CN103227545A - 直流有刷电机 - Google Patents

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Abstract

一种直流有刷电机，包括可旋转的电枢（1）和至少两对磁极，所述电枢包括叠片组合件（2）、换向器（3）和闭合的分布式绕组（5）；所述叠片组合件（2）具有偶数个槽（2b），槽的数目至少等于8；所述换向器（3）具有偶数个换向片（s1，s2，…）；所述绕组（5）在所述槽（2b）延伸并以预定方式连接到所述换向器（3）的换向片。所述电枢（1）的绕组包括叠式绕组元件（S1）以及与所述叠式绕组元件（s1）串联的波形绕组元件（S2，S3，…）；所述叠式绕组元件和所述波形绕组元件均跨绕相同数量的槽（2b）。本发明的电枢绕组具有叠式绕组元件和波形绕组元件，与传统的完全是叠式绕组的绕组相比，节省了可观的铜用量，降低了成本并减小了重量。

Description

直流有刷电机
技术领域
本发明涉及直流有刷电机。
更具体地，本发明涉及该种类型的直流电机：电机具有至少两对磁极；电机的旋转电枢包括一叠片组合件，该叠片组合件具有偶数个槽且槽的数目至少等于8；对应的换向器具有偶数个换向片，对应的闭合的分布式绕组的导线在所述槽内延伸并以预定方式连接到所述换向片。
背景技术
现有技术中，该种直流电机的电枢绕组通常为叠式绕组（绕制过程中，先后相邻的两个绕组在转子铁芯上部分重叠）或者波形绕组（绕制过程中，先后相邻的两个绕组在转子铁芯上不重叠）。
在低压且高电流强度领域，通常优选叠式绕组，该种领域的一个例子是用于驱动机动车辆的风扇的电机。
具有叠式绕组的该种电机必须使用大量的铜、大量的电刷及其电刷盒。因此，该种电机比较重。
本发明的一个目的就是提供一种能克服上述缺陷的电机。
发明内容
为实现发明目的，本发明提供一种直流有刷电机，所述电机具有旋转电枢和至少两对磁极。所述电枢包括叠片组合件、换向器和绕组；所述叠片组合件具有偶数个槽，所述槽的数目至少等于8；所述换向器具有偶数个换向片；所述绕组在所述槽延伸并以预定方式连接到所述换向器的换向片。其中，所述电枢的绕组包括叠式绕组元件以及与所述叠式绕组元件串联的波形绕组元件；所述叠式绕组元件和所述波形绕组元件均跨绕相同数量的槽。
在一个优选的方案中，在一个优选的方案中，每个叠式绕组元件连接到换向器的两个相邻换向片。
在一个优选的方案中，所述叠式绕组元件是绕制所述电枢上的绕组时最先形成的元件。
在一个优选的方案中，所述叠式绕组元件的数量为一。
在一个优选的方案中，所述绕组为闭合的分布式绕组。
在一个优选的方案中，所述电机具有两对磁极，所述电枢具有十八个槽，所述电枢上的绕组的每个绕组元件跨绕三个槽。
在一个优选的方案中，所述换向器具有十八个换向片。
在一个优选的方案中，所述叠片组合件为非对称结构。
在一个优选的方案中，所述叠片组合件包括轮毂部分以及从所述轮毂部分向外伸出的齿；所述齿包括从所述轮毂部分向外伸出的齿身、位于齿身外端的齿冠；所述齿身为弯曲的。
在一个优选的方案中，所述电机的电刷盒仅具有两根电刷与所述换向器配合。
本发明提供的电机的主要区别之处在于：电枢上的绕组包括叠式绕组元件以及与叠式绕组元件串联的波形绕组元件；叠式绕组元件连接到换向器的两个相邻换向片；叠式绕组元件和波形绕组元件均跨绕相同数量的槽。
在一个优选方案中，所述叠式绕组元件是绕制所述电枢上的绕组时最先形成的元件。
在一个优选方案中，所述电机具有两对磁极，所述电枢具有十八个槽，所述换向器具有十八个换向片；所述电枢绕组的每个绕组元件跨绕三个槽。
在一个优选方案中，所述电机的电刷盒仅仅具有两根电刷与所述换向器配合。
本发明的电枢绕组具有叠式绕组元件和波形绕组元件，与传统的完全是叠式绕组的绕组相比，节省了可观的铜用量，带来了相当可观的成本优势以及相应的重量减轻。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中：
图1是本发明提供的直流有刷电机的电枢的透视图；
图2是图1所示电枢的叠片组合件和换向器的平面图；
图3本发明的电机的电枢的线性示意图，显示了绕组的平面展开图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1所表示的整体为本发明的直流有刷电机的旋转电枢。
本实施例中，电机具有两对磁极（图中未显示）。电枢1包括叠片组合件2。在图2中可以更好地看到叠片组合件2。
本实施例中，叠片组合件2具有非对称性结构。具体地，叠片组合件2包括轮毂部分以及从轮毂部分向外伸出的齿，齿包括从轮毂部分向外伸出的齿身、位于齿身外端的齿冠，齿身为弯曲的。但是，本发明不局限于该种结构，例如，叠片组合件2可以是已知的其他对称结构。
图1和图2所示实施例中，叠片组合件2具有偶数个齿2a，齿2a之间形成槽2b，槽数和齿数相同。
电枢1还包括闭合的分布式绕组，在图1中附图标记5表示分布式绕组整体。绕组由绝缘导线在叠片组合件2的槽2b中绕制而形成，并以预定的方式连接到换向器3的换向片4。
图3是本发明的直流电机的电枢上的绕组5的示意图。图3中所对应的电机定子具有两对磁极，电机的叠片组合件2具有十八个齿2a，该十八个齿2a分别用字母A至S表示（没有使用字母I）；电机的换向器3具有十八个换向片4，该十八个换向片4分别用字符s1至s18表示。
在图3所示的实施例中，电枢上的绕组5由相互间绝缘的导线W绕制而成，导线W从换向片s1开始，绕制第一绕组单元或者叠式绕组元件S1，例如，在叠片组合件2的齿集A-D上缠绕十匝以形成叠式绕组元件S1。具体地，元件S1包括位于叠片组合件2的槽2b内的有效部分ap1、ap2以及叠片组合件2两轴向端的端部或者头部h1、h2，有效部分ap1、ap2分别在齿S与齿A之间的槽、齿D与齿E之间的槽绕制。
绕制了叠式绕组元件S1之后，从该元件S1伸出来的导线W连接到换向片s2，然后继续绕制后续的波形绕组的元件。
具体地，请参考图3，导线W从换向器的换向片s2开始，缠绕齿集K-N形成第二绕组单元或波形绕组元件S2，元件S2具有有效部分ap1、ap2以及前端或者头部h1、h2，有效部分ap1、ap2分别在齿J与K之间的槽、N与O之间的槽延伸。
绕制元件S2后，从元件S2伸出来的导线W连接到换向器的换向片s11，从换向片s11出来后继续绕制后续元件S3，与元件S2、S1类似，元件S3也是波形绕组，元件S3缠绕于叠片组合件2的四个齿B-E上，具有有效部分ap1、ap2以及头部h1、h2，有效部分ap1、ap2分别在齿A与B之间的槽、齿E与F之间的槽延伸。
绕制元件S3之后，导线W连接到换向片s3，然后从换向片s3出发并形成波形绕组的元件S4。
元件S4也跨绕叠片组合件2的四个齿L-O，具有有效部分ap1、ap2，有效部分ap1、ap2分别在齿K与L之间的槽、齿O与P之间的槽延伸。
导线W在完成绕制元件S4后连接到换向器的换向片s12。
像上述波形绕组S2-S4的步骤一样继续绕制电枢上的绕组5的波形绕组，直到导线W再次连接到换向器的换向片s1为止。
从上述描述可以看出，在本申请中，波形绕组S2、S3、S4......在绕制过程中，前后相邻两个绕组在叠片组合件2上未有重叠，如S2绕于齿集K-N上，S3绕于齿集B-E上、S2与S3未重叠；S4绕于齿集L-O上，S3、S4未重叠。前后相邻两个绕组相差一个极矩，等于总槽数除以极对数加减1，在本实施例中为9个或10个槽数，如S2与S3相差10个槽，S3与S4相差9个槽。波形绕组S2、S3、S4......中，每个绕组的首端和末端分别直接挂至两个换向片，该两换向片之间的距离称为换向片节距，用该线圈跨过的换向片数来表示，在本发明中，部分换向片节距等于换向片总数除以定子磁极对数，另一部分换向片节距等于换向片总数除以定子极对数再加1或减1，如本实施例中，换向片总数等于18，定子磁极对数等于2（即2对定子磁极），S2的首、末两端分别直接连至换向片s2和s11，换向片节距为9，S3的首、末两端直接连接至换向片s11和s3，换向片节距为8。
在电枢上的绕组5与图3的平面图一样的情况下，与换向器3关联的电刷盒仅仅具有两根电刷及对应附件（例如导架、弹簧、连接辫等），节省了可观的成本和减轻了重量。
与传统的完全叠式绕组的绕组相比，图3所示的电枢上的绕组5（部分叠式绕组加波形绕组）所用的铜节省了大约25%的重量，这带来了相当可观的成本优势以及相应的重量减轻。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流有刷电机，所述电机具有旋转电枢（1）和至少两对与电枢相对的磁极；所述电枢包括叠片组合件（2）、换向器（3）和绕组（5）；所述叠片组合件（2）具有偶数个槽（2b），所述槽的数目至少等于8；所述换向器（3）具有偶数个换向片（s1，s2，…）；所述绕组（5）在所述槽（2b）延伸并以预定方式连接到所述换向器（3）的换向片；
其特征在于，所述电枢（1）的绕组（5）包括叠式绕组元件（S1）以及与所述叠式绕组元件（S1）串联的波形绕组元件（S2，S3，S4，…）；所述叠式绕组元件和所述波形绕组元件均跨绕相同数量的槽（2b）。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，每个叠式绕组元件（S1）的两端分别直接连接到换向器（3）的两个相邻换向片（s1，s2）。
3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叠式绕组元件是绕制所述电枢上的绕组（5）时最先形成的元件。
4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叠式绕组元件的数量为一。
5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述绕组（5）为首尾端连接而闭合的分布式绕组。
6.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述换向器（3）具有十八个换向片（s1-s18），所述电机具有两对磁极，所述电枢具有十八个槽（2b），所述电枢上的绕组（5）的每个绕组元件（S1）跨绕三个槽。
7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，波形绕组元件（S2，S3，S4，…）中，每个绕组的两端分别直接连接至两个换向片，该直接连接至同一波形绕组元件两端的两换向片之间的距离为换向片节距，其中，部分换向片节距等于换向片总数除以磁极对数，另一部分换向片节距等于换向片总数除以磁极对数加1或减1。
8.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叠片组合件（2）为非对称结构。
9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述叠片组合件（2）包括轮毂部分以及从所述轮毂部分向外伸出的齿；所述齿包括从所述轮毂部分向外伸出的齿身、位于齿身外端的齿冠；所述齿身为弯曲的。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的电机，其特征在于，所述电机的电刷盒仅具有两根电刷与所述换向器（3）配合。
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