專利名稱：有刷直流電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種有刷電機，尤其涉及一種有刷直流電機。
背景技術：
現(xiàn)有的有刷直流電機，轉子通常包括換向器和與換向器電連接的繞組，定子通常包括與轉子繞組相對的永久磁鐵和與換向器滑動接觸的電刷，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，繞組設在轉子上，轉子繞組高速旋轉，機械特性較差；而且，繞組通常采用銅線，不適合使用強度較差的導線如鋁線。本發(fā)明g在提供ー種新型的繞組靜止，無磁鐵凸極鐵心、轉子旋轉的有刷直流電 機。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種有刷直流電機，包括定子和可相對定子旋轉的轉子，所述定子包括導磁凸極鐵心及若干相纏繞于定子凸極上的繞組，所述轉子包括轉子導磁凸極鉄心，所述轉子還包括ー換向裝置，所述換向裝置包括第一導電部及與第一導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電部滑動接觸，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的第一換向部滑動接觸以向各相繞組輪流提供單極性電流激勵。優(yōu)選地，每相繞組的一端連接至一相應的第二電刷，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，所述換向部的個數(shù)等于轉子凸極個數(shù)，所述第二電刷個數(shù)等于繞組相數(shù)。優(yōu)選地，所述轉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通，從而使得轉子可選擇性地沿兩相反方向中的一方向旋轉。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電部，所述定子包括兩個第一電刷，分別與兩換向裝置的導電部滑動接觸，所述兩第一電刷與電源之間設選擇開關，用于選擇性地導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的角度之和大于等于換向角。優(yōu)選地，所述換向裝置的導電部為連續(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度除以轉子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉子凸極數(shù)；N為整數(shù)。優(yōu)選地，所述定子包括6個繞組分別繞在6個定子凸極上，所述轉子包括4個凸極，所述換向角為30度。優(yōu)選地，所述定子包括8個繞組分別繞在8個定子凸極上，所述轉子包括6個凸極，所述換向角為15度。優(yōu)選地，所述轉子凸極沿軸向突出，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)明所舉實施例具有以下有益效果繞組設在定子上，轉子無磁鐵成本低、結構牢固；而且，設在定子上的繞組可以采用低強度導線如鋁線，從而降低成本；繞組采用單極性激勵方式，電刷數(shù)量少，換向器結構簡単。為了能更進一歩了解本發(fā)明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，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)明一實施例的有刷直流電機的立體不意圖；圖2是圖I的有刷直流電機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的有刷直流電機的換向裝置的立體示意圖；圖6所不為本發(fā)明另一實施例的有刷直流電機的橫截面不意圖；圖7所示為圖6的有刷直流電機的換向裝置的立體示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技術方案及其他有益效果顯而易見。請參閱圖I至圖5，本發(fā)明ー實施例的有刷直流電機，包括定子和可相對定子旋轉的轉子。所述定子包括環(huán)形的由導磁材料制成的鐵心12、纏繞于鐵心12的向內延伸的定子凸極14上的若干繞組16，在本實施例中，所述繞組16為集中式繞組(即每個繞組16只繞在ー個凸極14上)，所述定子設有6個凸極14，相鄰凸極14之間形成繞線槽，每個凸極14上纏繞ー繞組，從而形成6個繞組16。優(yōu)選地，所述繞組16由鋁線繞成，當然，也可以采用銅線等其他導線。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的兩端設端蓋19。所述轉子包括轉軸52、相對轉軸52固定的轉子鐵心，所述轉子鉄心形成若干向外延伸的轉子凸極54，所述轉子可旋轉地收容于定子內，所述轉子凸極54與定子繞組16相對。在本實施例中，所述轉子形成4個沿徑向向外突出的凸極54，所述轉子凸極54由導磁材料制成，優(yōu)選地，由鐵磁材料制成。所述轉子還包括一固定至轉軸52的換向機構60。請參閱圖5，所述換向機構60包括環(huán)形的第一導電部62和從第一導電部62 —體延伸的若干第一換向部64、及環(huán)形的第ニ導電部72和從第二導電部72 —體延伸的若干第二換向部74，所述第一導電部62和第一換向部64形成第一換向裝置，第二導電部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的個數(shù)分別等于轉子凸極54的個數(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。在本實施例中，所述第一電刷包括兩個電刷21 22,電刷21 22的一端分別與換向機構60的導電部62、72滑動接觸，另一端通過導線24、25連接至選擇開關(圖未示)，所述選擇開關連接至直流電源(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。第二電刷的個數(shù)等于繞組相數(shù)，在本實施例中，所述第二電刷包括3個電刷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(機械角)滿足以下關系，^ = 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度除以轉子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉子凸極數(shù)ホ為整數(shù)，在本實施例中，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，總是使得轉子沿某一方向旋轉時，所述第二電刷31 33沿某種方向(如按31-32-33的方向)交替與一相應的第一換向部64滑動接觸；第ニ電刷31 33與第二換向部74的位置排列，總是使得轉子沿另ー相反方向旋轉時，所述第二電刷31 33沿另一相反方向(如按33-32-31的方向)交替與一相應的第二換向部74滑動接觸。當選擇開關導通其中ー個第一電刷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，從而產生旋轉磁場，轉子凸極54在旋轉磁場的作用下沿一方向旋轉，轉子旋轉后，所述第二電刷31 33輪流與相應的第一換向裝置的第一換向部64滑動接觸，從而輪流向各相繞組16提供單極性電流激勵。可以理解地，當另ー第一電刷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從而產生旋轉磁場，轉子凸極54在旋轉磁場的作用下沿另ー相反方向旋轉?？梢岳斫獾?，當電機用于只需要單向驅動場合時，轉子只需要單方向旋轉，這樣，換向機構只需要一套換向裝置即可。在前述實施例中，所述轉子凸極54沿徑向向外突出，所述定子繞組16通電后形成 徑向磁場。當然，所述轉子凸極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)啟動死角，第二電刷與換向部所對應的角度之和應大于等于換向角，如定子設6個繞線槽、轉子設4個凸極吋，換向角為30度，第二電刷與換向部所對應的角度之和應大于等于30度，第二電刷與換向部所對應的角度可各為15度；如定子設6個繞線槽、轉子設8個凸極時，換向角為15度，第二電刷與換向部所對應的角度可分別為7度和8度；如定子設8個繞線槽、轉子設10個凸極時，換向角為9度，第二電刷與換向部所對應的角度可分別為4度和5度。在前述實施例中，所述換向機構為圓柱形，導電部62、72形成圓柱面，第一和第二換向部64、74分別從兩導電部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排列，所述第二電刷31 33圍繞在所述換向部64、74的外國。可以理解地，本發(fā)明還可采用盤形端面換向方式，如換向機構做成圓盤形，導電部62,72形成大小圓盤，小圓盤套在大圓盤內，第一和第二換向部64、74分別從兩導電部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排列?？梢岳斫獾兀景l(fā)明的有刷直流電機的定子凸極數(shù)(槽數(shù))和轉子極數(shù)還可以有多種組合方式，如定子設6個凸極、轉子形成8個凸極；或定子設8個凸扱，轉子設6個或10個凸極，定子凸極數(shù)等于定子繞組相數(shù)乘以定子極數(shù)(即每相繞組導通時形成的定子極數(shù))，轉子凸極數(shù)等于定子凸極數(shù)加2或減2。 圖6所示的電機為定子設8個凸極、轉子設6個凸扱；圖7所示為圖6所示的電機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所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種有刷直流電機，包括定子和可相對定子旋轉的轉子，所述定子包括由導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，所述轉子包括由導磁材料制成的帶若干凸極的轉子鐵心，其特征在于，所述轉子還包括ー換向裝置，所述換向裝置包括第一導電部及與第一導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電部滑動接觸，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的第一換向部滑動接觸以向各相繞組輪流提供單極性電流激勵。
2.根據權利要求I所述的有刷直流電機，其特征在于，每相繞組的一端連接至ー相應的第二電刷，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.根據權利要求I所述的有刷直流電機，其特征在于，所述第一換向部的個數(shù)等于轉子凸極個數(shù)，所述第二電刷個數(shù)等于定子繞組相數(shù)。
4.根據權利要求I所述的有刷直流電機，其特征在于，所述轉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通，從而使得轉子可選擇性地沿兩相反方向中的一方向旋轉。
5.根據權利要求4所述的有刷直流電機，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電部，所述定子包括兩個第一電刷，分別與兩換向裝置的導電部滑動接觸，所述兩第一電刷與電源之間設選擇開關，用于選擇性地導通兩換向裝置其中之一與電源。
6.根據權利要求I所述的有刷直流電機，其特征在于，所述換向部與第二電刷所對應的角度之和大于等于換向角。
7.根據權利要求I至6任一項所述的有刷直流電機，其特征在于，所述換向裝置的導電部為連續(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度除以轉子凸極數(shù)的絕對值；a代表等效位置角，等于360度除以轉子凸極數(shù)；N為整數(shù)。
8.根據權利要求7所述的有刷直流電機，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)，轉子凸極數(shù)等于定子凸極數(shù)加2或減2。
9.根據權利要求7所述的有刷直流電機，其特征在于，所述定子包括6個繞組分別繞在6個定子凸極上，所述轉子包括4個凸極，所述換向角為30度。
10.根據權利要求7所述的有刷直流電機，其特征在于，所述定子包括8個繞組分別繞在8個定子凸極上，所述轉子包括6個凸扱，所述換向角為15度。
11.根據權利要求7所述的有刷直流電機，其特征在于，所述轉子凸極沿軸向突出，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，包括定子和轉子，定子包括若干相繞組和定子導磁凸極鐵心，轉子包括轉子導磁凸極鐵心，轉子還包括兩相互絕緣的換向裝置，每一換向裝置包括一導電部和若干換向部，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連接至電源的一極并分別與兩導電部滑動接觸，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，選擇開關選擇性地導通兩第一電刷其中之一至電源的一極，可使電機向兩相反方向中的一方向旋轉，第二電刷與換向部滑動接觸以輪流向各相繞組提供單極性電流激勵。本發(fā)明的有刷直流電機，繞組設在定子上，轉子無磁鐵從而結構牢固；繞組采用單極性激勵方式，電刷數(shù)量少，換向器結構簡單。
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(深圳)有限公司