CN101378214A - 电动马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动马达。一种直流马达，包括：容纳具有永磁铁定子的定子壳体；转子，该转子可旋转地安装成和定子相对，该转子包括轴、装配到轴上且具有形成凸极的叠层的转子铁芯、装配到轴上且和转子铁芯一端相邻的换向器、绕制在转子铁芯极齿上且终止于换向器的绕组，这些绕组均绕制在转子的单极上；以及电刷装置，包括滑动接触到换向器用于将电功率传输到绕组的电刷。

Description

电动马达
技术领域
本发明涉及具有带换向器的绕线转子的马电动达，尤其是涉及具有集中式绕组的多极PM直流马达以及包含这种马达的冷却风扇模块。这里采用的术语“多极”意指具有四个或更多定子极的马达。本发明尤其是可应用于具有六个或八个定子极的PM直流马达，尽管本发明还可应用于具有4至20个定子极的马达。
背景技术
PM直流马达是公知的，并且具有许多用途。用户需求导致当前的趋势是获得更小、更轻和/或更大功率的马达。一种应用领域是用于车辆引擎冷却模块的风扇马达。在现代车辆引擎机舱中空间通常是重要因素，而重量是减小燃料消耗的主要目标。因此希望马达更小更轻而不会降低性能。
增加定子极数量例如从两极减少到四极，会增大功率密度，当试图增强马达性能时功率密度是重要考虑因素。然而，还影响到其它因素。通常当减小马达的物理尺寸时，如果不作其它设计改变的话，性能会降低。
在DC(直流)永磁马达中通常采用带换向器的绕线转子。这种转子具有多个凸极或极齿，而电枢绕组就缠绕在凸极或极齿上。所述绕组围绕所述极齿形成线圈，且转子具有多个槽，这些槽形成绕组通道，所述绕组延伸通过绕组通道。线圈因此具有两个轴向延伸部分，它们位于槽和称为线头的两个端部内，这两个端部横向延伸到转子铁芯的每个轴端的轴向。这些线头没有提供作用力，仅用于提供线圈的轴向延伸部分之间的电连接。在大多数转子中，一些线头因线圈结构和绕线技术而覆盖或超过其它线头上方。因此，一些线头必须从转子铁芯轴向向外延伸可观距离，从而穿过一个、两个或多个精密绕制线头。该距离对马达性能没有任何增加，但是会增大马达的轴向长度以及用于形成线圈的导线总量。
在Gate SPA提交的欧洲专利号EP1093208中公开了一种减小线头重量的公知方法，其中示出具有公知的不对称叠层的电枢叠层的四极16槽马达。通过减小或消除绕组线头重叠，该不对称叠层用于减小绕组线头重量。然而，该设计经验证难以成功付诸生产，因为槽形状复杂。
另一种方法是采用公知的集中式绕组的绕线技术。集中式绕组是绕制在单极上的绕组。通过这种方式，线头重量保持为最小值，因为线圈不会和另一个极的线圈重叠。然而，对于具有许多极的电枢，集中式绕组通常不是合适的选择，因为和定子极的周向宽度相比，单个线圈的跨距(也就是，线圈的轴向部分的周向间距)小，这是由间隔极的相对面所决定的。
由于通过在转子铁芯中制造出槽来生产转子极，所以转子极数量通常是指转子槽数量，或者简称为槽数，以便不会和转子极数冲突，而定子极数简称为极数。换向器片段通常称为换向片。因此具有6定子极、9转子极和带有18片换向片的换向器的马达称为6极9槽18片马达。如果合适，则在本说明书中采用该约定。当换向片数等于槽数，则通常不提换向片数。为了避免定子极和转子极之间的冲突，当涉及转子极时采用术语极齿。
发明内容
因此，希望减小PM直流马达的重量和尺寸，而不会减小其性能或功率。还希望甚至在具有多于四个定子极的PM直流马达中实现这一点。多极马达成为减小换向片间电压的一种通用方式，否则对于高功率马达难以进行换向。
一种实现这一点的优选方式是，减小马达的轴向长度，从而使得该马达更小型化、更轻，以及减少使用的导线量，因此节约材料成本。
一种方式是通过采用具有集中式绕组的转子。
本发明旨在减少和公知的集中式绕组马达相关的问题。特别是，已经发现，通过采用这样的多极永磁定子，即转子槽数是定子极数的1.3至1.6倍尤其是1.5倍以及换向片数是槽数的两倍以及转子线圈数是槽数的两倍，其中每个转子凸极齿具有两个转子线圈以及每个转子线圈缠绕在单个相应的转子极齿上，这样制得的具有集中式绕组的马达具有改进性能。这能够使得马达具有更大转矩、更高效率和/或更高功率密度。更高功率密度意味着在相同输出功率下马达更小，或者在相同物理尺寸下输出功率更高。通常，该新型马达将更小且功率更大。
因此，在一个方面中，本发明提供一种直流马达，包括:
容纳具有2n极的永磁铁定子的定子壳体；
转子，该转子可旋转地安装成和定子相对，该转子包括轴、装配到轴上的转子铁芯、装配到轴上且和转子铁芯一端相邻的换向器、绕制在转子铁芯极齿上且电连接到换向器的换向片的绕组；以及
电刷装置，包括滑动接触到换向器用于将电功率传输到绕组的多个电刷，
其中转子铁芯具有m个转子极齿，转子绕组具有绕制在各个转子极齿上的2m个线圈，每个转子极齿支承两个所述线圈，换向器具有2m个换向片，其中每个线圈连接到相应对相邻换向器的换向片，每个换向片分别电连接到两个线圈，其中2.6n≤m≤3.2n。
优选地，n是大于2且小于10的整数。最优选地，n是3或4。
优选地，m等于3n。
优选地，电刷装置具有2n个电刷。
优选地，转子具有将选定换向片电连接在一起的多个均衡器。
优选地，定子具有六个定子极，有六个均衡器，每个均衡器将相应一组换向片电连接在一起。
优选地，每组换向片包括一对换向片，所述一对换向片围绕换向器23周向间隔60度。
优选地，电刷围绕换向器不均衡地周向间隔。
优选地，电刷装置具有六个电刷，定子具有六个定子极，且没有均衡器。
优选地，电刷围绕换向器均衡地周向间隔。
优选地，定子具有八个定子极，有十二个均衡器，每个均衡器将相应对换向片电连接在一起。可替换地，有6个均衡器，每个均衡器将围绕换向器接触表面均衡间隔的4个相应换向片电连接在一起。
优选地，每组换向片围绕换向器周向间隔45度。
优选地，电刷围绕换向器不均衡地周向间隔。
优选地，电刷装置具有八个电刷，定子具有八个定子极，且没有均衡器。
优选地，电刷围绕换向器均衡地周向间隔。
优选地，通过将绕组绕换向器按序从一个换向片绕制到下一个换向片的方式来设置绕组。
优选地，通过使得每个极齿具有两个线圈以及极齿上的每个线圈沿相反方向绕制的方式来设置绕组。
优选地，通过在每个端部将每个线圈连接到沿相反方向绕制的线圈的方式来设置绕组。
优选地，每个线圈连接到绕制在相邻极齿上的第一线圈。
优选地，每个线圈还连接到绕制在间隔一个极齿的那个极齿上的第二线圈。
优选地，其中第一线圈和第二线圈设置在当前线圈的周向相对侧上。
优选地，每个极齿具有面向定子的面，每个面具有多个轴向延伸槽。
根据第二个方面，本发明提供一种直流马达，包括:
永磁铁定子；以及
绕线转子；
其中定子具有偶数个磁极，转子具有轴、装配到轴的转子铁芯、绕线转子绕组的m个凸极、装配到靠近铁芯的轴上的换向器，该换向器具有2m个换向片，其中绕组连接到换向片的接线端，其特征在于，转子绕组具有2m个转子线圈，每个线圈绕制在相应凸极上，每个转子极齿具有绕制在其上、形成转子线圈对的两个转子线圈，每个转子线圈对的线圈绕制成具有相反极性，每个线圈的端部连接到换向器的相邻换向片。
优选地，多个均衡器将预定组换向片电连接在一起。
更优选地，马达是6极9槽18片马达或8极12槽24片马达。
根据另一个方面，本发明提供一种用于车辆内燃机的冷却风扇模块，该模块包括接合到车辆散热器且形成罩的壳体、位于罩内用于产生通过罩的气流的风扇、以及由壳体支承且驱动风扇的马达，其中该马达是具有集中式绕组的PM直流马达。
附图说明
下面将参照附图，仅通过示例方式来说明本发明的优选实施例，其中:
图1示出包括根据本发明的马达的、用于汽车散热器的冷却风扇模块；
图2示出图1的冷却风扇模块的马达的分解图；
图3示出根据第一优选实施例的6极9槽18片马达的横截面示意图；
图4示出图3的马达的绕组示意图；
图5示出图3的马达的修正绕组示意图；
图6示出和图3类似的、根据第二优选实施例的8极12槽24片马达的横截面示意图；
图7示出图6的马达的绕组示意图；以及
图8示出图6的马达的修正绕组示意图。
具体实施方式
图1示出例如用于冷却车辆散热器的冷却风扇模块10。该模块具有形成风扇罩且适配到散热器等部件的壳体11。该壳体支承电动马达12，该马达驱动风扇13以便产生冷却空气流。
图2是马达12的分解图。马达具有第一端盖14、转子15、定子壳体16、支承电刷26的电刷卡17形式的电刷装置以及第二端盖18，该第二端盖具有用于将马达固定到模块壳体的安装凸起19。定子壳体16支承永磁铁定子，在这种情况下，该永磁体定子包括六个永磁铁20。定子壳体具有由两个端盖14、18封闭的开口端。转子15具有轴21、装配到轴21的铁芯22、装配到轴上且靠近铁芯一端的换向器23以及绕制在铁芯的极齿(转子凸极)上且终止于换向器上的绕组24。转子15安装在壳体内部，其中铁芯和定子相对，以及轴21可旋转支承在轴承25中，该轴承由端盖14、18保持。轴21延伸通过第一端盖14，从而接合到风扇。电刷卡17设置在第二端盖18附近，且优选由第二端盖18来支承。电刷卡17支承电刷，电刷滑动式容纳在电刷罩中以便滑动式接触到换向器23。在该示例中，设置有六个永磁铁作为六个定子极，以及在轴向间隔位置接合到换向器的四个电刷。
在图2中，由铁芯22上的质量块24来表示转子绕组。实际中，在铁芯的各极齿上绕制绕组，绕组是导线线圈，其中每个极齿绕制两个线圈。每个线圈具有两个轴向部分和两个横向部分。轴向部分轴向延伸通过转子。横向部分沿横穿转子轴的方向延伸，并且仅仅连接轴向部分。横向部分还被称为绕组线头。
如图3所示，定子包括定子壳体16以及形成定子极的六个磁体20。转子15包括:具有九个T形极齿27的转子铁芯22；绕制在每个极齿上的双层绕组24；以及十八片换向片的换向器23。
通过将由例如软钢、硅钢和不锈钢的金属片材制成的多个叠层堆叠在一起，从而形成转子铁芯22。被称为电枢辐(未示出)的绝缘层设置在叠层堆栈的两个轴端上，用于保护绕组不受转子铁芯锋利边缘破坏。每个电枢辐由电绝缘材料制成，以及优选为喷射模塑部分。电枢辐的一种替代结构是在绕制线圈之前施加到铁芯的环氧树脂涂层。然而，该环氧树脂涂层更为昂贵且施加起来耗时。
每个极齿27都相同，且具有跨过气隙面向定子的面。每个极齿27具有沿极齿面轴向延伸的两个槽28。每对槽28都从极齿的中心线均衡地轴向间隔设置。
图4是图3的马达绕组展开图，其中线性布置转子的部件。其中示意性示出极齿、换向片、电刷和绕组。极齿T1至T9沿顶行平折。换向片C1至C18沿第二行平折。为便于示出绕组，换向片C1至C3在行端部重复。电刷B1至B4示出为位于换向片下方的靠近间隔位置。
由线WA1至WA9和WB1至WB9来表示绕组。每个极齿具有双绕组，由内绕组A绕组和外绕组B绕组来表示。内绕组A绕组示出为绕极齿顺时针绕制，而外绕组B绕组示出为绕极齿逆时针绕制。
下面说明绕线过程。通过将电枢导线的一端连接到换向片即C1来开始绕线过程。然后沿顺时针方向(CW)将该导线绕制在极齿T1上，然后将其连接到换向片C2，形成线圈WA1。然后该导线沿逆时针方向(CCW)绕制在极齿T9上，然后连接到换向片C3，从而形成绕组WB9。然后该导线沿顺时针方向绕制在极齿P2上形成WA2，然后连接到换向片C4。然后该导线沿逆时针方向绕制在极齿T1上，然后连接到换向片C5，形成绕组WB1。通过这种方式继续绕线过程，直到所有绕组都已经缠绕以及该导线最终终止于第一换向片C1上。因此该绕线过程从一个换向片按序进行到下一个换向片，同时沿顺时针方向绕制在第一磁极，然后沿逆时针方向绕制在前一极齿，然后沿顺时针绕制在两个极齿之前的极齿，然后沿逆时针方向绕制在后一个极齿，也就是，顺时针绕线、往后退一个极齿、逆时针绕线、往前进两个极齿、顺时针绕线、往后退一个极齿、逆时针绕线，依此类推，直到完成绕线。可以注意到，在该绕线方法中，绕组WB9在线圈WA9之前绕制，因此绕组WB9是内线圈，而WA9是外线圈。然而，这不会影响到马达的运行，以及可以选择内外标记以便于说明绕组型式。
电刷B1至B4围绕换向器不均衡地间隔。对于6极马达，可以考虑6个电刷，也就是3对。然而，这样会比较昂贵，本实施例采用4个电刷，也就是2对电刷。这样，电枢间隔设置成直径相对的对，其中这些电刷对间隔设置成好像有3对电刷然后去掉1对，即一对B1和B3与第二对B2和B4间隔达60度。也就是，B1间隔于B2，60度，而B2间隔于B3，120度，而B3间隔于B4，60度，B4间隔于B1，120度。B1和B4电连接在一起，称为负电刷；而B2和B3可以电连接在一起，称为正电刷。
为了补偿第三对电刷的损耗，六个均衡器E1-E6连接在一起或者短路六对换向片，从而使得马达可以运行起来好像具有三对电刷。
图5示出了图3的马达绕组展开图的稍微修正的实施例。绕组与图4相同，且对相同的部件使用相同的附图标记。区别在于换向器具有6个均衡器E1-E6，每个均衡器将一组间隔的换向片电连接在一起。在该实施例中，每组有三个换向片，且每组的换向片围绕换向器接触表面均衡间隔。马达具有一对或两对电刷。在一对电刷时，均衡器提供功率给换向片，所述换向片应当与没有的电刷接触，从而允许马达好像具有三对电刷一样操作。在两对电刷时，均衡器提供功率给换向片，所述换向片应当与没有的电刷接触，从而允许马达好像具有三对电刷一样操作。因而，所述对电刷并联电连接以均分载荷，且均衡器防止在电刷之间的电流循环有关的问题。
图6和7示出本发明的另一个实施例。马达是8极(8定子极)12槽(12转子极)24片(24换向片)马达。有四个电刷滑动接触到换向器。电刷围绕换向器周向间隔，且对角相对的电刷电连接在一起。
定子包括定子壳体和八个磁极。转子包括具有12极齿的转子铁芯、双层绕组和二十四片换向器。
图7是和图4类似的、图6中电枢的绕组展开图。
极齿、换向片、电刷和绕组都是示意性示出。极齿T1至T12沿顶行平折。换向片C1至C24沿第二行平折。为便于示出绕组，换向片C1至C3在行端部重复。电刷B1至B4示出为位于换向片下方的靠近间隔位置。
由线WA1至WA12和WB1至WB12来表示绕组。每个极齿具有双绕组，由内绕组A绕组和外绕组B绕组来表示。内绕组A绕组示出为绕极齿顺时针绕制，而外绕组B绕组示出为绕极齿逆时针绕制。
该绕线过程和图3和4所示第一实施例中采用的绕线过程类似。通过将电枢导线的一端连接到换向片即C1来开始绕线过程。然后沿顺时针方向(CW)将该导线绕制在极齿T1上，然后将其连接到换向片C2，形成线圈WA1。然后该导线沿逆时针方向(CCW)绕制在极齿T12上，然后连接到换向片C3，从而形成绕组WB12。然后该导线沿顺时针方向绕制在极齿P2上形成WA2，然后连接到换向片C4。然后该导线沿逆时针方向绕制在极齿T1上，然后连接到换向片C5，形成绕组WB1。通过这种方式继续绕线过程，直到所有绕组都已经缠绕以及该导线最终终止于第一换向片C1上。因此该绕线过程从一个换向片按序进行到下一个换向片，同时沿顺时针方向绕制在第一磁极，然后沿逆时针方向绕制在前一极齿，然后沿顺时针绕制在两个极齿之前的极齿，然后沿逆时针方向绕制在后一个极齿，也就是，顺时针绕线、往后退一个极齿、逆时针绕线、往前进两个极齿、顺时针绕线、往后退一个极齿、逆时针绕线，依此类推，直到完成绕线。
如第一实施例中所述，在该绕线方法中，绕组WB12在线圈WA12之前绕制，因此绕组WB12是内线圈，而WA12是外线圈。然而，这不会影响到马达的运行，以及可以选择内外标记以便于说明绕组型式。
电刷B1至B4围绕换向器不均衡地间隔。对于8极马达，可以考虑8个电刷，也就是4对。然而，这样会比较昂贵，本实施例采用4个电刷，也就是2对电刷。这样，电枢间隔设置成相邻对，其中这些电刷对间隔设置成好像有4对电刷然后去掉2个交替对，即一对相邻电刷B1和B2和第二对相邻电刷B3和B4直径相对，其中每对电刷都间隔45度。也就是，B1间隔于B2，45度，而B2间隔于B3，135度，而B3间隔于B4，45度，B4间隔于B1，135度。B1和B3电连接在一起，称为负电刷；而B2和B4可以电连接在一起，称为正电刷。
为了补偿第三和第四对电刷的损耗，12个均衡器E1-E12将两个换向片连接在一起。因此每个换向片电连接到间隔45度的另一个换向片，从而使得马达可以运行起来好像具有四对电刷。优选地，第一组六个换向片C1-C6分别连接到换向片C7-C12，而换向片C13-C18分别连接到换向片C19-C24。
图8示出了图6的马达绕组展开图的稍微修正的实施例。绕组与图7相同，且对相同的部件使用相同的附图标记。区别在于换向器具有6个均衡器E1-E6，每个均衡器将一组间隔的换向片电连接在一起。在该实施例中，每组有4个换向片，且每组的换向片围绕换向器接触表面均衡间隔。马达具有一对或两对电刷。在一对电刷时，均衡器提供功率给换向片，所述换向片应当与没有的电刷接触，从而允许马达好像具有4对电刷一样操作。在两对电刷时，均衡器提供功率给换向片，所述换向片应当与没有的电刷接触，从而允许马达好像具有4对电刷一样操作。因而，所述对电刷并联电连接以均分载荷，且均衡器防止在电刷之间的电流循环有关的问题。
下面说明马达的运行。当将功率供给到马达接线端，因电刷接触到选定换向片从而电流流过选定线圈。电流流过一个电刷，经过一个换向片，然后流过多个线圈，从而和定子磁体结合作用产生驱动转子所需的磁力。
将第一实施例作为第一示例，观察图4的电刷B3，当它仅接触到换向片C10时，电流路径是:
B3-C10-WB4-C11-WA6-C12-WB5-C13-B4     -(i)以及
B3-C10-WA5-C9-WB3-C8-WA4-C7-E1-C1-B1  -(ii)
因为线(ii)中的电流和线(i)中的电流方向相反，产生下面的磁极:
T4(S)-T6(N)-T5(S)(i)和T5(S)-T3(N)-T4(S)  (ii)
因此我们在极齿T4&T5上获得双南极以及在极齿T3&T6上获得北极。
当电刷B3从C10移动到C11时，线圈WB4被短路。
当电刷B3仅接触到C11时，电流路径是:
B3-C11-WA6-C12-WB5-C13-WA7-C14-B4         (I)
B3-C11-WB4-C10-WA5-C9-WB3-C8-E2-C2-B1   (II)
这产生了下面的磁场:
T6(N)-T5(S)-T7(N)     (I)
和
T4(N)-T5(S)-T3(N)     (II)
因此极齿T3、T4、T6&T7是北极，而T5是双南极。
对于电刷B2获得类似的电流路径。
对于图6和7所示的第二实施例，观察图7中的电刷B3，当它接触到换向片C13时，形成下面的电流路径:
B3-C13-WA7-C14-WB6-C15-WA8-C16-B4     (i)
B3-C13-WB5-C12-WA6-C11-WB4-C10-E4-B2  (ii)
这产生了以下磁场:
T7(N)-T6(S)-T8(N)(i)和T5(N)-T6(S)-T4(N)  (ii)
也就是，在T4、T5、T7&T8上是北极，而在T6上是双南极。
当B3移动到接触C14时，线圈WA7被短路。
当B3仅接触到C14时，形成下面的电流路径:
B3-C14-WB6-C15-WA8-C16-WB7-C17-B4      (I)
B3-C14-WA7-C13-WB5-C12-WA6-C11-E5-B2   (II)
产生了以下磁极:
T6(S)-T8(N)-T7(S)(I)和T7(S)-T5(N)-T6(S)(II)
因此在极齿T5&T8上形成北极，在极齿T6&T7上形成双南极。
由电刷B1和连接到电刷B1至B3的均衡器产生的仿真电刷来形成类似的电流路径和磁极。
在图5&8的实施例中存在类似的操作，其说明不需要重复。
利用该独特新颖的绕组设计，铜重量得以减小，效率得以改进或者在获得相同性能的情况下能够减小钢重量，电枢和马达的轴长得以减小，以及总马达成本得以最小化。
为了获得更优绕组系数、换向、性能和制造能力，优选结合6极9槽18片和8极12槽24片设计方案。
本发明的一个实施例是用于车辆引擎冷却系统的冷却风扇模块的替代马达。在和该替代马达相同的性能下，该马达实现用铜量减小25％、马达轴长减小30％，从而节约了其他材料以及马达重量减小14％。
在本申请的说明书和权利要求书中，每个动词，“包含”、“包括”和“具有”及其同义词用于表示，该动词的宾语不必是该动词的主语的部件、元件、零部件或部分的完整列表。
虽然参照优选实施例说明了本发明，但是对于本领域技术人员而言，可以进行多种变型。因此，仅参照下面的权利要求书来限定本发明的范围。
例如，虽然优选实施例的马达示出的电刷装置仅具有4个电刷以及利用均衡器，但是本发明也可以实现为不利用均衡器以及具有和定子极数相同数量的电刷。在这种情况下，电刷可以围绕换向器周向等距间隔设置。

Claims (22)

1.一种直流马达，包括:
容纳具有2n个定子极的永磁铁定子的定子壳体(16)；
转子(15)，该转子可旋转地安装成和定子相对，该转子包括轴(21)、装配到轴上的转子铁芯(22)、装配到轴上且和转子铁芯(22)一端相邻的换向器(23)、绕制在转子铁芯(22)的极齿(27)上且电连接到换向器(23)的换向片的绕组(24)；以及
电刷装置，包括滑动接触到换向器(23)用于将电功率传输到绕组(24)的多个电刷(26)，
其特征在于，转子铁芯(22)具有m个转子极齿(27)，转子绕组(24)具有2m个线圈，每个线圈绕制在转子极齿(27)的相应单个上，每个转子极齿(27)支承所述线圈的两个，换向器(23)具有2m个换向片，其中每个线圈连接到相应对相邻换向器的换向片，每个换向片分别电连接到线圈的两个，其中2.6n≤m≤3.2n。
2.根据权利要求1所述的马达，其中n是大于2且小于10的整数。
3.根据权利要求1所述的马达，其中n是3或4。
4.根据权利要求3所述的马达，其中m等于3n。
5.根据权利要求1所述的马达，其中电刷(26)围绕换向器(23)不均衡地周向间隔。
6.根据权利要求1所述的马达，其中电刷装置具有2n个电刷
(26)。
7.根据权利要求1所述的马达，其中转子(15)具有将换向器(23)的选定换向片电连接在一起的多个均衡器。
8.根据权利要求7所述的马达，其中，定子具有六个定子极，有六个均衡器，每个均衡器将相应组换向片电连接在一起。
9.根据权利要求8所述的马达，其中每组换向片包括绕换向器(23)周向间隔60度的一对换向片。
10.根据权利要求7所述的马达，其中电刷装置具有四个电刷(26)，定子具有八个定子极，有十二个均衡器，每个均衡器将相应对换向片电连接在一起，所述对换向片围绕换向器(23)周向间隔45度。
11.根据权利要求1所述的马达，其中设置绕组(24)使得将绕组绕换向器(23)按序从一个换向片绕制到下一个换向片。
12.根据权利要求1所述的马达，其中设置绕组(24)使得每个极齿(27)具有两个线圈以及极齿(27)上的每个线圈沿相反方向绕制。
13.根据权利要求12所述的马达，其中设置绕组(24)使得在每个端部将每个线圈连接到沿相反方向绕制的线圈。
14.根据权利要求13所述的马达，其中每个线圈连接到绕制在相邻极齿(27)上的第一线圈。
15.根据权利要求14所述的马达，其中每个线圈还连接到绕制在间隔一个极齿的极齿(27)上的第二线圈。
16.根据权利要求15所述的马达，其中第一线圈和第二线圈设置在当前线圈的周向相对侧上。
17.根据权利要求1所述的马达，其中每个极齿(27)具有面向定子的面，每个面具有多个轴向延伸槽(28)。
18.一种直流马达，包括:
永磁铁定子；以及
绕线转子(15)；
其中定子具有偶数个磁极，转子(15)具有轴(21)、装配到轴的转子铁芯(22)、且具有绕线绕组(24)的m个转子极齿(27)、装配到靠近铁芯(22)的轴(21)上的换向器(23)，该换向器(23)具有2m个换向片，其中绕组(24)连接到换向片的接线端，
其特征在于，绕组(24)具有2m个转子线圈，每个线圈绕制在转子极齿(27)的相应一个上，每个转子极齿(27)具有绕制在其上、形成转子线圈对的两个转子绕组线圈，每个转子线圈对的线圈绕制成具有相反极性，每个线圈的端部连接到换向器(23)的相邻换向片。
19.根据权利要求18所述的马达，其中多个均衡器将预定的换向片电连接在一起。
20.根据权利要求1所述的马达，其中马达是6极9槽18片马达或8极12槽24片马达。
21.一种用于车辆内燃机的冷却风扇模块，包括风扇(13)和根据前述权利要求任一权利要求所述的马达(12)。
22.一种用于车辆内燃机的冷却风扇模块，该模块包括适于接合到车辆散热器且形成罩的壳体(11)、位于罩内用于产生通过罩的气流的风扇(13)、以及由壳体(11)支承且驱动风扇(13)的马达(12)，其特征在于，该马达是具有集中式绕组的PM直流马达。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101885325A (zh) * 2009-05-12 2010-11-17 德昌电机(深圳)有限公司 一种防抱死制动系统及其电机
CN102244434A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 德昌电机(深圳)有限公司 电机组件
CN102624180A (zh) * 2012-04-16 2012-08-01 华域汽车电动系统有限公司 一种集中绕组永磁同步电机
CN102801270A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 德昌电机(深圳)有限公司 永磁电机及具有该电机的厨房电器
CN103095082A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 阿斯莫有限公司 直流电动机、直流电动机的绕组绕制方法及制造方法
CN101958625B (zh) * 2009-07-16 2014-03-12 德昌电机(深圳)有限公司 有刷电机
CN106716801A (zh) * 2014-08-12 2017-05-24 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 有刷换向直流马达
CN106797168A (zh) * 2014-08-12 2017-05-31 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 用于制造有刷换向直流马达的方法
CN109790799A (zh) * 2016-09-23 2019-05-21 西门子股份公司 具有反向旋转的螺旋桨的航空涡轮机
TWI673939B (zh) * 2018-01-03 2019-10-01 財團法人工業技術研究院 外轉子式馬達與其組裝方法
CN111465317A (zh) * 2017-12-11 2020-07-28 意玛克股份公司 带马达和风扇的作业工具
CN111884461A (zh) * 2020-07-31 2020-11-03 宁波仁山电器有限公司 基于四极直流电动机的低噪音厨余垃圾处理器

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5241329B2 (ja) * 2008-05-30 2013-07-17 タカタ株式会社 電動機の巻線方法、電動機及びそれを備えたシートベルト装置
JP5515426B2 (ja) * 2009-05-28 2014-06-11 日本電産株式会社 モータ
CN102059954B (zh) * 2009-11-17 2015-04-29 德昌电机(深圳)有限公司 电动驻车制动系统及其永磁直流电机
CN102868278B (zh) * 2011-07-08 2017-05-10 德昌电机(深圳)有限公司 有刷电机及其转子
CN103166411B (zh) * 2011-12-12 2016-09-07 德昌电机(深圳)有限公司 有刷电机及使用该有刷电机的风扇
CN103872872A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 德昌电机(深圳)有限公司 永磁直流电机及应用该永磁直流电机的汽车引擎冷却模组
CN103973064B (zh) 2013-01-30 2018-02-16 德昌电机(深圳)有限公司 直流有刷电机
KR101659581B1 (ko) 2014-07-03 2016-09-23 권동철 드라이버 일체형 ec모터
CN105990965A (zh) * 2014-12-31 2016-10-05 德昌电机(深圳)有限公司 一种直流有刷电机
JP6528501B2 (ja) * 2015-03-26 2019-06-12 日本電産株式会社 モータおよびファン
US11128208B2 (en) * 2016-09-27 2021-09-21 Johnson Electric International AG Brush motor and cooling module using the same
CN107872135B (zh) * 2016-09-27 2021-08-06 德昌电机(深圳)有限公司 冷却模组及其有刷电机
WO2018148651A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 Milwaukee Electric Tool Corporation Brushless direct current motor for power tools

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5499906A (en) 1978-01-23 1979-08-07 Sekoh Giken Kk Dc motor equipped with armature coil free from overlapping
GB2029125B (en) * 1978-08-18 1983-01-12 Smiths Industries Ltd Electric-motor driven fan arrangement for use in engine cooling systems
US4257554A (en) * 1978-11-20 1981-03-24 Flex-A-Lite Products Corporation Fan assembly
JPS5775200U (zh) * 1980-10-24 1982-05-10
US4437029A (en) * 1981-10-16 1984-03-13 Itsuki Ban Direct current motor
JPS58108950A (ja) * 1981-12-14 1983-06-29 Canon Inc 直流モ−タ−
US4459087A (en) * 1982-06-02 1984-07-10 Aciers Et Outillage Peugeot Fan unit for an internal combustion engine of automobile vehicle
US4548548A (en) * 1984-05-23 1985-10-22 Airflow Research And Manufacturing Corp. Fan and housing
GB2207294A (en) 1987-07-20 1989-01-25 Johnson Electric Ind Mfg Winding layout between commutator and wound armature for an electric motor
JP2535181B2 (ja) * 1987-09-30 1996-09-18 株式会社シコー技研 電機子巻線が重畳しない５相の直流電動機
US5075606A (en) * 1989-01-27 1991-12-24 Lipman Leonard H Solid state DC fan motor
US4962734A (en) * 1990-03-14 1990-10-16 Paccar Inc. Electrically driven, circumferentially supported fan
JPH10174403A (ja) * 1996-12-13 1998-06-26 Denso Corp 直流機
IT1309097B1 (it) 1999-10-11 2002-01-16 Gate Spa Indotto e pacco di lamierini di indotto per una macchina elettrica, in particolare per un motore in corrente continua con collettore.
US6891304B1 (en) * 2000-09-06 2005-05-10 Quebec Metal Powders Limited Brush DC motors and AC commutator motor structures with concentrated windings
AU2002212732A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor with brush and commutator, and electric apparatus using the same motor
US6386839B1 (en) * 2000-12-28 2002-05-14 Wen-Hao Chuang High performance radiator fan
JP3730869B2 (ja) * 2001-02-02 2006-01-05 三菱電機株式会社 回転電機
US6819025B2 (en) * 2001-03-02 2004-11-16 Asmo Co., Ltd. Core of rotation apparatus, method for manufacturing core, and rotation apparatus
JP2003079121A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Star Engineering Co Ltd 多極直列波巻回転電機
US6756717B2 (en) * 2002-06-28 2004-06-29 Asmo Co. Ltd. Motor
JP4358490B2 (ja) * 2002-08-27 2009-11-04 アスモ株式会社 直流機
JP2004270563A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Aisan Ind Co Ltd 電子スロットル装置
DE112004001908T5 (de) * 2003-10-08 2006-08-17 Mitsuba Corp., Kiryu Anker einer sich drehenden elektrischen Maschine und deren Herstellverfahren
KR100572207B1 (ko) * 2003-12-18 2006-04-19 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 플라스틱 마이크로 칩의 접합 방법
DE10361811A1 (de) * 2003-12-30 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit Kommutatorläufer
FR2868484B1 (fr) * 2004-04-05 2006-06-23 Peugeot Citroen Automobiles Sa Groupe moto-ventilateur pour vehicules automobiles
JP2006081364A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Moric Co Ltd ブラシ付きフラットモータ
US7550893B2 (en) * 2005-01-24 2009-06-23 Asmo Co., Ltd. Armature, method for manufacturing the armature, and direct current motor
CN101208849B (zh) 2005-06-21 2011-10-26 三菱电机株式会社 旋转电动机的制造方法
JP4586715B2 (ja) * 2005-11-21 2010-11-24 セイコーエプソン株式会社 マイクロカプセル、電気泳動表示シート、電気泳動表示装置および電子機器
JP2007181320A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Mabuchi Motor Co Ltd 小型モータ
JP5032264B2 (ja) * 2006-10-23 2012-09-26 アスモ株式会社 直流モータ

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101885325A (zh) * 2009-05-12 2010-11-17 德昌电机(深圳)有限公司 一种防抱死制动系统及其电机
CN101958625B (zh) * 2009-07-16 2014-03-12 德昌电机(深圳)有限公司 有刷电机
CN102244434A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 德昌电机(深圳)有限公司 电机组件
CN102801270A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 德昌电机(深圳)有限公司 永磁电机及具有该电机的厨房电器
CN103095082A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 阿斯莫有限公司 直流电动机、直流电动机的绕组绕制方法及制造方法
US9419506B2 (en) 2011-10-31 2016-08-16 Asmo Co., Ltd. Direct current motor, coil winding method for direct-current motor, and method for manufacturing direct-current motor
CN103095082B (zh) * 2011-10-31 2017-07-21 阿斯莫有限公司 直流电动机、直流电动机的绕组绕制方法及制造方法
CN102624180A (zh) * 2012-04-16 2012-08-01 华域汽车电动系统有限公司 一种集中绕组永磁同步电机
CN106797168A (zh) * 2014-08-12 2017-05-31 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 用于制造有刷换向直流马达的方法
CN106716801A (zh) * 2014-08-12 2017-05-24 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 有刷换向直流马达
US10148146B2 (en) 2014-08-12 2018-12-04 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Wuerzburg Brush-commutated direct-current motor
CN106716801B (zh) * 2014-08-12 2019-03-01 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 有刷换向直流马达
US10320273B2 (en) 2014-08-12 2019-06-11 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co, Kommanditgesellschaft, Wuerzburg Method for manufacturing a brush-commutated direct-current motor
CN106797168B (zh) * 2014-08-12 2019-07-05 布洛泽汽车部件制造沃尔兹堡有限公司 有刷换向直流马达及其制造方法
CN109790799A (zh) * 2016-09-23 2019-05-21 西门子股份公司 具有反向旋转的螺旋桨的航空涡轮机
CN111465317A (zh) * 2017-12-11 2020-07-28 意玛克股份公司 带马达和风扇的作业工具
TWI673939B (zh) * 2018-01-03 2019-10-01 財團法人工業技術研究院 外轉子式馬達與其組裝方法
CN111884461A (zh) * 2020-07-31 2020-11-03 宁波仁山电器有限公司 基于四极直流电动机的低噪音厨余垃圾处理器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2031743B1 (en) 2018-06-20
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JP5591460B2 (ja) 2014-09-17
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US20100326378A1 (en) 2010-12-30
EP2528208A2 (en) 2012-11-28
US7821170B2 (en) 2010-10-26
EP2528208B1 (en) 2020-07-08
CN101378214B (zh) 2013-05-29
US20090058210A1 (en) 2009-03-05
KR20090023308A (ko) 2009-03-04
US7982354B2 (en) 2011-07-19

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