[发明专利]中低速节能直流电动机

说明书

本发明涉及一种结构特异的节能直流电动机，特别是一种中低转速、大扭矩力的直流电动机，是一种可在工业、农业等几乎所有只需要中低转速直流电动机的领域中使用的机电设备。

普通的直流电动机的工作原理都是基于电磁力原理，通过定子磁极产生的磁场作用在通电的电枢绕组上的力驱动转子转动。这种电动机的结构较为复杂，需要使用大量的电枢绕组，本身较为笨重，如不采用永磁体做定子，则定子和转子绕组都需要通电以产生电磁力。另外电枢在旋转过程中要产生反电势，电枢铁芯在磁场中旋转时还要产生铁耗及其它损耗，因此对转速要求不高的场合下使用这种普通结构电动机浪费了很多能源。

本发明的目的是提供一种运转原理上通过定子磁极对转子凸极的电磁吸引力使转子旋转带动负载的直流电动机，从而简化了电动机的结构，本发明的另一个目的是提供根据该原理设计的一种定、转子极数比为8∶6（或8∶6的整数倍）的大扭矩力、中低转速的节能直流电动机。

本发明的技术方案是：根据磁体对铁磁性材料具有吸引力的原理，将定子的线圈绕组通以直流电产生磁场，转子由铁磁性材料制成，带有与定子磁极对应的凸极，转子凸极受到定子磁极的电磁引力驱动产生旋转。在根据该原理制成的本发明的直流电动机中，定子磁极数与转子凸极数采用了8∶6（8∶6的整数倍）的比例，使得总有转子凸极进入定子磁极下，扭矩力总大于1，并能避免出现牵拉死点。定子磁极分为四组，每个磁极上各绕一组参数和排列结构完全一致的线圈。各组线圈的首尾相连形成回路，各组的相邻侧对应位置连接于一点接直流电源负极，另一侧依次接入配电器滑环电路。配电器滑环与定子连为一体，所设置的滑环数＝定子磁极组数（4组）×转子凸极数。滑环间的间隔与滑环宽度基本相等，滑环间由空环隔开。每个滑环对应的圆心角为360°/（2×滑环数），滑环的组数与转子凸极数相等，每组中各有一个滑环对应不同的定子磁极组。碳刷弹性地接触配电器滑环，并接直流电源正极。碳刷与转子连成一体一同旋转，其安装角度可调。碳刷的宽度是滑环宽度的2倍，这样至少有一个滑环可以与碳刷相接触，为定子绕组提供电流产生磁场驱动转子转动。

下面结合附图和实施例详细说明本发明的节能直流电动机。

图1是该直流电动机的原理图，

图2是电磁扭矩力与碳刷旋转角度关系曲线，

图3是定子磁极与转子凸极比为6∶4的电动机处于最小扭矩力时的位置图，

图4是8磁极电动机配电器滑环的配置图，

图5是该直流电动机的剖面图。

如图1所示，一种定子磁极1与转子凸极2的比数为8∶6的直流电动机，图1中的电动机可以作为本发明的一个实施例，定子磁极1与转子凸极2的比数也可以是8∶6的整数倍。转子凸极2的宽度与定子磁极1的宽度基本相同，定子磁极共分四组，即AA′、BB′、CC′、DD′。每个磁极1上各绕一组参数和排列结构一致的线圈3，每组线圈3组成一闭合回路。四组线圈3相邻侧对应位置接于一点与直流电源负极相连，四组线圈3的另一侧分别与该组磁极对应的配电器滑环4连接，滑环4的组数与转子凸极2的极数相等，每组中各有四个滑环，分别为4.1、4.2、4.3、4.4依次排列，对应四组定子磁极AA′、BB′、CC′、DD′，六组滑环4依次排列在定子磁极1下形成一圆周。滑环4间的间隔与滑环4的宽度相同，相隔的角度为7.5°，滑环4对应的圆心角也是7.5°，各组滑环中对应同一组定子磁极1的滑环之间由导线相连。滑环4与定子连为一体，碳刷5与滑环4弹性地接触并连接直流电源的正极，碳刷5的宽度为滑环4的两倍，对应的圆心角为15°，碳刷5与转子连接并可与其一起旋转，其旋转角度可以调整，其角度调整到当定子磁极1的AA′和转子的一对凸极完全相对时，碳刷提前2-3°停止向AA′的线圈3供电的位置最佳。