[發明專利]無換向器直流電動機

在審

• 申請號: 201310191425.0
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103227546A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 范家閂
• 申請（專利權）人: 范家閂
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及直流電動機，尤其涉及無換向器直流電動機。?????

背景技術

直流電動機是將直流電能轉換為機械能的動力機械，相比交流電動機，具有可以用電池直接供電、調速方便、易于小型化等優點，被廣泛應用于智能手機、數字視頻光碟（DVD）播放機、電動玩具、電吹風、便攜式電動工具等民用產品中；同時，直流電動機還具有啟動、過載、制動時轉矩大，調速平滑且范圍寬等優點，被廣泛應用于調速要求高的工業應用場合，如軋鋼機、輪船推進器、挖掘機械、電力機車牽引等方面。

常規的直流電動機是有刷（有換向器和電刷的簡稱）的，在運轉過程中，因換向火花放電而電磁輻射大，換向器和電刷因為火花放電侵蝕和機械磨損而影響其使用壽命，需要定期維護或更換，另外還存在高電壓、大電流時換向困難的問題也限制了其在特大功率領域（如10兆瓦以上）的應用。

直流發電機則可以將機械能轉換為直流電能，用于電解、電鍍、交流發電機的勵磁等場合，也可用于直流電動機的驅動。前述的有刷直流電動機，也可以作為直流發電機使用。

目前，常說的無刷（無換向器和電刷的簡稱）直流電動機，實際上是用半導體功率器件代替換向器和電刷的作用，將直流電順序注入電動機的各相繞組，產生旋轉磁場來驅動電動機的轉子運轉的，如電腦中的散熱風扇。雖然無刷直流電動機節省了電刷和換向器，但是其需要額外增加功率器件和檢測轉子位置的控制電路，從而導致成本上升，大功率應用很不經濟。?????

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服有刷直流電動機的缺點，即不使用換向器；保留其優點，即保留使用上的簡便性、調速的優越性等；同時也不增加半導體功率器件和控制電路等輔助部件，保持低成本。

本發明的目的是提供新型的無換向器直流電動機，使其具有結構簡單、成本低廉、控制簡便、調速性能優越等優點。

本發明采用的技術方案是，無換向器直流電動機，包括：激磁組件，氣隙空間，第一和第二導磁組件，電樞繞組，旋轉軸和機座；所有導磁組件由高磁導率材料構成，而且截面積足夠大，保證磁力線通過時不飽和，保持低磁阻以集聚磁力線，減少不期望的泄漏；磁力線的經過路徑依次是激磁組件、氣隙空間、第一導磁組件、第二導磁組件、激磁組件，形成閉合磁路；通過結構布局將空間分割為三部分：氣隙空間、內部強磁空間和外部弱磁空間；其中氣隙空間中的磁力線分布均勻且方向一致（如中心放射狀，類似電動式揚聲器中的音圈所處的氣隙磁場）；內部強磁空間包括磁力線經過的所有導磁組件和激磁組件的實體部分，其中具有較強的磁感應強度；外部弱磁空間指除氣隙空間、內部強磁空間之外的其它空間，其中只有非常弱的泄漏磁場，其影響可以忽略；

本發明采用的特別技術措施是：

（1）第一導磁組件是這樣的部件（如中空的圓柱體），其實體部分一側是氣隙空間，另一側是外部弱磁空間，在靠近氣隙空間的兩外側、且在第一導磁組件上或兩端分別設置第一排過線孔、第二排過線孔，在氣隙空間的兩外側、外部弱磁空間之間形成通道，所述的兩排過線孔間隔分布，為磁力線保留低阻的通過路徑；

（2）電樞繞組借助所述的過線孔，按外部弱磁空間、第一排過線孔、氣隙空間、第二排過線孔、外部弱磁空間、第一排過線孔、…等等統一的方式，進行電樞繞組繞制，直至布滿所有過線孔，最后引出兩個端頭，作為直流電的輸入端；

（3）所述的第一導磁組件與第二導磁組件是分離的，二者之間的縫隙被安排在氣隙、兩排過線孔、電樞繞組以外的區域，縫隙盡可能小且不影響二者之間的相對運動；

（4）所述的電樞繞組、第一導磁組件組成一個整體，稱為電樞組合體；激磁組件、第二導磁組件組成另一個整體，稱為激磁組合體；機座、旋轉軸其中之一與電樞組合體連接在一起，另外一個與激磁組合體連接在一起。

上述的無換向器直流電動機，在氣隙空間生成了方向一致的強磁場，處于該強磁場中的電樞繞組的電流方向一致，受到的切向旋轉作用力明顯且方向一致，處于過線孔、外部弱磁空間中的電樞繞組由于處于弱磁區域，受力微弱而可被忽略。總體來看，只有處于氣隙磁場中的電樞繞組導線受到了明顯的切向旋轉力，在電樞組合體、激磁組合體之間產生了相對的旋轉力，二者分別與旋轉軸、機座固定，一個靜止，另一個將受力而旋轉，將直流電能轉換為機械能。

前述的無換向器直流電動機，具有結構簡單、控制簡便、運轉平穩等優點，同時兼有使用上的簡便性、調速的優越性，不使用換向器、不增加功率器件和控制電路等輔助部件，保留了成本低廉的優點。???????

附圖說明

圖1是本發明實施例的無換向器直流電動機的結構示意圖。