专利名称：鼠笼转子直流电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力拖动，发电设备领域的一种新型电机，特别是涉及到一种动力类调速电机。
在电力拖动自动控制系统中应用得最为普遍的是自动调速系统，为实现自动调速，可以采用直流方案，也可以采用交流方案，在交流调速系统中的交流电机不需要换向器，结构简单，价格便宜，维护方便，特别是鼠笼电动机，简单可靠，无火花，特别适合于环境恶劣和要求无火花使用的场合。但交流调速系统的缺点是在于要有价格昂贵的变流装置。目前其价格一般为电机本身的20倍以上，并且设计的额定值大大低于电动机的过载能力，电机性能也要有所下降。直流调速系统的优缺点正好与交流调速系统相反，其缺点是在电机方面，换向问题是直流电动机的主要弱点，其单机容量、过载能力、最高电压和转速等重要指标都受到换向和由它引起的机械强度等问题的限制。且换向器的制造复杂、精密、耗费工时很大，维修麻烦。这些缺点使得各种类型的交流调速系统得到了普遍重视。然而由于直流调速系统简单，且具有良好的起动、制动性能，宜于在较广的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式，在轧钢机、矿井卷扬机、起重机、造纸机、纺织机械，金属切削机床等领域的自动控制中得到广泛的应用。
本实用新型是针对上述直流电机本身存在的缺点，改革直流电机的换向器制造复杂、精密、价格昂贵的问题，提供一种直流电机新方案，使其宜于铸造，结构简单，成本大大降低。
本实用新型所述的方案是一种鼠笼转子直流电动机，由定子和转子构成，定子部份包括机座、磁极、电刷装置及前后端盖、轴承，转子部分包括轴、电枢、前后轴承，其特征是电枢是由鼠笼转子组成，转子的铁芯中插有数对平行于铁芯轴线并对称排列成鼠笼结构的金属笼条，金属笼条和铁芯绝缘，每对金属笼条至少有一头伸出铁芯端面，金属笼条伸出铁芯端面的突出部分构成换向器和电刷相接触。
以下结合
其工作原理。
图1是普通直流电机模型示意图。
图2是本实用新型的模型示意图。
图3是本实用新型的鼠笼转子的剖面图。
如图1所示，是最简单的直流电机模型示意图，电机在空间是有固定的一对磁极(N、S极)电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片压着弧形的电刷A和B。
图2是本实用新型的模型示意图。从图中可以看出，实际上是把图1中单线圈撕成多股线圈而成，由同样的多个线圈合并而成。它的成弧形的电刷A、B的位置还是与N极、S极对应，且电刷的弧度和磁极的弧角相等，因此，凡是进入磁极下的线圈这时正好和A刷、B刷接触，进入磁极的线圈就可以合并看成一个线圈。由此可见，这种新型电机的原理与单线圈的直流电机模型是完全一样的。从图3的剖面图可以清楚看到4是埋在转子铁芯中的金属笼条，1是金属笼条4伸出转子铁芯端面的伸出部分，实际上这些伸出部分就代替或组成了直流电机的换向器并通过电刷和外电源相连接，金属笼条4的另一头由端环短接在一起，这些金属笼条4平行于转子铁芯的轴线并且对称分布排列，组成了一般鼠笼式感应电机几乎一样结构的鼠笼转子。所不同的是，这种鼠笼的每对笼条的一端是伸出铁芯端面，伸出铁芯端面的突出部分就构成换向器。2是双层式鼠笼的外层笼条。(转子可以是单鼠笼的，也可以是双鼠笼的)，3是转子铁芯，金属笼条2和4与转子铁芯3之间是绝缘的。由于本发明原理上继承了直流电机，但从工艺上看，继承了鼠笼感应电动机，其制造工艺与鼠笼感应电动机相似，换向器，以及笼条等可以一次铸出，工艺简单，制造方便，成本比普通直流电机电枢大大降低，在定子部分，则完全继承了直流电机的结构和工艺，比交流电机简单，因此，本发明是直流电机与交流电机优点相结合的产物，使得直流电机在工艺上做到了直流电机交流化，而在功能上却仍具有直流电机的优点，而普通直流电机由于使用串联型绕组，联接复杂，无法鼠笼化。
下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述图3作为实施例，转子是双层笼条组成的双层鼠笼结构，铜笼条2、4和铁芯3之间喷涂耐高温的二氧化硅涂层，电刷用炭刷制成，金属笼条是铜条，园弧状的炭刷和构成换向器的伸出铁芯3端面的铜笼条的突出部分的端面相接触。这是一种一端短路的鼠笼转子，它只有一次回路，通常用于一对磁极的情况(也可以用于4极或更多极)所以电压不可能很高。
作为另一种实施例，可以做成断路的鼠笼转子结构，这时磁极对数大于等于2，这种断路鼠笼转子中的笼条两端均伸出转子铁芯的端面，一端是换向器，一端是端接器。以4极为例，电流从一个磁极下的电刷进入换向器，然后经磁极下的元件边流至另一端的端接器，再经电刷引出，电流经丝辨流至同端邻近磁极的电刷进入端接器，经过该磁极下的元件边后重新流回换向器，再从电刷引出，然后在另一对磁极下重复以上过程，直至从最后一个电刷引出。这种断路转子的电机电流路径长，电压比短路转子高，但电刷数量多一倍，故磨擦损失和电刷接触耗都将加倍。这是这种电机的最大缺点，故一般应尽可能设计成短路结构，除非电压满足不了额定要求。
作为第三种实施例，弧形的炭刷的弧角与磁极的弧度相等，为了保证炭刷与金属笼条伸出转子磁芯端面突出部分接触良好，通常将炭刷分解成若干块，但在电气上它们是整体的，且每个电刷上都有恒压弹簧压紧，以保证良好的电接触。
本实用新型由于采用鼠笼转子，电枢用铜只是原来的四分之一左右，并且具有鼠笼转子特有的可靠性高，寿命长、安全性的优点，且具有转速高、单位功率重量轻的特点，可以在许多场合广泛应用，特别适合于起动机、叉车电机等蓄电池电机。
权利要求1.一种鼠笼转子直流电机，由定子和转子组成，定子包括有机座、磁极、电刷装置及前后端盖、轴承，转子包括轴、电枢、前后轴承，其特征是电枢是由鼠笼转子组成，转子的铁芯中插有数对平行于铁芯轴线并对称排列成鼠笼结构的金属笼条，金属笼条和转子铁芯绝缘，每对金属笼条的两端中至少有一端伸出转子铁芯的端面，金属笼条伸出转子铁芯端面的突出部分构成换向器和电刷相接触。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征是组成鼠笼的金属笼条是铜条。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征是环形电刷的弧度和每组磁极弧度基本相等。
专利摘要一种鼠笼转子直流电机，电极采用鼠笼型转子，每对鼠笼条的一端或二端伸出转子铁芯的外端面，突出表面的笼条构成换向器，通过电刷和外电源相连接。这种电机便于一次铸成，结构简单、牢固，安全可靠，能节约用铜量，成本大大降低，可以广泛用于发电、调速系统。
文档编号H02K23/26GK2088759SQ91213768
公开日1991年11月13日 申请日期1991年5月23日 优先权日1991年5月23日
发明者虞国良 申请人:虞国良