CN101741181B - 用于暖通空调领域的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于暖通空调(HVAC)领域的电机，所述电机包括定子、分别安装在定子两端的第一端盖和第二端盖、安装在所述定子内的转子，所述定子包括设置在定子外壳内侧的四个磁极；所述转子包括转轴以及同心地固定到所述转轴的换向器，所述换向器包括偶数个换向器片，每个换向器片均通过等位线与其对面的换向器片电连接；所述第一端盖安装有两个电刷与所述换向器接触。本发明的HVAC电机为四极电机，四极的激振频率大于现有的二极电机的激振频率，使得本发明的电机的振动幅值减小，进而降低了电机的噪音，尤其是改善了电机的谐波噪音；此外，本发明的HVAC电机节省了两根电刷，从而减轻了电刷与换向器之间的摩擦，降低了电机的机械噪音。

Description

用于暖通空调领域的电机

【技术领域】

本发明涉及电机领域，尤其涉及用于暖通空调领域(HVAC)的电机。

【背景技术】

暖通空调(HVAC)领域对电机有低噪音、高电磁兼容(EMC)的要求。电机的噪音通常包括机械噪声、通风噪声和电磁噪声。影响电机的机械噪声的因素包括端盖与电机外壳的安装方式、电刷与换向器的摩擦、转子的同心度等等。而影响电机的电磁噪声的因素包括定子的磁极、转子的铁心、绕线槽等。

现有的暖通领域采用的电机通常是2极12槽的电机，这种电机通常采用两个电刷，该两个电刷成180度分布。这种电机运行时会产生较强的谐波噪音，包括比较明显的12次谐波(12th)及其整数倍的谐波，例如24次谐波(24th)、36次谐波(36th)、48次谐波(48th)以及60次谐波(60nd)等等。

因此，亟需提供一种适用于暖通空调领域的能克服上述缺点的电机。

【发明内容】

针对上述现有的用于暖通空调领域的电机噪音高的缺陷，本发明提供一种低噪音的用于暖通空调领域的电机。

为此，本发明提供一种用于暖通空调领域的电机，所述电机包括定子、分别安装在定子两端的第一端盖和第二端盖、安装在所述定子内的转子，所述定子包括设置在定子外壳内侧的四个磁极；所述转子包括转轴以及同心地固定到所述转轴的换向器，所述换向器包括偶数个换向器片，每个换向器片均通过等位线与其对面的换向器片电连接；所述第一端盖安装有两个电刷与所述换向器接触，所述两个电刷的夹角为80°至100°。

本发明所举实施例具有的有益效果是：本发明的HVAC电机为四极电机，四极的激振频率大于现有的二极电机的激振频率，使得本发明的电机的振动幅值减小，进而降低了电机的噪音，尤其是改善了电机的谐波噪音；另一方面，本发明的HVAC电机比传统的四极电机节省了两根电刷，从而降低了电刷与换向器之间的机械噪音。

【附图说明】

图1是本发明一实施例的电机的分解示意图；

图2是电机的后端盖的轴向平面图；

图3是电机的整体示意图，主要示出了后端盖和定子的外壳；

图4是后端盖的局部放大图；

图5是后端盖的内部结构示意图；

图6是定子的内部结构示意图；

图7是后端盖的侧面示意图；

图8是后端盖安装到定子外壳后的示意图；

图9是后端盖的局部的轴向视图。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了简洁，本说明书中，将靠近负载端的端盖称为“前端盖”，将背离负载端的端盖称为“后端盖”。

图1是本发明一实施例的4极14槽电机的分解示意图。如图1所示，本发明的电机包括转子2、定子3以及安装在定子外壳两端的前端盖4和后端盖1。定子外壳内侧安装有四个磁极，该四个磁极可以由四块磁铁形成，也可以由两块磁铁形成，或者由一块磁铁结合定子的铁壳来形成。如上所述，四极的激振频率大于现有的二极电机的激振频率，使得本发明的电机的振动幅值减小，进而降低了电机的噪音。

转子2包括转轴201、换向器202以及铁芯，换向器202和铁芯都同心地固定到转轴201。换向器202包括偶数个换向器片，每个换向器片均通过等位线与其对面的换向器片电连接。等位线可以设置在换向器的带挂钩的一端，也可以设置在换向器里面。设置等位线主要是为了减少电刷的数量，在本实施例中，设置等位线之后，只需要使用两根电刷，减少了两根电刷。电刷数量的减少，有助于减轻换向器202与电刷之间的摩擦，同时也节省了电机端盖的空间。

图2是电机的后端盖的轴向平面图，示出了后端盖的内部结构。参考图2，后端盖安装有电刷101和110与换向器接触。后端盖还安装有两个电感线圈102和109，其中，电感线圈102的一个线端与电刷101电连接，另一个线端与电源插座106的电连接片104连接。类似地，电感线圈109的一个线端与电刷110电连接，另一个线端与电源插座106的电连接片107连接。电源插座106的电连接片104和107用于连接外部电源。后端盖内侧还设置有倒勾102和109，分别用于固定电感线圈103和108的线端。电感线圈103和108主要用来滤波，提高电机的EMC(电磁兼容)能力。进一步地，为获得更好的EMC能力，还可以在后端盖安装一个电容107，电容107的两极分别电连接到电源插座的两个电连接片104和107，所述电连接的方式包括但不限于焊接。

图3是电机的整体示意图，主要示出了后端盖和定子的外壳。如图3所示，本实施例中，电源插座6以扣合的方式安装到后端盖中。具体地，后端盖设置有至少两个大致平行的夹槽111和112，电源插座106具有对应的定位边，定位边可插到夹槽中并由夹槽夹紧，为了进一步加固电源插座106，还可以加设倒扣，或者在夹槽111和112中填入粘合剂。这种插扣式的电源插座实现了在不改动后端盖的前提下，方便地选用合适的电源插座以满足不同类型的外部电源的需要。如上所述，电源插座内的两个电连接片的外端用于连接外部电源，内端分别连接到两个电感线圈。此外，后端盖中间安装有球形轴承用于支承转子的转轴201，球形轴承的一部分露在后端盖外。

图4是后端盖的局部放大图。如图4所示，后端盖设有电刷盒114用于安装电刷。电刷盒114包括两端开口的用于容装电刷的腔体、安装在腔体的向外开口端的盒盖116、安装在腔体内位于电刷和盒盖之间的弹性件115，在本实施例中，弹性件115为弹簧。盒盖116以扣合的方式安装到电刷盒114中。具体地，电刷盒114的向外开口端的设有两个大致平行的向外的凸缘117(参考图5)，盒盖116具有伸出的两个翻边118用于扣住两个凸缘117。进一步地，凸缘117的一端还可以设置凸出的卡位用于防止盒盖116滑出凸缘117。这种扣合式的盒盖方便安装电刷、弹性件。

为了简洁，将电刷的沿电机径向的长度定义为电刷的“长度”，将电刷的沿电机轴向的长度定义为电刷的“高度”，将电刷的沿电机周向的长度定义为电刷的“厚度”。在本实施例中，电刷为扁平状的柱体，例如截面为矩形的长条状柱体，电刷的宽度小于电刷的高度。相应地，电刷盒114的用于安装电刷的腔体也是扁平状，电刷的沿电机轴向的上侧和下侧分别紧靠电刷盒114的腔体内壁的上侧和下侧。为了防止电刷耗尽之后，弹性件115从腔体的向内的开口端伸出而接触到换向器，弹性件115采用直径大于电刷宽度的弹簧，在电刷盒114两侧挖空以容置该弹簧，并在向内的开口端附近设置限位件119。这样，电刷因损耗而缩短时，弹性件115的端部伸长到限位件119就被限位，避免了该端部与换向器接触。

图5是后端盖的内部结构示意图，图6是定子及前端盖的内部结构示意图。如图5所示，后端盖中，两个电刷的夹角为80°至100°，两个电刷之间设置有进风通道，该进风通道的进风口位于后端盖侧壁。优选地，后端盖还包括隔板151位于侧壁，隔板151将进风口沿着转子的转动方向分成第一入口141和第二入口142，第一入口141的面积大于第二入口142的面积。类似地，如图6所示，前端盖设有出风口401、402等。入口141和入口142通过上述进风通道、定子2与转子3之间的空隙连通上述的出风口401、402等，构成电机内部的风道，用于及时排放电机内部的热量。

再参考图5和图6，后端盖的靠接口端具有一卡环120，卡环120的外径略小于定子外壳的内径以安装到定子外壳内。定子外壳的端部设置有若干个非对称分布的缺口301至305，卡环120的外表面设有对应的若干个定位凸块121至125分别与缺口301至305咬合。进一步地，将后端盖装配到定子外壳时，其中三个定位凸块的端面分别抵到对应的缺口的底面，其他的定位凸块与缺口的底部之间存在空隙。更优选地，该三个定位凸块的端面位于一个平面上，其他定位凸块的端面位于该平面外。在一个实施例中，定子外壳和前端盖可以一体化制造。在制造时，可以对定子外壳的靠后端盖处的内壁进行精车处理。

图7是后端盖的侧面示意图。由于卡环120的外径略小于定子外壳的内径，为了使两者的结合更稳定，卡环120还包括位于外表面的轴向凸肋。如图7所示，凸肋131设置在定位凸块121的端面与卡环的端面之间，类似地，凸肋132设置在定位凸块122的端面与卡环的端面之间，凸肋135设置在定位凸块125的端面与卡环的端面之间。为了便于将卡环安装到定子外壳，凸肋的靠卡环端面处的径向厚度小于远离卡环端面处的径向厚度，使得卡环靠端面处的最大外径略小于定子外壳的内径，且卡环远离端面处最大外径略大于定子外壳的内径。在这里，凸肋主要起径向定位和固定的作用。凸肋也作为后端盖与定子外壳之间的缓冲媒介，在一定程度上减轻电机的振动，降低电机的噪音。

图8是后端盖安装到定子外壳后的示意图。参考图6和图8，前端盖4的中间设有轴承孔，在制造时对轴承孔进行精车处理。此外，前端盖4的中间部分相对于外周部分向外凸出，形成椭圆状。

图9是后端盖的局部的轴向视图。如图9所示，虚线的箭头表示换向器的转动方向，在本实施例中，电刷101的远离换向器的一端相对于换向器的转动方向后倾，与电机径向形成后倾角θ。后倾角有助于改善换向器与电刷之间的摩擦，降低电机的噪音。优选地，后倾角θ的范围在1°至20°。在这种情况下，电刷靠近换向器的端面依然为弧面，该弧面与换向器的外周曲面吻合。作为一个改进，电刷的远离换向器的端面为斜面，斜面与换向器的转动方向相对。这种改进方案中，弹性件对电刷的斜面施加压力时，该压力可以分解为两个分量，一个分量沿电刷的长度方向，一个分量分量垂直于电刷的长度方向。其中，垂直于长度方向的分量的方向与换向器对电刷的摩擦力的方向相同，从而能够将电刷稳定在电刷盒腔体的一侧，减少电刷的振动，减轻电机的噪声。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种用于暖通空调领域的电机，所述电机包括定子、分别安装在定子两端的第一端盖和第二端盖、安装在所述定子内的转子，其特征在于，所述定子包括设置在定子外壳内侧的四个磁极；所述转子包括转轴以及同心地固定到所述转轴的换向器，所述换向器包括偶数个换向器片，每个换向器片均通过等位线与其对面的换向器片电连接；所述第一端盖安装有仅仅两个电刷与所述换向器接触，所述两个电刷的夹角为80°至100°。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述两个电刷之间设置有进风通道，所述进风通道的进风口位于所述第一端盖的侧壁；所述第二端盖设有出风口；所述出风口通过所述定子与转子之间的空隙以及进风通道连通所述进风口。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一端盖还包括隔板位于所述侧壁，所述隔板将所述进风口沿着所述转子的转动方向分成第一入口和第二入口，所述第一入口的面积大于所述第二入口的面积。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一端盖还安装有两个电感线圈和一个电容，每个电感线圈的一个线端与对应的一个电刷电连接，另一个线端用于连接外部电源；所述第一端盖内侧还设置有倒勾用于固定所述电感线圈的与电刷点连接的线端；所述电容的两极分别电连接到所述两个电感线圈的与外部电源电连接的线端。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一端盖还包括电源插座，所述第一端盖设置至少两个大致半行的夹槽，所述电源插座具有对应的定位边以安装到所述夹槽中；所述电源插座内设有两个电连接片，所述两个电连接片的外端用于连接外部电源，内端分别连接到所述两个电感线圈。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电刷安装在第一端盖的电刷盒内，所述电刷盒包括两端开口的用于收容电刷的腔体、安装在所述腔体的向外开口端的盒盖、安装在所述腔体内位于所述电刷和盒盖之间的弹性件；所述电刷盒的向外开口端设有两个大致半行的向外的凸缘，所述盒盖具有伸出的两个翻边用于扣住所述两个凸缘；所述凸缘的一端具有凸出的卡位用于防止所述盒盖滑出所述凸缘。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述电刷为柱体，所述电刷的沿电机轴向的高度大于其沿电机周向的宽度；所述电刷的沿电机轴向的上侧和下侧分别紧靠所述电刷盒的腔体内壁的上侧和下侧；所述弹性件为直径大于电刷宽度的弹簧，所述电刷盒的腔体的向内的开口处设置有限位件防止所述弹簧伸出所述腔体。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子包括14个绕线槽。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第一端盖中间安装有轴承，所述轴承的一部分露在所述第一端盖外；所述第二端盖的中间部分相对于外周部分向外凸出形成椭圆状，所述中间部分安装有轴承；所述第一端盖的轴承和所述第二端盖的轴承同轴地支撑所述转子的转轴。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的电机，其特征在于，所述电刷的远离所述换向器的一端逆着所述换向器的转动方向倾斜，与电机径向形成后倾角。

11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述电刷靠近所述换向器的端面为弧面，远离所述换向器的端面为斜面，所述斜面与所述换向器的转动方向相对。

12.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一端盖包括一卡环，所述卡环的外径略小于所述定子外壳的内径以便所述卡环安装到所述定子外壳内；所述定子外壳的端部设置有三个以上的缺口，所述卡环的外表面设有对应的定位凸块与所述缺口咬合，其中三个定位凸块的端部抵到所述所述缺口的底部，其他定位凸块的端面与所述缺口的底部之间存在缝隙。

13.根据权利要求12所述的电机，所述卡环还包括轴向凸肋位于所述定位凸块与卡环端面之间的外表面，所述凸肋的靠卡环端面处的径向厚度小于远离卡环端面处的径向厚度，使得所述卡环靠端面处的最大外径略小于所述定子外壳的内径、远离端面处最大外径略大于所述定子外壳的内径。

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