专利名称：轮壳式永磁直流电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轮壳式永磁直流电机，主要应用于电动自行车。
背景技术：
随着社会的进步，各种交通工具与日俱增，人们的环境保护意识同时也越来越强，以柴油、汽油等燃油为燃料的汽车、摩托车、助动车等所产生的噪音和废气污染越来越严重地影响着人们的生活。因此，低噪音、轻污染、甚至无污染的车辆就越来越受到人们的青睐，以电动自行车为例，就有取代燃油助动车的趋势，而且，一些城市甚至拟限制使用助动车。然而，现有的电动自行车所应用的直流无刷电动机结构复杂，电子元件易损坏，故障率较高，且启动力矩小，效率低，成本高；所应用的直流有刷电动机则因带有齿轮减速传动机构而效率低，制造成本高，噪音大，散热性能差，电动机转子的高速转动使碳刷磨损较快，影响电动机的使用寿命。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有产品存在的技术缺陷，提供一种低噪音、轻污染、结构简单、安全可靠、运行平稳的低速永磁有刷直流电机，进而降低其制造成本，提高散热性能，延长使用寿命。
本实用新型采取的技术方案是轮壳式永磁直流电机，包括转子和定子，其中转子包括外壳及其两端的端盖，定子包括通过轴承连接于端盖中心的固定轴及固定轴上的定子本体，其特征是外壳内侧固定铁芯、电枢绕组和换向器；定子本体上设有磁瓦和与换向器配合的碳刷，所述固定轴内开有导线孔。使用时，通过固定轴内的导线孔将直流电源导线与定子本体上的碳刷连接，经换向器将电流传输给电枢绕组，从而产生电磁场，该电磁场与磁瓦所产生的永磁场相互作用，使转子绕定子转动，进而驱动车轮。本实用新型采用外壳旋转式结构，将铁芯、电枢绕组固定在外壳内侧，有利于散热和提高电机效率；并可通过控制直流电源电流的大小进行无级调速，可以零起动，其最高转速可以只是有刷带齿轮减速机构的直流电机原始转速的1/10，碳刷不致快速磨损，使其寿命得以近十倍的延长；同时由于省略了齿轮减速传动机构，其运转噪音低、污染轻，结构简单、运行平稳、安全可靠，并降低了制造成本。
作为对上述技术方案的进一步完善和优化，将换向器制为圆盘状，并固定于电枢绕组一端的内侧，使其工作面与固定轴垂直，结构更为紧凑；定子本体为一体式结构，磁瓦直接均布在其外缘上，可用粘接方式固定，方便制作；外缘内侧为环槽，环槽底部开设腰槽，腰槽内设有轴向碳刷架，碳刷位于碳刷架内并与换向器轴向接触，可以有效减小电机的轴向尺寸、重量和耗材，碳刷可以通过碳刷架在腰槽内移动，以调节电机的电中心与物理中心重合，提高电机的性能；端盖外侧设有外螺纹，分别用于安装刹车轮和链轮；一螺接在固定轴上的轴套位于固定轴与端盖之间，通过调节轴套可以调整电机在自行车尾架上的位置；外壳外侧设有凸环，凸环上均布有连接孔。
本实用新型采用外壳旋转式结构，将铁芯、电枢绕组和换向器固定在外壳内侧，结构紧凑且有利于散热和提高电机效率，并可通过控制直流电源电流的大小进行无级调速，且最高转速特低，碳刷不致快速磨损，不需减速机构；将碳刷置于定子本体上的腰槽内，并与换向器轴向接触，缩短了电动机的轴向尺寸，并可在腰槽内做小量的圆周向调整，使电机的电中心与物理中心重合，提高电机的性能。其噪音低、污染轻、结构简单、安全可靠、运行平稳，从而降低其制造成本，延长使用寿命。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中1-固定轴，2-轴套，3-外螺纹，4-轴承，5-端盖，6-换向器，7-碳刷，8-碳刷架，9-电枢绕组，10-连接孔，11-铁芯，12-外壳，13-凸环，14-磁瓦，15-定子本体，16-导线孔，17-环槽。
具体实施方式如图所示，本轮壳式永磁直流电机的外壳12为圆形，其内壁上固定铁芯11，电枢绕组9嵌在铁芯11槽内而形成圆环形，圆盘状换向器6压装在铁芯内孔的左端并与电枢绕组9电连接，换向器6的工作面向右，从而在换向器6与电枢绕组9之间形成一圆桶状空间。定子本体15由铸钢一次浇铸成两侧具有环槽17的一体式结构，经精加工后置于前述圆桶状空间内，其外缘上成对均匀粘接由稀土材料制成的磁瓦14；环槽17底部对称开设两个腰槽，腰槽内安装有碳刷架8，碳刷7置于碳刷架8内，且碳刷7内端连接有导电弹簧，用于将碳刷抵触在换向器的工作面，同时与直流导线连接；定子本体15通过其中心孔连接在固定轴1上；固定轴1通过滚动轴承4与外壳两端的端盖5连接，端盖5则通过螺钉连接在外壳12的两端，为了保护电枢绕组，可在电枢绕组与端盖之间设置绝缘护垫；固定轴1与端盖5之间设有轴套2，且轴套与固定轴通过螺纹连接，可以保证滚动轴承的润滑和外壳内部的干燥绝缘；两端盖5的外侧均设有外螺纹3，分别用于安装刹车轮和链轮；固定轴1右段中心开有导线孔16，用以使直流电源的导线从外经导线孔穿至定子并与碳刷内端的弹簧相连。固定轴的两端制为平轴，便于用带防松垫的螺母和垫片将其固定在自行车尾架上。外壳外侧设有两凸环13，凸环13上均布有连接孔10，用于连接车轮辐条。
由此方案制造的直流永磁电动机，以额定功率为130瓦、额定电流为5安培、额定电压为36伏为例，其空载噪音小于55分贝。
权利要求1.轮壳式永磁直流电机，包括转子和定子，其中转子包括外壳(12)及其两端的端盖(5)，定子包括通过轴承(4)连接于端盖(5)中心的固定轴(1)及固定轴上的定子本体(15)，其特征是外壳(12)内侧固定铁芯(11)、电枢绕组(9)和换向器(6)；定子本体(15)上设有磁瓦(14)和与换向器配合的碳刷(7)，所述固定轴(1)内开有导线孔(16)。
2.根据权利要求1所述的轮壳式永磁直流电机，其特征是换向器(6)呈圆盘状，固定于电枢绕组(9)一端的内侧，其工作面与固定轴垂直；定子本体(15)为一体式结构，磁瓦(14)直接均布在其外缘上，外缘内侧为环槽(17)，环槽底部开设腰槽，腰槽内设有轴向碳刷架(8)，碳刷(7)位于碳刷架(8)内并与换向器(6)轴向接触。
3.根据权利要求1或2所述的轮壳式永磁直流电机，其特征是端盖(5)外侧设有外螺纹(3)；一螺接在固定轴(1)上的轴套(2)位于固定轴与端盖(5)之间；外壳(12)外侧设有凸环(13)，凸环(13)上均布有连接孔(10)。
专利摘要本实用新型涉及一种轮壳式永磁直流电机。现有的直流无刷电动机和直流有刷电动机结构复杂，故障率较高，噪音大、散热性能差，使用寿命也较短。本实用新型包括转子和定子，其中转子包括外壳及其两端的端盖，定子包括通过轴承连接于端盖中心的固定轴及固定轴上的定子本体，其特征是外壳内侧固定铁芯、电枢绕组和换向器；定子本体上设有磁瓦和与换向器配合的碳刷，所述固定轴内开有导线孔。本实用新型采用外壳旋转式结构，将铁芯、电枢绕组固定在外壳内侧，有利于散热和提高电机效率；且转速低，可以零起动，碳刷不致快速磨损，寿命得以延长；其运转噪音低、污染轻，结构简单、运行平稳、安全可靠，并降低了其制造成本。
文档编号H01R39/14GK2553563SQ0226520
公开日2003年5月28日 申请日期2002年6月28日 优先权日2002年6月28日
发明者杨德胜, 陈天殷, 斯佩瑶 申请人:杭州中泰电机有限公司