CN102308457A - 直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流电机1，包括圆柱形的线圈架7；17，该线圈架在两个侧面的端部部段201，202上包括导线导向元件9；10，12，该导线导向元件用于引导空气隙绕组的第一绕组导线80；180和第二绕组导线81；181，其中，第一绕组导线80；180和第二绕组导线81；181分别具有矩形的绕组部段20；120，其中第一绕组导线80；180的矩形的绕组部段20；120和第二绕组导线81；181的矩形的绕组部段20；120重叠地布置在圆柱形的线圈架7；17上并且导线导向元件9；10，12设计成用于引导第一绕组导线80；180和第二绕组导线81；181相互从对方旁边通过。

Description

直流电机

本发明涉及一种直流电机，其包括圆柱形的线圈架，它在两个侧面的端部部段上包括用于引导空气隙绕组的第一绕组导线和第二绕组导线的导线导向元件。

现有技术

直流电机表示以直流电流运转的电动机或者表示反向地将机械能转变成电流的发电机。直流电机由不运行的部件即定子和可转动地支承的部件即转子组成。直流电机可以设计成内转子或外转子电机。在内转子电机情况下，转子是直流电机的内部部件而定子是直流电机的外部部件。外转子电机具有相反布置的转子和定子。

具有空气隙绕组的直流电机最好被称为无刷直流电机，电子换向直流电机或也称为钟形电枢电机并且特征在于，空气隙绕组最好设计成两相的空气线圈，它具有一个空气隙，线圈绕组在该空气隙中延伸，直流电机不形成任何定位力矩并且可以完全自由地转动。此外，空气隙绕组具有很小的机械振动，高的运转平稳性以及小的电感。

由DE202006007619U1已知一种具有空气隙绕组的直流电机。空气隙绕组是多层的并且是具有倾斜延伸的绕组方向的波形绕组，由此在实施该绕组时产生高的费用。空气隙绕组构造成无铁绕组，该绕组在空气隙中旋转并且机械地换向。线圈绕组的绕组导线是热粘合漆包线（Backlackdraht）。在制造线圈绕组之后实施热粘合（Vebacken），因为该绕组在直流电机中是旋转部件并且因此必须形成一个紧凑的单元。

发明的公开

本发明的目的是提供一种直流电机，其中在制造空气隙绕组时可以简单地叠绕和引导绕组导线。

本发明的该目的通过按照权利要求1所述的直流电机解决。本发明的其它有利的实施形式在从属权利要求中给出。

本发明具有一种包括圆柱形的线圈架的直流电机。线圈架包括在两个侧面的端部部段上的用于引导空气隙绕组的第一绕组导线和第二绕组导线的导线导向元件。第一绕组导线和第二绕组导线各具有矩形的绕组部段，其中第一绕组导线的矩形的绕组部段和第二绕组导线的矩形的绕组部段重叠地布置在圆柱形的线圈架上。导线导向元件设计成，引导第一绕组导线和第二绕组导线相互通过对方。

按照本发明的直流电机优点是作为空气隙绕组的绕组的简单结构，由此实现电机非常安静的和低损耗的运转。此外，电机完全免除定位力矩。只需要非常少的部件用于构造直流电机，由此可以减小重量和简化制造。绕组导线即使被布置在直流电机的旋转的部件上时也不必被热粘合或浇铸。由此减少制造时间。

在本发明的一个实施形式中，线圈架的两个侧面的端部部段设计成可插接的和是环形的并且最好经环形元件相互连接起来。在此情况下，环形元件具有比端部部段较小的直径。此外，在环形元件的区域中布置叠片组。由于各单个部件只需要插接在一起，因此这种模块式结构实现了直流电机的简单制造。

在本发明的另一个实施形式中，线圈架的一个端部部段是盖形的，其中在中心部形成具有孔的轴承座。这种设计使直流电机的简单组装成为可能。

按照本发明的另一个实施形式，线圈架的两个侧面的端部部段各具有作为导线导向元件的支撑件的一种规则的布置。在此情况下第一和第二绕组导线交替地从侧面被引导到支撑件处并且在支撑件上引导。此外，支撑件具有U形槽，以便固定在支撑件上被引导的第一和第二绕组导线。通过这种设计来引导第一绕组导线和第二绕组导线相互通过对方，其中形成对空气隙绕组的简单导向。

在本发明的另一个实施形式中，作为导线导向元件在线圈架的两个侧面的端部部段处设置销栓，其中在销栓处交替地引导第一和第二绕组导线。销栓在两个侧面的端部部段上被如此地布置，使得第一绕组导线和第二绕组导线的总长度最好相等。由于第一和第二绕组导线的相等的总长度，两个绕组具有相同的电阻并且由于在磁化区中的面积相等性由此电压的形状和大小也保持相同。

此外，在本发明的另一个实施形式中，线圈架具有四个环形的插接元件和作为导线导向元件的固定配件一种规则的相间隔的布置。插接元件如此地相互错开的布置，使得固定配件位于与无固定配件的部段相对置的位置上。在此情况下，第一绕组导线经第一插接元件的固定配件和第二绕组导线经第二插接元件的固定配件引导。此外，插接元件布置在一个叠片组的两个侧面上。通过这种设计方便了空气隙绕组的实施，因为设置了用于引导绕组导线的槽道。此外保证直流电机的一种简单的结构，因为各单个部件相互插接在一起。

此外，按照本发明的另一个实施形式，线圈架由塑料制成。由于塑料可以容易地在复杂的模具中注塑，因此形成一种成本有利的多功能部件。

本发明以下依据实施例并参照附图详细地说明。附图中所示：

图1是按照本发明的直流电机；

图2是在按照本发明的直流电机中的具有空气隙绕组（空隙绕组）的定子的第一实施形式；

图3是在图2中示出的没有空气隙绕组的第一实施形式；和

图4是在按照本发明的直流电机中的具有空气隙绕组的定子的第二实施形式。

图1示出了按照本发明的具有转子2和定子3的直流电机1。直流电机1设计成外转子电机，其中转子2具有永久磁铁4并且定子3具有用于多相的绕组的线圈架17。线圈架17具有圆柱的形状，其带有盖形的端部部段201。

圆柱形的线圈架17的盖形的端部部段201中，在中心处布置用于容纳轴承15的轴承座14。轴承15被预先安装在线圈架17的轴承座14中。直流电机1的轴23布置在轴承15中。此外，在线圈架17的盖形的端部部段201中围绕轴承座14分别布置三个接线支柱21。在接线支柱21上固定接线5，它们与在线圈架17上的绕组的导线末端连接。此外，在线圈架17的盖形的端部部段201上设置三个空气孔22。

直流电机1的转子2被径向通风机100包围。在径向通风机100中，空气与径向通风机100轴23平行度地或在轴23的轴向上被吸入并且通过径向叶轮的旋转被偏转90°并且沿径向吹出。具有从单侧和从双侧吸入的带有和没有外壳的径向通风机。直流电机1的模块式设计使得简单的制造成为可能，因为各单个部件只需要相互插接起来。

图2和图3示出了第一实施形式中的定子3，其中在图3中示出了没有叠片组6以及没有空气隙绕组的线圈架17。在盖形的线圈架17的端部部段201，202的中心形成具有孔19的轴承座14。在轴承座14的该孔19中插入直流电机1的轴承15。此外示出了围绕轴承座14的三个接线支柱21以及三个空气孔22。

圆柱形的线圈架17是两构件式构造成，其中除了盖形的端部部段201以外还设置另一个端部部段202，它最好也是盖形的。在这两个侧面的端部部段201，202上设置导线导向元件10，12。线圈架17的两个端部部段201，202可插接地并且环形地成形并且最好经在图3中所示的环形元件13相互连接起来。环形元件13具有圆柱形形状并且具有相对于线圈架17的端部部段201，202的较小的直径。如图2所示，叠片组6布置在环形元件13上。叠片组6用作磁导轭铁并且由电工钢片组成。叠片组6用薄的绝缘带或绝缘薄膜绝缘。但是，叠片组6也可以用另外的方式绝缘或甚至不被绝缘。

线圈架17的两个侧面的端部部段201，202分别具有规则地布置的支撑件10作为导线导向元件。每个支撑件10具有U形槽11。此外，在端部部段201，202上布置销栓12作为导线导向元件，其中每三个销栓12形成一组。作为支撑件10和销栓12的替代方案，也可以布置不同设计结构的导线导向元件。

在导线导向元件10，12上实施空气隙绕组，盖空气隙绕组由第一绕组导线180和第二绕组导线181组成，如图2中所示。此外，除了第一绕组导线180和第二绕组导线之外，还可以设置另外的绕组导线。第一绕组导线180从侧面被引导到支撑件10的两个侧面上并引导到线圈架17的上方的盖形端部部段201的销栓组上。第二绕组导线181被引导到支撑件10的槽11上并且被引导到线圈架17的下方的盖形端部部段202的销栓组上，该销栓组在图3的视图中看不见。线圈架17的下方的端部部段202的销栓组的销栓12相对于线圈架17的上方的端部部段201的销栓组的销栓12错开半个绕组地布置。空气隙绕组具有矩形的绕组部段120。绕组部段120从第一绕组导线180到第二绕组导线181交替地形成，其中第一绕组导线180和第二绕组导线181被引导在相互的旁边通过并且由此相互重叠。

由于第一绕组导线180在第二绕组导线181后面引导并且引导到线圈架17的上方的端部部段201的销栓12上而和第二绕组导线181在第一绕组导线180前面引导并且引导到线圈架的下方的端部部段202的销栓12上，因此第一绕组导线180和第二绕组导线181最好具有相同的空气隙绕组总长度。由此第一绕组导线180和第二绕组导线181具有相同的电阻，其中通过绕组的磁通也保持恒定。

在图2所示的实施形式中，总共设置第一绕组导线180的12个绕组部段120和第二绕组导线181的12个绕组部段120。但是也可以设置更多或更少的绕组部段。第一和第二绕组导线180，181的绕组部段120分别被一体地卷绕。由此两个绕组导线180，181各具有一个始端和一个末端。

两个绕组导线180，181的12个绕组部段120在通电流下以交替的顺序分别形成六个北极和六个南极。此外，第一绕组导线180的12个绕组部段120相对于第二绕组导线181的12个绕组部段120移开半个绕组部段120的数量，其中两个绕组导线180，181的北极之后跟随着两个绕组导线180，181的南极。备选地，可以改变这些极的布置。在对两个绕组导线180，181反向通电流时，由它们形成的极性也反向。

图4示出了按照第二实施形式的定子3。圆柱形的线圈架7设计成环形并且布置在叠片组6上。叠片组6用作磁导轭铁并且由相互堆叠起来的电工钢片组成。电工钢片用薄的绝缘带或绝缘膜向外绝缘。但是叠片组6也可以以另外的方式制造和绝缘。

线圈架7具有四个插接元件701，702，711，712，其中各两个插接元件701，702，711，712从两侧插接在叠片组6上。此外，第二插接元件702，712分别插接在第一插接元件701，711上。这种设计结构具有容易组装各单个部件的优点。

插接元件701，702，711，712具有规则地相间隔地布置的固定配件9作为导线导向元件。固定配件9用于简化空气隙绕组并且具有用于引导导线的槽道16。此外，第一插接元件701，711相对于第二插接元件702，712如此地相互错开地布置，使得，一个插接元件的固定配件9位于与另一个插接元件的无固定配件的部段相对置的位置上。在此情况下，第一绕组导线80通过下方的第一插接元件701，711的固定配件9引导而第二绕组导线81通过上方的第二插接元件702，712的固定配件9引导，其中第一绕组导线80被从第二绕组导线81后面引导通过。在此情况下，第一绕组导线80和第二绕组导线81相互重叠，同时不产生短路。

空气隙绕组被划分成矩形的绕组部段20，其中绕组部段20交替地由第一绕组导线80和第二绕组导线81形成并且这些绕组部段20相互重叠。由于第一绕组导线80在下方的插接元件701，711的固定配件9上引导，因此第一绕组导线80的绕组部段20设计得比用第二绕组导线81形成的绕组部段20短，因为该绕组导线81在上方的插接元件702，712的固定配件9上引导。作为固定配件9的替代方案，也可以布置另外的导线导向元件。

第一和第二实施形式的线圈架7，17最好由塑料制造。与金属或陶瓷材料相比较，塑料可以以比较有利的成本在复杂的形状下制造，具有很小的导电能力并且具有较小的密度，由此可以减小线圈架7，17的重量。但是也可以使用其它的绝缘材料。

在第一和第二实施形式中示出的第一绕组导线80，180和第二绕组导线81，181由漆包铜线构成。漆包铜线在制造期间用电绝缘的漆层敷层。与其它的具有相同作用的绝缘材料相比较，这种漆绝缘的厚度和重量非常小。

在所示的实施形式中，导线导向元件9，10，12在线圈架7，17的两个端部部段201，202上是如此设计的，即使得第一绕组导线80，180在第二绕组导线81，181处被引导相互从对方旁边通过，其中第一绕组导线80，180和第二绕组导线81，181相互重叠。这可以实现一种简单结构的绕组作为空气隙绕组，由此保证电机的非常安静和损耗小的运转。此外，即使当将绕组导线布置在直流电机的旋转部件上时，绕组导线也不必被热粘合或浇铸，由此减少制造时间。

Claims (9)

1.一种直流电机，包括圆柱形的线圈架(7；17)，该线圈架在两个侧面的端部部段(201，202)上包括导线导向元件(9；10，12)，该导线导向元件用于引导空气隙绕组的第一绕组导线(80；180)和第二绕组导线(81；181)，其特征在于，第一绕组导线(80；180)和第二绕组导线(81；181)分别具有矩形的绕组部段(20；120)，其中第一绕组导线(80；180)的矩形的绕组部段(20；120)和第二绕组导线(81；181)的矩形的绕组部段(20；120)重叠地布置在圆柱形的线圈架(7；17)上并且导线导向元件(9；10，12)设计成用于引导第一绕组导线(80；180)和第二绕组导线(81；181)相互从对方旁边通过。

2.按照权利要求1所述的直流电机，其特征在于，除了第一绕组导线(80；180)和第二绕组导线(81；181)以外，还设置另外的绕组导线。

3.按照前述权利要求之一所述的直流电机，其特征在于，线圈架(17)的两个侧面的端部部段(201，202)构造成是可插接的并且是环形的。

4.按照权利要求3所述的直流电机，其特征在于，线圈架(17)的两个侧面的端部部段(201，202)经一个环形元件(13)相互连接起来，其中所述环形元件(13)具有比端部部段(201，202)较小的直径并且在所述环形元件(13)的区域中布置叠片组(6)。

5.按照前述权利要求之一所述的直流电机，其特征在于，线圈架(17)的一个端部部段(201，202)是盖形的，其中在中心部形成具有孔(19)的轴承座(14)。

6.按照前述权利要求之一所述的直流电机，其特征在于，线圈架(14)的两个侧面的端部部段(201，202)各具有规则布置的支撑件(10)作为导线导向元件(10，12)，其中第一和第二绕组导线(180，181)交替地从侧面引导到支撑件(10)处并且在支撑件(10)上引导，其中支撑件(10)各具有U形的槽(11)，以便固定被在支撑件(10)上引导的第一和第二绕组导线(180，181)。

7.按照前述权利要求之一所述的直流电机，其特征在于，作为导线导向元件(10，12)，在线圈架(17)的两个侧面的端部部段(201，202)上设置销栓(12)，其中交替地在销栓(12)处引导第一和第二绕组导线(180，181)并且其中销栓(12)如此地布置在两个侧面的端部部段(201，202)上，使得第一绕组导线(180)和第二绕组导线(181)的总长度最好相等。

8.按照权利要求1或2之一所述的直流电机，其特征在于，线圈架(7)具有四个环形的插接元件(701，702，711，712)和规则地相间隔地布置的固定配件(9)作为导线导向元件(9)，其中插接元件(701，702，711，712)如此地相互相对错开地布置，使得固定配件(9)位于与无固定配件的部段对置的位置上，其中第一绕组导线(80)通过第一插接元件(701，711)的固定配件(9)引导和第二绕组导线(81)通过第二插接元件(702，712)的固定配件(9)引导，其中插接元件(701，702，711，712)布置在一个叠片组(6)的两侧上。

9.按照前述权利要求之一所述的直流电机，其特征在于，线圈架(7；17)由塑料制成。

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