[发明专利]辐射极式直流电机

说明书

本发明属于电机技术领域，它是由机壳.端盖.辐射形单极性磁极.励磁绕组.电枢绕组.电枢铁芯.滑环.电刷.风扇叶等组成。

目前使用的直流电机有“带换向器的普通直流电机”.“无刷直流电机”，“晶闸管整流供电的直流电机”及获得国家专利申请的，如：“申请号87216880.8无换向器直流电机”，“申请号88205221.7无换向装置单磁极直流电机”，“申请号88220091.7无换向器直流电机”等。

“带换向器的普通直流电机”需借换向器和电刷实现电枢绕组内交流电与外电路直流电的转化，换向器制造复杂，使用中换向器上容易生火花，浪费了电磁能，并且由于电枢转动时，主磁通在电枢铁芯内交变引起铁芯损耗，能量损耗较大，电机效率低，结构也较为复杂。

“无刷直流电机”利用了位置传感器和电子元件，电机正反运行需两套传感器，使电机结构复杂，低速时电机转动均匀性差，电机过载能力受到电子元件换流能力的限制。

“晶闸管整流供电的直流电动机”晶闸管供电电压中有较大的交流成分，使电机换向困难，损耗增加，温升偏高，电机效率低，机电振动和噪音也大。

获得国家专利的一些申请，电机结构及制造较为复杂，电机闭合磁回路存在两个气隙，使所需磁动势较大，不便电机向小型化，简单化发展。

本发明的目的是提供一种新型的直流电机，避免上述现有技术的不足，电机工作时无需换向器就能实现直流电与机械能的相互转换，结构及制造简单，维修方便，造价成本低，能量损失小，电机效率高，电机有便于向大容量.高速及小型化发展。

本发明是这样实现的：

辐射极式电机可制造成旋转磁极式与旋转电枢式两种。

旋转磁极式电机采用了辐射形单极性转子磁极在定子铁芯内圆表面固定有定子电枢绕组，由于转子磁极的单极性，在气隙内建立的磁场呈现为单极性，以原动机拖动转子旋转，使定子电枢绕组切割单极性气隙磁场，进而在电枢绕组各导体内感应出方向不变的直流电势或电流。根据电机的可逆原理，该电机还可以作为电动机运行。

旋转电枢式电机，其工作原理与旋转磁极式电机相同，只是辐射式单极性磁极固定在定子机壳内，电枢绕组固定在转子铁芯表面的电枢槽内。

工作原理

该电机基础原理为法拉第电磁感应定律。

一.电机磁路

旋转磁极式电机励磁绕组由三个绕制在转子内铁芯各凸极彼此相差120°的线圈绕成。由于转子在空间旋转，所以转子励磁绕组的两端头应分别接在固定在转轴上的两滑环上，通过滑环.电刷从外引入直流励磁电流。当励磁绕组通以一定方向的直流电时，在电机内形成如下的磁回路：转子磁极-转轴-前（后）端盖-机壳-定子铁芯-气隙-转子磁极。如图1虚线示。注意：各转子励磁绕组线圈的绕向一致，通以相同方向的励磁电流，使辐射形转子磁极呈现为单极性.所以气隙磁场也呈现为单极性。

旋转电枢式电机定子励磁绕组也是由三个绕制在定子铁芯各凸极彼此相差120°的线圈组成。直接从机外引入励磁电流当各线圈通以一定方向的电流时，在电机内部形成与旋转磁极式电机相同的磁回路。注意：各定子励磁绕组线圈的绕向一致，通以相同方向的励磁电流，使辐射形定子磁极呈现单极性。

旋转磁极式电机的气隙磁场由单极性转子磁极产生;旋转电枢式电机的气隙磁场由单极性定子磁极产生;电机两端盖外侧轴孔处均有凸出的圆环凸台，凸台与轴间距足够小，这样既可稳定转子的运转，又可减小磁路磁阻。

二.旋转磁极式直流电机

图1是旋转磁极式电机的工作原理图。1-电机机壳，2-前端盖    3-后端盖    4-风扇叶    5-辐射形单极性转子磁极    6-定子电枢绕组（即产生感应电势的绕组）固定在定子铁芯表面的电枢槽内    7-转子励磁绕组    8-线孔    9-轴承。

定子电枢绕组由多根单导体并列嵌放在定子铁芯内圆表面的电枢槽内，各导体两端用导线通过线孔引出机外。（如图3）当转子由原动机拖动转动时，单极性转子磁极形成的磁场随之旋转，而定子电枢绕组固定不动，根据右手定则，定子电枢绕组会切割转子磁极产生的单极性磁场，在定子电枢导体内感应出方向不变的电势，转子旋转过程中，磁场方向，导体运动方向，及感应电势方向三者严格遵循右手定则，并且各电枢导体都是切割单极性磁场，所以各电枢导体内感应电势的方向始终不发生改变。定子电枢绕组在机壳外采用不同方式联结可获得多种输出电压，（1）电枢绕组各导体两端在机壳外并联，可获得低压大电流的电压，可用于电镀.电解等电化学中;（2）电枢绕组各导体两端依次串联，可以输出高电压;（3）电枢绕组各导体通过并联.串联及串并联的形式可获得不同等级的电压。