专利名称：高功率直流马达的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高功率直流马达，尤指一种利用一转向器令转子上所有电磁铁同时通以相同电流，以提高输出功率及改善效率的直流马达。
直流马达是一种相当重要的动力装置，其经常运用于汽车及其他消费性电器产品上，如图9所示，是现有直流马达经简化后的示意图，其主要是于一永久磁铁90间设有一转子，该转子是由三组等角度的电磁铁91～93组成，每一电磁铁91～93上分别绕设有线圈910～930，各线圈910～930是呈串接状态，其相邻接线端分别连接至一环状转向器94的三组电极片941～943上，该三组电极片941～943是以等角度排列，且对应于两供电的电刷95、96。
当转子转动时，转向器94同时旋转，其上三组电极片941～943将轮流与两电刷95、96接触，而使与电极片941～943连接的电磁铁910～930变换极性，以便与永久磁铁形成吸斥作用，令转子维持运转状态。
但前述的现有直流马达在输出功率仍未臻理想，如图所示，由于电刷95、96与转向器94三组电极片941～943的配置关系，通常距离永久磁铁90NS磁极较远的电磁铁91线圈910是通过两电极片941、942直接与电刷95、96接触，而可获得一个单位的电流，然而其他两组距离NS磁极较近的电磁铁92、93，其线圈920、930却在串联状态下通过电极片941、942与电刷95、96连接，由于此一串接关系使两组线圈920、930仅能取得1/2单位的电流。
因此，距NS磁极较远的电磁铁91因有一个单位的电流通过其线圈910，故可产生一个单位的磁场强度，而距NS磁极较近的两组电磁铁92、93因通过其线圈920、930的电流仅1/2单位，故仅能产生1/2单位的磁场强度，然该电磁铁91相距NS磁极的距离(九十度)是其他两电磁铁92、93距NS磁极(三十度)的三倍，因此较远的电磁铁91仅能产生其他两组电磁铁92、93一半的扭力，换言之，马达消耗了二个单位的电流，却仅产生了1.25个单位的扭力，可见其输出功率及运转效率均显然未尽理想。
因此，本实用新型主要目的乃在提供一种高功率直流马达，其主要是令马达转子上所有电磁铁分别与转向器所设多组独立的电极片连接，各电极片将同时与电刷接触，以便同时通以电流，而使得马达产生较高的输出功率。
本实用新型次一目的在提供一种可提高运转效率的直流马达，主要是通过该转向器令较接近永久磁铁磁极的两电磁铁通电，而令距离较远的另一电磁铁断路，故于任何时间，接近磁极的两组电磁铁均有一个单位的电流通过，藉此可提高马达的运转效率。
本实用新型在于提供一种高功率直流马达，它主要是于一机壳内设有一环状永久磁铁，该永久磁铁间设有一转子，转子上分设有三组电磁铁，中央处并设有一主轴，其中三组电磁铁上分别绕设有线圈，又主轴内侧端设有一转向器，该转向器是分别与各电磁铁的线圈连接，又机壳底部分设有两组电源端子，两电源端子于机壳内分别连接有一电刷，两电刷又分别与转向器接触，其特征在于该转向器主要是于一绝缘座外壁分设有三组接触片，每一接触片是分别由两略呈半圆状的金属片构成，并相对环设于绝缘座的圆柱状外壁上，而可分别与两电刷接触。
本实用新型与已有技术相比优点和积极效果非常明显。由以上的技术方案可知，本实用新型主要是通过一改进的转向器令马达转子上的所有电磁铁线圈同时通以相同电流，藉此以有效提高马达输出功率，且通过转向器的另一设计，可使距离永久磁铁磁极较远且效率较低的电磁铁暂时断电，仅维持较近的两组电磁铁通电，以有效提高运转效率，又以前述设计可运用于直流发电机，亦可获得相同的输出功率及运转效率改善。
以下结合附图进一步说明本实用新型的具体结构特征及目的。
附图简要说明
图1是本实用新型的俯视图。
图2是本实用新型的剖视图。
图3是本实用新型转向器的外观图。
图4分别为本实用新型转向器于不同角度处的剖视图。
图5A～图5F是本实用新型的仰视剖视暨动作示意图。
图6是本实用新型转向器另一较佳实施例的外观图。
图7分别为本实用新型转向器于不同角度处的剖视图。
图8A～图8C是本实用新型另一较佳实施例的仰视剖视暨动作示意图。
图9是现有马达的结构示意图。
首先请参阅图1、2所示，其主要是于一机壳10内设有一环状永久磁铁11，该永久磁铁11间设有一转子20，转子20上分设有三组电磁铁21～23，中央处并设有一主轴24，其中三组电磁铁21～23上分别绕设有线圈210～230，又主轴24内侧端设有一转向器30，该转向器30是分别与各电磁铁21～23的线圈210～230连接，又机壳10底部分设有两组电源端子12、13，两电源端子12、13于机壳10内分别连接有一电刷15、16，两电刷15、16又分别与转向器30接触；以上所述为直流马达的基本构造，且其组合型式并非本实用新型主要目的所在，容不再赘述。
至于本实用新型主要特征构造在于该转向器30，其详细构造请参阅图3、4所示，该转向器30主要是于一绝缘座34外壁分设有三组接触片31～33，其中绝缘座34上形成有轴向的轴孔，供穿设于主轴24内侧端上，又每一接触片31～33是分别由两略呈半圆状的金属片构成，并相对环设于绝缘座34的圆柱状外壁上，于本实施例中，各相邻接触片31～33是以内外逐层环设于绝缘座34上，故各相邻接触片31～33及与绝缘座34间均充填有环氧树脂或凡立水，以作为绝缘隔离及固定之用；再每一接触片31～33于通过中心线的两对角处分别形成有一大缺口311～331及一小缺口312～332，其中大缺口311～331内并充填有绝缘材料313～333，又各接触片31～33于其两金属片上分别延伸形成有一倒L形状的接线端子314～334，每一接触片31～33即以其上两相对的接线端子314～334分别与各电磁铁21～23的线圈210～230连接。
另前述两电刷15、16是呈一片状，其宽度恰可同时接触绝缘座34外壁上的三组接触片31～33，因此在一般状态下，三组电磁铁21～23的线圈210～230将分别通过其对应的接触片31～33同时接通电源，只是极性互有不同。
而在转子20运转状态下，三组电磁铁21～23配合转向器30三组接触片31～33执行切换极性的动作均属相同，为便于说明与了解，在图5A～F所显示的动作，将仅以其中一组电磁铁21作出说明，首先如图5A，永久磁铁11中的转子20将沿顺时针方向转动，在此一转动角度下，电磁铁21恰对正于永久磁铁11N极，此时其对应的接触片31恰分别以大、小缺口311、312分别对正于两电刷16、15，其中电刷15将跨接于小缺口312两端使接触片31的两金属片短路，消除其上原有磁场，以便该电磁铁21于后续行程中的极性变换。又大缺口311则以其间的绝缘材料313将另一电刷16顶开，以防止两电刷15、16经接触片31形成短路。
当转子20持续运转至60度处(如图5B)，线圈210通过接触片31的两金属片分别与两电刷15、16接触，而使电磁铁21变换极性为N极，至运转至120度处(如图5C)，电磁铁21依然保持为N极。
待转子20运转至180度处(如图5D)，电磁铁21是对正于永久磁铁11S极，此时其对应的接触片31恰分别以大、小缺口311、312分别对正于两电刷15、16，其中电刷16将跨接于小缺口312两端使接触片31的两金属片短路，消除其上原有磁场，以便该电磁铁21往后的变换极性。又大缺口311则以其间的绝缘材料313将另一电刷15顶开，以防止两电刷15、16短路。
又当转子20持续运转240度处(如图5E)，线圈210通过接触片31的两金属片分别与两电刷16、15接触，由于两电刷16、15使接触片31的两金属片极性互换，而使电磁铁21极性变换为S极，至运转至300度处(如图5F)，电磁铁21依然保持为S极，直至其对正于永久磁铁11的N极为止。
由上述说明可了解转子20其中一组电磁铁21运转及极性变换的详细状况，而其他两组电磁铁22、23的运转及极性切换与前一电磁铁21完全相同，不同处仅在于角度的差异。
又如前述可知，本实用新型是于转向器分设三组接触片31～33同时与两电刷15、16接触，三组接触片31～33又分别与三组电磁铁21～23的线圈210～230连接，而令转子20运转时，其三组电磁铁21～23的线圈210～230上分别流过相同的电流，在此状况下，每一组电磁铁21～23均将流过一个单位的电流，并分别产生一个单位的磁场强度，而三组电磁铁21～23在某些角度，将有其中一组电磁铁距离NS磁极较远，另两组电磁铁则较接近NS磁极，因此距离较远的电磁铁仅能产生其他两组电磁铁1/2的扭力，故马达计消耗了三个单位的电流，但产生2又1/2的扭力，而明显优于现有直流马达的运转效率。
由前述可知，距离NS磁极较远的电磁铁虽与其他两组电磁铁相同，亦消耗一个单位的电流，但产生的扭力却仅为1/2，显见该较远电磁铁的运转效率是极低的，为能有效提高马达的运转效率，可通过转向器30的另一设计，进一步使电磁铁在距离NS磁极较远时，完全切断其电流，而仅于其他两组较近电磁铁分别流过一个单位的电流，由两磁铁分别产生一个单位的扭力，如此可将马达运转效率提高至百分之百。
以上提高马达运转效率的具体构造，请参阅图6、7所示，其主要是于转向器30上每一接触片31～33的其中一金属片外壁面上形成有适当角度的凹部315～335，凹部315～335内分别充填有绝缘材料316～336，藉以使接触片31～33运转至特定角度时，即由绝缘材料316～336与电刷15、16接触，而使与接触片31～33连接的电磁铁31～33于通过该角度时暂时切断电源。
其具体实施例首先请参阅图8A所示(以下仍以电磁铁21为例)，当电磁铁21通过永久磁铁11N极时，其对应的接触片31暂时短路以消除原来磁场，便于切换另一极性，待电磁铁21偏离N极时，其接触片31两金属片恰分别与两电刷15、16接触即变换极性为N极，待电磁铁21转至60度以上(如图8B)，电刷15即与接触片31上的绝缘材料316接触，同时令电磁铁21的线圈210与电源隔离，而暂时切断电源，此种断电状态将持续至120度处(如图8C)，当电磁铁21接近S极时，电刷15将脱离绝缘材料316恢复与金属片接触，使电磁铁21恢复通电，藉此，当电磁铁21离N或S极较远时(超过60度)，即令其暂时断电，在此同时，其他两组电磁铁22、23却接近NS极，而两组电磁铁22、23仍正常通电，且因距离磁极较近，故可产生相同单位的扭力，在消耗两个单位电流而产生两个单位扭力的状况下，即可有效提高马达的运转效率。
权利要求1.一种高功率直流马达，主要是于一机壳内设有一组永久磁铁，该永久磁铁间设有一转子，转子上分设有数组电磁铁，中央处并设有一主轴，其中各组电磁铁上分别绕设有线圈，又主轴内侧端设有一转向器，该转向器是分别与各电磁铁的线圈连接，又机壳底部分设有两组电源端子，两电源端子于机壳内分别连接有一电刷，两电刷又分别与转向器接触，其特征在于该转向器主要是于一绝缘座外壁分设有数组接触片，每一接触片是分别由两略呈半圆状的金属片构成，并相对环设于绝缘座的圆柱状外壁上，而可分别与两电刷接触。
2.根据权利要求1所述的高功率直流马达，其特征在于该转向器的每一接触片于通过中心线的两对角处分别形成有一大缺口及一小缺口，其中大缺口内并充填有绝缘材料，又各接触片于其两金属片上分别延伸形成有倒L形状的接线端子，以便与各电磁铁的线圈连接。
3.根据权利要求1所述的高功率直流马达，其特征在于该转向器的各相邻接触片是以内外逐层环设于绝缘座上，又相邻接触片及与绝缘座间充填有环氧树脂或凡立水，以予绝缘隔离及固定。
4.根据权利要求1所述的高功率直流马达，其特征在于该转向器每一接触片的其中一金属片外壁形成有适当角度的凹部，凹部内充填有绝缘材料。
专利摘要本实用新型涉及一种高功率直流马达，它主要是利用一种改进的转向器使马达转子上所有电磁铁同时通以相同电流，藉以令马达产生较高的输出功率，该转向器亦可令较接近永久磁铁磁极的两电磁铁通电，而令距离较远的另一电磁铁断路，故于任何时间，接近磁极的两组电磁铁均有一个单位的电流通过，藉此可提高马达效率及输出功率。
文档编号H01R39/00GK2267574SQ9620084
公开日1997年11月12日 申请日期1996年5月7日 优先权日1996年5月7日
发明者沈明德 申请人:沈明德