专利名称：永磁式直流有刷电机的制作方法
技术领域：
本发明属于电机，特别是一种永磁式直流有刷电机。
定子则系由定子壳体13及永久磁铁14构成。
定子壳体13系采用钢管车削或铁板卷曲而成，并利用治具将磁铁14黏贴于其内部，以内外皆为弧形结构藉黏着剂固定构成定子。
定子内周与转子15外周形成固定气隙厚度，进而推动转子15转动。
习知的直流有刷电机存在如下缺失；1、定子壳体13不论是采用钢管直接车削或以冲压方式先将铁板冲出所需外形，再卷曲成圆筒状等加工方式，在制作上均甚为麻烦，或是会产生大量的废料而造成浪费，导致材料成本上升；而且在产品精度上不易掌握，容易造成电机出厂特性不一致的问题。
2、习知的电机系采用黏贴方式固定磁铁14，有不易固定及容易脱落的缺点；又需制作治具来固定磁铁，或是在定子壳体13内缘另外加装固定装置，造成生产流程无法简化，造成组装费时麻烦的困扰。且电机电枢转子组装时，又容易碰撞永久磁铁，造成制作的电机产生不良率高的缺点。
3、习知电机，其磁铁14如采用高磁能积的稀土(rare earth)永久磁铁时，因该稀土永久磁铁为导电体。电机运转时，因齿槽效应所衍生的磁场颤动，从而容易在稀土永久磁铁上产生涡电流，形成涡流损失，并使电机本体产生快速发热发烫问题，进而损害电机寿命及降低电机运转效率。
4、习知电机，因定子壳体13本身构造，磁铁14需配合定子壳体13制作成内外皆为圆弧形，于制作过程中将会产生大量的废料，更导致材料成本上升。
5、如图5、图6所示，习知电机，因定子壳体13本身构造，磁铁14需配合定子壳体制作成内外皆为圆弧形，故其与转子15间的气隙即自然形成均匀且固定厚度的气隙17。当使用高磁能积的稀土磁铁时，电机的顿转转矩(cogging touque)效应将明显增加，因而增加电机在低速时的运转抖动，进而大幅度降低电机运转效率。如欲改善则必须以变化永久磁铁厚度的方法，方能得到非均匀的气隙厚度，然如此当使用高磁能积的稀土永久磁铁时，将必然使用较多的永久磁铁材料，且无法有效获得正弦波(sinusoidal wave)分布的气隙间磁场。
本发明包括前盖、后盖、定子、转子及固定螺丝；定子由定子壳体及永久磁铁构成；后盖中设有碳刷及碳刷座；定子壳体系以冲压的矽钢片堆叠一体成型，其内侧设有与永久磁铁数量及形状相对应的若干供嵌入固定永久磁铁的容置孔。
其中定子壳体内侧设有与转子间形成非均匀气隙厚度的弧凹面。
构成定子的永久磁铁为弧凹状六面体，当嵌入定子壳体内时，其垂直于电机出力轴方向剖面系为扇形同心环。
构成定子的永久磁铁为平板状六面体，当嵌入定子壳体内时，其垂直于电机出力轴方向剖面形状为长方形。
以平板状六面体永久磁铁构成的定子的磁极由一片为平板状六面体永久磁铁构成。
以平板状六面体永久磁铁构成的定子的磁极由多片为平板状六面体永久磁铁构成。
定子壳体外周为圆形。
定子壳体外周为多边形。
定子壳体系由两种以上不同外周矽钢片交互堆叠而成。
定子壳体系由外形为圆形与多边形矽钢片交互堆叠而成。
定子壳体系由外形为大、小两种多边形矽钢片交互堆叠而成。
定子壳体系由外形为大、小两种圆形矽钢片交互堆叠而成。
由于本发明包括前盖、后盖、定子、转子及固定螺丝；定子由定子壳体及永久磁铁构成；后盖中设有碳刷及碳刷座；定子壳体系以冲压的矽钢片堆叠一体成型，其内侧设有与永久磁铁数量及形状相对应的若干供嵌入固定永久磁铁的容置孔。定子壳体以冲压的矽钢片堆叠一体成型，不但可省却习知定子壳体需再另外加工的麻烦，而且更具有制作简单且精度高的功效；另外，定子壳体在制作过程中亦可与以冲压的矽钢片构成的转子同时冲压成型，从而只需一副模具即可，不但制作较为简化，并可避免大量废料的产生，从而可节省材料成本；定子壳体冲压成型同时成形供嵌入固定永久磁铁的容置孔，不但使永久磁铁的设计不再受限于定子壳体的形状，从而可有更多元件的设计空间，并且也不需要任何治具即可固定永久磁铁，显然在组装上具有更为简化、容易且方便的功效；定子壳体采矽钢片冲压成型，并采嵌入固定永久磁铁，因此可减少涡电流损失所造成的发热现象产生，从而可提高电机使用寿命；构成定子壳体的矽钢片每片皆直接与空气接触，并使接触面积增大，亦有助于电机散热；不仅制作简化精密、节省材料成本、组装容易，而且运转效率高、使用寿命长，从而达到本发明的目的。
图2、为习知的两极永磁式直流有刷电机结构示意立体图。
图3、为习知的四极永磁式直流有刷电机分解结构示意立体图。
图4、为习知的四极永磁式直流有刷电机结构示意立体图。
图5、为习知的四极永磁式直流有刷电机结构示意剖视图。
图6、为图5中A部局部放大图。
图7、为本发明分解结构示意立体图(永久磁铁为弧凹状六面体)。
图8、为本发明结构示意立体图(永久磁铁为弧凹状六面体)。
图9、为本发明结构示意剖视图(永久磁铁为弧凹状六面体)。
图10、为图9中B部局部放大图。
图11、为本发明分解结构示意立体图(永久磁铁为平板状六面体)。
图12、为本发明分解结构示意立体图(由两片平板状六面体永久磁铁组合成电极)。
图13、为本发明分解结构示意立体图(由三片平板状六面体永久磁铁组合成电极)。
图14、为本发明分解结构示意立体图(定子壳体的外形呈方形)。
图15、为本发明分解结构示意立体图(定子壳体系由外形为圆形与方形矽钢片交互堆叠而成)。
图16、为本发明分解结构示意立体图(定子壳体系由外形为大、小两种方形矽钢片交互堆叠而成)。
图17、为本发明分解结构示意立体图(定子壳体系由外形为大、小两种圆形矽钢片交互堆叠而成)。
前盖2、后盖3、置于后盖3中的碳刷及碳刷座、转子6及固定螺丝7系与习知技术相同。
如图7、图8所示定子壳体4系以冲压的矽钢片堆叠一体成型，其内侧设有与永久磁铁5数量及形状相对应的若干供嵌入固定永久磁铁5的容置孔41及与转子6间形成非均匀气隙厚度8的弧凹面42。
如图7、图8、图11、图12、图13所示，定子壳体4外周为圆形。
如图14所示，定子壳体4a的外形为多边形，如为方形，以加大散热面积。
如图15、图16、图17所示，定子壳体4a、4b、4c系由两种以上不同外周矽钢片交互堆叠而成，除了可大大的加大了散热面积外，当然也使电机更适合长时间运作，减少因温度上升而造成的铜损。
如图15所示，定子壳体4a系由外形为圆形与多边形，如方形矽钢片交互堆叠而成。
如图16所示，定子壳体4b系由外形为大、小两种方形矽钢片交互堆叠而成。
如图17所示，定子壳体4c系由外形为大、小两种圆形矽钢片交互堆叠而成。
如图7、图8所示，永久磁铁5系采用弧凹状六面体，当嵌入定子壳体4(或4a、4b、4c)内时，其垂直于电机出力轴9方向剖面系为扇形同心环。
如图11所示，永久磁铁5a为平板状六面体。当将永久磁铁5a嵌入定子壳体4内时，其垂直于电机出力轴9方向剖面形状为长方形，以可大为降低磁铁5a的制造成本。
如图12、图13所示，定子的磁极可由多片为平板状六面体永久磁铁5b(或5c)组合而成。永久磁铁5b(或5c)为较小的六面体。如图12所示，为由两片永久磁铁5b组合而成适用于四极永磁式直流有刷电机的磁极。如图13所示，为由三片永久磁铁5c组合而成适用于两极永磁式直流有刷电机的磁极。即将永久磁铁5a由较大的四片改为较小的八片、六片永久磁铁5b、5c，以对较大尺寸的电机具缩小定子外径的功效，从而可达到缩小定子外径的功效。
如图9、图10所示，本发明定子与转子气隙间磁场分布形成极近似正弦波(sinusoidal wave)的形状。
如上所述，本发明具有如下优点及功效
1、定子壳体4、4a、4b、4c以冲压的矽钢片堆叠一体成型，不但可省却习知定子壳体13需再另外加工的麻烦，而且更具有制作简单且精度高的功效；另外，定子壳体4、4a、4b、4c在制作过程中亦可与以冲压的矽钢片构成的转子6同时冲压成型，从而只需一副模具即可，不但制作较为简化，并可避免大量废料的产生，从而可节省材料成本。
2、定子壳体4、4a、4b、4c冲压成型同时成形供嵌入固定永久磁铁的容置孔41、41a、41b、41c，不但使永久磁铁5、5a、5b、5c的设计不再受限于定子壳体4、4a、4b、4c的形状，从而可有更多元件的设计空间，并且也不需要任何治具即可固定永久磁铁5、5a、5b、5c，显然在组装上具有更为简化、容易且方便的功效。
3、定子壳体4、4a、4b、4c因内侧具有弧凹面，不但使定子与转子间的气隙为非均匀的气隙厚度8，并使定子与转子气隙间的磁场分布成为极近似正弦波的形状，进而提高电机运转效率。
4、由于定子壳体4、4a、4b、4c采矽钢片冲压成型，并采嵌入固定永久磁铁5(5a、5b、5c)，因此于使用高磁能积的稀土永久磁铁时，可减少涡电流损失所造成的发热现象产生，从而可提高电机使用寿命。
5、定子壳体5、5a、5b、5c，外形可作各处式样的变化，不但可提升设计的灵活度，并可大幅度增加散热面积，提升电机运转效率及使用寿命。
6、在整体设计上，构成定子壳体5、5a、5b、5c，的矽钢片每片皆直接与空气接触，并使接触面积增大，亦有助于电机散热。
7、定子壳体5a、5b、5c可由两种以上外形不同形状或尺寸的矽钢片交互堆叠而成，可达到加在散热面积的效果。
8、藉由定子矽钢片靠近气隙边缘形状的调整，将电机定子与转子间的气隙修改为非均匀的气隙厚度，使电机定子与转子气隙间的磁场分布成为极近似正弦波(sinusoidal wave)的形状。
权利要求
1.一种永磁式直流有刷电机，它包括前盖、后盖、定子、转子及固定螺丝；定子由定子壳体及永久磁铁构成；后盖中设有碳刷及碳刷座；其特征在于所述的定子壳体系以冲压的矽钢片堆叠一体成型，其内侧设有与永久磁铁数量及形状相对应的若干供嵌入固定永久磁铁的容置孔。
2.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体内侧设有与转子间形成非均匀气隙厚度的弧凹面。
3.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的构成定子的永久磁铁为弧凹状六面体，当嵌入定子壳体内时，其垂直于电机出力轴方向剖面系为扇形同心环。
4.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的构成定子的永久磁铁为平板状六面体，当嵌入定子壳体内时，其垂直于电机出力轴方向剖面形状为长方形。
5.根据权利要求4所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的以平板状六面体永久磁铁构成的定子的磁极由一片为平板状六面体永久磁铁构成。
6.根据权利要求4所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的以平板状六面体永久磁铁构成的定子的磁极由多片为平板状六面体永久磁铁构成。
7.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体外周为圆形。
8.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体外周为多边形。
9.根据权利要求1所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体系由两种以上不同外周矽钢片交互堆叠而成。
10.根据权利要求1或9所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体系由外形为圆形与多边形矽钢片交互堆叠而成。
11.根据权利要求1或9所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体系由外形为大、小两种多边形矽钢片交互堆叠而成。
12.根据权利要求1或9所述的永磁式直流有刷电机，其特征在于所述的定子壳体系由外形为大、小两种圆形矽钢片交互堆叠而成。
全文摘要
一种永磁式直流有刷电机。为提供一种制作简化精密、节省材料成本、组装容易、运转效率高、使用寿命长的电机，提出本发明，它包括前盖、后盖、定子、转子及固定螺丝；定子由定子壳体及永久磁铁构成；后盖中设有碳刷及碳刷座；定子壳体系以冲压的矽钢片堆叠一体成型，其内侧设有与永久磁铁数量及形状相对应的若干供嵌入固定永久磁铁的容置孔。
文档编号H02K23/04GK1433124SQ0210189
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月16日 优先权日2002年1月16日
发明者廖聪镛 申请人:稳正企业股份有限公司