[0030] 如图1‑10所示的电机，与传统直流电机相同之处在于，其也包括外壳1、固定设置在外壳1内壁上的一对定子2、以及安装在一对定子2之间的转轴3。所述转轴3一端对应的外壳1内壁上设置有安装架4，如图1中所示，也就是转轴3左端的外壳1内壁上设置安装架4，所述安装架4上设置有电刷5。所述转轴3位于定子2之间的一段上设置有由磁芯和电磁线圈构成的转子6，所述电磁线圈绕设在磁芯上。在转子6通电后，转子6收到定子2磁力的影响，持续在外壳1内形成转动。所述转轴3上与电刷5相对的位置设置有换向器7，所述换向器7与电磁线圈电性连接，所述电刷5与换向器7相接触。
[0031] 与传统的直流电机相比，本发明所述的电机无论是从使用寿命、稳定性、防水性、散热性等方面均具有较大的优化改良，下面将结合图纸对本发明在各方面的优化改进进行系统化阐述。
[0032] 从电刷方面来看，传统电机由于电刷自身结构的缺陷，导致其在与换向器7接触的过程中，压力不稳定，无法与其自身材料和换向器7的材料形成最佳匹配，进而导致其磨损较为严重，且稳定性不足。为此，结合图2‑4所示，本发明所述电刷5包括固定设置在安装架4上的座体8，所述座体8朝向换向器7一端的端面上设置有沿座体8长度方向延伸的，也就是图3中上下方向延伸的滑动孔9，所述滑动孔9的外端内设置有与滑动孔9相适配的碳刷10，碳刷10的尺寸和形状与滑动孔9相配合，以确保碳刷10的稳定顺畅滑动。另外，为了进一步提高碳刷10滑动的稳定性，还可以是，所述滑动孔9的侧壁上设置有一组相对的、竖向的滑动槽20，所述碳刷10的侧壁上设置有与滑动槽20相配合的滑块21，所述滑块21位于滑动槽20内。通过滑动槽20对滑块21的定位导向，实现碳刷10的稳定滑动。
[0033] 所述滑动孔9内还设置有与滑动孔9相配合的驱动块11，驱动块11的作用在于驱动碳刷10移动并对其施加压力。与传统的直接通过弹簧进行连接的方式相比，本发明所述驱动块11与碳刷10相对的表面分别设置有电磁铁12和永磁体13，所述电磁铁12与永磁体13相对，且电磁铁12在通电状态下与永磁体13相互排斥。也就是说，在正常通电状态下电磁铁12与永磁体13的极性状态是相反的，在启动后能够对永磁体13施加一个推力，可以预见的是，在改变电磁铁12通电电流的情况下，其施加的推力是可控的。所述滑动孔9的孔底由内至外还依次设置有压力传感器14、滑动板15和支撑弹簧16，所述压力传感器14的压力信号采集端朝向滑动板15并与滑动板15相接触，所述支撑弹簧16的两端分别与滑动板15和驱动块11固接。压力传感器14用于采集驱动块11通过支撑弹簧16和滑动板15施加在压力传感器14上的作用力，
[0034] 本发明的电刷在使用过程中，碳刷10能够在滑动孔9内上下滑动，并通过驱动块11上的电磁铁12带动其按恒定压力压靠在换向器7上。传统方式通过弹簧将碳刷10直接压靠在换向器7上，但随着碳刷10的磨损，以及弹簧自身的弹性疲劳，弹簧对碳刷10的压力会出现变动，而这种压力的变动会导致碳刷10与换向器7的接触压力出现过大或过小，进而使二者无法达到最佳的接触压力。而本发明通过电磁铁12对永磁体13产生斥力，再通过永磁体13带动碳刷10运动。由于作用力和反作用力相等的关系，电磁铁12和永磁体13之间的斥力(压力传感器14检测到的压力)实质上也就是碳刷10与换向器7之间的接触压力。本发明通过电磁铁12对接触压力进行控制，通过改变电磁铁12斥力的大小，就能够快速准确的改变接触压力，使得碳刷10与换向器7达到最佳接触工况，不仅操作简单，且经通过改变电磁铁
12通电电流即可实现，响应速度极快，便于控制。
[0035] 为了提高支撑弹簧16安装的稳定性，以及提高驱动块11移动的稳定性，所述驱动块11呈帽状，所述支撑弹簧16的一端位于驱动块11内，且具体的固定连接方式可采用粘接、卡接等。
[0036] 本发明关于碳刷10与接线端子17的连接方式主要包括以下两种，一、所述碳刷10位于滑动孔9内一端的端面上设置有导电柱，所述导电柱通过导电铜线与设置在外壳1上的接线端子17连接。这种方式结构更加的简单直观、且成本相对较低，但在进行导电铜线布线时，应当以不影响驱动块11以及碳刷10的正常运动为准。二、所述安装架4和座体8均由导电材料制成，所述安装架4上设置导电柱，所述导电柱通过导电铜线与设置在外壳1上的接线端子17连接。也就是说，在这种方式下，其电路导通关系依次为碳刷10、座体8、安装架4、导线、接线端子17，这种方案由于无需在碳刷10上设置导电柱，碳刷10的整体更换更加的快捷方便，但重点在于要保证好碳刷10与座体8之间的电连接接触，以确保导通，为此，所述滑动孔9的内壁上还可以设置有银镀层，以增加导电性。同时，由于座体8、碳刷10均为导电材料，为了降低电磁干扰，所述电磁铁12和永磁体13除相对的表面外，其余表面均设置有防干扰涂层。如图3中所示，也就是电磁铁12除下表面外，永磁体13除上表面外，其余表面都涂覆有防干扰涂层。
[0037] 同时，为了防止碳刷10过度伸出，如图4所示，本发明还在所述座体8朝向换向器7的一端还设置有限位帽18，所述限位帽18与座体8螺纹连接，限位帽18的中心设置有导向孔19。所述碳刷10呈T字形，碳刷10的外端与导向孔19相配合，并穿设在导向孔19内。通过限位帽18的设计，可对碳刷10在下方的极限位置进行限制，防止其脱出。
[0038] 从换向器7方面来看，传统换向器7由一块铜环经过切割形成间隙，从而实现在转动的过程中交换电流方向，但这种铜环由于需要进行切割，其在切割的过程中应力较大，容易出现微变形，而这对于高速转动的换向器7而言，是致命的，不仅增大了电刷5的磨损，且影响到了电刷5与换向器7接触的稳定性。为此，本发明通过改良换向器7的整体结构已解决上述问题，如图5中所示，本发明提出的所述换向器7包括套设在转轴3外的绝缘安装环22，绝缘安装环22采用绝缘材料制成，通常可选用高强度树脂，其作为换向器7的安装基础。
[0039] 换向器7还包括呈环形均匀设置在绝缘安装环22上的多对扇形状的导电架23，所述导电架23优选采用铜架，在保证导电性能的同时，也可以选择具有更好机械性能的铜合金架。所述导电架23的内端通过绝缘螺栓24与绝缘安装环22和转轴3固接，形成对导电架23的固定。为了提高导电架23的安装准确性，所述绝缘安装环22与导电架23内端相对的位置设置有定位槽，所述导电架23的内端设置在定位槽内。定位槽的结构较为简单，只需要确保其形状与导电架23的内端一致，保证导电架23的准确安装即可。所述导电架23之间的区域填充有绝缘树脂25，各所述导电架23的外端面以及绝缘树脂25的外表面共同构成与电刷5相接触的圆环形接触面。
[0040] 本发明的换向器7由绝缘安装环22、导电架23和填充在导电架23间隙内的绝缘树脂25构成，导电架23可统一开模、独立加工，无需传统的针对间隙的切割工序，使得导电架23的精度更好，配合定位安装即可保证整个换向器7的圆度。同时，填充在各导电架23间隙内的绝缘树脂25也能够保证各导电架23相互的稳定性，防止换向器7变形，进一步确保了其圆度，故本发明所述的换向器7在与导电架23接触的过程中，始终具有较好的接触面，降低了由于表面圆度不足导致的磨损。
[0041] 至于导电架23与转子6上的电磁线圈的连接，本发明采用的方式是所述导电架23外端的内表面设置有接线柱26，各导电架23通过各接线柱26与电磁线圈连接。当然，所述接线柱26也可以选择安装在导电架23的其他位置，只要确保其结构合理即可。另外，为了进一步提高导电架23自身的结构强度，所述导电架23外端两侧的拐角部位呈弧形，弧形结构使得拐角部位的过渡更加的平滑，便于绝缘树脂25附着，且结构强度更高。在此基础上，所述导电架23中部的两侧之间设置有横板27可进一步提高导电架23的稳定性。
[0042] 在实际的生产生活中，很多时候电机需要在水下，甚至是深水中工作，传统方式通过改善设备整机机壳的密封性来保证电机的防水，但这种方式并不是直接正对电机本身的优化改良，不能从根本上解决电机的防水问题，何况在有些情况下，考虑到设备整机的布局合理性，电机不得不直接处于水体当中，为适应这种特种场合的使用需求。
[0043] 结合图1和6所示，本发明的所述外壳1的端面上成形有供转轴3穿出的阶梯状的安装腔，所述安装腔由大尺寸段28和小尺寸段29构成，所述大尺寸段28内设置有轴承30，所述转轴3位于轴承30内，实现对转轴3的支撑和限位，所述小尺寸段29与转轴3之间构成间隙配合，其间隙在不影响转轴3转动的情况下，越小越好。
[0044] 如图6所示，所述轴承30外侧的转轴3上还设置有密封盘31，所述密封盘31朝外的盘面为坡面，所述密封盘31位于大尺寸段28内。所述大尺寸段28内还设置有一层密封圈32，所述密封圈32的外沿固定在大尺寸段28的内壁上，并形成气密配合，密封圈32的一面贴附在密封盘31的坡面上，向密封圈32施加压力后，其能够贴附在密封盘31的坡面上形成密封，当然所述密封圈32优选采用具有高耐磨特性的材料制成，例如：所述密封圈32为耐磨硅胶密封圈。所述密封盘31、密封圈32、大尺寸段28的侧壁、大尺寸段28的外端面共同围成高压密封腔，所述大尺寸段28上还设置有与高压密封腔内部连通的充气口33，所述充气口33通过气管与外接气源连接。所述外接气源可采用空压机、高压气罐等。
[0045] 本发明通过外接气源朝高压密封腔内持续充入高压气体，使高压密封腔形成相对于外界和外壳1内部的相对高压，因此在正常使用状态下，密封圈32会紧紧的贴附在密封盘31的坡面上，形成一次密封。同时，高压密封腔内高压气体对外的唯一通道既是安装腔小尺寸段29与转轴3之间的微缝隙，在这个微缝隙内，始终存在一个高压气体外排的趋势，从而能够有效的防止外界的水体进入电机内部。另外，本发明通过改变外接气源的打气压力，本发明还能够适应不同深度的水下作业，通用性也极强。为了实时对高压密封腔内的压力进行监控，所述大尺寸段28外端的内壁上还设置有用于检测高压密封腔内气压的气压传感器
34。
[0046] 普通情况下，所述转轴3的一端位于外壳1内，此时所述外壳1只有一端设计安装腔，但当转轴3的两端都要伸出外壳1外，以满足双向传动或其他需求时，也可以是所述外壳1的两端均设置有安装腔，所述转轴3的两端分别通过两安装腔穿出外壳1，两个安装腔处的密封结构一致。此时，为了实现高压气体的合理分配，两所述安装腔大尺寸段28上的充气口
33分别通过一根支气管0与分配阀35连通，所述分配阀35与主气管36连通。
[0047] 如上文所述，在满足某些特殊需求的情况下，转轴3可两端均伸出外壳1外，而本发明中，为了提高电机整体的散热性能，结合图1、7‑10所示，所述转轴3的两端均伸出外壳1外，并与外壳1构成气密连接，气密连接的方式可参照上文所述。所述转轴3为一端开口、一端封闭的空心轴，转轴3内部设置有螺旋状的泵送桨叶37。转轴3封闭端的端面上同轴固定设置有动力输出轴38，所述动力输出轴38与转轴3可以为一体结构，以提高连接强度，在此基础上，还可以是所述动力输出轴38的侧面与转轴3的端面之间设置有若干三角加强板41，所述三角加强板41绕动力输出轴38呈环形均匀分布。所述动力输出轴38周侧的转轴3端面上呈环形均匀设置有若干通孔39，所述通孔39可采用圆孔或椭圆孔，但为了更加便于转轴3内部的空气或水体从通孔39排出，所述通孔39内端小、外端大。
[0048] 本发明在将传统电机的实心轴优化为空心轴结构，在转轴3不断转动的过程中，其内部的泵送桨叶37能够使得气流或水体快速的通过，从而使得转轴3上的热量被快速带走，而转子6是直接安装绕设在转轴3上的，转轴3散热的提高实质上也就提高了转子6的散热速度。与传统的采用风扇进行风冷散热的方式相比，本发明结构新颖，直接针对电机转子6进行散热，使得散热效果更好，尤其适合应用在发热较为严重的高速电机中。由于转轴3采用空心轴设计，且内部设计有泵送桨叶37，其在转动的过程中相较实心轴而言，转轴3重量降低，动力转化率更高，但稳定性稍差，为此，本发明所述转轴3上还设置有充液式自平衡装置40。充液式自动平衡装置40是由内装部分液体的回转盘构成，由于惯性离心力作用，液体被抛向回转盘外沿，中部附近出现空洞，在过临界转速下运行时，偏心质量与转轴3轴线弯曲方向相反，从而使液体起到衰减振幅的作用。这已广泛的应用在较多的转轴3中，在本发明中不再对此进行阐述。
[0049] 另外，本发明还可以增加散热翅板42，如图7和10中所示，所述外壳1的表面均匀设置有若干散热翅板42，所述散热翅板42呈波浪形。甚至，还可以在所述外壳1上还设置有若干贯穿外壳1上下表面的散热管43，所述散热管43的上端与外壳1无缝焊接，下端伸出外壳1并与外壳1构成气密配合。外界的空气或水体可直接从散热管43中流过，从而直接对电机的内部进行散热，热交换后空气或水体形成上升对流，进一步提高了散热速度。所述散热管43位于转子6的左右两侧，为了进一步提高散热管43的散热速度，散热管43的外侧壁上均匀设置有若干散热翅片44。通过散热翅板42、散热翅片44、散热管43相互结合，实现了电机立体散热性能的提升，使得电机运行更加的稳定高效。考虑到电机的安装放置，所述外壳1的底部还设置有倒U形的支撑架45，支撑架45还可以起到架空的作用，以便于气流或水体进入散热管43。
