CN101401281A - 电机 - Google Patents

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    • H02K23/34—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having mixed windings

Abstract

本发明公开了一种电机，其包括具有用于容纳电枢线圈的电枢槽(24)的电枢(20)以及具有换向器片(11)的换向器(10)，其中至少一个电枢线圈包括两子线圈(25，26)，其相对于电枢(20)的旋转轴线(21)彼此对称设置。电机的特征在于，换向器片(11)的数量是电枢槽(24)数量的整数倍。

Description

电机
背景技术
本发明涉及电机，尤其涉及根据权利要求1前序部分所述的直流电机。
由WO2005/076442A已知具有对称设置的电枢绕阻的电动机。对称设置的电枢绕阻包括第一线圈，其在两任意电枢槽之间缠绕并与相邻换向器片电接触。第二线圈在两个电枢槽之间缠绕，其中这两个电枢槽与第一线圈的两个电枢槽在关于电枢轴的中点的点对称的位置且以相反的方向缠绕。在电动机中，电枢槽的数量与换向器片的数量相同。电动机分别具有用于高速及低速的电刷以及共同电刷。第一线圈及第二线圈设置成，当用于较高速度的电刷与邻近的换向器片接触并且第一线圈与第二线圈因此而短路时，在较高速度下它们在关于电刷的中点对称的位置并位于旋转轴的中点的轴线上。
发明内容
根据本发明，具有权利要求1所述特点的电机具有改善降低噪声及较好的电磁兼容性(EMV)。这通过以下达到，根据本发明的电机具有包括电枢线圈的电枢绕阻，其中至少一个电枢线圈包括两个相对于电枢的旋转轴线对称设置的子线圈。这表示，电枢线圈如此构造，两子线圈分别相对于电枢的旋转轴线彼此对称设置。根据本发明，换向器片的数量是电枢槽数量的整数倍。换向器片的数量尤其至少是电枢槽数量的双倍。优选地，换向器片的数量是电枢槽的数量的两倍。然而，片的数量可达例如电枢槽数量的三倍。此外，换向器优选地具有偶数个换向器片。
这两个子线圈根据本发明如此彼此对称地设置，在子线圈通电时，在磁场中基本上没有径向力作用于电枢。这两个子线圈可同时换向，其中它们例如与相邻的换向器片连接。合成的径向力尤其由此较好地补偿，即两个子线圈基本上彼此几何平行且设置成到电枢的旋转轴线的距离相同。此外，径向力尤其由此较好的补偿，即两个子线圈具有相同的匝数。此外，径向力尤其如下较好地补偿，其中两个子线圈以相反的绕向彼此缠绕。这两个彼此对称设置的子线圈在下文中也称为子线圈对。尤其涉及两极电绕组。
这两个对称设置的子线圈优选地根据弦形绕组的方式缠绕，然而，也可根据直径绕阻的方式缠绕。
在具有多倍数量换向器片时，会由对应的多个子线圈分别在电枢槽中缠绕。例如具有两倍数量换向器片时，两子线圈(分别是子线圈对的子线圈)在电枢槽缠绕，或者在具有三倍数量换向器片时，三个子线圈(同样分别是子线圈对的子线圈)在电枢槽缠绕。这表示，在电枢槽中设置两对或三对子线圈对的两个或三个子线圈。对于设定的槽表面，这可例如通过相应地减少每个子线圈的匝数或减小线圈导线截面积达到，其中首先与转速变化相关，其次与功率变化相关。
子线圈对的两个子线圈可彼此电串联或电并联。在串联时，两个子线圈具有两端，其分别与换向器片电连接。如果设有双倍数量的换向器片，那么两个串联子线圈的两端分别与再下一换向器片电连接。例如，第一子线圈对的第一端与第一换向器片连接，第一子线圈对的第二端与再下一(即第三)换向器片连接。其中，第二换向器片与第二子线圈对的第一端连接，第二子线圈对的第二端再次与再下一(本文中是第四)换向器片连接。串联子线圈对的两端的这种连结相应地持续，直至所有具有对称设置的子线圈的电枢槽都被占用。在三倍数量的换向器片时，串联子线圈的两端以类似的方式与第三换向器片电连接。这表示，例如第一子线圈对的第一端与第一换向器片连接，第一子线圈对的第二端与第四换向器片连接。此后，第二子线圈对的第一端与第二换向器片连接，第二子线圈对的第二端与第五换向器片连接。此外，第三子线圈对的第一端与第三换向器片连接，第三子线圈对的第二端与第六换向器片连接。
在并联时，两个子线圈各具有子线圈对的两端，使得每子线圈对的四端与换向器片导电连接。在双倍数量的换向器片时，两个子线圈的端以交替方式与相邻的换向器片连接。这表示，子线圈的第二端分别与再下一换向器片连接。此后例如，第一子线圈的第一端与第一换向器片连接，第一子线圈的第二端与再下一换向器片(也即第三换向器片)连接，而第二子线圈的第一端与第二换向器片连接，第二子线圈的第二端与第四换向器片连接。
根据本发明的电机具有至少二电刷，其可滑动地位于换向器上。这两个电刷例如位于彼此相对的位置。为了在换向时保证尽可能均匀的电流，如此选择电刷宽度，使得在换向器旋转时与两个子线圈连接的片每次都短路。然而，也可以选择其它的电刷宽度，例如换向器片的宽度的1，2倍。
在根据本发明的电机中，也可设有用于转速设置的第三电刷，其中在彼此相对位置的端电刷(下文中称为第一电刷及第二电刷)之间设置径向。此后，第三电刷相对于第一电刷在旋转方向上设置成小于180°的一定角度，例如70°。其中较低转速级将两个位于彼此相对位置的端电刷(即第一电刷及第二电刷)通电，而第三电刷无电流。在较高转速级中，将第二及第三电刷通电，与此相反，第一电刷无电流。此后，第二电刷构成共同电刷，其在较低转速与第一电刷共同作用，在较高转速时与第三电刷共同作用。
在其它有利实施方式中，作为双倍绕阻，具有减少(例如一半)的线圈导线截面对称设置子线圈由两层构成。以此达到提高的槽容积效率。
根据本发明的电机可例如是用于调整卡车中的可移动的元件的两极直流电动机，例如雨刷电动机、车窗玻璃升降器电动机、座椅调节器电动机。
下文借助于附图详细说明本发明。其中：
图1显示了具有两个电刷的电机；
图2显示了具有两对称子线圈的电枢线圈的第一实施方式，其中对称子线圈具有串联的弦形绕组；
图3显示了具有两对称子线圈的电枢线圈的第二实施方式，其中对称子线圈具有并联的弦形绕组；
图4显示了具有两对称子线圈的电枢线圈的第三实施方式，其中对称子线圈具有直径绕阻；
图5具有三倍数量换向器片的第四实施方式。
图1中显示了电机100，其具有电枢20、两磁极30及具有换向器片11的换向器10。电枢20及换向器10固定安装在具有旋转轴线21的电枢轴22。第一电刷及第二电刷14彼此相对且可滑动地位于换向器10上。
图2中示意性显示了电枢线圈的第一实施方式的部分展开，其中电枢线圈具有各两个对称的子线圈。在所示实施方式中，换向器10具有二十四个片11，及电枢20具有十二个齿23及十二个电枢槽24。电枢线圈根据形式为弦形绕组的叠绕阻的方式缠绕。第一子线圈对25，26如下缠绕：第一子线圈25的绕组位于第一电枢槽24第六电枢槽24中，其中第一电枢槽24在第十二及第一齿23之间，第六电枢槽24在第五及第六齿23之间。第二子线圈26的绕组位于第十二电枢槽24及第七电枢槽24中，其中第十二电枢槽24在第十一及第十二齿23之间，第七电枢槽24在第六及第七齿23之间。第一及第二子线圈25，26的两端分别与再下一(本文是第三及第五)换向器片11电连接。此后，两个子线圈25，26串联。第一及第六电枢槽24以及第七及第十二电枢槽24位于彼此相对位置，使得两个子线圈25，26相对于电枢20的旋转轴线13彼此对称设置。子线圈25，26彼此平行，其中这两个子线圈25，26以相反的转向缠绕。在所示实施方式中，在第二子线圈26缠绕之前，首先缠绕第一子线圈25。备选地两个子线圈25，26也可以以交替方式缠绕。
第二子线圈对25′，26′的第一子线圈25′同样位于第一及第六电枢槽24中，第二子线圈对25′，26′的第二子线圈26′位于第十二及第七电枢槽24中。该两端再次分别与再下一换向器片11连接，其中在本文中，第二子线圈对的第一端第四换向器片11连接，第二端与第六换向器片11连接。与此相对应，其它电枢槽24分别占有两子线圈对25，26的两个第一子线圈25或第二子线圈26，其中子线圈对25，26的两端分别与再下一换向器片11(例如第三和第五以及第四和第六)连接。这表示，位于相同电枢槽24中的两子线圈对25，26及25′，26′的四端，，以交替方式分别与换向器片11连接。
图3中示意性显示了电枢线圈的第二实施方式的部分展开，其中显示了两子线圈对的各自的两对称子线圈25，26以及25′，26′。在所示实施方式中，换向器10再次具有二十四个片11，电枢20具有十二个齿23及十二个电枢槽24。电枢线圈同样根据形式为弦形绕组的叠绕阻的方式缠绕。第一子线圈对25，26的第一子线圈25的绕组位于第二电枢槽24及中第七电枢槽24中，其中第二电枢槽24在第一及第二齿23之间，第七电枢槽24在第六及第七齿23之间。第一子线圈对25，26的第二子线圈26的绕组位于第一电枢槽24及第八电枢槽24中，其中第一电枢槽24在第十二及第一齿23之间，第八电枢槽24在第七及第八齿23之间。两个子线圈25，26并联，其中各子线圈25，26的两端分别与再下一换向器片11电连接。也即，图3中第一子线圈25的第一端与第六片11连接，第一子线圈25的第二端与第八片11连接，第二子线圈26的第一端与第七片11连接，第二子线圈26的第二端与第九片11连接。此后，子线圈对25，26的四端以交替方式与相邻的换向器片11连接。第二子线圈对25′，26′的第一子线圈25′如第一子线圈对25，26的第一子线圈25那样位于同一电枢槽24，然而根据图3，线圈端与第七及第九换向器片11电连接。与此相对应，第二子线圈对25′，26′的第二子线圈26′如第一子线圈对25，26的第二子线圈26那样在同一电枢槽24缠绕。其第一及第二端与第六及第八换向器片11连接。
图4中示意性显示了电枢线圈的第一实施方式的部分展开，其中电枢线圈分别具有两对称子线圈。在所示实施方式中，换向器10具有二十四个片11，电枢20具有十二个齿23及十二个电枢槽24。电枢线圈根据形式为直径绕阻的叠绕阻的方式缠绕。第一子线圈对25，26如下缠绕：第一子线圈25的绕组位于第一电枢槽24及第七电枢槽24中，其中第一电枢槽24在第十二及第一齿23之间，第七电枢槽24在第六及第七齿23之间。第二子线圈26的绕组同样位于第一电枢槽24及第七电枢槽24中，其中第一电枢槽24在第十二及第一齿23之间，第七电枢槽24在第六及第七齿23之间。第一及第二子线圈25，26的两端分别与再下一(本文是第六及第八)换向器片11电连接。此后，两个子线圈25，26串联。在所述实施方式中，在第二子线圈26缠绕之前，首先缠绕第一子线圈25。备选地，这两个子线圈25，26也可以交替方式缠绕。
第二子线圈对25′，26′的第一子线圈25′以及第二子线圈26′同样位于第一及第七电枢槽24中。两端再次分别与再下一换向器片11连接，其中第二子线圈对25′，26′的第一端与第七换向器片11连接，第二端与第九换向器片11连接。与此相对应，其它电枢槽24也分别占有两子线圈对25，26的两个第一子线圈25或第二子线圈26，其中子线圈对25，26的两端分别与再下一换向器片11(例如第三和第五以及第四和第六)连接。这表示，位于相同电枢槽24中的两对子线圈对25，26及25′，26′的四端以交替方式分别与换向器片11连接。
在根据图5的实施方式中示意性显示了分别具有两对对称子线圈的电枢线圈的部分展开，其中换向器10具有二十四个片11，电枢20具有八个齿23及八个电枢槽24。据此，换向器片11的数量共计达电枢槽24的数量的三倍。电枢线圈根据形式为弦形绕组的叠绕阻的方式缠绕。第一子线圈对25，26如下缠绕：第一子线圈25的绕组位于第一电枢槽24及第四电枢槽24中，其中第一电枢槽24在第八及第一齿23之间，第四电枢槽24在第三及第四齿23之间。第二子线圈26的绕组位于第八电枢槽24及第五电枢槽24中，其中第八电枢槽24在第七及第八齿23之间，第五电枢槽24第四及第五齿23之间。第一及第二子线圈25，26的两端分别与第三(本文是第三及第六)换向器片11电连接。此后，这两个子线圈25，26串联。与图2中所述实施方式类似，在其中缠绕了第一子线圈25的电枢槽24及在其中缠绕了第二子线圈26的电枢槽24位于彼此相对的位置。这两个子线圈25，26相对于电枢20的旋转轴线13彼此对称设置，其中它们彼此平行，其中这两个子线圈25，26以相反的绕向缠绕。在所述实施方式中，在第二子线圈26缠绕之前首先缠绕第一子线圈25。备选地这两个子线圈25，26也可以交替方式缠绕。
第二子线圈对25′，26′的第一子线圈25′同样位于第一及第四电枢槽24中，第二子线圈对25′，26′的第二子线圈26′同样位于第八及第五电枢槽24中。两端再次分别与第三换向器片11连接，其中在本文中，第二子线圈对25′，26′的第一端与第四换向器片11连接，第二端与第七换向器片11连接。
第三子线圈对25＂，26＂的第一子线圈25′同样位于第一及第四电枢槽24中，第三子线圈对25＂，26＂的第二子线圈26′同样位于第八及第五电枢槽24中。两端再次分别与第三换向器片11连接，其中本文中，第三子线圈对25＂，26＂的第一端与第五换向器片11连接，第二端与第八换向器片11连接。
与此相对应，其它电枢槽24分别占有三个子线圈对25，26、25′，26′及25＂，26＂的三个第一子线圈25，25′，25＂或第二子线圈26，26′，26＂，其中子线圈对25，26、25′，26′或25＂，26＂的两端分别与再下一换向器片11(例如第三及第六、第四及第七以及第五及第八)连接。这表示，位于相同电枢槽24中的两对子线圈对25，26及25′，26′的四端以交替方式分别与换向器片11连接。
图2，图3，图4及图5分别显示了串联及并联两个子线圈25，26的实施方式。根据所示原则，两对称设置的子线圈25，26的绕组可实现为更多其它的绕组设计。

Claims (9)

1.一种包括电枢(20)和换向器(10)的电机，所述电枢(20)具有用于容纳电枢线圈的电枢槽(24)，而所述换向器(10)具有换向器片(11)，其中，至少一个电枢线圈包括两子线圈(25，26)，该两子线圈(25，26)关于所述电枢(20)的旋转轴线(21)彼此对称地设置，其特征在于，所述换向器片(11)的数量是所述电枢槽(24)数量的整数倍。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述换向器片(11)的数量是所述电枢槽(24)的数量的至少两倍。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述两个子线圈(25，26)基本上彼此几何平行地设置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述两个子线圈(25，26)具有相同的匝数。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述两个子线圈(25，26)沿相反的绕向缠绕。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述两个子线圈(25，26)在电路上是串联的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述两个子线圈(25，26)在电路上是并联的。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，至少两个电刷(14)可滑动地安装于所述换向器(10)上。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，三个电刷(14)可滑动地安装于所述换向器(10)上。
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