CN101895158B - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，包括定子及装设于定子内的转子，所述定子包括定子铁心及若干个电刷，所述定子铁心包括定子轭部、从定子轭部向内延伸的2p个主凸极和2p个辅助凸极，所述2p个主凸极和2p个辅助凸极沿转子周向交替分布，所述2p个主凸极上分别缠有励磁绕组，所述4p个电刷通过一控制电路与所述励磁绕组相连，所述励磁绕组通电后所述电机定子可选择性地形成4p个磁极或2p个磁极，其中p为大于等于1的正整数。本发明的电机，用户可根据需要选择4p个磁极或2p个磁极，相较于现有技术，由于可采用变极调速，从而可大大增加电机的调速范围。

Description

电机
技术领域
本发明属于电机领域，尤其涉及一种可增加调速范围的通用电机。
背景技术
单相串励电机也称通用电机，是带换向器的电枢绕组经电刷与定子励磁绕组串联的单相电机，是交流换向器电机中最常用的类型。此种电机由于转速高、体积小、重量轻、启动转矩大、调速方便，具有串励特性，常用于医疗器械、电动工具、日用电器等需要高速、体积小、重量轻的小功率器械的驱动，如：食物搅拌机、吸尘器、家用缝纫机、电钻、电磨及其他手提式电动工具。
现有的业界常用的双边单相串励电机通常采用两个励磁绕组分别缠绕于两个凸极上，每一励磁绕组在相应凸极处形成励磁极，且两励磁极的极性相反，两励磁极通过定子铁心两边的轭部、两励磁极与转子间的气隙、转子电枢构成磁回路。这样，两个励磁绕组只能形成两个磁极，调速范围窄。
本发明旨在开发一种新型的可增加调速范围的通用电机。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电机，包括定子及装设于定子内的转子，所述定子包括定子铁心及若干个电刷，所述定子铁心包括定子轭部、从定子轭部向内延伸的2p个主凸极和2p个辅助凸极，所述2p个主凸极和2p个辅助凸极沿转子周向交替分布，所述2p个主凸极上分别缠有励磁绕组，所述4p个电刷受一控制装置控制选择性地与所述励磁绕组相连，所述励磁绕组通电后所述电机定子可选择性地形成4p个磁极或2p个磁极，其中p为大于1的正整数。
本发明进一步的改进在于：所述电机为通用电机，所述转子包括电枢绕组通过换向器和电刷与所述定子励磁绕组电连接。
本发明进一步的改进在于：所述定子包括4p个电刷。
本发明进一步的改进在于：当形成4p个磁极时，所述4p个电刷中的每一个电刷都有电流通过，所述主凸极产生极性相同的一种极性，而在辅助凸极处形成相反极性的另一种极性。
本发明进一步的改进在于：当形成2p个磁极时，所述4p个电刷中的2p个电刷有电流通过而另外2p个电刷被断开，两相邻主凸极产生的极性相反。
本发明所举实施例具有的有益效果是：本发明的电机，用户可根据需要选择4p个磁极或2p个磁极，相较于现有技术，由于可采用变极调速，从而可大大增加电机的调速范围。
附图说明
图1所示为本发明一实施例的电机沿垂直轴线方向的截面结构示意图；
图2所示为电机的电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图3所示为电机工作在4极状态下电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图4所示为电机工作在4极状态下的磁场分布示意图；
图5所示为电机工作在2极状态下电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图6所示为电机工作在2极状态下的磁场分布示意图；
图7所示为本发明另一实施例提供的电机沿垂直轴线方向的截面结构示意图；
图8所示为图7的电机电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图9所示为电机工作在4极状态下电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图10所示为电机工作在4极状态下的磁场分布示意图；
图11所示为电机工作在2极状态下电刷的电连接端与绕组接线端的连接关系示意图；
图12所示为电机工作在2极状态下的磁场分布示意图。
具体实施方式
为了使本发明的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。
本发明的电机，包括定子及装设于定子内的转子，所述定子包括定子铁心及4p个电刷，所述定子铁心包括定子轭部、从定子轭部向内延伸的2p个主凸极和2p个辅助凸极，所述2p个主凸极和2p个辅助凸极沿转子周向交替分布，所述2p个主凸极上分别缠有励磁绕组，所述4p个电刷通过一控制电路与所述励磁绕组相连，所述励磁绕组通电后所述电机定子可选择性地形成4p个磁极或2p个磁极，其中p为大于1的正整数。
具体地，请参阅图1与图2，本发明一实施例提供的单相4极/2极串励电机包括定子与转子。所述定子包括定子铁心20及两励磁绕组30、32，所述定子铁心20由复数个叠片沿转子轴向堆叠而成，包括两个主凸极22和两个辅助凸极24，所述主凸极22与辅助凸极24沿转子50周向交替分布于转子50电枢外侧，所述励磁绕组30分别缠绕于所述主凸极22上，辅助凸极24上没有缠励磁绕组。所述定子还包括四个电刷40、42、44、46，每一电刷40、42、44、46具有一电连接端E、G、F、H。所述两励磁绕组30、32的接线端A、B、C、D与所述电刷40、42、44、46的电连接端E、F、G、H相互间的电连接方式受控制装置60控制，在电子控制技术领域，一般技术人员都知道可以有多种实现方式，如可通过触点式变换或电子式变化等方式，由于控制方法为业界所熟知，且不是本专利的重点，因此不在此作详细说明。所述转子50包括转轴52、固定于转轴52一端的换向器54、固定至转轴52另一端的转子铁心56、及若干缠绕于铁心56上的绕组，所述绕组的末端分别焊接至换向器54的对应挂钩上，通过电刷40、42、44、46与换向器54之间的滑动接触，可将电流导向转子绕组58。
请参阅图3，所述第一励磁绕组30的一端A用于与外接电源连接，另一端B分别与电刷40的电连接端E及电刷42的电连接端G相接，通过电刷40、42、44、46与换向器54滑动接触后，所述电刷40、42将分别通过换向器和转子绕组58与另外两电刷44、46电连接，电刷44、46的电连接端F、H连接至第二励磁绕组32的一端D，第二绕组32的另一端C与外接电源连接。
请一并参阅图4，电机工作时，两励磁绕组30、32在两主凸极22处形成励磁极，且两主凸极22处形成的励磁极极性相同(如励磁极的北极都朝外或都朝里)，磁力线在每一励磁极、定子轭部、相邻的两辅助磁极、相邻的两辅助磁极与转子间的气隙、转子、转子与励磁极间的气隙之间形成回路。这样，缠绕于所述两主凸极22上的励磁绕组30、32可于主凸极22处形成两个极性相同的励磁极，于辅助凸极24处形成两个极性与主凸极22处极性相反的感应磁极，总共形成4个磁极，即：4个磁回路，通电的转子绕组58在励磁绕组30、32产生的磁场作用下驱动转子50旋转。
请参阅图5，当通过控制电路将电刷40的电连接端E及电刷42的电连接端G断路时，所述第一励磁绕组30的一端A与外接电源连接，另一端B与电刷44的电连接端F相接，通过电刷44、46与换向器54滑动接触后，所述电刷44的通过转子绕组58与电刷46电连接，电刷46的电连接端H连接至第二绕组32的一端C，第二绕组32的另一端D与外接电源连接。
请一并参阅图6，电机工作时，两励磁绕组30、32在两主凸极22处形成励磁极，且两主凸极22处形成的励磁极极性相反，即：一个主凸极的北极朝里而另一个主凸极的北极朝外，在第一主凸极、位于主凸极两侧的定子轭部、第二主凸极、第二主凸极与转子间的气隙、转子、转子与第一主凸极间的气隙之间形成2个磁回路。这样，缠绕于所述两主凸极22上的励磁绕组30、32可于主凸极22处形成两个极性相反的励磁极，共形成2个磁回路，通电的转子绕组58在励磁绕组30、32产生的磁场作用下驱动转子50旋转。
在本发明实施例中，所述定子铁心为双边结构，定子横截面可以是圆形或方形等不同形状。每一凸极22、24包括从定子轭部沿径向向内延伸的颈部，从颈部沿转子周向延伸的两极靴，两极靴远离轭部(与转子相对)的表面形成连续的极弧，围绕在转子50外侧。所述主凸极22的极靴与定子轭部间的距离大于所述辅助凸极24的极靴与定子轭部间的距离，这样，所述主凸极22极靴与定子轭部间可形成较大的收容空间，以容纳励磁绕组30、32。可以理解地，此处所称周向和径向为广义上的周向和径向，并非针对圆或圆柱形结构，如方形等其他形状亦包含在本发明范围之内。
图7至图11所示为本发明另一实施例提供的单相串励电机。
请参阅图7至图11，本发明的电机包括4个主凸极22和4个辅助凸极24相互间隔排列，4个主凸极22上分别缠绕励磁绕组30、32、34、36，辅助凸极上未绕励磁绕组，当励磁绕组30、32、34、36的末端A~H与电刷的电连接端I、J、K、L、M、N、P、Q的连接关系如图9所示时，电机可形成8个磁回路，也即形成8个磁极，如图10所示；当励磁绕组30、32、34、36的末端A~H与电刷的电连接端I、J、K、L、M、N、P、Q的连接关系如图11所示时，电机可形成4个磁极，如图12所示。
本发明的电机，用户可根据需要选择4p个磁极或2p个磁极，其中p为大于等于1的正整数，相较于现有技术，由于可采用变极调速，从而可大大增加电机的调速范围。
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 (8)

1.一种电机，包括定子及装设于定子内的转子，所述定子包括定子铁心及若干个电刷，其特征在于：所述定子铁心包括定子轭部、从定子轭部沿径向向内延伸的2p个主凸极和2p个辅助凸极，所述2p个主凸极和2p个辅助凸极沿定子轭部周向交替分布并围绕在转子外围，所述2p个主凸极上分别缠有励磁绕组，一控制装置控制所述励磁绕组的接线端和所述电刷的电连接端相互间的电连接，并使得所述励磁绕组通电后所述电机定子可选择性地形成4p个磁极或2p个磁极，其中p为大于等于1的正整数。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述电机为通用电机，所述转子包括电枢绕组通过换向器和电刷与所述定子励磁绕组电连接。
3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于：所述定子包括4p个电刷。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：当形成4p个磁极时，所述4p个电刷中的每一个电刷都有电流通过，所述主凸极产生极性相同的一种极性，而在辅助凸极处形成相反极性的另一种极性。
5.如权利要求3所述的电机，其特征在于：当形成2p个磁极时，所述4p个电刷中的2p个电刷有电流通过而另外2p个电刷被断开，两相邻主凸极产生的极性相反。
6.如权利要求1所述的电机，其特征在于：每一凸极包括从定子轭部沿径向向内延伸的颈部，从颈部沿转子周向延伸的两极靴，两极靴与转子相对的面形成连续的极弧。
7.如权利要求6所述的电机，其特征在于：所述主凸极极靴的末端与定子轭部间的距离大于所述辅助凸极极靴的末端与定子轭部间的距离。
8.如权利要求1所述的电机，其特征在于：p等于1、2或3。
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