CN101151784B - 带有对称的部分线圈的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机(10)及生产这样一种电机，特别是用以调整机动车运动部件用的电机。所述电机包括转子(20)，其上布置具有多个线圈(26)的双极性电绕组(25)。所述线圈(26)配置得给出两个对称的线圈部分(27)，其中每一个都对转子(20)的旋转轴线(23)彼此对称定位，两个线圈部分(27)可同时换向。

Description

带有对称的部分线圈的电机

背景技术

本发明涉及带有按照独立权利要求1的类型的双极电绕组的电机。

从美国专利Re 27,893已知一种电机上的电枢绕组，其中两个线圈在几何上近似平行地布置在电枢的叠片铁心上。这两个线圈这样的布置根据绕线机产生，借助于两个锭翼(Flyern)可以同时缠绕两个线圈。然而，彼此无关地使这些近似地平行的线圈产生电流，使得在运行中使这些线圈产生电流时，在电枢上出现径向分力，引起干扰性电动机噪音。

本发明的优点

按照本发明的带有独立权利要求特征的二极电机及其制造方法具有这样的优点，通过两个对称布置的部分线圈同时换向，这两个部分线圈在其中产生电流时的径向分力得到补偿。通过两个部分线圈对旋转轴线的这样一个对称布置，在电流同时流过这些部分线圈时达到比较安静的电动机运行，以此明显地减少电动机噪音。

采取在从属权利要求中提及的措施得出对权利要求1给出的特征的有利扩展和改善。使该两个部分线圈在几何上彼此大致平行，布置在离旋转轴线相同的距离上，并具有相同的匝数，就可以特别简单地补偿该干扰性的径向分力。

若这两个部分线圈以彼此相反缠绕方向缠绕在电枢铁心上，则这些部分线圈在其通入电流时各自的径向分力对电枢轴的方向刚好相反。以此可以最佳地补偿这些径向力。

在一个优选的实施方案中，两个部分线圈在电气上是串联的，以便可以用一根导线连贯地一个接一个地缠绕这些线圈。

这时，彼此串联的部分线圈有两个端头，它们可以各自直接与换向器的板片，特别是彼此相邻的板片连接。

在一个替代的实施方案中，这两个部分线圈在电气上是并联的，以此，例如，这两个部分线圈可以彼此同时缠绕。

在部分线圈并联连接时，第一个部分线圈的各自端头和第二部分线圈的两个端头在电气上与相同的两个板片连接，使得两个部分线圈可以同时换向。

两个部分线圈的彼此对称的布置，在电枢铁心上这样地优化，使得同时流过电流时通过这两个部分线圈使径向作用的力得到尽可能好的补偿。

按照本发明，换向器有偶数个板片，例如8个或10个板片，其中两个电刷最好彼此错开约180°紧贴在这些板片上。此时每一对部分线圈与一个板片对相连接。

为了在换向时保证尽可能均匀的电流流动，该电刷形成得使它们在换向器旋转时盖住相邻的各自两个板片，以便使它们彼此短路。以此可以明显地减少电刷火花。

这些部分线圈最好以双绕组的形式用两条截面积较小的大致平行的线圈导线形成。以此可以达到较高的线槽填充系数，并因而达到电动机功率的提升，而不增加制造时间。

采用按照本发明的带有各自彼此对称布置的部分线圈的2极电机的制造方法，可以简单地制造噪音小的电力驱动电动机，例如在汽车应用中的变速用途。这时，相对于传统的缠绕方法，不需要明显地增加费用，用这样的方法，用同样成本，可以通过降低噪音明显地提高该电机的质量。

附图

在附图中表示按照本发明的电机的不同实施例，并在以下描述中作较详细的说明。

附图中：

图1是通过一个电机的示意的剖面图；

图2是线圈中电流分支的示意图；

图3是通过按照先有技术的电枢绕组的剖面图；

图4是带有串联部分线圈的电枢示意剖面图；

图5是带有并联部分线圈的电枢示意剖面图；

图6是通过电枢绕组的按照本发明的剖面图；

图7-图11是带有10个板片的换向器用的不同的绕线草图；

图12是阐明换向器旋转用的示意剖面图；而

图13和14是带有8个板片的换向器用的绕线草图。

描述

在图1中示意地表示通过电机10的剖面图，它在该实施例中形成为双极直流电动机12。在外壳14中布置一个带有两个永久磁铁18的定子16，它与可旋转地放置在外壳14内的转子20共同作用。转子20有一个转子轴22和板片式电枢铁心24，其上以弦的形式缠绕线圈26。在电枢轴22上还布置一个换向器28，可以通过电刷30在电气上进行换向。在该实施例中，两个电刷30布置得彼此错开大约180°，并形成得使它们在换向器28相对于电刷30旋转，从一个换向器板片32过渡到相邻的换向器板片32时，使它们两个彼此短路。两个电刷30标以+和-，用符号表示电流流动，而描述图3和6中所示的线圈26的电连接。换向器28有偶数个板片32，它们用数字0至9(亦即10片)标示。板片32形成得在电气上彼此绝缘。

在图2中示意地表示按照电刷30盖住图1中的板片32的电流流动。通过两个换向器板片32的短路，例如，在+电刷30下在两个相邻的板片32(9和0)之间产生通过线圈26的电流I1。在+电刷30和-电刷30之间有一个电流分支I2，它在板片32(0和4)之间在另一个线圈26中流动，此后在两个相邻的板片32(4和5)之间又有电流I3，在-电刷和+电刷30(板片5和9)之间又有电流分支I4。

图3在一个通过带有按照先有技术的做成弦形(gesehnten)的叠绕组的电枢铁心24的示意的剖面图中表示按照图2的电流流动。对应于换向器28的10个板片32，电枢铁心24有10个线槽34，其中总共缠绕10个线圈。因此，每个线槽34都嵌入不同的线圈26的两股线29。由于+和-电刷30之间电刷电压降的差值，以及由于制造允差决定的电刷30定位的不对称性，在处于相对位置上的线槽34中不仅I1和I3而且I2和I4的电流量是不相等的。例如电流I1在布置成弦形的线圈26′中流动，其中其绕组用这两个圆+I1和-I1表示。同时在按照图2短路的情况下在线圈26″中电流13的流动用圆+I3和-I3表示。在图3中清楚地看出，按照先有技术，在各自处于相对位置的线槽34中，其中电流I1和I3电流负荷是不相等的，因此在转子20上出现径向作用力36。

在图4中现在是一个通过电枢铁心24的示意剖面图，其中按照本发明线圈26作为两个部分线圈27缠绕在不同的线槽34中。两个部分线圈27近似地布置得平行于平面38，它们到电枢轴22，或到旋转轴线23的距离相同，与此对称地延伸(弦形绕组)。两个部分线圈27在电气上是串联的，使得电流从第一板片32出发，首先通过第一部分线圈27，接着，通过第二部分线圈27，然后流到第二板片32。若这两个板片32通过电刷30产生电流，则这两个对称的部分线圈27各自的径向力36彼此补偿。在图4中，为清晰起见只示意地表示两个板片和一对部分线圈27。在真正的实施中，各自多对部分线圈27与各自两个板片32连接。图4所示的线圈26由两个部分线圈27组成，它使电流，例如，在图2和图1的板片32(9和0)之间分配。

按照图5的实施方案，两个部分线圈27也布置得对旋转轴线23对称。两个部分线圈27在各自不同的一对线槽34内缠绕，其中部分线圈27在几何上平行的布置，对旋转轴线23给出大约相同的距离。在这样弦形绕组中，绕组54不通过旋转轴线23延伸。然而，在该实施中两个部分线圈27在电气上是并联的，使得第一部分线圈41的各自的端头42和第二部分线圈43的两个端头44在电气上各自用同样的方法与两个板片32(9和0)连接。在这些并联的部分线圈27下，一对部分线圈27也各自同时通过两个板片32换向。按照本发明优选的一个实施，两个部分线圈27不仅在串联时而且在并联时，都以彼此不同的旋转方向缠绕。亦即，缠绕电枢绕组25时，在转子20旋转大约180°后，第二部分线圈27对于绕线机在相反的方向上缠绕。

在图6中，表示一个通过电枢铁心24的示意剖面图，其中各线圈26形成为两个彼此对称布置的部分线圈27，以此在每个线槽34中现在布置4股线29。人们把按照本发明的按照图6的线圈布置与按照先有技术的按照图3的线圈布置加以比较时，这就特别明显了。这时，来自图3的每个线圈分解为两个对称布置的部分线圈27′，27″，其中在部分线圈27′和27″串联时两个部分线圈27′，27 ″的总圈数54与按照图3线圈26的圈数54相同。然而现在在处于相对位置的其中流过电流I1和I3的线槽34中电流覆盖(Strombelegung)是相同的。这时，线槽34′的电流+I3，-I1，+I2，-I4现在用处于相对位置的线槽34″的电流-I3，+I1，-I2，+I4补偿。因此在很大程度上消除干扰性的径向力36。

相对于串联部分线圈27，在部分线圈27′和27″并联时线圈54的总圈数加大一倍，其中线圈线48的导线截面积对应地减半，以此得到相同电流覆盖。这对应于一个双绕组，然而其中两个部分线圈27不缠绕在相同的线槽34中，而是作为两个对称的布置得对旋转轴线23距离相同的部分线圈27缠绕。这个双绕组用的绕线草图示于图11和14。

在图7-11中，表示带有对称的部分线圈27的一个绕组用的不同的方案，其中作为范例，阐述图7的草图。在该图的下边，换向器的10个板片32示意地表示为小框，其中表示换向器28的展开的两转。在其上面示意地表示电枢铁心24的线槽34，同样作为展开的两转。在该图下半部分，示意地表示一对部分线圈27，它对应于上表的第二列。从板片1(右)出发，线圈的导线48首先进入线槽1，接着绕入线槽5，使之描述一个带有7匝54的部分线圈27(匝)。完成第七匝54之后，线圈的导线48再次进入线槽1，以便这时向左达到线槽6第二个部分线圈27。线槽6和线槽10之间缠绕第二部分线圈27的8匝，其中此后再次在线槽10和线槽5之间在第一部分线圈27上缠绕一匝，以便这时线圈的导线48接触板片2(左)。用这样的方法，造成匝数同样的绕组的两个部分线圈27的对称的布置。按照这个草图按照上表各个部分线圈27逐列缠绕，使得总共10对部分线圈27布置在两个相邻的板片之间。

这样在图7-10中表示两个板片32之间带有各自10对部分线圈27的不同方案。例如，这里线圈的导线48具有0.5mm的导线直径。在图11中部分线圈27作为双绕组布置在第一和第二位置上，其中例如，在这里导线直径等于2×0.355mm。

在图12中示意地表示换向器28相对于电枢铁心24的旋转。这时定义了从线槽34的中线直至两个板片32之间间隙52的中线错开的旋转角50。在按照图7至图11的实施例中这个换向器旋转角度50近似地等于0°。在按照图13和14的实施例中这个角度50例如等于209°。

按照图13和14，换向器28例如具有8个板片32和在电枢铁心24上相应地有8个线槽34。

在图13中按照上表8列，在两个板片32之间分别布置两个对称的部分线圈27。这时，各绕组54的匝数(匝)和线圈导线直径适应各自的用途。在图14中，类似于图11再次表示双绕组，其中相对于图13两个部分线圈的总匝数(匝)增大了，为此导线直径缩小(例如从0.425mm缩小到2×0.3mm)。

要看到，在所有各图所示的实施例方面，可以描述各特征的各式各样的彼此结合的可能性。于是，例如，板片32和线槽34的数目及其具体配置可以改变。这大量的所示绕线草图在对称的部分线圈27的绕组方面并没有限制，而是表示从一个部分线圈27过渡到另一个的方法。按照图7-14实施例不仅描述不同电机10的具体配置，而且还描述其制造方法。特别是通过这些图描述按照我们的发明缠绕对称的部分线圈27的方法。

Claims (9)

1.电机(10)，该电机带有转子(20)，在该转子上布置有带有多个线圈(26)的2极电气绕组(25)，其特征在于，线圈(26)分别构造成两个对称的部分线圈(27)，其相对于转子(20)的旋转轴线(23)彼此对称地布置，其中，两个部分线圈(27)能够同时换向，其中该两个部分线圈(27)在电气上彼此并联，该两个并联部分线圈(27，41，43)具有各自两个端头(42，44)，而各自两个端头(42，44)与换向器(28)的各一个板片(32)连接。

2.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，该两个部分线圈(27)具有同样多的匝数(54)和布置得在几何上大致彼此平行。

3.按照权利要求1或2所述的电机(10)，其特征在于，该两个部分线圈(27)在彼此相反的缠绕方向上缠绕在电枢铁心(24)上。

4.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，并联布置的部分线圈(27)在它们的导线截面积上是减半的并且不缠绕在相同的线槽(24)中，而是作为两个对称的布置得对旋转轴线(23)距离相同的部分线圈被缠绕，以此得到相同的电流覆盖。

5.按照上述权利要求1，2或4中任一项所述的电机(10)，其特征在于，该部分线圈(27)布置得彼此对称，使得在通电流时，在磁场中近似地不产生在转子(20)上的径向力(36)。

6.按照上述权利要求1，2或4中任一项所述的电机(10)，其特征在于，该换向器具有偶数个板片(32)，两个处于相对位置的电刷(30)紧贴换向器(28)。

7.按照上述权利要求6所述的电机(10)，其特征在于，该电刷盖住各自两个相邻的板片(32)，以此在电气上使之短路。

8.按照上述权利要求1，2或4中任一项所述的电机(10)，其特征在于，该对称的部分线圈(27)在两个位置上形成为线圈导线直径缩小的双绕组(46)。

9.用于对按照上述权利要求中任一项所述的带有在转子(20)上对称布置的部分线圈(27)的电机(10)进行缠绕的方法。

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