CN1039935A - 整流式旋转设备和制造其电枢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于整流式旋转设备整流子的整流子绕组。每个绕组一端接于相应整流片(31)，其另一端接于相应整流片(31)的下一个整流片(32)。绕组由导线围绕电动机的电枢缠绕数次而制成。导线被导入电枢的一对相对的槽(21，22)内，使得经过电枢轴一侧的线段数与经过所述电枢轴(3)另一侧的线段数相等或多于1。

Description

本发明涉及改进的整流式旋转设备，如整流式电动机或整流式发电机，并涉及形成该整流式旋转设备的电枢绕组的方法。

在形成整流式旋转设备（即：整流式电动机或发电机）的电枢绕组的常规方法中，绕组每匝从一个槽导入另一槽，它仅经过转子轴的左边或右边。

人们需要整流式旋转设备具有较高效率（即输出输入比）。为提高这类设备的效率，就应获得设备内的整流效率。具有由常规方法制成的电枢绕组的普通设备不能获得所需的整流效率。并且，在整流式旋转设备中，当输出电压或转子转速较高时，不能完成整流功能。因此，先有技术的整流式旋转设备几乎不能用作高电压交流整流式电动机或高电压通用电动机。

本发明的目的在于提供一种高效率整流式旋转设备，以及一种形成电枢绕组的方法，该方法有助于提供具有高效率的整流式旋转设备。

为达此目的，本发明提供一种整流式旋转设备，其中的每个整流片有一个电枢绕组。电枢绕组的一端接至一个整流片，绕组的另一端接至下一个整流片。一根导线构成的绕组通过一对槽围绕电枢缠绕数次，使得由一个槽到另一个槽而经过转子轴一边（或是左边或是右边）的线段数与由所述的一个槽到所述的另一槽而经过转子轴另一边的线段数相等或多于1。

为此目的，本发明也提供一种形成电枢绕组的方法，其中，一根导线通过一对槽围绕电枢缠绕数次，使得由一个槽到另一槽而经过转子轴一边（左或右）与由所述的一个槽到所述另一槽而经过转子轴另一边的线段数相等或多于1。

由于有上述特殊结构的电枢绕组，本发明的整流式旋转设备效率高，并能用作高电压交流整流式电动机或高电压通用电动机。

图1是说明本发明的电动机的概要图;

图2A～图2D是表示图1电动机的电枢绕组的图;及

图3是表示图2A～图2D中的电动机特性与常规电动机特性的图。

本发明的形成整流式电动机电枢绕组的方法将结合图1进行说明。

如图1所示，电动机有一个电枢及N，S两极。电枢有二十二个槽。导线以节距11绕在电枢上。线应被绕得使之通过转子轴O的一边，并以同样方向和基本上相同的次数通过转子轴O的另一边。

参考图2A至图2D，将解释通用电动机的电枢绕组是如何制成的。图2A是电动机电枢1的正视图，它示出两个电刷11和12，四个槽21至24，以及整流片31和32。槽21和22形成相对于转子轴3对称布置的第一对。同样，槽23和24形成第二对，它们相对于转子轴3也是对称布置的。电刷11和12接于直流电源13或交流电源14。

图2B是电枢1的后视图，图2C是通用电动机转子的侧视图。图2D是电枢1的透视图。为简单起见，图2D中只示出了两个槽21和22以及部分电枢绕组。两个极（图2A～图2D中未示出）如图1所示地设置。

现在详述形成电枢绕组的方法。在此实施例中，一根导线将导入每个槽八次。

第一根导线W1接于整流片31，该整流片是被电刷11短路的整流片之一。如图2A和图2D中看到的那样，第一根线W1导入槽21。如图2B中所示，该导线经过电动机轴3的右边，从槽21又被导入槽22。然后经过电动机轴3的右边，导线从槽22导入槽21，如图2A和2D所见。

如图2B所示，经过轴3的右边，第二根导线W2从槽21导入槽22。如图2A和2D所示，该导线经过轴3的左边，又从槽22导入槽21。从图2B中明显可见，第三根导线W3经过转子轴3的左侧从槽21导入槽22内。如图2A和图2D所示，它又经过转子轴3的左侧从槽22导入槽21内。从图2B中明显可见，第四根导线W4经过轴3的左侧从槽21导入槽22内。如图2A和2D所示，该导线W4经过槽22并经过轴3的右侧，连接到整流片31的下一个整流片32上。

如图2A所示，第五根导线W5从整流片32导入到槽23内。如图2B所示，该导线经过转子轴3的右侧从槽23导入槽24内，然后如图2A所看到的，它又经过轴的右侧从槽24导入槽23内，如图2B所示，第六根导线W6经过转子轴3的右侧从槽23导入槽24内，从图2A可见，它又经过轴3的左侧从槽24导入槽23内。如图2B所示，第七根导线W7经过转子轴3的右侧从槽23到入槽24内，如图2A可见，它又经过轴3的左侧从槽24导入槽23内。如图2B所示，第八根导线W8经过轴3的左侧从槽23导入槽24内，它经过了槽24并经过转子轴3的右侧连接于整流片32的下一个整流片33，如图2A所示。

同样地形成类似的电枢绕组，并连接到通用电动机的所有其它的整流片上。因此，两绕组的导线通过电枢1的每个槽四次，籍此，八根导线通过每个槽。结果产生图2C的转子。

由上述可知，每个电枢绕组的导线通过一对槽，使得通过转子轴一边的线段数与通过转子轴另一边的线段数相等或多于1。转子轴的哪个边是左或是右取决于从那边观看电动机，也取决于转子旋转角度。但是，如果考虑到了导线延伸部分的方向，则本发明很容易被理解。如很清楚地表示在图2A中的，从槽22延伸到槽21的导线中，两根导线（W2和W3）经过转子轴3的左侧，一根导线（W1）经过其右侧。于是，经过轴3左侧的导线比穿过右侧的多一根。另一方面，如图2B所示，从槽21延伸到槽22的导线中，两根穿过转子轴3的右侧，同样也是两根穿过轴3的左侧。在这种情况下，同样多的导线穿过转子轴3的每一侧。

例如根据本发明，六根导线可被导入每个槽。此时，两绕组的导线通过电枢1每个槽三次。在电枢1的正面，同样数量的导线经过转子轴3的任一侧，从槽22导入槽21。在电枢的背面，由槽22导入槽21的经过转子轴3一侧的导线数比经过另一侧的多一根或少一根。

当交流或直流电压加于电刷，在导入每个槽的导体上的电流与在常规电枢绕组中的完全一样。另外，电枢绕组连接于整流片的方式与常规电动机相同。因此，可作为通用电动机的转子转动。

上述实施例的电枢绕组有助于有效地获得整流。因此，电动机不需要辅助磁极，也不需要将整流轴相对中性轴倾斜。其结果，使通用电动机具有高效率。

为确保本发明的电动机的特性，发明人还做出了如下实验：

制造两个常规电动机，每个电动机有22槽的电枢，且电枢绕组由直径0.45毫米的导线绕制。用导线绕在电枢上，使每个槽有24根导线。第一个常规电动机的整流轴与中性轴对准，而第二个常规电动机的整流轴朝转子轴旋转的反方向倾斜。一个根据本发明制造的电动机，它也有一个22槽的电枢和每个绕组由直径为0.45毫米的导线绕制的电枢绕组。导线被绕在电枢上，使得导入每个槽有24根导体。本发明的电动机具有的整流轴与中性轴对准。同样的风扇安在三个电动机上作为负载。然后在同样条件下驱动电动机。

在实验过程中，可看到在第一台常规电动机的电刷上产生密集的火花，该电动机的整流轴与中性轴是对准的，而在第二台常规电动机和本发明的电动机内无火花产生。表示第一台常规电动机特性的数据则不能被获取。与第二台常规电动机和本发明的电动机相关联的实验结果示于图3中。

从图3中显然可知，本发明的电动机比第二台常规电动机的效率高。换句话说，本发明的电动机在效率上要优于常规电动机。

根据本发明的方法制成的整流子绕组有助于进行高效率的整流。于是，如果这样的绕组组装到电动机中去，该电动机将不需要辅助磁极，也不需要其整流轴相对中性轴倾斜。因此，这些整流子绕组可用于制造高电压交流电动机。

发明人制造了具有本发明的整流子绕组的高电压交流电动机，以不同的电压和电流驱动该电动机，测量被驱动的该电动机具有的转速，其结果示于下表：

表1    240V    0.52A    10950rpm

260V    0.55A    11750rpm

280V    0.58A    12100rpm

300V    0.60A    12700rpm

320V    0.64A    13300rpm

340V    0.68A    13900rpm

360V    0.73A    14500rpm

380V    0.77A    15100rpm

400V    0.81A    15600rpm

420V    0.85A    16100rpm

440V    0.90A    16700rpm

本发明不受上述实施例的限制。例如，电枢不限于以节距11用导线绕制的22槽电枢。本发明可适用于例如以节距9或10用导线绕制的20槽或24槽电枢。然而应注意，当本发明用于具有两磁极及由导线绕制并导入相对的两个槽的电枢的设备时，尤其具有优越性。

该线段以何种次序经过转子轴左侧和右侧无关紧要，只需要经过转子轴一侧的线段数与经过转子轴另一侧的线段数相等或多于1。

根据本发明，用于整流子的绕组可由一根单导线或若干根导线绕成。如图2A所示，任一个电刷比整流片宽二倍，籍此抑制火花的产生。

上述的实施例是通用电动机，然而，本发明可用于直流电动机，单向交流电动机，等等。

此外，本发明还可用于整流式发电机。

如所述的，根据本发明的方法制成的整流子绕组有助于整流的高效率。因此，如果这些绕组装在一个电动机内，该电动机具有高效率，而无需辅助磁极，或相对中性轴使整流轴倾斜。另外，该整流子绕组的应用使制造高电压交流电动机成为可能。

Claims (2)

1、一种整流式旋转设备，它包括：

一个带有一个轴，多个槽和多个整流片的电枢(1)；

一对压在所述整流片上的电刷(11、13)；

一对磁极(N，S)；以及

多个绕组(W1-W8)，每个绕组的一端接于对应的整流片(31)，绕组的另一端接于对应的整流片(31)的下一个整流片(32)，并将导线导入槽(21、22)，围绕所述电枢(1)缠绕数次，使得从一个槽至另一槽而经过轴一侧的线段数与从所述的一个槽至所述另一槽而经过轴另一侧的线段数相等或多于1。

2、一种绕制电枢的方法，其完成步骤为：将导线穿过一对槽围绕电枢缠绕数次，使得从一个槽到另一个槽而经过轴一侧的线段数与从所述的一个槽到所述的另一个槽而经过轴另一侧的线段数相等或多于1。

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