[发明专利]一种无换向装置直流电机及绕组的排列方式

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无换向装置直流电机。本发明也涉及一种无换向装置直流电机绕组的排列方式。

背景技术

目前，无论交流发电机或直流发电机，电枢部分通过电磁感应产生电流几乎均为交流电，现有的直流发电机由于电机内部产生交变的感应电流，因此均采用换向器(和电刷)装置设计，以保证输出电流为直流电。当电机转动时，由于电刷摩擦，容易产生热量。直流发电机的换向器也会随着电机转速的提高，电流的增大，而产生电火花。这些不利因素对于大容量直流发电机的设计和制造产生了限制。此外，虽然近些年随着电力电子技术的发展，新型无刷直流电机通过引入电力电子设备代替传统换向器设备，但是依然存在故障率高，价格昂贵等缺陷。换向器设备大大降低了直流电机的可靠性，实际生产生活中直流电机故障大多发生在换向器和电刷故障，这也是近年来直流电机逐步被交流电机所取代的原因之一。

由于超导电机内部电枢部分为交流电，存在交流损耗这一问题，目前世界范围内相关研究只能一定程度上降低交流损耗，尚无完全解决交流损耗的方法，这使得定子超导化与全超导电机的研究以及投入实际生产的可行性大大降低，这些都极大的限制了其应用。

对于这种没有经过电刷和换向器就能输出和输入直流电的直流电机的公开报道主要包括：

1、公开号为CN201563044U、名称为“鼠笼式直流无刷发电机”；申请号为201310279315.X、名称为“一种无换向装置的直流电机”；申请号为201410293358.8、名称为“一种无换向器的高温超导直流电机结构”等专利文件中，公开的电机的电枢部分都为鼠笼结构，每根鼠笼条并联，产生的电流很大，电压很小，使该类结构的无换向器直流电机和高温超导直流电机摆脱不了低电压、大电流特点。

2、公开号为CN2699574Y的专利文件中公开了一种名称为“单相极无换向直驱式直流电机”的技术方案，该电机由机壳、电枢线圈、线圈框、轴芯及环形铁芯组成，机壳内具有一个径向磁化的全角筒形励磁磁场，机壳和用于动力输出的轴芯分别为励磁磁场的两极，励磁磁场的两极呈可相对运动状，线圈框套在环形铁芯上，电枢线圈至少等分为两组绕在线圈框上，线圈框与铁芯之间留有间隙，绕有电枢线圈的环形铁芯套在筒形励磁磁场的两极之间，线圈框与励磁磁场的一极保持相对静止，环形铁芯的内侧上开有齿槽，环形铁芯通过此齿槽与传动轮配合联动于励磁磁场的另一极与该极保持相对静止。该电机的最大缺陷是：无法作为发电机使用，因为电枢线圈里感应出的直流电上下相互抵消；作为直流电动机使用时，当固定的线圈载流时，线圈在铁芯上面部分产生的磁场方向和线圈在铁芯下面部分产生的磁场方向是相反的，因此相互抵消，无法与励磁磁场相互作用；电枢线圈在铁芯上面部分的导线所受到的安培力和在铁芯下面部分的导线受到的安培力相反，所受力矩相互抵消。因此，该电机无法旋转。

因此，为了实现该类结构的无换向器直流电机更大范围的参数匹配，为解决大电流所带来的各种弊端，必须研究提高电枢电压的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高无换向装置直流电机和高温超导直流电机的电枢电压的无换向装置直流电机。本发明的目的还在于提供一种能够获得所需额定电压和电流的无换向装置直流电机绕组的排列方式。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的无换向装置直流电机的定子铁心的内侧均匀开有内槽，定子铁心的外侧均匀开有外槽，外槽的数量为内槽数量减1，所述外槽为磁屏蔽槽，外槽内表面和槽楔由磁屏蔽材料制成，在绕组导条穿过外槽后将外槽内表面和槽楔的磁屏蔽焊接成一体，定子铁心的外槽内的导条不受到磁场的作用仅起到连接导体的作用。

本发明的无换向装置直流电机的绕组排列方式为如下方式中的一种：

1、内槽中的所有绕组导条串联连接。

2、每2个内槽中的绕组导条为一组，同组内的两个内槽中的绕组导条之间串联1个外槽中的绕组导条，各组再并联连接。

3、每4个内槽中的绕组导条为一组，同组内的两个内槽中的绕组导条之间串联1个外槽中的绕组导条，各组再并联连接。

4、每5个内槽中的绕组导条为一组，同组内的两个内槽中的绕组导条之间串联1个外槽中的绕组导条，各组再并联连接。

5、每10个内槽中的绕组导条为一组，同组内的两个内槽中的绕组导条之间串联1个外槽中的绕组导条，各组再并联连接。

本发明是通过绕组的排列组合方式来提高无换向装置直流电机和高温超导直流电机的电枢电压，通过不同的绕组排列组合方式获得所需电机的额定电压和电流。