平方向展開(kāi)后，第一 繞組61、第二繞組62和第三繞組63的寬度之和與十個(gè)磁極性交錯(cuò)排列的磁場(chǎng)
區(qū)域的寬度之和相同。附圖3給出了，定子圓周范圍內(nèi)的繞組和磁場(chǎng)區(qū)域示意圖，可以看出，任意一個(gè)繞組，比如第一繞組61,它的寬度為3^個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度，三個(gè)繞組加在一起的寬度即為十個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度。當(dāng)使用時(shí)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)本體41旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片43也跟隨轉(zhuǎn)盤(pán)本體41同 步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電片43和導(dǎo)電頭44之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)電頭44完全位于導(dǎo)電 片43之間的間隙42內(nèi)時(shí)，這種情況下與導(dǎo)電頭44相連接的繞組6與直流電源 相斷開(kāi)；而當(dāng)導(dǎo)電頭44與任一導(dǎo)電片43相接觸時(shí)，與導(dǎo)電頭44相連接的繞組 6與直流電源相導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電片43的寬度和間隙42的寬度以及導(dǎo)電頭 44的寬度，可以使得當(dāng)導(dǎo)電片43和導(dǎo)電頭44發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任一時(shí)刻， 三個(gè)繞組依次與直流電源保持導(dǎo)通狀態(tài)。換言之，換流器4的作用即是使得每 個(gè)繞組6中的電流處于交替通斷的狀態(tài)，而通過(guò)繞組6的電流的方向則始終不 變，這樣就可以遒免當(dāng)繞組6中電流換向時(shí)所產(chǎn)生復(fù)雜的電磁變化暫態(tài)過(guò)程， 處于導(dǎo)通狀態(tài)的繞組6中通有電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)并與外磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。在上述的過(guò)程中，隨著換流器4的運(yùn)轉(zhuǎn)，第一繞組61、第二繞組62和第三 繞組63也依次與直流電源相導(dǎo)通，由于每個(gè)繞組均由三個(gè)繞組單元組成，繞組 單元的寬度又相同，而三個(gè)繞組又對(duì)應(yīng)有十個(gè)磁極性交錯(cuò)排列的磁場(chǎng)區(qū)域，所 以每個(gè)繞組，比如第一繞組61的總體寬度為3^個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度；附圖4給出 了第一繞組61和對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)區(qū)域的示意圖，當(dāng)?shù)谝焕@組61通電時(shí)，由于三個(gè)第一繞組單元611對(duì)應(yīng)有3^個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，所以第一繞組61的中心應(yīng)該與3i個(gè)3 3磁場(chǎng)區(qū)域的中心對(duì)齊，在這里所謂的對(duì)齊指的是第一繞組61的中心、3*個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的中心、定子1的圓心在一條直線(xiàn)上；由于換流器4的作用，第一繞組61 通電完畢后應(yīng)該是第二繞組62通電，而當(dāng)?shù)诙@組62通電時(shí)，第二繞組62的中心應(yīng)該也與3i個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的中心對(duì)齊，而此時(shí)轉(zhuǎn)子2需要沿著其轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn) 3過(guò)丄個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度以使得第二繞組62的中心和3^個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的中心對(duì)齊；3 3同理，當(dāng)接下來(lái)第三繞組63通電時(shí)，轉(zhuǎn)子2仍然需要沿其運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)^個(gè)磁 場(chǎng)區(qū)域的寬度；第三繞組63通電完畢后，第一繞組61通電，轉(zhuǎn)子2仍然沿著 其運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)i個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度；因此，當(dāng)換流器4運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后，三個(gè)
繞組均通電一次，轉(zhuǎn)子共轉(zhuǎn)過(guò)1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度，以此類(lèi)推，換流器4與磁 極固定跟蹤運(yùn)動(dòng)，繼而重復(fù)上述繞組的導(dǎo)通過(guò)程，形成轉(zhuǎn)子2的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng) 技術(shù)的人士能壤了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍內(nèi).
權(quán)利要求1.一種換流式直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子(1)、與所述的定子(1)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子(2)，所述的轉(zhuǎn)子(2)上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向依次排列的永磁塊(3)，所述的定子(1)上繞設(shè)有多個(gè)繞組(6)，其特征在于所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各繞組(6)分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器(4)，所述的換流器(4)電連接于繞組(6)與直流電源之間。
2. 如權(quán)利要求l所述的換流式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的換流器(4) 包括轉(zhuǎn)盤(pán)本體(41)、沿轉(zhuǎn)盤(pán)本體(41)的圓周方向等間距地設(shè)置于所述的轉(zhuǎn)盤(pán) 本體(41)上的多個(gè)完全相同的導(dǎo)電片(43),所述的轉(zhuǎn)盤(pán)本體(41)與所述 的轉(zhuǎn)子(2)同軸固定連接，所述的導(dǎo)電片(43)與直流電源相電連接，所述的 相鄰的兩個(gè)導(dǎo)電片(43)之間具有間隙(42),所述的換流器(4)還包括沿圓 周方向按相位120度的電角度均勻地設(shè)置在所述的定子(1)上的多個(gè)導(dǎo)電頭(44),所述的各導(dǎo)電頭(44)與對(duì)應(yīng)的繞組(6)分別相電連接，所述的導(dǎo)電 頭(44)具有兩個(gè)工作狀態(tài)，連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)電頭(44)處于連接 狀態(tài)時(shí)，所述的導(dǎo)電頭(44)與所述的導(dǎo)電片(43)相接觸，電連接于該導(dǎo)電 頭(44)上的錄組(6)與直流電源相連通；導(dǎo)電頭(44)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所 述的導(dǎo)電頭(44)完全位于間隙(42)內(nèi)，電連接于該導(dǎo)電頭(44)上的繞組(6)與直流電源保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，所述的導(dǎo)電頭(44)與導(dǎo)電片(43)相配合使 得當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在任一時(shí)刻，多個(gè)導(dǎo)電頭(44)中有一個(gè)處于連接狀 態(tài)，其余的導(dǎo)電頭(44)處于斷開(kāi)狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求1所述的換流式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的繞組(6)包 括第一繞組(61)、第二繞組(62)和第三繞組(63)，所述的第一繞組(61)、 第二繞組(62)和第三繞組(63)依次并列設(shè)置在定子(1)的外圓周表面上， 所述的第一繞組(61)由三個(gè)并列設(shè)置并的第一繞組單元(611)組成，其中任 意兩個(gè)相鄰的第一繞組單元(611)之間電連通并極性相反，所述的第二繞組(62) 由三個(gè)并列設(shè)置的第二繞組單元(621)組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第二繞組單 元(621)之間電連通并極性相反，所述的第三繞組(63)由三個(gè)并列設(shè)置的第 三繞組(631)單元組成，其中任意兩個(gè)相鄰的第三繞組單元(631)之間電連 通并極性相反，所述的第一繞組單元(611)、第二繞組單元(621)和第三繞組 單元(631)的寬度均相同，所述的永磁塊(3)排列在轉(zhuǎn)子(2)上，所述的永 磁塊(3)使得在轉(zhuǎn)子(2)和定子(1)之間的空間內(nèi)、并與第一繞組(61)、第二繞組(62)和第三繞組(63)相對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)，有十個(gè)磁極性交錯(cuò)排列的磁場(chǎng)區(qū)域。
專(zhuān)利摘要一種換流式直流電動(dòng)機(jī)，它包括定子、與所述的定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有多個(gè)沿圓周方向依次排列的永磁塊，所述的定子上繞設(shè)有多個(gè)繞組，所述的直流電動(dòng)機(jī)還包括用于控制各繞組分別與直流電源導(dǎo)通或者斷開(kāi)的換流器，所述的換流器電連接于繞組與直流電源之間，由于采用了換流器，僅僅有線(xiàn)圈繞組中的電流的通斷，而不改變線(xiàn)圈繞組中的電流的方向，使得直流電源通過(guò)換流器的作用經(jīng)由線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)相互作用驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而免除了從電源中吸取抵消反向電磁儲(chǔ)能的能量，也就降低了能耗，提高了電機(jī)效率。
文檔編號(hào)H02K23/04GK201051703SQ200720035860
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者樂(lè)秀峰 申請(qǐng)人:蘇州太通電氣有限公司