CN100401618C - 绝缘体、电枢及旋转电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设置在电枢芯中的绝缘体，所述电枢芯具有多个径向形成的凸极，所述绝缘体包括：位于所述电枢芯的多个凸极之间的多个狭槽；多个绕线排列部分，所述绕线排列部分中的每一个位于所述多个狭槽的每一个中，绕线排列部分的对称轴线设置在相邻两个凸极之间的中间位置，绕线排列部分通过沿所述电枢芯的径向方向在所述狭槽的最内部分连接的两个斜面来形成V形形状，并且每个绕线排列部分沿所述电枢芯的径向方向从外侧到内侧逐渐变窄，其中：在绝缘体的狭槽数小于或等于6的情况下，绝缘体中狭槽的中心角大于绕线排列部分的两个斜面形成的角度，以及在绝缘体的狭槽数大于6的情况下，所述中心角小于绕线排列部分的两个斜面形成的角度。

Description

绝缘体、电枢及旋转电动机

技术领域

本发明涉及一种绝缘体、电枢以及旋转电动机，具体地说，涉及一种适合用于汽车鼓风机的绝缘体、电枢以及旋转电动机。

背景技术

传统的汽车鼓风机结合有旋转电动机以旋转风扇。旋转电动机具有包括堆叠型的电枢铁芯和卷绕在电枢铁芯上的绕线。上述电枢在电枢铁芯表面上设置有绝缘体以使电枢铁芯与绕线绝缘(例如，参照JP-2002-272045-A(图2，说明书4到6页)和JP-07-245896-A(图1，说明书4到6页)。

然而，上述传统的绝缘体具有以下缺点。图11是显示说明传统绝缘器缺点的简图，并说明了以各种卷绕形式卷绕在传统绝缘器上的绕组形式。

在图11中的各种绕组形式中，标号320表示设置在电枢铁芯中具有多个径向形成的凸极的传统绝缘器。绝缘器320具有以等间隔形成的狭槽321。此外，狭槽321具有沿绝缘器320径向的内部分的圆弧部分322。多层绕线314以分布式绕组方法卷绕并设置在狭槽321中。

在绕组形式1中，第一层上的绕线314a卷绕为与狭槽321中心轴线Lc′上的圆弧部分322接触。然后，第二层上的绕线314b-1、314b-2卷绕为与狭槽321的内壁321a、321b和第一层上的绕线314a紧密接触。在此情况下，第三层及更远层上的绕线314c、314d有规律地排列。

在绕组形式2中，第一层上的绕线314a卷绕为与狭槽321中心轴线Lc′上的圆弧部分322接触。然后，第二层上的第一绕线314b-1卷绕为与狭槽321的内壁321b以及第一层上的绕线314a紧密接触。此外，第二绕线314b-2卷绕为与第一层上的绕线314a以及第二层上的第一绕线314b-1紧密接触。在此情况下，在第二层上的第二绕线314b-2以及狭槽321的内壁321b之间形成间隙C2。然而，间隙C2的宽度小于第三层上的第二绕线314c-2变形时的直径，从而使绕线314c-2不会进入到间隙C2。

在绕组形式4中，第一层上的绕线314a卷绕为与狭槽321中心轴线Lc′上的圆弧部分322接触。然后，卷绕第二层上的一个绕线314b以及第三层上的一个绕线314c。此外，第四层上的第二绕线314d-2卷绕为与第三层上的绕线314c和第四层上的第一绕线314d-1紧密接触。在此情况下，在第四层上的第二绕线314d-2和狭槽321的内壁321之间形成间隙C4。然而，间隙C4的宽度大于第二层上的第二绕线314b-2在其自然状态的直径，这样第二绕线314b-2不会强行插入(dig)间隙C4。

在绕组形式3中，第一层上的绕线314a卷绕为与狭槽321中心轴线Lc′偏移位置的圆弧部分322接触。然后，第三层上的第二绕线314c-2卷绕为与第二层上的绕线314b-1以及第三层上的第一绕线314c-1紧密接触。在此情况下，在第三层上的第二绕线314c-2和狭槽321的内壁321之间形成间隙C3。间隙C3的宽度大于第二层上的第二绕线314b-2变形时的直径，以便绕线314b-2可以强行插进间隙C3。

简而言之，结合有具有上述结构的绝缘器320的电枢具有的缺点在于，如果第一层上的绕线314a卷绕为与中心轴线Lc′偏移位置的圆弧部分322接触，则绕线314不规则地卷绕在狭槽321中。

因此，如果绕线314不规则地卷绕在狭槽321中，则绕线314可能如上述强制插入而被损坏。特别是在绕组形式3中，插进间隙C3中的绕线314b-2通过比绕线314b-2更径向向外卷绕的其他绕线径向向内压紧。然后，绕线314b-2有力地压进间隙C3中且可能损坏绕线314b-2的绝缘层。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种能够防止绕线不充分绝缘的绝缘体、电枢和旋转电动机。

本发明的另一目的在于提供一种即使设置有能防止绕线不充分绝缘的结构，也可以具有足够狭槽数的绝缘体、电枢和旋转电动机。

本发明的还一个目的在于提供一种可以相对传统旋转电动机改善其耐久性的旋转电动机。

根据本发明的第一方面，其提供一种设置在电枢芯中的绝缘体，所述电枢芯具有多个径向形成的凸极，所述绝缘体包括：位于所述电枢芯的多个凸极之间的多个狭槽；多个绕线排列部分，所述绕线排列部分中的每一个位于所述多个狭槽的每一个中，所述绕线排列部分的对称轴线设置在相邻两个凸极之间的中间位置，所述绕线排列部分通过沿所述电枢芯的径向方向在所述狭槽的最内部分连接的两个斜面来形成V形形状，并且每个绕线排列部分沿所述电枢芯的径向方向从外侧到内侧逐渐变窄，其特征在于：在绝缘体的狭槽数小于或等于6的情况下，绝缘体中狭槽的中心角大于绕线排列部分的两个斜面形成的角度，以及在绝缘体的狭槽数大于6的情况下，所述中心角小于绕线排列部分的两个斜面形成的角度。通过形成绝缘体以将卷绕在凸极上的多个绕线中设置在作为电枢芯的径向方向最内侧的第一层上的绕线定位在所述凸极之间近似中间的位置，可以以规则排列的状态将绕线卷绕在第二和接下来的层上。因此，可以防止绕线卡紧和不充分绝缘。

更具体地说，所述绕线排列部分中的每一个位于所述多个狭槽的每一个中，所述绕线排列部分的对称轴线设置在相邻两个凸极之间的中间位置，所述绕线排列部分通过沿所述电枢芯的径向方向的在所述狭槽的最内部分连接的两个斜面来形成V形形状，并且每个绕线排列部分沿所述电枢芯的径向方向从外侧到内侧逐渐变窄因此，可以只通过将第一层上的绕线放置在绕线排列部分中，即将第一层上的绕线定位在凸极之间近似中间位置。

根据本发明，近似V型的绕线排列部分形成为以便两个斜面形成近似45度到近似75度。此外，理想方式中，绕线排列部分形成为可以将绕线排列在电枢芯径向方向最内侧的至少两层上。另外，理想方式中，绕线排列部分形成为能够排列具有近似0.9mm直径的绕线。

根据本发明，在绝缘体的狭槽数小于或等于6的情况下，在绝缘体中形成的狭槽的中心角大于绕线排列部分中两个斜面形成的角，以及在绝缘体的狭槽数大于6的情况下，所述狭槽的中心角形成小于绕线排列部分中两个斜面形成的角，这样，绕线排列部分中两个斜面形成的角不限制狭槽数。因此，即使绝缘体形成为防止绕线不充分绝缘，也可以提供充分的狭槽数。

最理想的方式是绕线排列部分中两个斜面形成近似60度的角。因此，可以相对绕线排列部分的中心轴线对称地将绕线排列在第二和接下来的层上。

根据本发明的第二方面，其提供一种具有根据本发明第一方面所述的绝缘体的电枢。

根据本发明的第三方面，其提供一种具有根据本发明第二方面的电枢的旋转电动机。

本发明的电枢设置有上述绝缘体，以便电枢可以防止绕线的不充分绝缘。

本发明中的旋转电动机设置有根据本发明第二方面的电枢，以便机器可以防止绕线的不充分绝缘并相对传统的机器具有改进的耐久性。

附图说明

图1是显示结合有根据本发明实施方式的绝缘体的电枢结构的透视图。

图2是显示结合有根据本发明实施方式的绝缘体的电枢结构的分解透视图。

图3是显示根据本发明实施方式的绝缘体的正视图。

图4是显示根据本发明实施方式的绝缘体主要部分的放大视图。

图5是通过绕线排列部分显示根据本发明实施方式中的绕线排列状态的说明视图。

图6是显示根据本发明实施方式中的旋转电动机结构的截面和侧视图。

图7是显示根据本发明第一改进实施方式的绕线排列部分的说明视图。

图8是显示根据本发明第二改进实施方式的绕线排列部分的说明视图。

图9是显示根据本发明第三改进实施方式的绕线排列部分的说明视图。

图10是显示根据本发明第四改进实施方式的绕线排列部分的说明视图。

图11是显示用于传统绝缘体中绕组形式的说明视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本实施方式的实施方式进行详细说明。在下列说明中，部件、设置形式等不局限于本发明的范围，且可以根据本发明的主旨概念进行改进。

图1到图6说明了本发明的实施方式。图1是显示结合有绝缘体的电枢结构的透视图。图2是显示结合有绝缘体的电枢结构的分解透视图。图3是显示绝缘体的正视图。图4是显示绝缘体主要部分的放大视图。图5是通过绕线排列部分显示绕线排列状态的说明视图。图6是显示旋转电动机结构的截面和侧视图。在图4中，绝缘体40显示了从相对于图1中的转换器13相对侧看到的绝缘体40。

图1中的标号10表示结合有根据本发明实施方式绝缘体的电枢。例如，电枢10设置在用于汽车鼓风机的DC旋转电动机中。

电枢10设置有旋转轴11。旋转轴11设置有具有多个凸极12a和转换器13的堆叠型电枢芯12。转换器13的每个部分13a连接到绕线14，其通过分布绕组方法分别卷绕在多层的多个凸极12a上。在此，绕线14的直径近似0.9mm。

电枢芯12设置有由电绝缘材料制作的绝缘体20以保证绕线14和电枢芯12之间的绝缘。如图2所示，绝缘体20形成为几乎类似于电枢芯12的形状并稍微大于电枢芯12的外部形状。一对绝缘体20设置在电枢芯12的轴向以将电枢芯12插在其间并固定到电枢芯12。

如图3所示，绝缘体20在图1所示的电枢芯12的凸极12a之间具有多个狭槽21。绕线的多个层插入并设置在狭槽21中。绕线排列部分22形成于绝缘体20沿径向方向的内部分的每个狭槽21中。如图4所示，绕线排列部分22具有通过沿绝缘体20径向方向的内部分连接的两个斜面22a、22b形成的近似V型的形状，以便在电枢芯12的径向方向从外侧到内侧变窄。

近似V型的绕线排列部分22形成为以便其对称的轴线L1设置在近似凸极12a之间的中间，且形成绕线排列部分22的两个斜面22a、22b形成60度。此外，如图5所示，根据本实施方式的绕线排列部分22形成为可以将至少两层的绕线14排列在沿径向方向最内的位置。因此，通过形成狭槽21中上述结构的绕线排列部分22，可以只通过将第一层上的绕线14a插入绕线排列部分22上，将第一层上的绕线14a固定定位于凸极12a的中间部分。此外，通过绕线排列部分22，可以相对绕线排列部分22中心轴线Lc对称地排列绕线14b-1、14b-2、14c-1、14c-2和14c-3于第二层和下一层上。因此，可以卷绕绕线14以使其对齐。

下面将具体说明具有绕线排列部分22的狭槽21中的绕线14的卷绕状态。也就是说，连接到转换器13(参照图1)的绕线14a插进狭槽21中并作为第一层上与绕线排列部分22的斜面22a、22b成一条直线的绕线位于狭槽21的中心轴线Lc上。此外，作为第二层上的第一绕线插进狭槽21的绕线14b-1卷绕为与第一层上的绕线14a和斜面22b紧密接触。作为第二层上的第二绕线插进狭槽21的绕线14b-2卷绕为与绕线14a、14b-1和斜面22a紧密接触。

另外，作为第三层上的第一绕线插进狭槽21的绕线14c-1卷绕为与绕线14b-1和狭槽21的内壁21b紧密接触。作为第三层上的第二绕线插进狭槽21的绕线14c-2卷绕为与绕线14b-1、14b-2、14c-1紧密接触并位于狭槽21的中心轴线Lc上。作为第三层上的第三绕线插进狭槽21的绕线14c-3卷绕为与绕线14b-2、14c-2和狭槽21的内壁21a紧密接触。

因此，绕线排列部分22定位绕线14a在狭槽21中心上的第一层上，以便绕线14b-1、14b-2、14c-1、14c-2、14c-3卷绕为规则排列在狭槽21中。

如上所述，通过采用根据本实施方式的绝缘体20，可以以排列的方式规则地卷绕绕线14，从而防止绕线14的强行插进等。因此，防止了绕线14出现绝缘故障。

如图5所示，根据本实施方式的绝缘体20形成为以便狭槽21的中心角α(本实施方式中为30度)小于绕线排列部分22中两个斜面22a、22b形成的角β(在以下称为中心角β：本实施方式中为60度)。通过形成上述的绝缘体20，绕线排列部分22的中心角β不限制狭槽21的数目。也就是说，在狭槽21的中心角α形成为等于绕线排列部分22的中心角β的情况下，狭槽数(也就是说，电枢芯凸极的数目)非常有限。例如，如图3所示，在旋转电动机应该设置有12个狭槽的情况下，如果狭槽21的中心角设定为60度，等于绕线排列部分22的中心角，则只形成如附加线L所示的6个狭槽。

然而，在根据本实施方式的绝缘体20中，如图5所示，狭槽21的中心角α形成为小于绕线排列部分22的中心角β，这样狭槽数不过分地受到限制。因此，即使绝缘体20具有防止绕线14的不充分绝缘的结构，根据本实施方式的绝缘体20也可以保证足够的狭槽数。

如上所述，在绝缘体20中狭槽21的数目大于6的情况下，绝缘体20的狭槽21的中心角α形成为小于绕线排列部分22的中心角β。在绝缘体20中狭槽21的数目小于或等于6的情况下，狭槽21的中心角α形成为大于绕线排列部分22的中心角β。通过形成上述绝缘体20，可以防止用于绕线排列部分22的中心角β限制了狭槽21的数目。因此，即使绝缘体20具有防止绕线14的不充分绝缘的结构，也可以保证狭槽21的数目。

下面，将说明结合有上述绝缘体的旋转电动机。例如，图6中标号30表示用于汽车鼓风机的DC旋转电动机。

旋转电动机30构成为具有上述电枢10、与电枢10滑动接触的电刷31以及支撑电刷31并用于从外电源将电力供给到电刷31的电刷支撑设备32。电枢10封闭在轭形外壳33中。磁铁34设置在轭形外壳33的内圆周表面。旋转电动机30可以通过设置有包括上述绝缘体20的电枢10防止绕线14的不充分绝缘。旋转电动机30改进了其相对传统产品的耐用性。此外，通过防止绕线14的不充分绝缘，可以防止例如在旋转操作期间电枢10的突然停止的缺点。

如上所述，本发明具有下列优点。

如图5所示，根据本实施方式的绝缘体20形成为可以在凸极12a的绕线14a中于近似卷绕的凸极12a之间的中间将绕线14放置在第一层。因此，可以将绕线14b-1、14b-2、14c-1、14c-2、14c-3以规则的排列形式卷绕在第二层以及更远层上。因此，可以防止绕线14的强行插入，因此，可以防止绕线14的不充分绝缘。

根据本实施方式的绝缘体20形成为具有在近似凸极12a之间中间沿电枢芯12的径向方向从外侧到内侧变得更窄的近似V型的绕线排列部分22。因此，可以只通过将绕线14a插入到绕线排列部分中22的第一层上，将绕线14a固定定位在近似凸极12a之间的中间的第一层上。

此外，绕线排列部分22形成为以便两个斜面形成近似60度的角。因此，可以将绕线14b-1、14b-2、14c-1、14c-2、14c-3相对作为对称轴的绕线排列部分22的中心轴线对称排列在第二层和更远层上。

如图5所示，在根据本实施方式的绝缘体20中，狭槽21的中心角α(本实施方式中为30度)形成为小于绕线排列部分的中心角β(本实施方式中为60度)。通过形成上述绝缘体20，狭槽21的数目不受绕线排列部分的中心角β限制。因此，即使具有可以防止绕线14不充分绝缘的结构，也可以保证根据本实施方式的绝缘体20具有足够的狭槽的数目。

另外，通过防止绕线14的不充分绝缘，可以防止在旋转电动机30的旋转操作期间电枢10的突然停机的缺点。

本实施方式可以进行如下改进。

(a)如图5所示，在上述实施方式中，绝缘体20的绕线排列部分22说明为可以将绕线14排列在电枢芯径向方向最内侧的至少两层上。然而，本发明不局限于此结构。例如，同根据图7所示第一改进实施方式的绝缘体120一样，绕线排列部分122可以形成为排列多层的绕线114在电枢芯112径向方向的最内侧。

(b)此外，如图5所示，在上述实施方式中，绝缘体20的绕线排列部分22说明为以便两个斜面22a、22b在绝缘体20的最内侧相遇以形成一角。然而，本发明不局限于此结构。例如，同根据图8所示第二改进实施方式的绝缘体220一样，绕线排列部分222可以形成为以便两个斜面222a、222b在绝缘体220的径向内部相遇以形成圆角接触。在此，权利要求2中说明的绝缘体包括在本发明的范围内的具有根据第二实施方式的绕线排列部分222的形状的本发明绝缘体220。

(c)另外，如图6所示，在上述实施方式中，说明了电刷型DC旋转电动机30和结合在旋转电动机30中的电枢10。然而，根据本实施方式的旋转电动机和电枢不局限于此。例如，根据本发明的旋转电动机和电枢可以分别为无电刷电动机和用于无电刷电动机的电枢，也可以为具有绕线的AC旋转电动机且用于AC旋转电动机的绕线。

(d)此外，如图3所示，在上述实施方式中，电枢芯12中凸极12a的数目为12。然而，根据本发明的电枢和旋转电动机不局限于此。当然，凸极的数目可以任意地确定，例如6和9。

(e)如图4所示，在上述实施方式中，形成绕线排列部分22的两个斜面22a、22b形成60度。两个斜面22a、22b形成的角度理想地为60度，然而，本发明不局限于此结构。例如，同根据图9所示第三改进实施方式的绝缘体420一样，形成绕线排列部分422的两个斜面422a、422b可以形成75度。在形成绕线排列部分422的两个斜面422a、422b形成75度的情况下，第二层上的第二绕线414b-2和狭槽421的内壁421a之间形成间隙C1。然而，间隙C1比第三层上的第三绕线414c-3变形时窄，以便绕线414c-3不会进入到间隙C1中。因此，即使在形成绕线排列部分422的两个斜面422a、422b形成大于60度角度的情况下，如果超过60度的角度对应于小于其变形(例如，绕线在自然状态直径的一半)时绕线414c-3的直径，也可以防止绕线414c-3进入到形成于绕线414b-2和狭槽421的内壁421a之间的间隙C1。因此，如果形成绕线排列部分422的两个斜面422a、422b形成小于或等于75度的角度(60度+小于或等于15度的角度)，绕线14不会受到不充分的绝缘等。

(f)如图4所示，在上述实施方式中，形成绕线排列部分22的两个斜面22a、22b形成60度。然而，同根据图10所示第四改进实施方式的绝缘体520一样，两个斜面522a、522b可以形成45度。在此，在将绕线514卷绕在狭槽521中，绕线514经受拉伸力。如果绕线514经受拉伸力，则绕线514可能变形。在图10所示的实施例中，绕线514以经受拉伸力变形的状态卷绕在狭槽521中。也就是说，在第四改进实施方式中，要考虑绕线514的变形状态。通过考虑变形的角度，最理想角度(60度)的75％的角度为最小。因此，在此实施例中，角度设定为45度，考虑到绕线514的变形状态，其为最理想60度角度的75％。因此，即使在形成绕线排列部分522的两个斜面522a、522b形成45度的情况下，也可以规则地排列的方式卷绕绕线514。

如上所述，根据本发明的绕线排列部分可以形成为以便形成绕线排列部分的两个斜面形成近似45度到75度之间的度数(理想为60度)，而与狭槽的数目无关。

从上述实施方式中传达而不是从权利要求中主张的技术思想将在下述与本发明的下属效果一起进行说明。

也就是说，绝缘体设置在具有多个径向形成的凸极的电枢中。绝缘体的特征在于形成为可以在相对作为对称轴线的狭槽的中心轴线，将绕线对称排列在卷绕在凸极上的绕线中的电枢芯的径向方向中最内侧的至少第二层和更远层上。

因此，通过形成可以在相对作为对称轴线的狭槽的中心轴线，将绕线对称排列在卷绕在凸极上的绕线中的电枢芯的径向方向中最内侧的至少第二层和更远层上的绝缘体，可以以规则排列状态将绕线卷绕在第二层和更远层上。因此，可以防止绕线强行插入，因此防止出现不充分的绝缘的情况。

Claims (5)

1.一种设置在电枢芯中的绝缘体，所述电枢芯具有多个径向形成的凸极，所述绝缘体包括：

位于所述电枢芯的多个凸极之间的多个狭槽；

多个绕线排列部分，所述绕线排列部分中的每一个位于所述多个狭槽的每一个中，所述绕线排列部分的对称轴线设置在相邻的两个凸极之间的中间位置，所述绕线排列部分通过沿所述电枢芯的径向方向在所述狭槽的最内部分连接的两个斜面来形成V形形状，并且每个绕线排列部分沿所述电枢芯的径向方向从外侧到内侧逐渐变窄，其特征在于：

在绝缘体的狭槽数小于或等于6的情况下，绝缘体中狭槽的中心角大于绕线排列部分的两个斜面形成的角度，以及在绝缘体的狭槽数大于6的情况下，所述中心角小于绕线排列部分的两个斜面形成的角度。

2.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于：

所述绕线排列部分的两个斜面形成从45度到75度的角度。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘体，其特征在于：

绕线排列部分的两个斜面形成60度的角度。

4.一种具有根据权利要求1到3中任何一项所述的绝缘体的电枢。

5.一种具有根据权利要求4所述的电枢的旋转电动机。

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