一种水银电刷换向器直流旋转电机以及制造方法技术

本发明专利技术涉及直流电机、换向器以及制造方法的改进。水银电刷换向器直流电机，详见附图3，由(1)定子、主极、换向极，(2)电枢，(3)绕组，(4)风叶，(5)端盖，(6)端盖，(7)换向器组成。其中换向器由(11)、(12)上下水银槽、(16)轴封，(20)片状弹簧，(21)羊毛毡，(23)、(24)、(25)、(26)整流子(34)导电半环，(33)接线柱，(31)水银P、消弧液q，(35)出线孔，(8)穿线孔组成。本电机具有换向器无机械磨损，无“打火”、无噪声，操作维护简单，使用寿命长、生产工艺简单，节省铜材，成本低的特点，电机具有低速大转矩，调速平滑的优点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流旋转电机、换向器以及制造方法。直流电机的产生源于1832年美国人期特金专利技术了直流电机换向器，1836年pixii专利技术了带换向器的直流电机。直流电机运用较广泛，在矿山、冶金、交通、机械制造、造纸要、橡胶等行业均有运用。它具有低速大转矩，平滑调速的特点以及优良的性价比是其它电机无法取代的。但它也存在换向器整流子易磨损，易出现“打火”现象，操作、维护、运营成本高的缺点。一百多年来国内外有关技术人员为攻克这一难题进行了不懈的努力。如:长城换向器公司的《03239176》、《200620108375》奥地利雷德公司《96180521》，他们的换向器创新都只限于细节上的改进，或延长了整流子的使用寿命，或减小了电火花，或提高了生产效率降低生产成本，但没有改变换向器整流子、炭刷基本结构，未能彻底解决整流子的机械磨损和“打火”问题。该问题已严重制约了有刷直流电机的发展，“有刷”成为直流电机落后的代名词，成为直流电机发展的瓶颈。近十几年由于市场对电动汽车、电动车的需求量大，无刷永磁电机得到长足的发展。从无刷永磁电机工作本质分析该电机不是直流电机，而属交流感应电机，具有交流感应电机的基本特性。它的低速转矩输出特性与汽车、电动车的运行特性是不匹配的，作为电机直接驱动的电动汽车，电动车肯定是不适合的。目前市场上的以无刷永磁直流电机直驱的电动汽车、电动车的爬坡、加速性能与燃油汽车、摩托车存在很大的差距，说明无刷永磁直流电机的研发尚在初级阶段，还有很长的一段路要走。本专利技术水银电刷直流电机除了该电机原有的低转速大转矩、平滑调速的特点，还具有换向器无机械磨损，无“打火”，无噪音的优点。以水银电刷换向器直流电机直驱电动汽车，电动车的爬坡、加速性能不差于燃油汽车、摩托车，特别是性价比优于后者，只是燃油汽车、摩托车造价的百分之五十，甚至还要低。水银电刷直流电机技术的出现将为有刷直流电机直驱电动汽车、电动车带来突破，也为有刷直流电机的发展带来希望。—种水银电刷换向器直流电机。详见图3、图4原理图。N、S、主磁极、a、b、c、d线图、AA' -BB'换向器、k、j、e、o整流子极片。导线连接o-n_m(经过轴中心孔)-l-a-b-d_c (经过轴中心孔)-1-g-f-e。在i处分支路线i_j ;在I处分支路线l_k ;在々'+B'-加直流电源，电流从A' +-P-O-n-m-l-a-b-d-c-1-j-p-B' _。载流导体ab、cd受电磁力的作用形成转矩开始逆时针方向转动(左手定律)，此时整流了极电e、k置空。线圈传动180°后电流从V +-P-e-f-g-c-d-b-a-1-k-p-B; _，此时整流子极电O、J置空。由于AA^ -BBi的换向作用线圈中的电流是交流的，产生的转矩方向是不变的。Kk丨-BBi换向器的水银电刷B' P所处的位置与传统的直流电机炭刷所处的位置相差180°，但还是合符电机学理论的，电流从轴中心孔辐射至绕组。而轴中心孔与主磁极几何中线是重迭的，所以说与电机学相关的理论是不矛盾的。 关于换向器的磨损和“打火”成因众说纷云归纳为三点:1、电磁原因，绕组在换向瞬间产生反电势，极性与后绕组电流极性相反，前后整流子极片的电压击穿空气释放电能并产生火花；2、机械原因，换向器整流子径向跳动大，或动平衡不好，炭刷压力不均，整流子表面不洁净。3、电化学原因，整流子表面氧化亚铜层被破坏。本技术在水银电刷P上置有一层消弧液、消弧粉q，其厚度是相邻极片绝缘距离S加上极片宽度，δ >R+S。详见附图5。前绕组在换向瞬间极片产生反电势(电感原理)，但它与后极片之间始终有S厚度消弧液、粉q隔离，q的电阻大于空气电阻，两极电之间不能产生电击。关于整流子机械磨损的问题，水银电刷的导电性能非常好，远远超过炭刷，触点电阻是I毫欧电阻。液态水银与固态整流子相对运动的磨损非常小，可忽略，即便是有磨损接触面也不可能产生间隙“打火”之说不能成立。水银电刷换向器直流电机(主极4、16槽)详见1、2、6、7、8、9、10附图。(I)定子、主极、换向极；(2)电枢；(3)绕组；(4)风叶；(5)端盖；(6)端盖；(7)换向器；(8)穿线孔；(9)轴承。其中换向器由(10)固定螺栓、(11)上半水银槽、(12)下半水银槽；(13)密封垫;(14)固定螺栓；(15)轴中心孔；(16)轴封(17)轴封压盖；(18)压盖螺栓；(19)注液P ; (20)片状弹簧；(21)整流子C ； (26)整流子D ； (27)间隔套；(28)轴端螺母；(29)极片(30)极片接线柱；(31)消弧液、消弧粉q、水银P ； (32)放液口 ；(33)接线柱；(34)导电半环；(35)出线孔。(7)换向器设计位于(6)端盖外侧在于操作，维护方便和水银槽的密封处理。电枢绕组与换向器的连接从轴中心孔布线，主轴粗车后在安装换向器的一端钻(15)中心孔。孔的截面积略大于绕组引出线截面积总和，但前提保证轴的机械强度、深度达绕组抽头处；在铣床上钻(8)穿线孔，出线孔(35)。(8)穿线孔位于绕组抽头处，计16孔沿轴园周均布，为了保证轴的机械强度，16个孔分单双两排。(8)孔直径略大于引出线直径，孔的轴线与主轴轴线夹角为45°，(35)出线孔计16个在同一圆周上，排列次序与⑶孔相同，位于轴端，为椭圆，孔径略大于引出线直径，孔的轴线与主轴轴线成90°夹角。(3)绕组引出线 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16 分别依次从轴(8)孔穿入(15)轴中心孔，从(35)出线孔出，分别与(24)整流极片同号连接，(30)是接线柱。(23)整流子极片与(24)整流子极片同号连。详见8、9附图。从(3)绕组引出线5，按顺时针方向分支路线5'、6'、ν、8'、9'、10'、1Γ Λ2'、13'、14'、15'、16、Γ、2'、3'、4'与(26)整流子极片同号连接，(26)整流子极片与(25)整流子极片同号连接。电机运行时(详见附图8、9、10)电流从A ' +B / +分4路进入(3)绕组，并经 C ' _D ' _ 成回路，第一路:B ' +-P-1-16-15-14-13 ! -p-C ! _ ;第二路B ' +-P-2-3-4-5 ' -P-D ' _ ;第三路 A ' +-P-10-11-12-13 ' -P-C ' _ ;第四路:k' +-P-9-8-7-6-5' -P-D' _。电机逆时针方向转动。水银电刷P(汞)有剧毒，详见附图6，(11)上半槽，(12)下半槽的连接依靠(14)螺栓固定，中间有(13)密封垫。(16)轴封、(18)螺栓可调节(16)轴封松紧度，保证汞的挥发不外泄，(20)片状弹簧和(21)羊毛毡能剔除沾附在整流子上的消弧液、粉。消弧液、粉厚度为δ ^R+S, δ不是越大越好，消弧液电阻大对电流换向不利。(19)注液口，(32)放液口可调节P和q的厚度。(27)间隔套(详见附图2)是两个半圆合成的套，该套有4个作用；1、对整流子轴向起定位作用(详见附图1)，整流子径向定位靠平键(22)，轴向定位:(26)整流子左侧由主轴上的台阶定位，右侧依靠间隔套力的传递至(25)整流子间隔套，(24)整流子、间隔套、(23)整流子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水银电刷换向器直流旋转电机以及制造方法。基本特征在于：整流子A、B圆周下部与A′、B′槽中水银P、或导电液体、有浸润式的接触。其中水银表面浮有一层消弧液、粉q。水银槽、水银、消弧液、粉、整流子从下至上依次排列为组，赋予正、负电特性，正负两组的整流子电极通过导线连接成一个直流电机换向器，换向器的数量与电机主极对数相同；N、S主磁极，abdc线圈，AA′?BB′换向器，k、j、e、o整流子电极。导线连接o?n?m(经过轴中心孔)?1?a?b?d?c(经过轴中心孔)?i?g?f?e，并在i处分支线i?j，在l处分支线l?k；在A′_+、B′?加直流电源，电流从A′+?p?o?n?m?l?a?b?d?c?i?j?p?B′?，载流导体abcd受电磁力的作用形成转矩开始逆时针方向转动(左手定律)，此时整流子极电e、?k置空。线圈转动180°后电流从A′+?p?e?f?g?c?d?b?a?l?k?p?B′?，此时整流子极电O、j置空。由于AA′?BB′的换向作用线圈子中的电流是交流的产生的转矩方向是不变的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗松林，何亚强，
申请(专利权)人：罗松林，何亚强，
类型：发明
国别省市：