一种航空用直流电动机的制作方法

本实用新型涉及起动机技术领域，更具体地说涉及一种航空用直流电动机。

背景技术：

常用航空发动机常用的起动形式有三种：燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机和电起动机。早期的飞机由于电起动机的低功重比、对飞机供电系统的高需求，起动功率不能满足发动机要求等问题，多采用燃气涡轮起动机和空气涡轮起动机的起动形式，只有小功率/推力的发动机采用电起动机的形式，且均为起动发电机。

随着多/全电飞机以及清洁能源技术的发展，传统的机械、液压、气动等能量均逐渐被电能替代，在此基础上电起动机相对于传统的燃气涡轮起动机和空气涡轮起动机在飞机整体的综合能源管理上有很大的优势。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种航空用直流电动机，本实用新型的发明目的在于提供一种串激式直流电动机，具有输出转矩高，噪声低，性能优越，使用寿命长，使用可靠的特点，其性能、结构，材质等均满足航空领域特殊要求。本实用新型的航空用直流电动机，主要由单向器总成、壳体前盖、壳体、传动轴、壳体后盖、电枢、定子、刷架总成、后盖、衔铁总成、电磁开关线圈等组成。其中壳体前盖、壳体壳体后盖、后盖为压铸件，材质为航空专用压铸用铝，满足使用环境要求，定子绝缘采用溶槽绝缘，保证足够绝缘强度，外圆采用三价铬镀锌或喷塑处理达到其严苛的防护要求，电枢冲片优质碳素钢板。电机整体绝缘达到h级，各部件均能承受180°高温。定子与壳体后盖之间采用圆形止口配合，即定子止口与壳体后盖止口ød配合，而壳体与壳体后盖之间采用椭圆形止口配合，这主要是其结构所决定。定子壳体及壳体后盖之间均采用螺栓紧固。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

一种航空用直流电动机，其特征在于：包括单向器总成、壳体前盖、壳体、传动轴、壳体后盖、电枢总成、定子、刷架总成、后盖、衔铁总成和电磁开关，所述壳体前盖与壳体前端通过螺栓连接，所述壳体与壳体后盖之间采用止口配合，后盖与壳体后盖通过螺栓连接；所述单向器总成设置在壳体内部前端，且单向器总成一端伸出壳体前盖，所述衔铁总成和电磁开关设置在壳体内部，衔铁总成一端穿过电磁开关与单向器总成相连；所述传动轴设置在壳体内部上端，传动轴的一端与单向器总成啮合，另一端与电枢总成的驱动轴齿啮合，所述定子安装在壳体后盖内壁上，电枢总成与定子配合安装在壳体后盖内；所述刷架总成设置在后盖内，刷架总成与电枢总成配合安装。

所述传动轴一端加工有与单向器总成啮合的轴齿，另一端设置有轴承安装部和传动齿轮安装部，所述传动齿轮安装部上设置有直齿，传动齿轮内圈设置有与直齿啮合的安装齿，轴承安装部上安装有轴承。

所述传动轴上传动齿轮安装部的端部设置有用于安装挡圈的凹槽，传动齿轮的端面上开设有挡圈安装槽，传动齿轮安装在传动轴的传动齿轮安装部上，通过挡圈固定。

所述壳体上配钻有用于装配s端子的s端子孔、用于装配b+端子的b+端子孔和用于装配m+端子的m+端子孔；b+端子和m+端子分别连接有静环，所述静环装配在壳体内。

所述电磁开关包括盖板、开关线圈、支架、线圈骨架和铜套，盖板、线圈骨架和铜套均安装在支架上，所述支架通过螺钉轴向固定在壳体内，开关线圈绕在线圈骨架上，线圈骨架通过其止口装配在盖板的止口上，所述铜套设置在电磁开关内圈。

所述开关线圈包括吸拉线圈、释放线圈和辅助线圈，所述吸拉线圈绕在电磁开关内圈，释放线圈绕在吸拉线圈上，辅助线圈绕在释放线圈上。

所述辅助线圈一端分别与s端子和释放线圈的一端相连，另一端分别与b+端子和吸拉线圈的一端相连；s端子与b+端子通过连接线相连；释放线圈另一端接地；吸拉线圈的另一端与m+端子和定子绕组的一端相连，定子绕组另一端与电枢线圈相连，电枢线圈另一端接地。

所述衔铁总成与单向器总成之间设置有回位弹簧。

所述壳体前盖、壳体、壳体后盖和后盖为压铸件，材质为航空专用压铸用铝。

所述定子的绝缘采用溶槽绝缘，定子外圆采用三价铬镀锌或喷塑处理。

本申请的工作原理如下：

电源同时通过s端子及b+端子，一支路接通电磁开关的释放线圈，另一支路为主电路，是电磁开关吸拉线圈、定子绕组、电枢线圈的串联电路，主电路中，由于开关吸拉线圈电阻较电枢电阻、定子电阻大很多很多，可忽略不计，在这两路电流的共同作用下，电磁开关线圈产生磁通，线圈之中的衔铁总成被磁化，二者的磁通相互作用，使衔铁总成往单向器总成方向移动，并推动单向器总成驱动轴及驱动齿伸出到与发动机飞轮啮合的位置，并与飞轮啮合。此时，衔铁总成中的动环与开关壳体中的两静环接触，此时的的电路将发生变化，其中一路是主电路，电枢及定子串联，并直接加上电源电压，电阻很小，电流很大，电枢将快速旋转，并带动发动机飞轮旋转，实现发动机点火起动。另一路，是开关的吸释放线圈，还有一路是开关吸拉线圈直接被两静片短路。经很短时间，在被压缩的开关回位簧作用下，推回衔铁，单向器总成驱动轴及驱动齿退回，脱离啮合。需要说明的其减速机构与一般的起动机不同，是以壳体后盖作为中间过渡零件，完成扭矩的传递，即电枢前端通过轴承固定于壳体后盖，传动轴通过其上轴承固定于壳体后盖的另一方向的轴承室内，并使得电枢轴齿与传动轴的大齿互相啮合，同时，传动轴另一端的小齿与单向器总成大齿啮合，这样来自电枢的转矩通过传动轴的大齿带动传动轴小齿，小齿带动单向器总成大齿，大齿带动驱动齿旋转，驱动齿再带动发动机飞轮旋转。

与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：

1、本申请的航空用直流电动机为串激式直流电动机，额定电压12v，额定功率1.4kw。具有输出转矩高，噪声低，性能优越，寿命长，使用可靠的特点。本申请是根据市场需要而精心设计的一款航空用全新产品，其性能、结构、材质等均满足航空领域特殊要求。

2、本申请主要由单向器总成、壳体前盖、壳体、传动轴、壳体后盖、电枢总成、定子、刷架总成、后盖、衔铁总成、电磁开关组成。其中壳体前盖、壳体壳体后盖、后盖为压铸件，材质为航空专用压铸用铝，满足使用环境要求，定子绝缘采用溶槽绝缘，保证足够绝缘强度，外圆采用三价铬镀锌或喷塑处理达到其严苛的防护要求，电枢冲片优质碳素钢板。电机整体绝缘达到h级，各部件均能承受180°高温。定子与壳体后盖之间采用圆形止口配合，即定子止口与壳体后盖止口ød配合，而壳体与壳体后盖之间采用椭圆形止口配合，这主要是其结构所决定。定子壳体及壳体后盖之间均采用螺栓紧固。

3、本申请中传动轴是一种直流电动机中的减速机构，也是力矩传递结构，是电动机中的重要部件，其质量的优劣及结构的可靠性对起动机能否正常工作起着举足轻重的作用，同时也直接影响起动机震动、噪声、使用寿命。本申请中的减速机构由传动轴、轴承、传动齿轮、轴用档圈组成。传动轴与传动齿轮之间采用直齿配合，保证径向无相对转动，轴向固定采用轴上台阶和轴用档圈，将传动齿轮固定在轴上相应位置。其中传动轴上直接加工轴齿，由于其所起的作用要求有足够强度、硬度，各要素之间同轴度等公差要求较高。传动轴以两端中心孔为设计基准、工艺基准，要求轴齿、轴承档对基准同轴度公差要求不超过0.1mm，整体要求正火处理，轴齿部分还需高频淬火处理。轴端加工直齿与传动齿轮配合。传动齿轮将采用特殊材料制作，保证其能够进行渗碳处理，内孔加工直齿与传动轴配合。

4、本申请中的电磁开关，具有结构新颖，性能良好，工作安全可靠的特点。主要有壳体、电磁开关装配螺钉、s端子、b+端子、m+端子、静片。电磁铁装配由支架、开关线圈、盖板、线圈骨架、铜套组成。电磁开关装配作为一个部件装配于壳体中，通过开关装配上盖板直径d与壳体中内孔d过渡配合在一起，通过螺钉开关装配轴向固定在壳体上，与通常结构支架铆扣在壳体上不同，装配精度相对高，结构相对合理，质量容易保证，开关返修更加容易。开关线圈密绕在线圈骨架上，线圈骨架装配又通过其止口装配在盖板止口上。壳体上配钻有s端子、b+端子及m端子孔，用于装配s端子、b+端子及m+端子，b+端子、m+端子上均装有静片。开关线圈包括吸拉线圈、释放线圈和辅助线圈。

5、本申请的电磁开关的几种工作状况：

1)当仅s端子接电源时，将形成两路。一路是释放线圈，自成一路，另一路是吸拉线圈、定子绕组、电枢线圈串联，辅助绕组被连接线短路，两路电流共同产生磁通，形成电磁力，配合有关零部件完成其使命。

2）b+端子和s端子同时接电源时，线路与1）一样。

3）当连接线断开，且电源只接s端子时，线路又是两路，一路是释放线圈，自成一路，另一路是辅助绕组、吸拉线圈、定子绕组、电枢线圈串联，只是辅助绕组线径很小，匝数很多，电阻很大，电流很小，两路电流相对1）也很小，产生电磁力即推动单向器总成的力也会很小，有可能无法将单向器总成推到位。

本申请的电磁开关，由于其结构更趋合理，装配精度相对提高，在铜线等基本一样的情况下，开关工作电流小很多，而可以完成同样负载的工作。电流变小，发热低，开关使用寿命将延长。

附图说明

图1为本申请直流电动机的剖视结构示意图；

图2为本申请传动轴的结构示意图；

图3为本申请单向器总成的结构示意图；

图4为本申请电枢的结构示意图；

图5为本申请直流电动机的电路结构原理图；

图6为本申请传动轴的装配结构示意图；

图7为本申请图6中a的局部放大图；

图8为本申请电磁开关侧视图；

图9为本申请电磁开关剖视结构示意图；

图10为本申请电磁开关装配结构示意图；

图11为本申请电磁开关的开关线圈结构示意图；

图12为本申请电磁开关的电路连接图；

附图标记：1、单向器总成，2、壳体，3、壳体前盖，4、传动轴，5、后盖，6、壳体后盖，7、电枢总成，8、定子，9、刷架总成，10、衔铁总成，11、电磁开关，12、轴承，13、轴承安装部，14、传动齿轮，15、传动齿轮安装部，16、挡圈，17、直齿，18、安装齿，19、凹槽，20、挡圈安装槽，21、台阶，22、s端子，23、b+端子，24、m+端子，25、静环，26、盖板，27、开关线圈，28、支架，29、线圈骨架，30、铜套，31、吸拉线圈，32、释放线圈,33、辅助线圈，34、定子绕组，35、电枢线圈，36、回位弹簧，37、轴齿，38、连接线，39、动环。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型的技术方案作出进一步详细地阐述。

实施例1

作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：

一种航空用直流电动机，包括单向器总成1、壳体前盖3、壳体2、传动轴4、壳体后盖6、电枢总成7、定子8、刷架总成9、后盖5、衔铁总成10和电磁开关11，所述壳体前盖3与壳体2前端通过螺栓连接，所述壳体2与壳体后盖6之间采用止口配合，后盖5与壳体后盖6通过螺栓连接；所述单向器总成1设置在壳体2内部前端，且单向器总成1一端伸出壳体前盖3，所述衔铁总成10和电磁开关11设置在壳体2内部，衔铁总成10一端穿过电磁开关11与单向器总成1相连；所述传动轴4设置在壳体2内部上端，传动轴4的一端与单向器总成1啮合，另一端与电枢总成7的驱动轴齿啮合，所述定子8安装在壳体后盖6内壁上，电枢总成7与定子8配合安装在壳体后盖6内；所述刷架总成9设置在后盖5内，刷架总成9与电枢总成7配合安装。

在本实施例中，主要由单向器总成1、壳体前盖3、壳体2、传动轴4、壳体后盖6、电枢总成7、定子8、刷架总成9、后盖5、衔铁总成10、电磁开关11组成。其中壳体前盖3、壳体2壳体后盖6、后盖5为压铸件，材质为航空专用压铸用铝，满足使用环境要求，定子8绝缘采用溶槽绝缘，保证足够绝缘强度，外圆采用三价铬镀锌或喷塑处理达到其严苛的防护要求，电枢冲片优质碳素钢板。电机整体绝缘达到h级，各部件均能承受180°高温。定子8与壳体后盖6之间采用圆形止口配合，即定子8止口与壳体后盖6止口ød配合，而壳体2与壳体后盖6之间采用椭圆形止口配合，这主要是其结构所决定。定子8壳体2及壳体后盖6之间均采用螺栓紧固。

实施例2

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1、2、6和7，本实施例公开了：

一种航空用直流电动机，包括单向器总成1、壳体前盖3、壳体2、传动轴4、壳体后盖6、电枢总成7、定子8、刷架总成9、后盖5、衔铁总成10和电磁开关11，所述壳体前盖3与壳体2前端通过螺栓连接，所述壳体2与壳体后盖6之间采用止口配合，后盖5与壳体后盖6通过螺栓连接；所述单向器总成1设置在壳体2内部前端，且单向器总成1一端伸出壳体前盖3，所述衔铁总成10和电磁开关11设置在壳体2内部，衔铁总成10一端穿过电磁开关11与单向器总成1相连；所述传动轴4设置在壳体2内部上端，传动轴4的一端与单向器总成1啮合，另一端与电枢总成7的驱动轴齿啮合，所述定子8安装在壳体后盖6内壁上，电枢总成7与定子8配合安装在壳体后盖6内；所述刷架总成9设置在后盖5内，刷架总成9与电枢总成7配合安装。所述传动轴4一端加工有与单向器总成1啮合的轴齿37，另一端设置有轴承安装部13和传动齿轮安装部15，所述传动齿轮安装部15上设置有直齿17，传动齿轮14内圈设置有与直齿17啮合的安装齿18，轴承安装部13上安装有轴承12。

所述传动轴4上传动齿轮安装部15的端部设置有用于安装挡圈16的凹槽19，传动齿轮14的端面上开设有挡圈安装槽20，传动齿轮14安装在传动轴4的传动齿轮安装部15上，通过挡圈16固定。如图2、6和7所示，本实施例中传动轴4由传动轴4本体、轴承12、传动齿轮14、轴用档圈组成。传动轴4与传动齿轮14之间采用直齿17配合，保证径向无相对转动，轴向固定采用轴上台阶21和轴用档圈，将传动齿轮14固定在轴上相应位置。其中传动轴4上直接加工轴齿37，由于其所起的作用要求有足够强度、硬度，各要素之间同轴度等公差要求较高。传动轴4以两端中心孔为设计基准、工艺基准，要求轴齿37、轴承12档对基准同轴度公差要求不超过0.1mm，整体要求正火处理，轴齿37部分还需高频淬火处理。轴端加工直齿17与传动齿轮14配合。传动齿轮14将采用特殊材料制作，保证其能够进行渗碳处理，内孔加工直齿17与传动轴4配合。轴承安装部13与传动齿轮安装部15之间设置有轴向台阶21，用于限定传动齿轮14的轴向位置，轴承安装部13与传动轴4本体之间设置轴向台阶21，用于限定轴承12的轴向位置。

实施例3

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1-12，本实施例公开了：

一种航空用直流电动机，其特征在于：包括单向器总成1、壳体前盖3、壳体2、传动轴4、壳体后盖6、电枢总成7、定子8、刷架总成9、后盖5、衔铁总成10和电磁开关11，所述壳体前盖3与壳体2前端通过螺栓连接，所述壳体2与壳体后盖6之间采用止口配合，后盖5与壳体后盖6通过螺栓连接；所述单向器总成1设置在壳体2内部前端，且单向器总成1一端伸出壳体前盖3，所述衔铁总成10和电磁开关11设置在壳体2内部，衔铁总成10一端穿过电磁开关11与单向器总成1相连；所述传动轴4设置在壳体2内部上端，传动轴4的一端与单向器总成1啮合，另一端与电枢总成7的驱动轴齿啮合，所述定子8安装在壳体后盖6内壁上，电枢总成7与定子8配合安装在壳体后盖6内；所述刷架总成9设置在后盖5内，刷架总成9与电枢总成7配合安装。所述传动轴4一端加工有与单向器总成1啮合的轴齿37，另一端设置有轴承安装部13和传动齿轮安装部15，所述传动齿轮安装部15上设置有直齿17，传动齿轮14内圈设置有与直齿17啮合的安装齿18，轴承安装部13上安装有轴承12。所述传动轴4上传动齿轮安装部15的端部设置有用于安装挡圈16的凹槽19，传动齿轮14的端面上开设有挡圈安装槽20，传动齿轮14安装在传动轴4的传动齿轮安装部15上，通过挡圈16固定。

所述壳体2上配钻有用于装配s端子22的s端子孔、用于装配b+端子23的b+端子孔和用于装配m+端子24的m+端子孔；b+端子23和m+端子24分别连接有静环25，所述静环25装配在壳体2内。所述电磁开关11包括盖板26、开关线圈27、支架28、线圈骨架29和铜套30，盖板26、线圈骨架29和铜套30均安装在支架28上，所述支架28通过螺钉轴向固定在壳体2内，开关线圈27绕在线圈骨架29上，线圈骨架29通过其止口装配在盖板26的止口上，所述铜套30设置在电磁开关11内圈。所述开关线圈27包括吸拉线圈31、释放线圈32和辅助线圈33，所述吸拉线圈31绕在电磁开关11内圈，释放线圈32绕在吸拉线圈31上，辅助线圈33绕在释放线圈32上。所述辅助线圈33一端分别与s端子22和释放线圈32的一端相连，另一端分别与b+端子23和吸拉线圈31的一端相连；s端子22与b+端子23通过连接线38相连；释放线圈32另一端接地；吸拉线圈31的另一端与m+端子24和定子绕组34的一端相连，定子绕组34另一端与电枢线圈35相连，电枢线圈35另一端接地。

电源同时通过s端子22及b+端子23，一支路接通电磁开关11的释放线圈32，另一支路为主电路，是电磁开关11吸拉线圈31、定子绕组34、电枢线圈35的串联电路，主电路中，由于开关吸拉线圈31电阻较电枢电阻、定子8电阻大很多很多，可忽略不计，在这两路电流的共同作用下，电磁开关11线圈产生磁通，线圈之中的衔铁总成10被磁化，二者的磁通相互作用，使衔铁总成10往单向器总成1方向移动，并推动单向器总成1驱动轴及驱动齿伸出到与发动机飞轮啮合的位置，并与飞轮啮合。此时，衔铁总成10中的动环39与开关壳体2中的两静环25接触，此时的的电路将发生变化，其中一路是主电路，电枢及定子8串联，并直接加上电源电压，电阻很小，电流很大，电枢将快速旋转，并带动发动机飞轮旋转，实现发动机点火起动。另一路，是开关的吸释放线圈32，还有一路是开关吸拉线圈31直接被两静片短路。经很短时间，在被压缩的开关回位簧作用下，推回衔铁，单向器总成1驱动轴及驱动齿退回，脱离啮合。需要说明的其减速机构与一般的起动机不同，是以壳体后盖6作为中间过渡零件，完成扭矩的传递，即电枢前端通过轴承12固定于壳体后盖6，传动轴4通过其上轴承12固定于壳体后盖6的另一方向的轴承12室内，并使得电枢轴齿37与传动轴4的大齿互相啮合，同时，传动轴4另一端的小齿与单向器总成1大齿啮合，这样来自电枢的转矩通过传动轴4的大齿带动传动轴4小齿，小齿带动单向器总成1大齿，大齿带动驱动齿旋转，驱动齿再带动发动机飞轮旋转。

更进一步的，所述衔铁总成10与单向器总成1之间设置有回位弹簧36。所述壳体前盖3、壳体2、壳体后盖6和后盖5为压铸件，材质为航空专用压铸用铝。所述定子8的绝缘采用溶槽绝缘，定子8外圆采用三价铬镀锌或喷塑处理。