[发明专利]一种无换向永磁盘式直流电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电机，尤其涉及一种工作过程电枢电流无需换向，输出力矩或电压脉动很小的无换向永磁盘式直流电机。

背景技术

直流电机是应用比较广泛并且诞生比较早的电机，最先兴起的是有机械换向器的有刷直流电机，随着技术的进步以及应用要求的不断提高，后来诞生了无刷直流电机。无刷直流电机用电子器件代替了有刷直流电机中的机械电刷和换向器，无刷直流电机的问世是直流电机发展史上的重大突破，具有里程碑的意义。无刷直流电机既有直流电机的调速性能，又有交流电机结构简单、运行可靠、维修方便等优点，得到了广泛的应用。但是无论有刷直流电机还是无刷直流电机，都一直受到一个问题的困扰，就是换向控制的问题。有刷直流电机换向时会产生火花，无刷直流电机需要准确的检测出换向位置，在要求比较高的应用场合这些问题都很难解决。另外由于换向位置的存在，直流电机的输出力矩会有一定的脉动以及电枢电感对电能质量具有较大的影响。

发明内容

    发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构设计合理，不需换向，电绕线转动过程中一直处于通电状态，360度持续畅通旋转，且电机换向时不会产生电火花，输出力矩或电压脉动很小的无换向永磁盘式直流电机。

技术方案，为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种无换向永磁盘式直流电机，它包括：电机外壳，安装在电机外壳内部的绝缘绕线盘，安装在绝缘绕线盘四周的永磁体，所述的绝缘绕线盘的一侧开设有内侧导电槽和外侧导电槽，所述的内侧导电槽和外侧导电槽内安装有电刷，绝缘绕线盘中心开设有轴孔，所述的内侧导电槽和外侧导电槽之间的电刷通过旋转绕线相连，旋转绕线通过内侧导电槽和外侧导电槽内的电刷与绝缘绕线盘另一侧上的固定绕线滑动接触；所述的内侧导电槽和外侧导电槽底端与固定绕线导通，电刷与内侧导电槽和外侧导电槽底端滑动接触导通；

    所述的绝缘绕线盘中心轴孔内安装有轴承，轴承内安装有转动轴。

    作为优选方案，以上所述的无换向永磁盘式直流电机，所述的绝缘绕线盘的一侧开设有1~6个内侧导电槽和外侧导电槽。作为更加优选方案，所述的绝缘绕线盘的一侧开设有3个内侧导电槽和外侧导电槽。

    作为优选方案，以上所述的无换向永磁盘式直流电机，所述的内侧导电槽和外侧导电槽之间通过1~3根旋转绕线并联连接。作为优选方案，以上所述的内侧导电槽和外侧导电槽之间通过3根旋转绕线并联连接。采用3根旋转绕线并联连接，可以增大导通电流和两导电槽之间的导通稳定性。

作为优选方案，以上所述的无换向永磁盘式直流电机，所述的内侧导电槽和外侧导电槽内均安装有固定接线端子，固定接线端子与直流电源相连。绝缘绕线盘两侧的绕线电流分别呈收缩状和发散状，且绝缘绕线盘两侧的绕线可以实现360度很好的导通，在永磁场的作用下，绝缘绕线盘一侧带有电刷的旋转绕线在磁场力的作用下持续旋转起来，达到无需换向持续转动的目的。

本发明所述的无换向永磁盘式直流电机，旋转绕线与转动轴作为一体构成电机的转子，永磁体、绝缘绕线盘、固定绕线作为电机的定子；绝缘绕线盘接线端接通直流电源后，旋转绕线中通入一定方向的电流，在永磁体提供的固定磁场中按一定方向旋转，通过转动轴对外输出机械能。本发明通电旋转绕线的受力方向不变，逆时针或顺时针，所以在整个旋转圆周中绕线电流无需换向；电刷两端电压应力较小，所以不会产生电火花；旋转绕线中电流波动较小，所以输出力矩脉动较小，机械特性较好。

本发明所述的无换向永磁盘式直流电机，采用永磁体提供恒定永磁场，省去电机的励磁耗能，绝缘绕线盘一侧带有电刷的旋转绕线360度无换向旋转，实现真正的无换向直流电机。

本发明所述的无换向永磁盘式直流电机，绝缘绕线盘两侧电枢绕线通过导电槽串联起来，留出两接线端接通直流电源；电枢绕线处在磁场方向一致固定磁场中，绝缘绕线盘两侧磁通密度B方向不变，两侧电枢绕线电流I方向相反，根据电磁力定律F=BIL，两侧电枢导线受力方向相反，所以两侧电枢转子朝着相反的方向转动；因为整个圆周电枢导线所处磁场B方向不变，所以导线受力F=BIL方向是恒定的，即不需要换向。