[发明专利]无涡流直流电机

说明书

本发明属于直流电机工作原理的创新领域。现有直流电机的共同点有二;其一是沿电机圆周的磁极是N极和S极交叉排列的，其二是电机的磁路都是径向的，即定子磁极的磁力线通过气隙经电枢铁心和气隙进入另一磁极和磁轭而构成磁路。转子回转时它上面绕组导线每经N极和S极更换磁力线方向一次，转子绕组中所感应的电流方向也必然要更换一次。转子绕组产生的是交流电，外电路的直流电只是因换向器的整流作用才得以实现。此情况与现在汽车通用的交流发电机经硅整流器转变为直流电以供应直流电源是完全相似的工作原理。严格说来世界上目前尚不存在直接在转子绕组中直接产生直流电的直流发电机，也不存在转子绕组中用直流电能驱动的直流电动机。这种现有的“内交外直”式直流电机的不足之处有二：

1）转子绕组中的交流电产生了涡流和涡流热损失，缓解的办法是用硅钢片叠压制成电枢铁心。其后果是能量的损耗和较复杂的电机工艺。

2）把转子绕组中的交流电转变为外电流的直流电必须设置换向器，尤是直流电动机的情况更是如此，换向器的制造工艺和维修保养都是较费事的。

本发明的目的在于创造一种无涡流和涡流热损失的直流电机。从而才有可能废除转子电枢的硅钢片结构和整流换向器。

本发明的实施方案是把原直流电机的径向磁路更改为轴向磁路，把原直流电机中磁极沿圆周方向N极和S极交叉安排的方法更改为电机纵向一端为N极而另一端为S极的安排方法。这样的电机就使定子工作绕组中直流电与转轴上机械转矩之间的相互变换得以实现。

附图为本直流电机工作原理的示意图。

本直流电机由整体永磁转子（1），气隙（2），定子工作绕组（3），主轴（4）和接线柱（5）所组成。转子磁极N穿越气隙进入定子纵向地经定子磁轭通过主轴返回转子磁极而构成磁路。定子工作绕组相对气隙磁场旋转感生定子绕组中的电动势，载流定子绕组与气隙磁场相互作用产生电磁转矩。机械功率和电功率分别通过转轴和定子绕组接线柱（5）输入或输出，从而实现机电能量的转换。由于转子一端各极都是N极，因此定子绕组中所感应的电流也只能是单向直流的。这种情况如同原直流电机定子磁极一样不存在涡流和涡流热损失，因而显示出本直流电机最主要的优特点：定子和转子均为整体结构从而废除了硅钢片叠压而成的结构，废除了转向器，能起到节约电能，简化设计从而降低成本和维护的要求等作用。

本直流电机作为电动机可应用于需要宽广调速的场合和要求的自动控制系统中，如冶金矿山、交通运输、纺织印染、造纸印刷以及化工和机床工业。它作为发电机可当作直流电动机的电源并能满足直流电机和同步电机励磁系统的不同要求，而且正是符合了直流电机界追求的展开对直流电机换向理论、通风散热、振动噪声等项目进行研究的方向。