专利名称：全永磁式直流电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，特别是一种直流电动机。
公知的直流电动机由定子、转子和换向器构成。定子具有永磁式或励磁绕组式形成的一对到数对磁极。磁极形成磁场，转子电枢通电流在磁场中受电磁力作用而产生转矩。在转矩力平衡处，经换向器改变电流方向而改变受力方向，保证转子沿一个方向转动。换向器通常为一机械结构，由换向片和电刷组成。通常的定子由导磁材料而不是永久磁钢做成，如磁钢。结构如
图1所示，包括磁心(1)，极靴(2)和极掌(3)等结构。如果定子的磁极由励磁线圈激磁，则线圈通常沿着极靴绕制，即线圈的回转中心垂直于转子的回转中心，在同一圆周面上依次呈现S极和N极，每相邻两个磁极与转子之间组成一个闭合磁路，如图1所示。转子沿圆周面镶有若干电枢，电枢同各自的换向片相焊接，当电枢通电流时，在定子磁场中受力严生转矩而转动。
公知的这种直流电动机，由于采用机械换向器装置，常处于高速运动状态，因而磨损是不可避免的，经常要维修。由于转子电枢和铁心在定子磁场中转动，切割磁力线产生反电动势和交变电流。反电动势的电流阻碍正向运动，交变电流在转子铁心中产生涡流损耗，交变磁场反复磁化转子铁心产生磁滞损耗，因而降低了电动机的工作效率，是不易克服的。
本发明的目的即在于提供一种直流电动机，所述直流电动机能克服公知直流电动机的缺点，具有较高的使用效率。
为实现上述目的，本发明的方案为所设计的直流电动机具有定子和转子，定子和转子之间形成气隙，定子的磁极极性沿轴向内侧分布为圆环形S极和N极，转子的磁极极性也沿轴向外侧分布为圆环形N极和S极，处于装配状态时，定子和转子的异名端相对，定子和转子上都设置有磁力定向装置。磁力定向装置将圆环形向心吸引力转化为切线力而实现转动。
在定子的内圆周上分布有至少两个或两个以上的磁极，磁极之间由极槽隔开，极槽内嵌有磁力定向块，转子上也分布有两个或两个以上的磁极，磁极之间由V形极槽隔开，在V形极槽内也嵌有形状稍异的磁力定向块，转子和定子上的磁力定向块共同组成电动机的磁力定向装置。
所述的磁力定向块由完全抗磁材料做成，例如处于低温状态下的超导材料，如镉，铌三锗(Nb3Ce)等。
为保证转子和定子的磁极极性如上述分布，所以转子的励磁绕组沿着转子的轴心绕制，定子和转子由永磁铁做成。
按照上述方案，本发明的直流电动机有别于公知技术的直流电动机。下面结合图示和实施例对方案进行详细的说明。
图1为现有技术的直流电动机的原理图；图2为本发明方案原理图的正视图；图3为本发明方案原理图的侧视图；图4为本发明方案结构的正视图；图5为实施例之一的正视图6为实施例之二的正视图；如图2及图3所示，本发明方案的直流电动机，包括定子(4)和转子(5)。定子由端面呈弧形的马口磁铁组成，其材料如钐钴合金。转子励磁线圈沿中心轴线(6)绕制，通电流产生的磁场，加强在转子磁极上。转子材料如做永磁铁的钐钴合金，还可改用磁致伸缩小的软铁磁性材料，如非晶体磁性材料。定子与转子结合后的磁路如图2所示，其磁力线如图中带箭头的细线(7)所示的封闭曲线。其一端磁场如图3，呈圆环形均匀磁场，当磁场间隙很小时，近似圆环形匀强磁场。磁场吸引力的方向指向圆心，切线力为零，没有转矩。但是再加上一个磁力定向装置后，其转动是可能的。
如图4所示是装有磁力定向块的直流电动机，其定子的内圆周面分隔成多对磁极(8)，由两个相邻磁极之间的矩形极槽(9)隔开，极槽(9)内嵌有磁力定向块(10)，磁力定向块(10)有一矩形部分及偏向锐角三角形组成，锐角常为1°—10°之间，矩形嵌在矩形极槽(9)中。磁力定向块在转子和定子所形成的环形气隙中偏向一个方向，如果要求转子顺时针方向旋转，则磁力定向块的锐角偏向反时针方向。由于极槽(9)的宽度是一定的，环形气隙也很小，所以其锐角三角形不难确定。
在转子上也有若干个磁极(11)，由V形极槽(12)隔开，V形极槽内嵌满V形磁力定向块(13)，磁力定向块与小磁极组成圆滑的圆周面。
当定子的磁极(8)的宽度与极槽(9)的宽度设计为相等，转子的磁极(11)的边沿弧长与V极槽(12)的边沿弧长相等时，定子磁极数转子磁极数＝2∶3；2∶5；2∶7；……为宜。
例如对于某直径的直流电动机，若设置有24个定子磁极，由相应的转子磁极数为36个，如图4所示，以此类推，如果具有上述关系，则定子和转子相应个数的磁极及其对应的磁力定向装置构成一个小空间，从静态上看，一个定子的磁极与两个转子的磁极相吸，另一个定子磁极与一个转子磁子相对，在运动中则交替变化，无限循环。在一个小空间内，如果按一个定子磁极与两个转子磁极相吸的情况看，由定子(4)的两相邻锐角三角形磁力定向块的两条边(14)和(15)形成两个侧壁，由于磁力定向块的两个侧壁有抗磁能力，对磁力线有阻挡关闭作用，不能形成磁力线的通路，而斜向相对的两个磁极的磁力线有缩短拉直倾向，磁力线只能沿转子的近似切向方向进行，因而形成转矩，使转子转动，因此，磁力定向装置将磁场的向心力转化为了磁场的切向力。
图5为一个有具体结构的全永磁式直流电动机的实施例。具有定子(4)，本实施例的定子(4)采用永久磁铁。钐钴合金或钕铁硼合金，强行磁化磁致伸缩后而成永磁铁。中间有一圆环形凹槽。两端各为S极和N极，定子的两端固定有盖(16)，定子上设有如图4所示磁极和槽，极槽内嵌有磁力定向块。转子(5)中间有一圆环形凹槽，凹槽内有沿轴线绕制的励磁线圈(17)，为加强其磁场强度，另附加两个反向接法的线圈(18)，转子(5)上也设置有如图4所示的磁极及V形槽，槽内嵌有磁力定向块，转子(5)有转轴(19)支撑，功率从轴输出。转轴上套有滚动轴承(20)，轴承固定在端盖(16)上。
图6为本方案另一实施例的结构图，仍具有定子(4)和转子(5)，二者都用永久磁钢作成。转子的凹槽内嵌有为加强转子磁极强度的励磁线圈(21)，在转子中还接有两根线圈(21)的引出线(22)、(23)，引出线接在滑环(24)上，以便与外电路相连。
本发明的直流电动机与传统直流电动机不同的是，不能逆向使用，即将电动机作为发电机用。由于本方案的直流电动机采用上述结构，因而传统的直流换向器被取消，转子的励磁电枢线圈都是沿其轴向绕制，则将克服传统直流电动机的若干弊病，例如电枢线圈在磁场高速运转时，由于无导线切割磁力线，因而不会产生反电动势和交变电流，就不会有滞磁损耗和涡流损耗等，因而效率大大提高。
综上所述，本发明的直流电动机是成功的。
权利要求
一、全永磁式直流电动机，具有定子和转子，定子和转子之间形成气隙，其特征在于定子的磁极极性沿轴向内侧分布为园环形S极和N极，转子的磁极极性沿轴向外侧分布为园环形N极和S极，处于装配状态时，定子和转子的异名端相对，定子和转子上都设置有磁力定向装置。
二、根据权利要求1所述的全永磁式直流电动机，其特征在于在定子的内园圆上分布有至少两个或两个以上的磁极(8)，磁极(8)之间由极槽(9)隔开，极槽(9)内嵌有磁力定向块(10)。
三、根据权利要求2所述的全永磁式直流电动机，其特征在于磁力定向块(10)有一矩形定位部分，另一部分为偏向锐三角形。
四、根据权利要求3所述的全永磁式直流电动机，其特征在于所述锐三角形的尖角为1°—10°。
五、根据权利要求1所述的全永磁式直流电动机，其特征在于在转子(5)上分布有至少一对或一对以上的磁极(11)，磁极(11)之间由V形极槽(12)隔开，V形极槽内嵌有磁力定向块(13)。
六、根据权利要求2及权利要求5所述的全永磁式直流电动机，其特征在于磁力定向块为完全抗磁材料。
七、根据权利要求1所述的全永磁式直流电动机，其特征在于定子和转子都用永磁材料作成。
八、根据权利要求7所述的全永磁式直流电动机，其特征在于转子的励磁线圈沿转子的轴线绕制。
九、根据权利要求1所述的全永磁式直流电动机，其特征在于转子的磁极数＝2∶3；2∶5；2∶7……。
全文摘要
全永磁式直流电动机，具有定子和转子，定子和转子都用永磁材料作成。定子和转子之间形成气隙，定子的磁极极性沿轴向分布为圆环形S极和N极，转子的磁极极性沿轴向分布为圆环形N极和S极，处于装配状态时，定子和转子的异名端相对，定子和转子上都设置磁力定向装置，本发明克服了现有直流电动机的缺点，无需换向器，不产生反电动势、涡流损耗及滞磁损耗，具有较高的效率。
文档编号H02N11/00GK1119367SQ9411191
公开日1996年3月27日 申请日期1994年9月19日 优先权日1994年9月19日
发明者杨仕元 申请人:杨仕元