[發明專利]直流電機

無效

• 申請號: 97193890.3
• 申請日: 1997-04-12
• 公開（公告）號: CN1070653C
• 公開（公告）日: 2001-09-05
• 發明（設計）人: 赫爾穆特·席勒
• 申請（專利權）人: 赫爾穆特·席勒
• 主分類號: H02K23/54
• 分類號: H02K23/54
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李德山

本發明涉及一種直流電機。

既可用作電動機又可用作發電機的直流電整流子電機是大家熟悉的(例如DE3324617A1)，其中在一個機殼內裝有可旋轉的轉子，它帶有許多具有相同角度間隔、有相同直徑的由導線構成的空心線圈。線圈兩側在機殼正前面內側上對著在圓周方向上相繼有相反極性的永磁體。構成線圈的導線在其端點側面連接到與轉子一起旋轉的相互絕緣的換向器接觸表面上，機殼中與機殼壁絕緣的接觸環被壓在換向器接觸表面上，接觸環電氣連接到外面的接線端子。接入直流電源則如此構造的電機作為電動機工作，通過轉子軸帶動轉子旋轉則作為發電機工作，即可以接線端子輸出直流電流。這種熟知的直流電機作為例如小型的、非常堅固的小功率電動機或傳動裝置電動機用于視頻信號顯示設備中。由于轉子線圈和永磁體的特殊結構及由此導致的永磁體和轉子線圈相互作用場的分布，這種電動機也稱作軸向場電機。由于可達到高效率及它們原則上好的一致性，這樣的具有大的尺寸和相應較高功率的軸向場電機也被推薦作為汽車的發動機(WO?95/17779)。

本發明的目的在于優化這種大功率直流電機，它適于用作汽車的發動機，這種電機結構簡單，成本低廉并具有高效率。

按照本發明上述目的通過以下技術方案實現，直流電機具有一個可在機殼中旋轉的轉子，轉子具有多個在與旋轉軸有一定距離處排列的電磁體，它們各有一個由一根或多根導線繞在線圈芯子上的線圈繞組，其中構成線圈的導體的端點徑向引向內部并且用一個相應的接觸表面電連接到一個聚集到一起構成換向器的接觸單元上，固定在機殼中的多個連接于直流電源或直流電用電設備的接觸環被壓在接觸單元上，此電機還具有以相等的角度間隔排列在機殼內壁、極面對著線圈芯子的正前面、在圓周方向上相繼有相反極性的永磁體，其中每一個線圈芯子與其相應的線圈繞組一起構成一個單獨生產的電磁結構單元，它被固定在一個與轉子軸一起旋轉的套筒支座中，永磁體的極面在圓周方向上有一個覆蓋多個對著的線圈芯子的延伸，換向器的兩個對應于一個徑向上位于永磁體外面的接觸環在圓周方向上如此延伸，使它們覆蓋對應于一個永磁體極面的接觸單元的接觸面約一半面積，并且具有與構成換向器的接觸單元的接觸面錯開的、與各個換向器側的接觸表面有電氣連接的接觸表面，在圓周延伸中基本對應于換向器-接觸環的接觸環壓在上述接觸表面上，這些接觸環在它們側電氣上相互成對地連接。

預加工電磁結構單元和然后裝入套筒支架中保證了所希望的簡單結構和低成本的安裝，而且通過使每個永磁體對應于多個電磁結構單元，轉子旋轉時進入永磁體場中的電磁結構單元被換向器如此控制，它們有一個相反的極性并且被電磁鐵在圓周方向吸引。一旦各個電磁結構單元的線圈芯子同心地對準永磁體，則通過對著換向器-接觸面的接觸面線圈芯子改變極性，這樣電磁結構單元與對著的永磁體有相同極性，并且在旋轉方向上繼續向前推進。

如果換向器接觸環的接觸表面和屬于換向器-接觸環、成對地相互電氣連接的接觸環的接觸表面在轉子旋轉方向上可移動一個規定的尺寸，是合乎目的的。這樣，在圓周方向上換向器-接觸環的有效接觸表面能改變，從而改變直流電機的性能。

線圈芯子的形狀最好是在徑向上及平行于轉子軸的方向上的基本矩形的片，其徑向走向的正邊緣的邊沿部分超過其所載有的線圈繞組而凸出，此線圈芯子的凸出周邊區-尤其是當它對準徑向方向時-像一個鼓風機的徑向葉片那樣起作用，它使得轉子冷卻可通過在徑向吸入機殼內部范圍中的空氣并在徑向排放到機殼外部實現。線圈芯子的徑向的、葉片形結構還使得可在規定的直徑上實現大量的電磁結構單元，尤其當難以設計按軸向場原理工作的、具有相對大的直徑和較小的軸向延伸的電機時。如果線圈芯子的垂直通過轉子軸的截面有從徑向內部界邊向徑向外部界邊發散的橫截面，可實現最佳的空間利用率。

電磁結構單元的導線可由一根在長度上延伸的至少繞在線圈芯子上半匝的導線例如銅合金制成的金屬條構成。一個由這樣的電磁結構單元集成的轉子具有充夠的性能穩定性，即具有必要的小或僅僅一個骨架狀的轉子構架，這樣流過電流的導線良好地與空氣對流，實現良好轉子冷卻。

另外，電磁結構單元的導線也可由多根側面緊挨著的、長度上延伸的、至少繞在線圈芯子上半匝的導電金屬線構成。

電磁結構單元的線圈芯子可放置在徑向與轉子軸有一定距離并基本平行于轉子軸的地方。

另外，電磁結構單元的線圈芯子也可放在徑向與轉子軸有一定距離并相對轉子軸傾斜一個角度的地方，使得其指向永磁體的相反方向的正前面在圓周方向上相互錯開。而且線圈芯子的相反的正前面在徑向方向上與轉子軸有相同距離。